cwiczenie6.doc

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:

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:

3. Aktywność poszczególnych preparatów obliczona na podstawie poniższego równania:

...