Radioaktív forrás tevékenység

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. február 13-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

A radioaktív forrás aktivitása az elemi radioaktív bomlások száma egységnyi idő alatt [1] .

Származtatott mennyiségek

A fajlagos aktivitás a forrásanyag egységnyi tömegére eső aktivitása.

A térfogati aktivitás a forrás térfogategységére eső aktivitás . A fajlagos és térfogati tevékenységeket általában abban az esetben alkalmazzák, ha a radioaktív anyag eloszlik a forrás térfogatán.

A felszíni aktivitás a forrás felületének egységnyi területére eső aktivitás. Ez az érték azokra az esetekre vonatkozik, amikor a radioaktív anyag eloszlik a forrás felületén.

Tevékenységi egységek

A Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) az aktivitás mértékegysége a becquerel (orosz megjelölés: Bk; nemzetközi: Bq); 1 Bq \u003d s −1 . Egy 1 Bq aktivitású mintában másodpercenként átlagosan 1 bomlás következik be.

A rendszeren kívüli tevékenységi egységek a következők:

curie (orosz megjelölés: Ki; nemzetközi: Ci); 1 Ci \u003d 3,7⋅10 10 Bq (pontosan).
rutherford (orosz megjelölés: Rd; nemzetközi: Rd); 1 Rd \u003d 10 6 Bq (pontosan). Az egységet ritkán használják.

A fajlagos aktivitást becquerel per kilogrammban mérik (Bq / kg, Bq / kg), néha Ci / kg-ban stb. A térfogati aktivitás rendszeregysége Bq / m³, gyakran használják a Bq / l -t is . A felületi aktivitás rendszeregysége Bq/m², gyakran használják a Ci/km²-t is ( 1 Ci/km² = 37 kBq/m² ).

Vannak elavult, nem szisztémás egységek is a térfogati aktivitás mérésére (csak alfa-aktív, általában gáznemű nuklidok, különösen a radon esetében használatosak ):

mahe ; 1 max = 13,5 kBq / m 3 ;
eman ; 1 eman \u003d 0,1 nCi / l \u003d 3,7 Bq / l \u003d 3700 Bq / m 3 .

A tevékenység időfüggősége

Az aktivitás (vagy bomlási sebesség ), vagyis az egységnyi idő alatti bomlások száma a radioaktív bomlás törvénye szerint az alábbiak szerint függ az időtől:

$A(t)=-{\frac {dN}{dt}}=\lambda N={\frac {\ln 2}{T_{1/2}}}\,N_{0}\,2 ^{-{\frac {t}{T_{1/2}}}}={\frac {\ln 2}{T_{1/2}}}\,{\frac {m}{\mu }} \,N_{A}\,2^{-{\frac {t}{T_{1/2))))=A_{0}\,2^{-{\frac {t}{T_{1/ 2}}}},$

ahol

N A Avogadro száma,
T 1/2 - felezési idő ,
N ( t ) az adott típusú radioaktív magok száma,
N 0 - kezdeti számuk,
λ a bomlási állandó ,
μ az adott típusú radioaktív magok moláris tömege ,
m a minta tömege (adott típusú radioaktív magok).

Itt feltételezzük, hogy egy adott radionuklidnak nem jelennek meg új magjai a mintában , ellenkező esetben az aktivitás időfüggősége bonyolultabb lehet. Tehát bár a rádium-226 felezési ideje csak 1600 év , a 226 Ra aktivitása egy uránércmintában egybeesik az urán-238 aktivitásával a minta szinte teljes élettartama alatt (kivéve az első 1 -et). 2 millió év a világi egyensúly létrejöttéig , amikor a rádium aktivitása még nő is ).

