Radioaktiv kildeaktivitet

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. februar 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Aktiviteten af en radioaktiv kilde er antallet af elementære radioaktive henfald pr. tidsenhed [ 1] .

Afledte mængder

Specifik aktivitet er aktiviteten pr. masseenhed af kildestoffet.

Volumetrisk aktivitet er aktiviteten pr. volumenenhed af kilden. Specifikke og volumetriske aktiviteter anvendes som regel i det tilfælde, hvor det radioaktive stof er fordelt over kildens volumen.

Overfladeaktivitet er aktiviteten pr. arealenhed af kildens overflade. Denne værdi gælder for tilfælde, hvor det radioaktive materiale er fordelt over kildens overflade.

Aktivitetsenheder

I det internationale enhedssystem (SI) er aktivitetsenheden becquerel (russisk betegnelse: Bk; international: Bq); 1 Bq \u003d s −1 . I en prøve med en aktivitet på 1 Bq sker der i gennemsnit 1 henfald pr. sekund.

Aktivitetsenheder uden for systemet er:

curie (russisk betegnelse: Ki; international: Ci); 1 Ci \u003d 3,7⋅10 10 Bq (præcis).
rutherford (russisk betegnelse: Rd; international: Rd); 1 Rd \u003d 10 6 Bq (præcis). Enheden er sjældent brugt.

Specifik aktivitet måles i becquerel pr. kilogram (Bq/kg, Bq/kg), nogle gange Ci/kg osv. Systemenheden for volumetrisk aktivitet er Bq/m³, Bq/ l bruges også ofte . Systemenheden for overfladeaktivitet er Bq/m², Ci/km² bruges også ofte ( 1 Ci/km² = 37 kBq/m² ).

Der er også forældede ikke-systemiske enheder til måling af volumetrisk aktivitet (bruges kun til alfa-aktive nuklider, sædvanligvis gasformige, især for radon ):

mahe ; 1 max = 13,5 kBq/ m3 ;
eman ; 1 eman \u003d 0,1 nCi / l \u003d 3,7 Bq / l \u003d 3700 Bq / m 3 .

Afhængighed af aktivitet på tid

Aktivitet (eller henfaldshastighed ), det vil sige antallet af henfald pr. tidsenhed, afhænger ifølge loven om radioaktivt henfald af tid som følger:

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

hvor

N A er Avogadros nummer ,
T 1/2 - halveringstid ,
N ( t ) er antallet af radioaktive kerner af en given type,
N 0 - deres startnummer,
λ er henfaldskonstanten ,
μ er molmassen af radioaktive kerner af en given type,
m er massen af prøven (radioaktive kerner af en given type).

Her antages det, at der ikke opstår nye kerner af et givet radionuklid i prøven , ellers kan aktivitetsafhængigheden af tid være mere kompleks. Så selvom halveringstiden for radium-226 kun er 1600 år , falder aktiviteten af 226 Ra i en prøve af uraniummalm sammen med aktiviteten af uranium-238 i næsten hele prøvens levetid (bortset fra de første 1- 2 millioner år , indtil den sekulære ligevægt er etableret , hvor radiums aktivitet endda vokser ).

Kildeaktivitetsberegning

Ved at kende halveringstiden ( T 1/2 ) og molmassen ( μ ) af stoffet, som prøven er sammensat af, samt massen m af selve prøven, er det muligt at beregne værdien af antallet af henfald, der fandt sted i prøven over en periode t ved hjælp af følgende formel (afledt af ligningen for radioaktivt henfald ):

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

hvor er det oprindelige antal kerner [2] . Aktiviteten er lig (op til fortegn) med den tidsafledede af N ( t ) : $N_{0}={\frac {m}{\mu }}N_{A}$

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

Hvis halveringstiden er stor i forhold til måletiden, kan aktiviteten betragtes som konstant. I dette tilfælde er formlen forenklet: $(t\ll T_{{1/2}}),$

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

Samtidig den specifikke aktivitet

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

Værdien kaldes henfaldskonstanten (eller henfaldskonstanten) for radionuklidet. Dens gensidige kaldes levetiden (falder sammen med halveringstiden inden for koefficienten 1 / ln 2 ≈ 1 / 0,69 ≈ 1,44 ; dens fysiske betydning er den tid, hvor mængden af radionuklid falder e gange). $\lambda ={\frac {\ln 2}{T_{{1/2))))$ $\tau =1/\lambda ={\frac {T_{{1/2}}}{\ln 2}}$

Ofte i praksis er det nødvendigt at løse det omvendte problem - at bestemme halveringstiden for det radionuklid, der udgør prøven. En metode til at løse dette problem, egnet til korte halveringstider, er at måle aktiviteten af undersøgelseslægemidlet med forskellige tidsintervaller. For at bestemme lange halveringstider, når aktiviteten er praktisk talt konstant under målingen, er det nødvendigt at måle aktiviteten og antallet af atomer i det henfaldende radionuklid [3] :

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

Eksempler

Den specifikke aktivitet af radium-226 er 1 Ci/g.
Typisk volumetrisk aktivitet af radon i luften over kontinenterne er 10…100 Bq/m³.
Overfladeaktiviteten af cæsium-137 i 30-kilometer-zonen omkring Tjernobyl-atomkraftværket når op på titusinder af Ci/km².

Noter

↑ En radioaktiv kildes aktivitet // Physical Encyclopedia : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effekt - Lange linjer. - S. 39. - 707 s. — 100.000 eksemplarer.
↑ Her antages det, at stoffet enten består af identiske radioaktive atomer, eller af molekyler, som hver indeholder præcis ét radioaktivt atom. Ellers skal N 0 ganges med koefficienten ν , der er lig med det gennemsnitlige antal radioaktive atomer af en given type pr. molekyle af det pågældende stof. For eksempel for supertungt (tritium)vand T 2 O, ved beregning af tritiums aktivitet, ν = 2 , og for naturligt kalium , ved beregning af aktiviteten af kalium-40 (hvis indhold i den naturlige blanding af isotoper er 0,0117%) , denne koefficient er 1,17 × 10 −4 .
↑ Fialkov Yu Ya. Anvendelse af isotoper i kemi og kemisk industri. - Kiev: Tekhnika, 1975. - S. 52. - 240 s. - 2000 eksemplarer.

Litteratur

Anvendelser af nuklear kemi og isotopiske metoder (Methods of isotopefortynding) // Grundlæggende love for kemi: I 2 bind. Om. fra engelsk / Dickerson R., Gray G., Haight J. - M. : Mir, 1982. - T. II. — S. 428–429. — 652 s.

Se også

bananækvivalent

Ordbøger og encyklopædier	Stor russer Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4198348-8