Grundlegende physikalische Größen im Strahlenschutz und ihre Einheiten. Was sind Isotope?

Im SI-System wird die absolute Radioaktivität in Form von gemessen Becquerel (Bq). Mit 1 Bq ist die Menge eines radioaktiven Isotops gemeint, bei dem im Durchschnitt in 1 s ein Zerfall auftritt

1 Bq=1 Zerfall/s.

Becquerel-Derivate: Megabecquerel (10 6 Bq), Gigabecquerel (10 9) usw.

In der Praxis wird manchmal eine systemfremde Aktivitätseinheit verwendet Curie - die Menge eines radioaktiven Isotops, bei der in 1 s 3,7 × 10 10 Zerfälle auftreten (das gleiche wie in 1 g Ra).

1 Ki=37×10 9 Bq.

Gemäß der Gleichung des radioaktiven Gleichgewichts (1.10) kann die Aktivität der Elemente einer radioaktiven Reihe durch die Aktivität ihres Vorfahren ausgedrückt werden

Wo N ist die Anzahl der Elemente in der Zeile.

Mit anderen Worten: Um die Radioaktivität der Uran- oder Thoriumreihe abzuschätzen, reicht es aus, die Menge an Uran oder Thorium zu kennen. Dieser Umstand vereinfacht die Untersuchung der Radioaktivität von Gesteinen erheblich, da im Falle eines radioaktiven Gleichgewichts keine Bestimmung des Gehalts der in der Reihe enthaltenen radioaktiven Elemente erforderlich ist.

Die Konzentration eines radioaktiven Isotops in einer bestimmten Substanz wird abgeschätzt spezifische Masse Bq/kg und spezifisches Volumen Bq/m 3 Aktivität . Die Konzentrationen von Radon und anderen gasförmigen Radioelementen werden in Bq/L ausgedrückt.

Die Aktivität eines Isotops ist proportional zum Produkt der Zerfallskonstante l pro Anzahl radioaktiver Kerne N. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Isotopenkerne der Aktivität in 1 Bq:

Wo M ist die relative Atommasse des Isotops;

ist seine Halbwertszeit;

ist Avogadros Zahl.

Aus der Formel folgt, dass die einer gegebenen Aktivität entsprechende Masse radioaktiver Elemente mit zunehmender Halbwertszeit zunimmt.

Beispielsweise beträgt die Masse von Radium mit einer Aktivität von 10 6 Bq, = 1590 Jahre, 27 × 10 -6 g. Die Masse von Uran mit derselben Aktivität ( = 4,49 × 10 9 Jahre) beträgt 80 g.

Um die g-Aktivität eines Stoffes zu charakterisieren, werden der Wert des Radium-g-Elements E g und die nicht systemische Einheit Milligramm-Äquivalent von Radium (mg-Äquiv. Ra) verwendet – die Menge eines Isotops, dessen g-Strahlung hat die gleiche Ionisierungsfähigkeit (in Luft) wie g-Strahlung von 1 mg 226 Ra (zusammen mit seinen Zerfallsprodukten), nachdem sie einen 0,5 mm dicken Platinfilter passiert hat.

Grundlegende radiologische Größen und Einheiten

Die Aktivitätseinheit eines Isotops ist Becquerel (Bq), was der Aktivität eines Nuklids in einer radioaktiven Quelle entspricht, bei der ein Zerfallsereignis in einer Zeit von 1 s auftritt.

1.2 Gesetz radioaktiver Zerfall

Die Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls ist proportional zur Anzahl der verfügbaren Kerne N:

wobei λ die Zerfallskonstante ist.

LnN = λt + const,

Wenn t = 0, dann N = N0 und daher const = -lg N0 . Endlich

N = N0 e-λt (1)

wobei A die Aktivität zum Zeitpunkt t ist; А0 – Aktivität bei t = 0.

Die Gleichungen (1) und (2) charakterisieren das Gesetz des radioaktiven Zerfalls. In der Kinetik werden sie als Reaktionsgleichungen erster Ordnung bezeichnet. Als Merkmal für die Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls wird üblicherweise die Halbwertszeit T1/2 angegeben, die wie λ beträgt grundlegendes Merkmal Prozess, der nicht von der Stoffmenge abhängt.

Halbwertszeit bezieht sich auf den Zeitraum, in dem angegebene Menge radioaktives Material wird um die Hälfte reduziert.

Die Halbwertszeit verschiedener Isotope variiert erheblich. Sie liegt zwischen etwa 1010 Jahren und einem winzigen Bruchteil einer Sekunde. Natürlich Substanzen mit einer Halbwertszeit von 10 – 15 Minuten. und kleiner, im Labor schwierig zu verwenden. Isotope mit sehr lange Zeit Auch im Labor sind Halbwertszeiten unerwünscht, da im Falle einer versehentlichen Kontamination umliegender Gegenstände mit diesen Stoffen besondere Arbeiten zur Dekontamination des Raumes und der Geräte erforderlich sind.

