Radioaktiv källaktivitet

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 13 februari 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

Aktiviteten hos en radioaktiv källa är antalet elementära radioaktiva sönderfall per tidsenhet [ 1] .

Härledda kvantiteter

Specifik aktivitet är aktiviteten per massenhet av källämnet.

Volumetrisk aktivitet är aktiviteten per volymenhet av källan. Specifika och volymetriska aktiviteter används som regel i de fall då det radioaktiva ämnet är fördelat över källans volym.

Ytaktivitet är aktiviteten per ytenhet av källans yta. Detta värde gäller för fall där det radioaktiva materialet är fördelat över källans yta.

Aktivitetsenheter

I det internationella enhetssystemet (SI) är aktivitetsenheten becquerel (rysk beteckning: Bk; internationell: Bq); 1 Bq \u003d s −1 . I ett prov med en aktivitet på 1 Bq sker i genomsnitt 1 sönderfall per sekund.

Aktivitetsenheter utanför systemet är:

curie (rysk beteckning: Ki; internationell: Ci); 1 Ci \u003d 3,7⋅10 10 Bq (exakt).
rutherford (rysk beteckning: Rd; internationell: Rd); 1 Rd \u003d 10 6 Bq (exakt). Enheten används sällan.

Specifik aktivitet mäts i becquerel per kilogram (Bq / kg, Bq / kg), ibland Ci / kg, etc. Systemenheten för volymetrisk aktivitet är Bq / m³, Bq / l används också ofta . Systemenheten för ytaktivitet är Bq/m², Ci/km² används också ofta ( 1 Ci/km² = 37 kBq/m² ).

Det finns också föråldrade icke-systemiska enheter för att mäta volymetrisk aktivitet (används endast för alfaaktiva nuklider, vanligtvis gasformiga, särskilt för 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 .

Beroende av aktivitet på tid

Aktivitet (eller sönderfallshastighet ), det vill säga antalet sönderfall per tidsenhet, enligt lagen om radioaktivt sönderfall beror på tiden enligt följande:

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

var

N A är Avogadros nummer ,
T 1/2 - halveringstid ,
N ( t ) är antalet radioaktiva kärnor av en given typ,
N 0 - deras initiala nummer,
λ är sönderfallskonstanten ,
μ är molmassan av radioaktiva kärnor av en given typ,
m är provets massa (radioaktiva kärnor av en given typ).

Här antas det att inga nya kärnor av en given radionuklid uppstår i provet , annars kan aktivitetsberoendet av tid vara mer komplext. Så även om halveringstiden för radium-226 bara är 1600 år , sammanfaller aktiviteten av 226 Ra i ett prov av uranmalm med aktiviteten för uran-238 under nästan hela provets livstid (förutom den första 1- 2 miljoner år tills den sekulära jämvikten är etablerad , när radiums aktivitet till och med växer ).

Källaktivitetsberäkning

Genom att känna till halveringstiden ( T 1/2 ) och molmassan ( μ ) för ämnet som provet består av, samt massan m för själva provet, är det möjligt att beräkna värdet av antalet sönderfall som inträffade i provet under en tidsperiod t med följande formel (härledd från ekvationen för radioaktivt sönderfall ):

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

var är det initiala antalet kärnor [2] . Aktiviteten är lika (upp till tecken) med tidsderivatan av 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}}}}.

Om halveringstiden är stor jämfört med mättiden kan aktiviteten anses vara konstant. I det här fallet är formeln förenklad: $(t\ll T_{{1/2}}),$

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

Samtidigt den specifika aktiviteten

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

Värdet kallas sönderfallskonstanten (eller sönderfallskonstanten) för radionukliden. Dess reciproka kallas livslängden (sammanfaller med halveringstiden till inom koefficienten 1 / ln 2 ≈ 1 / 0,69 ≈ 1,44 ; dess fysiska betydelse är den tid under vilken mängden radionuklid minskar med e gånger). $\lambda ={\frac {\ln 2}{T_{{1/2))))$ $\tau =1/\lambda ={\frac {T_{{1/2}}}{\ln 2}}$

Ofta i praktiken är det nödvändigt att lösa det omvända problemet - att bestämma halveringstiden för radionukliden som utgör provet. En metod för att lösa detta problem, lämplig för korta halveringstider, är att mäta aktiviteten av studieläkemedlet vid olika tidsintervall. För att bestämma långa halveringstider, när aktiviteten är praktiskt taget konstant under mätningen, är det nödvändigt att mäta aktiviteten och antalet atomer i den sönderfallande radionukliden [3] :

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

Exempel

Den specifika aktiviteten för radium-226 är 1 Ci/g.
Typisk volymetrisk aktivitet av radon i luften över kontinenterna är 10…100 Bq/m³.
Ytaktiviteten av cesium-137 i 30-kilometerszonen runt kärnkraftverket i Tjernobyl når tiotals Ci/km².

Anteckningar

↑ En radioaktiv källas aktivitet // Physical Encyclopedia : [i 5 volymer] / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effekt - Långa rader. - S. 39. - 707 sid. — 100 000 exemplar.
↑ Här antas att ämnet består antingen av identiska radioaktiva atomer, eller av molekyler, som var och en innehåller exakt en radioaktiv atom. Annars måste N 0 multipliceras med koefficienten ν , lika med det genomsnittliga antalet radioaktiva atomer av en given typ per molekyl av ämnet i fråga. Till exempel, för supertungt (tritium) vatten T 2 O, vid beräkning av aktiviteten av tritium , ν = 2 , och för naturligt kalium , vid beräkning av aktiviteten av kalium-40 (vars innehåll i den naturliga blandningen av isotoper är 0,0117%) , denna koefficient är 1,17 × 10 −4 .
↑ Fialkov Yu Ya. Tillämpning av isotoper i kemi och kemisk industri. - Kiev: Tekhnika, 1975. - S. 52. - 240 sid. - 2000 exemplar.

Litteratur

Tillämpningar av kärnkemi och isotopmetoder (Metoder för isotopspädning) // Kemins grundläggande lagar: I 2 volymer. Per. från engelska / Dickerson R., Gray G., Haight J. - M. : Mir, 1982. - T. II. — S. 428–429. — 652 sid.

Se även

bananmotsvarighet

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4198348-8