Forrás tevékenység számítása

A mintát alkotó anyag felezési idejének ( T 1/2 ) és moláris tömegének ( μ ), valamint magának a mintának az m tömegének ismeretében kiszámítható a minta számának értéke. a mintában t időtartam alatt bekövetkezett bomlások a következő képlet alapján ( a radioaktív bomlás egyenletéből származtatva ):

N(t)=N_{0}\left(1-2^{-{\frac {t}{T_{1/2))))\right),

ahol a magok kezdeti száma [2] . Az aktivitás egyenlő (előjelig) N ( t ) idő deriváltjával : $N_{0}={\frac {m}{\mu }}N_{A}$

A=-dN(t)/dt={\frac {N_{0}\ln 2}{T_{1/2}}}\cdot 2^{-{\frac {t}{T_{1 /2}}}}.

Ha a felezési idő nagy a mérési időhöz képest, akkor az aktivitás állandónak tekinthető. Ebben az esetben a képlet leegyszerűsödik: $(t\ll T_{{1/2}}),$

A={\frac {N_{0}\ln 2}{T_{{1/2))))

Ugyanakkor a konkrét tevékenység

a={\frac {A}{m}}={\frac {N_{A}\ln 2}{\mu \cdot T_{1/2}}}.

Ezt az értéket a radionuklid bomlási állandójának (vagy bomlási állandójának) nevezzük . Reciprokát élettartamnak nevezzük (egybeesik a felezési idővel az 1 / ln 2 ≈ 1 / 0,69 ≈ 1,44 együtthatón belül ; fizikai jelentése az az idő, amely alatt a radionuklid mennyisége e - szeresére csökken). $\lambda ={\frac {\ln 2}{T_{{1/2))))$ $\tau =1/\lambda ={\frac {T_{{1/2}}}{\ln 2}}$

A gyakorlatban gyakran meg kell oldani az inverz problémát - meg kell határozni a mintát alkotó radionuklid felezési idejét. A probléma megoldásának egyik, rövid felezési idejére alkalmas módszere a vizsgált gyógyszer aktivitásának mérése különböző időintervallumokban. A hosszú felezési idők meghatározásához, amikor az aktivitás gyakorlatilag állandó a mérés során, meg kell mérni a bomló radionuklid aktivitását és atomszámát [3] :

T_{{1/2}}={\frac {N_{0}\ln 2}{A}}.

Példák

A rádium-226 fajlagos aktivitása 1 Ci/g.
A radon jellemző térfogati aktivitása a levegőben a kontinensek felett 10…100 Bq/m³.
A cézium-137 felszíni aktivitása a csernobili atomerőmű körüli 30 kilométeres zónában eléri a tíz Ci/km² értéket.

Jegyzetek

↑ Radioaktív forrás aktivitása // Fizikai enciklopédia : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Szovjet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effektus - Hosszú sorok. - S. 39. - 707 p. — 100.000 példány.
↑ Itt azt feltételezzük, hogy az anyag vagy azonos radioaktív atomokból, vagy molekulákból áll, amelyek mindegyike pontosan egy radioaktív atomot tartalmaz. Ellenkező esetben N 0 -t meg kell szorozni a ν együtthatóval , amely megegyezik az adott típusú radioaktív atomok átlagos számával a kérdéses anyag molekulánként. Például a T 2 O szupernehéz (trícium) vízre a trícium aktivitásának számításakor ν = 2 , a természetes kálium esetében pedig a kálium-40 (amelynek tartalma a természetes izotópkeverékben 0,0117%). , ez az együttható 1,17 × 10 -4 .
↑ Fialkov Yu. Ya. Izotópok alkalmazása a kémiában és a vegyiparban. - Kijev: Technika, 1975. - S. 52. - 240 p. - 2000 példány.

Irodalom

A magkémia és az izotópos módszerek alkalmazásai (Methods of izotop dilution) // A kémia alaptörvényei: 2 kötetben. Per. angolból / Dickerson R., Gray G., Haight J. - M . : Mir, 1982. - T. II. – S. 428–429. — 652 p.

Lásd még

banán megfelelője

Szótárak és enciklopédiák	Nagy orosz Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4198348-8