2. Analysemethoden basierend auf der Messung der Radioaktivität

2.1. Verwendung natürlicher Radioaktivität in der Analyse

Elemente, die von Natur aus radioaktiv sind, können anhand dieser Eigenschaft quantifiziert werden. Dies sind U, Th, Ra, Ac usw., insgesamt mehr als 20 Elemente. Beispielsweise kann Kalium anhand seiner Radioaktivität in Lösung bei einer Konzentration von 0,05 M bestimmt werden. Die Bestimmung verschiedener Elemente anhand ihrer Radioaktivität erfolgt üblicherweise mithilfe einer Kalibrierungskurve, die die Abhängigkeit der Aktivität vom Gehalt (%) des enthaltenen Elements zeigt bestimmt oder durch die Methode der Additionen.

Bei der Prospektionsarbeit von Geologen, beispielsweise bei der Erkundung von Uranlagerstätten, sind radiometrische Methoden von großer Bedeutung.

2.2. Aktivierungsanalyse

Bei Bestrahlung mit Neutronen, Protonen und anderen hochenergetischen Teilchen werden viele nichtradioaktive Elemente radioaktiv. Die Aktivierungsanalyse basiert auf der Messung dieser Radioaktivität. Obwohl im Prinzip jedes Teilchen zur Bestrahlung verwendet werden kann, sind die meisten davon geeignet praktischer Wert verfügt über einen Neutronenbestrahlungsprozess. Die Verwendung geladener Teilchen zu diesem Zweck erfordert die Überwindung größerer technischer Schwierigkeiten als bei Neutronen. Die wichtigsten Neutronenquellen für die Aktivierungsanalyse sind der Kernreaktor und die sogenannten tragbaren Quellen (Radium-Beryllium usw.). Im letzteren Fall interagieren α-Teilchen, die beim Zerfall eines beliebigen α-aktiven Elements (Ra, Rn usw.) entstehen, mit Berylliumkernen und setzen Neutronen frei:

9Be + 4He →12C + n

Neutronen gehen mit den Bestandteilen der analysierten Probe eine Kernreaktion ein,

Zum Beispiel

55Mn + n = 56Mn oder Mn(n,γ) 56Mn

Radioaktives 56Mn zerfällt mit Halbwertszeit 2,6 Std.:

55Mn → 56Fe + e-

Um Informationen über die Zusammensetzung der Probe zu erhalten, wird deren Radioaktivität über einen gewissen Zeitraum gemessen und die resultierende Kurve analysiert. Bei der Durchführung einer solchen Analyse sind zuverlässige Daten über die Halbwertszeiten verschiedener Isotope erforderlich, um die Summenkurve zu entschlüsseln.

Eine weitere Variante der Aktivierungsanalyse ist die γ-Spektroskopie-Methode, die auf der Messung des γ-Strahlungsspektrums einer Probe basiert. Die Energie der γ-Strahlung ist ein qualitatives und die Zählrate ein quantitatives Merkmal des Isotops. Die Messungen erfolgen mit Mehrkanal-γ-Spektrometern mit Szintillations- oder Halbleiterzählern. Dies ist eine viel schnellere und spezifischere, wenn auch etwas weniger empfindliche Analysemethode als die radiochemische Analyse.

Ein wichtiger Vorteil der Aktivierungsanalyse ist ihre niedrige Nachweisgrenze. Mit seiner Hilfe können unter günstigen Bedingungen bis zu 10-13 - 10-15 g einer Substanz nachgewiesen werden. In einigen Sonderfällen wurden sogar niedrigere Nachweisgrenzen erreicht. Es wird beispielsweise zur Kontrolle der Reinheit von Silizium und Germanium in der Halbleiterindustrie eingesetzt und erfasst den Gehalt an Verunreinigungen bis zu 10-8 - 10-9 %. Solche Inhalte können mit keiner anderen Methode als der Aktivierungsanalyse ermittelt werden. Bei der Gewinnung schwerer Elemente des Periodensystems wie Mendelevium und Kurtschatowium konnten die Forscher nahezu jedes Atom des resultierenden Elements zählen.

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Das aus dem Englischen übersetzte Wort Strahlung bedeutet Strahlung und wird nicht nur im Zusammenhang mit Radioaktivität, sondern auch einer Reihe anderer physikalischer Phänomene verwendet, zum Beispiel: Sonnenstrahlung, Wärmestrahlung usw. Daher gilt im Hinblick auf Radioaktivität die verabschiedete ICRP (International Commission on Schutz vor Radioaktivität) und den Strahlenschutznormen das Konzept der „ionisierenden Strahlung“.

ionisierende Strahlung ( IONISIERENDE STRAHLUNG)?

Ionisierende Strahlung ist Strahlung (elektromagnetisch, korpuskular), die bei Wechselwirkung mit einem Stoff direkt oder indirekt eine Ionisierung und Anregung seiner Atome und Moleküle bewirkt. Die Energie ionisierender Strahlung ist groß genug, um bei der Wechselwirkung mit Materie ein Ionenpaar unterschiedlichen Vorzeichens zu erzeugen, d.h. ionisieren das Medium, in das diese Teilchen oder Gammaquanten gefallen sind.

Ionisierende Strahlung besteht aus geladenen und ungeladenen Teilchen, zu denen auch Photonen gehören.

Was ist Radioaktivität?

