Anna Rybacka 28.05.07 r.
Sylwia Jandy
Ćwiczenie nr 6
Oznaczanie zawartości izotopów promieniotwórczych w materiałach budowlanych ( γ)
Wstęp teoretyczny
Rozróżniamy naturalną i sztuczną promieniotwórczość. Różnica polega pomiędzy nimi polega na tym, iż w przypadku promieniotwórczości naturalnej samorzutny rozpad jadra zachodzi w pierwiastku znajdującym się w naturalnym składzie chemicznym skorupy ziemskiej, natomiast w przypadku promieniotwórczości sztucznej rozpada się jądro wytworzone sztucznie w wyniku reakcji jądrowej.
Promieniowanie jądrowe towarzyszy człowiekowi, a także jego najdalszym przodkom, od zarania dziejów. Również przed setkami milionów lat , kiedy nie istniały jeszcze wyżej zorganizowane organizmy żywe lub jeszcze wcześniej promieniowanie nie było obecne w kosmosie. Dzieje się tak dlatego, że wszelkie promieniowanie jest przejawem oddziaływań, a te tworzą rzeczywistość fizyczną. W otaczającym nas świecie występuje naturalne tło promieniowania, na które składa się promieniowanie pochodzące spoza Ziemi (promieniowanie kosmiczne), ze skorupy ziemskiej oraz generowane przez człowieka w ramach produkcji energii z surowców tradycyjnych. Oprócz tego tła, promieniowanie pochodzi z zastosowań nukleoniki (przemysł nuklearny, diagnostyka i terapia medyczna).
Rozróżniamy wśród promieniowania kosmiczne pierwotne i wtórne promieniowanie kosmiczne. Pierwotne promieniowanie kosmiczne pochodzi z przestrzeni kosmicznej, natomiast promieniowanie wtórne jest efektem oddziaływania pierwotnego oddziaływania z atmosferą ziemską. Pierwotne promieniowanie kosmiczne składa się z jąder atomowych, głównie protonów (70%), jąder helu (20%) i w mniejszych ilościach jąder litu, berylu, boru, węgla, azotu i tlenu oraz z ok. 0,6% jonów o Z>10. Niewielki udział w promieniowaniu kosmicznym ma także promieniowanie elektromagnetyczne i elektrony. Różne hipotezy podają jako źródła cząstek kosmicznych wybuch gwiazd tzw. supernowe, bądź zderzenia mgławic będących skutkiem supernowych. Ze względu na energię promieniowanie kosmiczne dzieli się na większą (104-1010GeV) oraz mniejszą (<104GeV). W obu przypadkach głównym składnikiem promieniowania kosmicznego są protony. W wysokoenergetycznej frakcji nie występują jądra trytu, ale występują we frakcji niskoenergetycznej. Wtórne promieniowanie kosmiczne powstaje w górnych warstwach atmosfery w zderzeniach niesprężystych z jądrami atomów powietrza. Oddziaływania jądrowe w atmosferze zachodzą wielokrotnie i mają charakter procesu lawinowego. We wczesnym etapie procesu lawinowego następuje rozpad pionów i tworzą się inne cząstki: fotony, miony oraz neutrina. W ten sposób powstaje miękka składowa elektronowo-fotonowa promieniowania kosmicznego. Ze względu na bardzo krótki czas życie mezonów i mionów jądrowa składowa promieniowania kosmicznego na poziomie morza składa się głównie z protonów i neutronów. Spowalnianie w procesach jonizacyjnych protony są pochłaniane w atmosferze, natomiast neutrony wchodzą w reakcje z jądrami azotu powietrza.
Wiele naturalnych izotopów promieniotwórczych występuje w przyrodzie. W glebie występuje 235U, 238U, 40K, 232Th, w atmosferze i wodzie 3H, 14C, 222Rn . Wiele z tych pierwiastków jest źródłem różnego rodzaju promieniowania. I tak np. Tryt jest źródłem promieniowania β . Inne z kolei z wyżej wymienionych naturalnych izotopów promieniotwórczych może być wykorzystywania np. w reaktorach jądrowych np. 235U., w których wykorzystuje się duże ilości energii wyzwalanej w procesie rozszczepienia jąder uranu-235.
Wykonanie ćwiczenia:
Wykonałyśmy 2 pomiary po 500s tła licznika. Następnie odważyłyśmy podane niżej ilości materiałów budowlanych. Wykonałyśmy pomiary aktywności zważonych preparatów(po 5 pomiarów 500s), mierząc tło 2 razy po 500s pomiędzy kolejnymi próbkami. Następnie wykonałyśmy 5 pomiarów 200s wzorca ilościowego promieniowania γ. Na koniec wykonałyśmy 2 pomiary 500s tła licznika.
Opracowanie wyników:
gips-3,64g
kaolin- 3,12g
cegła-5,08g
Wyniki pomiarów:
gips
kaolin
cegła
wzorzec
tło
imp/500s
imp/200s
7857
7969
8461
429227
7669
7597
7980
8594
432187
7382
8002
8724
8782
429056
7620
7690
8592
8305
428326
7418
7732
8368
430813
4648
7719
7734
Odchylenie standardowe dla pomiarów tła: 1075,475
2. Sprawność(wydajność) układu pomiarowego:
gdzie:
Nw- średnia ilość impulsów na sekundę dla wzorca
Nt- średnia ilość impulsów na sekundę dla tła
Aw- aktywność wzorca według atestu w Bq A=7,64*103 Bq
Wyniki:
aktywnośc-wzorzec
imp/s
2146
15,34
2160
15
2145
15,24
2142
14,84
2154
7648
15,3
średnia ilośc imp/s
15,44
2150
15,47
15,94
3. Aktywność poszczególnych preparatów obliczona na podstawie poniższego równania:
...
martalew07