Radioaktivität ist die spontane Umwandlung von Atomkernen in Kerne anderer Elemente. Begleitet von ionisierender Strahlung. Es sind vier Arten von Radioaktivität bekannt:

Alpha-Zerfall – radioaktive Umwandlung eines Atomkerns, bei der ein Alpha-Teilchen emittiert wird;
Betazerfall – radioaktive Umwandlung des Atomkerns, in dem Betateilchen emittiert werden, also Elektronen oder Positronen;
spontane Spaltung von Atomkernen – spontane Spaltung schwerer Atomkerne (Thorium, Uran, Neptunium, Plutonium und andere Isotope transuranischer Elemente). Die Halbwertszeiten spontan spaltbarer Kerne reichen von einigen Sekunden bis 1020 für Thorium-232;
Protonenradioaktivität – radioaktive Umwandlung des Atomkerns, bei der Nukleonen (Protonen und Neutronen) emittiert werden.

Was sind Isotope?

Isotope sind Varianten gleicher Atome Chemisches Element, die unterschiedliche Massenzahlen haben, aber gleich sind elektrische Ladung Atomkerne und besetzen daher D.I. Mendelejew ist derselbe Ort. Zum Beispiel: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Es gibt stabile (stabile) und instabile Isotope – die durch radioaktiven Zerfall spontan zerfallen, die sogenannten radioaktiven Isotope. Es sind etwa 250 stabile und etwa 50 natürliche radioaktive Isotope bekannt. Ein Beispiel für ein stabiles Isotop ist Pb206, Pb208, das Endprodukt des Zerfalls der radioaktiven Elemente U235, U238 und Th232.

INSTRUMENTE ZUR Messung von Strahlung und Radioaktivität.

Zur Messung der Strahlungsintensität und des Gehalts an Radionukliden an verschiedenen Objekten, besondere Mittel Messungen:

Zur Messung der Expositionsdosisleistung von Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Alpha- und Betastrahlungsflussdichte werden Neutronen und Dosimeter für verschiedene Zwecke verwendet.
Zur Bestimmung der Art des Radionuklids und seines Gehalts in Umweltobjekten werden spektrometrische Pfade verwendet, bestehend aus einem Strahlungsdetektor, einem Analysator und einem Personalcomputer mit einem entsprechenden Programm zur Verarbeitung des Strahlungsspektrums.

Derzeit im Handel erhältlich Verschiedene Arten Strahlungsmessgeräte verschiedene Arten, Zwecke und mit reichlich Möglichkeiten. Hier sind beispielsweise einige Gerätemodelle, die bei beruflichen und häuslichen Aktivitäten am beliebtesten sind:

Für die Strahlungsüberwachung von Banknoten durch Bankangestellte wurde ein professionelles Dosimeter-Radiometer entwickelt, um der „Anweisung der Bank von Russland vom 04.12.2007 N 131-I“ über das Verfahren zur Identifizierung, vorübergehenden Aufbewahrung, Entwertung usw. zu entsprechen Zerstörung von Banknoten mit radioaktiver Kontamination“

Dieses tragbare Strahlungsmessgerät ist das beste Haushaltsdosimeter eines führenden Herstellers und hat sich im Laufe der Zeit bewährt. Aufgrund seiner einfachen Handhabung, der geringen Größe und des niedrigen Preises wird es von Anwendern oft als „Folk“ bezeichnet und empfiehlt es Freunden und Bekannten, ohne Angst vor einer Empfehlung zu haben.

SRP-88N (Szintillationssuchradiometer) – ein professionelles Radiometer zur Suche und Erkennung von Photonenstrahlungsquellen. Es verfügt über Digital- und Zeigeranzeigen sowie die Möglichkeit, den Schwellenwert für die Auslösung eines akustischen Alarms festzulegen, was die Arbeit bei der Untersuchung von Territorien, der Überprüfung von Schrott usw. erheblich erleichtert. Die Erkennungseinheit ist ferngesteuert. Als Detektor wird ein NaI-Szintillationskristall verwendet. Autonome Stromversorgung 4 Elemente F-343.

DBG-06T – entwickelt zur Messung der Belichtungsdosisleistung (EDR) von Photonenstrahlung. Galvanisches Stromquellenelement vom Typ „Korund“.

DRG-01T1 – zur Messung der Belichtungsdosisleistung (EDR) von Photonenstrahlung.

DBG-01N – zum Erkennen konzipiert radioaktive Kontamination und Schätzung des Leistungsniveaus der äquivalenten Photonenstrahlungsdosis mithilfe eines Tonsignalgeräts. Galvanisches Stromquellenelement vom Typ „Korund“. Messbereich von 0,1 mSv*h-1 bis 999,9 mSv*h-1

RKS-20.03 „Pripyat“ – zur Kontrolle der Strahlungssituation an Wohn-, Aufenthalts- und Arbeitsorten.

Mit Dosimetern können Sie Folgendes messen:

die Größe des externen Gammahintergrunds;
Grad der radioaktiven Kontamination von Wohn- und öffentlichen Räumlichkeiten, Territorium und verschiedenen Oberflächen
der Gesamtgehalt an radioaktiven Stoffen (ohne Bestimmung der Isotopenzusammensetzung) in Lebensmitteln und anderen Gegenständen Außenumgebung(flüssig und lose)
Grad der radioaktiven Kontamination von Wohn- und öffentlichen Räumlichkeiten, Territorium und verschiedenen Oberflächen;
der Gesamtgehalt an radioaktiven Stoffen (ohne Bestimmung der Isotopenzusammensetzung) in Lebensmitteln und anderen Umweltgegenständen (Flüssigkeit und Schüttgut).

So wählen Sie ein Strahlungsmessgerät aus und weitere Geräte zur Strahlungsmessung können Sie im Artikel „ Haushaltsdosimeter und Indikator für Radioaktivität. wie man wählt?"

Welche Arten ionisierender Strahlung gibt es?

Arten ionisierender Strahlung. Die wichtigsten Arten ionisierender Strahlung, denen wir am häufigsten begegnen, sind:

Natürlich gibt es noch andere Arten von Strahlung (Neutronen), aber wir begegnen ihnen in Alltagsleben viel seltener. Der Unterschied zwischen diesen Strahlungsarten liegt in ihren physikalischen Eigenschaften, ihrem Ursprung, ihren Eigenschaften, ihrer Radiotoxizität und ihrer schädigenden Wirkung auf biologisches Gewebe.

Radioaktivitätsquellen können natürlicher oder künstlicher Natur sein. natürliche Quellen Bei ionisierender Strahlung handelt es sich um natürliche radioaktive Elemente, die in enthalten sind Erdkruste und es entsteht ein natürlicher Strahlungshintergrund, dabei handelt es sich um ionisierende Strahlung, die aus dem Weltraum auf uns trifft. Je aktiver die Quelle ist (d. h. je mehr Atome pro Zeiteinheit darin zerfallen), desto mehr Teilchen oder Photonen emittiert sie pro Zeiteinheit.

Künstliche Radioaktivitätsquellen können radioaktive Stoffe enthalten, die in Kernreaktoren absichtlich oder als Nebenprodukte gewonnen werden. Kernreaktionen. Als künstliche Quellen ionisierender Strahlung können verschiedene physikalische Elektrovakuumgeräte, Beschleuniger für geladene Teilchen usw. verwendet werden. Zum Beispiel: Fernsehbildröhre, Röntgenröhre, Kenotron usw.

Die Hauptlieferanten von Radium-226 für die Umwelt natürlichen Umgebung sind Unternehmen, die sich mit der Gewinnung und Verarbeitung verschiedener fossiler Materialien befassen:

Bergbau und Verarbeitung Uranerze;
Öl und Gas; Kohleindustrie;
Baustoffindustrie;
Unternehmen der Energiewirtschaft usw.

Radium-226 eignet sich gut für die Auswaschung aus uranhaltigen Mineralien. Diese Eigenschaft erklärt das Vorhandensein erheblicher Mengen Radium in einigen Arten von Grundwasser (in der medizinischen Praxis verwendetes Radon) und in Grubenwässern. Bereich des Radiumgehalts in Grundwasser reicht von Einheiten bis zu Zehntausenden Bq/l. Radiumgehalt in der Oberfläche natürliche Gewässer viel niedriger und kann zwischen 0,001 und 1-2 Bq/l liegen. Ein wesentlicher Bestandteil der natürlichen Radioaktivität ist das Zerfallsprodukt von Radium-226 – Radium-222 (Radon). Radon- inertes, radioaktives Gas, das langlebigste (Halbwertszeit 3,82 Tage) Emanationsisotop*, Alphastrahler. Es ist 7,5-mal schwerer als Luft und sammelt sich daher hauptsächlich in Kellern, Untergeschossen, Kellergeschossen von Gebäuden, in Bergwerken usw. an. * - Emanation – die Eigenschaft von Stoffen, die Radiumisotope (Ra226, Ra224, Ra223) enthalten, Emanation (radioaktive Inertgase) zu emittieren, die beim radioaktiven Zerfall entstehen.

Es wird angenommen, dass bis zu 70 % der schädlichen Belastung der Bevölkerung mit Radon in Wohngebäuden verbunden sind (siehe Diagramm). Die wichtigsten Radonquellen in Wohngebäuden sind (in der Reihenfolge zunehmender Bedeutung):

Leitungswasser und Haushaltsgas;
Baumaterialien (Schotter, Ton, Schlacke, Asche und Schlacke usw.);
Boden unter Gebäuden.

Radon breitet sich im Erdinneren äußerst ungleichmäßig aus. Charakteristisch ist seine Anreicherung in tektonischen Störungen, wo es durch Risssysteme aus Poren und Mikrorissen in Gesteinen eindringt. Durch den Emanationsprozess dringt es in die Poren und Risse ein und bildet sich in der Substanz Felsen beim Zerfall von Radium-226.

Die Radonfreisetzung im Boden wird durch die Radioaktivität der Gesteine, ihre Emanation und ihre Kollektoreigenschaften bestimmt. Daher können relativ schwach radioaktive Gesteine, die Fundamente von Gebäuden und Bauwerken eine größere Gefahr darstellen als stärker radioaktive Gesteine, wenn sie durch eine hohe Emanation gekennzeichnet sind oder durch tektonische Störungen zerschnitten werden, die Radon anreichern. Durch eine Art „Atmung“ der Erde gelangt Radon aus Gesteinen in die Atmosphäre. Und in nai große Mengen Oh- aus Bereichen, in denen Radonsammler vorhanden sind (Verschiebungen, Risse, Verwerfungen etc.), d.h. geologische Störungen. Unsere eigenen Beobachtungen der Strahlungssituation in den Kohlebergwerken des Donbass haben gezeigt, dass in Bergwerken in der Regel komplexe bergbauliche und geologische Bedingungen (das Vorhandensein mehrerer Verwerfungen und Risse im kohleführenden Gestein, hoher Wassergehalt usw.) charakteristisch sind Die Radonkonzentration in der Luft von Bergwerken liegt deutlich über den festgelegten Grenzwerten.

Der Bau von Wohn- und Wirtschaftsgebäuden direkt über Felsverwerfungen und -rissen ohne vorherige Bestimmung der Radonfreisetzung aus dem Boden führt dazu, dass aus dem Erdinneren Bodenluft mit hoher Radonkonzentration in sie eindringt , das sich in der Raumluft ansammelt und eine Strahlengefahr darstellt.

Technogene Radioaktivität entsteht durch menschliche Aktivität, bei der es zu einer Umverteilung und Konzentration von Radionukliden kommt. Zur vom Menschen verursachten Radioaktivität gehört die Gewinnung und Verarbeitung von Mineralien, das Verbrennen harte Kohle und Kohlenwasserstoffe, Akkumulation Industrieabfälle und vieles mehr. Das Ausmaß der menschlichen Exposition gegenüber verschiedenen vom Menschen verursachten Faktoren wird durch das dargestellte Diagramm 2 veranschaulicht (A.G. Zelenkov „Vergleichende Auswirkungen verschiedener Strahlungsquellen auf den Menschen“, 1990).

Was sind „schwarze Sande“ und welche Gefahr geht von ihnen aus?

Schwarzer Sand ist ein Mineral Monazit – wasserfreies Phosphat von Elementen der Thoriumgruppe, hauptsächlich Cer und Lanthan (Ce, La)PO4, die durch Thorium ersetzt werden. Monazit enthält bis zu 50–60 % Oxide seltener Erdelemente: Yttriumoxid Y2O3 bis zu 5 %, Thoriumoxid ThO2 bis zu 5–10 %, manchmal bis zu 28 %. Das spezifische Gewicht von Monazit beträgt 4,9–5,5. Mit einer Erhöhung des Gehalts an Thorium sp. Gewicht nimmt zu. Es kommt in Pegmatiten, manchmal auch in Graniten und Gneisen vor. Bei der Zerstörung von Gesteinen, darunter auch Monazit, reichert es sich in Seifen, also großen Ablagerungen, an.

Solche Ablagerungen werden auch im Süden der Region Donezk beobachtet.

An Land gelegene Placer von Monazitsanden verändern die bestehende Strahlungssituation in der Regel nicht wesentlich. Aber die Monazitvorkommen liegen in der Nähe des Küstenstreifens Asowsches Meer(innerhalb der Region Donezk) verursachen eine Reihe von Problemen, insbesondere mit Beginn der Badesaison.

Tatsache ist, dass sich durch die Meeresbrandung im Herbst-Frühlingszeitraum an der Küste infolge der natürlichen Flotation eine erhebliche Menge „schwarzer Sand“ ansammelt, der durch einen hohen Gehalt an Thorium-232 (bis zu) gekennzeichnet ist 15-20.000 Bq * kg-1 und mehr), wodurch in lokalen Gebieten Gammastrahlungswerte in der Größenordnung von 300 oder mehr μR * h-1 entstehen. Natürlich ist es riskant, sich in solchen Gebieten auszuruhen. Deshalb wird dieser Sand jährlich gesammelt, Warnschilder aufgestellt und bestimmte Küstenabschnitte gesperrt. Doch all das verhindert nicht, dass sich erneut „schwarzer Sand“ ansammelt.

Lassen Sie mich dazu meinen persönlichen Standpunkt darlegen. Der Grund, der zur Entfernung von „schwarzem Sand“ an der Küste beiträgt, könnte die Tatsache sein, dass sich im Fahrwasser des Mariupol Seehafen Bagger arbeiten ständig daran, den schiffbaren Kanal freizumachen. Der vom Boden der Kanaldeponien aufgewirbelte Boden liegt westlich des Schifffahrtskanals, 1-3 km von der Küste entfernt (siehe Karte mit den Standorten der Deponien für Erdreich) und bei starkem Meereswellenanstieg an der Küste Küstenstreifen Monazitsandhaltiger Boden wird an die Küste transportiert, wo er angereichert und angereichert wird. All dies erfordert jedoch eine sorgfältige Prüfung und Untersuchung. Und wenn ja, dann wäre es möglich, die Ansammlung von „schwarzem Sand“ an der Küste zu reduzieren, indem man einfach den Standort der Erddeponie an einen anderen Ort verlegt.

Grundregeln für die Durchführung dosimetrischer Messungen.

Bei der Durchführung dosimetrischer Messungen müssen zunächst die Empfehlungen in der technischen Dokumentation des Geräts strikt eingehalten werden.

Bei der Messung der Expositionsdosisleistung von Gammastrahlung bzw. der Äquivalentdosis von Gammastrahlung sind folgende Regeln zu beachten:

Bei der Durchführung dosimetrischer Messungen, sofern diese zur Überwachung der Strahlungssituation ständig durchgeführt werden sollen, ist die strikte Einhaltung der Messgeometrie erforderlich;
Um die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der dosimetrischen Überwachung zu verbessern, werden mehrere Messungen durchgeführt (jedoch nicht weniger als 3) und das arithmetische Mittel berechnet;
Bei Messungen auf dem Territorium werden Standorte abseits von Gebäuden und Bauwerken ausgewählt (2-3 Höhen); - Messungen auf dem Gelände werden auf zwei Ebenen in einer Höhe von 0,1 und 1,0 m über der Erdoberfläche durchgeführt;
Bei Messungen in Wohn- und öffentlichen Räumen erfolgt die Messung in der Raummitte in einer Höhe von 1,0 m über dem Boden.

Bei der Messung der Kontamination mit Radionukliden auf verschiedenen Oberflächen ist es notwendig, einen externen Sensor oder das Gerät als Ganzes anzubringen. Wenn kein externer Sensor vorhanden ist, platzieren Sie ihn darin Plastiktüte(um eine mögliche Kontamination zu vermeiden) und führen Sie die Messung so nah wie möglich an der zu messenden Oberfläche durch.

Aktivitätseinheit radioaktiver Isotope

Alternative Beschreibungen

Pierre (1859–1906), französischer Physiker, Nobelpreis 1903

Maßeinheit für Radioaktivität

Wer half Maria Sklodowska, Radium zu entdecken?

Französischer Physiker, einer der Begründer der Radioaktivitätstheorie

Physiker-Ehepartner

Familie der Nobelphysiker

Französischer Physiker

Französischer Physiker, der die Piezoelektrizität entdeckte und erforschte

Erste Frau, die einen Nobelpreis erhielt

Erste Professorin

Französischer Physiker, Preisträger Nobelpreis(1903), Begründer der Radioaktivitätslehre

Sie und ihr Mann entdeckten Polonium

Familie der Nobelphysiker

Maria Sklodowska...

Ein paar berühmte Physiker

Entdeckte Polonium mit ihrem Mann

Einheit der Radioaktivität

Pierre und Maria Sklodowska

Pierre und Maria

Maß für die Radioaktivität

Berühmte französische Physiker - Ehemann und Ehefrau

. „chemische“ Ehepartner

berühmter französischer Physiker

Wer hat Polonium entdeckt?

Radium und Polonium entdeckt

Pierre entdeckte die Radioaktivität

Maß der Strahlung

Das Paar, das Radium entdeckte

Ehepaar Physiker

Physiker, Pierre und Maria

Pierre von Physikern

Radium entdeckt

Pierre und Maria Sklodowska

Polonium-Entdecker

Radium-Entdecker

Radium und Polonium entdeckt

Joliot ... - (1897-1956), französischer Physiker, Tochter von P. Curie und M. Sklodowska-Curie

Wissenschaftler Pierre und Maria

Französischer Physiker, einer der Begründer der Radioaktivitätstheorie (1859-1906, Nobelpreis 1903)

Französischer Wissenschaftler, Nobelpreis für Physik

Vorlesung 2. Das Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls und die Aktivität von Radionukliden

Die Zerfallsgeschwindigkeit von Radionukliden ist unterschiedlich – manche zerfallen schneller, andere langsamer. Die Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls beträgt radioaktive Zerfallskonstante, λ [Sek-1], der die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls eines Atoms in einer Sekunde charakterisiert. Für jedes Radionuklid hat die Zerfallskonstante einen eigenen Wert. Je größer sie ist, desto schneller zerfallen die Materiekerne.

Man nennt die Zahl der pro Zeiteinheit registrierten Zerfälle einer radioaktiven Probe Aktivität (A ) oder die Radioaktivität der Probe. Der Aktivitätswert ist direkt proportional zur Anzahl der Atome N Radioaktives Material:

A =λ· N , (3.2.1)

Wo λ ist die radioaktive Zerfallskonstante [sec-1].

Derzeit nach aktuellem Stand internationales System SI-Einheiten, für die die Maßeinheit der Radioaktivität verwendet wird Becquerel [Bq]. Diese Einheit erhielt ihren Namen zu Ehren des französischen Wissenschaftlers Henri Becquerel, der 1856 das Phänomen der natürlichen Uranradioaktivität entdeckte. Ein Becquerel entspricht einem Zerfall pro Sekunde 1 Bq = 1 .

Allerdings wird immer noch häufig eine systemfremde Aktivitätseinheit verwendet. – Curie [Taste], von den Curies als Maß für die Zerfallsrate von einem Gramm Radium eingeführt (wobei ~3,7 · 1010 Zerfälle pro Sekunde auftreten).

1 Taste= 3,7 1010 Bq.

Dieses Gerät eignet sich zur Beurteilung der Aktivität großer Mengen Radionuklide.

Die zeitliche Abnahme der Radionuklidkonzentration infolge des Zerfalls unterliegt einer exponentiellen Abhängigkeit:

, (3.2.2)

Wo N T- die Anzahl der Atome eines radioaktiven Elements, die nach einer Weile übrig bleiben T nach Beginn der Beobachtung; N 0 ist die Anzahl der Atome in Anfangsmoment Zeit ( T =0 ); λ ist die radioaktive Zerfallskonstante.

Der beschriebene Zusammenhang heißt Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls .

Man nennt die Zeit, die benötigt wird, bis die Hälfte der Gesamtzahl der Radionuklide zerfällt Halbwertszeit, T½ . Nach einer Halbwertszeit sind von 100 Atomen des Radionuklids nur noch 50 übrig (Abb. 2.1). Im nächsten Zeitraum sind von diesen 50 Atomen nur noch 25 übrig und so weiter.

Der Zusammenhang zwischen Halbwertszeit und Zerfallskonstante ergibt sich aus der Gleichung für das Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls:

bei T=T½ Und

wir bekommen https://pandia.ru/text/80/150/images/image006_47.gif" width="67" height="41 src="> Þ ;

https://pandia.ru/text/80/150/images/image009_37.gif" width="76" height="21">;

d.h..gif" width="81" height="41 src=">.

Daher kann das Gesetz des radioaktiven Zerfalls wie folgt geschrieben werden:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif" width="89" height="39 src=">, (3.2.4)

Wo bei - die Aktivität des Arzneimittels im Laufe der Zeit T ; A0 – die Aktivität des Arzneimittels im ersten Moment der Beobachtung.

Oft ist es notwendig, die Aktivität einer bestimmten Menge einer radioaktiven Substanz zu bestimmen.

Denken Sie daran, dass die Mengeneinheit eines Stoffes das Mol ist. Ein Mol ist die Menge einer Substanz, die so viele Atome enthält, wie 0,012 kg = 12 g des 12C-Kohlenstoffisotops enthalten.

Ein Mol einer beliebigen Substanz enthält die Avogadro-Zahl N / A Atome:

N / A = 6,02 · 1023 Atome.

Bei einfachen Stoffen (Elementen) entspricht die Masse numerisch einem Mol Atommasse A Element

1mol = A G.

Zum Beispiel: Für Magnesium: 1 mol 24Mg = 24 g.

Für 226Ra: 1 Mol 226Ra = 226 g usw.

Angesichts dessen, was in gesagt wurde M Gramm der Substanz werden N Atome:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif" width="156" height="43 src="> (3.2.6)

Beispiel: Berechnen wir die Aktivität von 1 Gramm 226Ra λ = 1,38 10-11 Sek.-1.

A\u003d 1,38 10-11 1 / 226 6,02 1023 \u003d 3,66 1010 Bq.

Wenn radioaktives Element Teil einer chemischen Verbindung ist, muss bei der Bestimmung der Aktivität des Arzneimittels dessen Formel berücksichtigt werden. Unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des Stoffes wird der Massenanteil bestimmt χ Radionuklid in einem Stoff, das durch das Verhältnis bestimmt wird:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif" width="118" height="41 src=">

Beispiel für eine Problemlösung

Zustand:

Aktivität A0 Das radioaktive Element 32P beträgt am Tag der Beobachtung 1000 Bq. Bestimmen Sie die Aktivität und Anzahl der Atome dieses Elements in einer Woche. Halbwertszeit T½ 32P = 14,3 Tage.

Lösung:

a) Ermitteln Sie die Aktivität von Phosphor-32 nach 7 Tagen:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif" width="57" height="41 src=">

Antworten: In einer Woche wird die Aktivität des 32P-Arzneimittels 712 betragen Bq, und die Anzahl der Atome des radioaktiven Isotops 32P beträgt 127,14 · 106 Atome.

Kontrollfragen

1) Welche Aktivität hat ein Radionuklid?

2) Nennen Sie die Einheiten der Radioaktivität und die Beziehung zwischen ihnen.

3) Wie groß ist die radioaktive Zerfallskonstante?

4) Definieren Sie das Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls.

5) Wie hoch ist die Halbwertszeit?

6) Welcher Zusammenhang besteht zwischen Aktivität und Masse eines Radionuklids? Schreiben Sie eine Formel.

Aufgaben

1. Berechnen Sie Aktivität 1 G 226Ra. T½ = 1602 Jahre.

2. Berechnen Sie Aktivität 1 G 60Co. T½ = 5,3 Jahre.

3. Eine M-47-Panzergranate enthält 4,3 kg 238U. T½ = 2,5 109 Jahre. Bestimmen Sie die Projektilaktivität.

4. Berechnen Sie die Aktivität von 137Cs nach 10 Jahren, wenn sie zum ersten Zeitpunkt der Beobachtung 1000 beträgt Bq. T½ = 30 Jahre.

5. Berechnen Sie die Aktivität von 90Sr vor einem Jahr, falls vorhanden momentan Mal ist es gleich 500 Bq. T½ = 29 Jahre.

6. Welche Aktivität werde ich erstellen? kg Radioisotop 131I, T½ = 8,1 Tage?

7. Bestimmen Sie anhand der Referenzdaten Aktivität 1 G 238U. T½ = 2,5 109 Jahre.

Bestimmen Sie anhand der Referenzdaten Aktivität 1 G 232Th, Т½ = 1,4 1010 Jahre.

8. Berechnen Sie die Aktivität der Verbindung: 239Pu316O8.

9. Berechnen Sie die Masse des Radionuklids mit der Aktivität 1 Taste:

9.1. 131I, T1/2=8,1 Tage;

9.2. 90Sr, Т1/2=29 Jahre;

9.3. 137Cs, Т1/2=30 Jahre;

9.4. 239Pu, Т1/2=2,4 104 Jahre.

10. Bestimmen Sie die Masse 1 mCi radioaktives Isotop des Kohlenstoffs 14C, T½ = 5560 Jahre.

11. Es ist notwendig, ein radioaktives Präparat aus Phosphor 32P herzustellen. Wie lange dauert es, bis 3 % des Arzneimittels übrig bleiben? Т½ = 14,29 Tage.

12. Das natürliche Kaliumgemisch enthält 0,012 % des radioaktiven Isotops 40K.

1) Bestimmen Sie die Masse des natürlichen Kaliums, das 1 enthält Taste 40K. T½ = 1,39 · 109 Jahre = 4,4 · 1018 Sek.

2) Berechnen Sie die Radioaktivität des Bodens mit 40 K, wenn bekannt ist, dass der Kaliumgehalt in der Bodenprobe 14 beträgt kg/t.

13. Wie viele Halbwertszeiten sind erforderlich, damit die anfängliche Aktivität eines Radioisotops auf 0,001 % sinkt?

14. Um die Wirkung von 238U auf Pflanzen zu bestimmen, wurden die Samen in 100 U eingeweicht ml Lösung UO2(NO3)2 6H2O, in der die Masse des radioaktiven Salzes 6 betrug G. Bestimmen Sie die Aktivität und spezifische Aktivität von 238U in Lösung. Т½ = 4,5 · 109 Jahre.

15. Definieren Sie Aktivität 1 Gramm 232Th, Т½ = 1,4 1010 Jahre.

16. Bestimmen Sie die Masse 1 Taste 137Cs, Т1/2=30 Jahre.

17. Das Verhältnis zwischen dem Gehalt an stabilen und radioaktiven Kaliumisotopen in der Natur ist ein konstanter Wert. Der Gehalt von 40K beträgt 0,01 %. Berechnen Sie die Radioaktivität des Bodens mit 40 K, wenn bekannt ist, dass der Kaliumgehalt in der Bodenprobe 14 beträgt kg/t.

18. Die lithogene Radioaktivität der Umwelt wird hauptsächlich durch die drei wichtigsten natürlichen Radionuklide gebildet: 40K, 238U, 232Th. Der Anteil radioaktiver Isotope an der natürlichen Isotopenmenge beträgt 0,01, 99,3 bzw. ~100. Berechnen Sie die Radioaktivität 1 T Boden, wenn bekannt ist, dass der relative Kaliumgehalt in der Bodenprobe 13600 beträgt g/t, Uran - 1 10-4 g/t, Thorium - 6 · 10-4 g/t.

19. In den Schalen von Muscheln wurden 23200 gefunden Bq/kg 90Sr. Bestimmen Sie die Aktivität von Proben nach 10, 30, 50, 100 Jahren.

20. Die Hauptverschmutzung der geschlossenen Stauseen der Tschernobyl-Zone erfolgte im ersten Jahr nach dem Unfall im Kernkraftwerk. In den Bodensedimenten des Sees. Azbuchin entdeckte 1999 137Cs mit einer spezifischen Aktivität von 1,1 · 10 Bq/m2. Bestimmen Sie die Konzentration (Aktivität) von 137Cs, die zwischen 1986 und 1987 pro m2 Bodensedimente abgelagert wurde. (vor 12 Jahren).

21. 241Am (T½ = 4,32 · 102 Jahre) entsteht aus 241Pu (T½ = 14,4 Jahre) und ist ein aktiver geochemischer Migrant. Berechnen Sie anhand von Referenzmaterialien mit einer Genauigkeit von 1 % die Abnahme der Aktivität von Plutonium-241 in dem Jahr nach der Katastrophe von Tschernobyl, in dem die Bildung von 241Am erfolgte Umfeld wird das Maximum sein.

22. Berechnen Sie die Aktivität von 241Am in den Emissionsprodukten des Reaktors von Tschernobyl im April
2015, vorausgesetzt, dass die Aktivität von 241Am im April 1986 3,82 1012 betrug Bq,Т½ = 4,32 102 Jahre.

23. 390 in Bodenproben gefunden nCi/kg 137Cs. Berechnen Sie die Aktivität von Proben nach 10, 30, 50, 100 Jahren.

24. Die durchschnittliche Schadstoffkonzentration im Seegrund. Tief, gelegen in Tschernobyl-Zone Die Entfremdung beträgt 6,3 104 Bq 241Am und 7,4 104 238+239+240Pu pro 1 m2. Berechnen Sie das Jahr, in dem diese Daten erhoben wurden.