ATTIVITA' NUCLIDE

in una sorgente radioattiva - un valore pari al rapporto tra il numero totale di decadimenti dei nuclei radioattivi di un nuclide nella sorgente e il tempo di decadimento. Unità A. n. (in SI) - becquerel(Bq). Unità non sistemica. - curie(Ki); 1 Ki = 3.700 * 10 10 Bq. Si applica anche la specifica A. n: 1) massa A. n., uguale al rapporto A. n. alla massa della sorgente (Bq/kg); 2) volumetrico A. n., Pari al rapporto A. n. al volume della sorgente (Bq/m 3); 3) molare A.N., pari al rapporto A.N. al numero di isole sorgente (Bq/mol).

Grande Dizionario Enciclopedico Politecnico. 2004 .

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L'unità di attività dell'isotopo è il becquerel (Bq), che è uguale all'attività di un nuclide in una sorgente radioattiva, in cui si verifica un decadimento durante 1 s.

1.2 La legge del decadimento radioattivo

La velocità di decadimento radioattivo è proporzionale al numero di nuclei disponibili N:

dove è la costante di decadimento.

LnN = λt + cost,

Se t = 0, allora N = N0 e, quindi, const = -lg N0. Finalmente

N = N0 e-λt (1)

dove A - attività al tempo t; A0 - attività a t = 0.

Le equazioni (1) e (2) caratterizzano la legge del decadimento radioattivo. In cinetica, sono note come equazioni di reazione del primo ordine. Come caratteristica della velocità di decadimento radioattivo viene solitamente indicata l'emivita T1 / 2, che, come λ, è una caratteristica fondamentale del processo, indipendentemente dalla quantità di materia.

Metà vita chiamato il periodo di tempo durante il quale una data quantità di sostanza radioattiva viene ridotta della metà.

Le emivite dei diversi isotopi differiscono in modo significativo. Ha circa 1010 anni per una piccola frazione di secondo. Naturalmente, sostanze con un'emivita di 10-15 minuti. e meno difficile da usare in laboratorio. Anche gli isotopi con un'emivita molto lunga sono indesiderabili in laboratorio, poiché in caso di contaminazione accidentale di oggetti circostanti con queste sostanze, sarà necessario un lavoro speciale per decontaminare la stanza e i dispositivi.

2. Metodi di analisi basati sulla misurazione della radioattività

2.1. Utilizzo della radioattività naturale nell'analisi

Gli elementi con radioattività naturale possono essere quantificati da questa proprietà. Questi sono U, Th, Ra, Ac, ecc., Più di 20 elementi in totale. Ad esempio, il potassio può essere determinato dalla sua radioattività in soluzione a una concentrazione di 0,05 M. La determinazione di vari elementi dalla loro radioattività viene solitamente effettuata utilizzando un grafico di calibrazione che mostra la dipendenza dell'attività dal contenuto (%) dell'elemento che viene determinato o con il metodo delle addizioni.

I metodi radiometrici sono di grande importanza nel lavoro di prospezione dei geologi, ad esempio nell'esplorazione dei giacimenti di uranio.

2.2. Analisi di attivazione

Quando esposti a neutroni, protoni e altre particelle ad alta energia, molti elementi non radioattivi diventano radioattivi. L'analisi di attivazione si basa sulla misurazione di questa radioattività. Sebbene, in linea di principio, qualsiasi particella possa essere utilizzata per l'irradiazione, il processo di irraggiamento di neutroni è della massima importanza pratica. L'uso di particelle cariche per questo scopo è associato al superamento di difficoltà tecniche più significative rispetto al caso dei neutroni. Le principali sorgenti di neutroni per l'analisi di attivazione sono il reattore atomico e le cosiddette sorgenti portatili (radio-berillio, ecc.). In quest'ultimo caso, le particelle α prodotte dal decadimento di qualsiasi elemento α attivo (Ra, Rn, ecc.) interagiscono con i nuclei di berillio, liberando neutroni:

9Be + 4He → 12C + n

I neutroni entrano in una reazione nucleare con i componenti del campione analizzato,

Per esempio

55Mn + n = 56Mn o Mn (n, γ) 56Mn

Il 56Mn radioattivo decade con un'emivita di 2,6 ore:

55Mn → 56Fe + e-

Per ottenere informazioni sulla composizione del campione, si misura per qualche tempo la sua radioattività e si analizza la curva risultante. Nell'effettuare tale analisi è necessario disporre di dati attendibili sulle emivite dei vari isotopi per poter decifrare la curva riassuntiva.

Un'altra opzione per l'analisi di attivazione è il metodo -spettroscopia, basato sulla misurazione dello spettro di radiazione del campione. L'energia della radiazione è qualitativa e la velocità di conteggio è una caratteristica quantitativa dell'isotopo. Le misurazioni vengono eseguite utilizzando spettrometri γ multicanale con contatori a scintillazione oa semiconduttore. Questo è un metodo di analisi molto più veloce e specifico, anche se un po' meno sensibile, di quello radiochimico.

Un importante vantaggio dell'analisi di attivazione è il suo basso limite di rilevamento. Con il suo aiuto, è possibile rilevare fino a 10-13 - 10-15 g di una sostanza in condizioni favorevoli. In alcuni casi particolari è stato possibile raggiungere limiti di rilevabilità ancora più bassi. Ad esempio, viene utilizzato per controllare la purezza del silicio e del germanio nell'industria dei semiconduttori, rilevando impurità fino al 10-8 - 10-9%. Tali contenuti non possono essere determinati con nessun altro metodo diverso dall'analisi di attivazione. Quando hanno ricevuto elementi pesanti del sistema periodico, come mendelevium e curchatovium, i ricercatori sono stati in grado di contare quasi ogni atomo dell'elemento risultante.

Informazioni sulla chimica

Laue (von Laue), Max Theodore Felix von

Il fisico tedesco Max Theodor Felix von Laue è nato nella famiglia di un funzionario del dipartimento dei tribunali militari Julius Laue e nata Minna Zerrener. Il cognome acquisì il prefisso nobiliare "von" nel 1913, quando il padre di Laue ...

Rivoluzione chimica

Joseph Priestley, un prete protestante che si dedicò con entusiasmo alla chimica, ottenne un grande successo nella separazione dei gas e nello studio delle loro proprietà. Vicino a Leeds (Inghilterra), dove serviva, c'era una fabbrica di birra, da dove si poteva ...

Tm - Tulio

Ai lantanidi appartiene il TULIO (latino Thulium), Tm, elemento chimico del III gruppo della tavola periodica, numero atomico 69, massa atomica 168.9342. Proprietà: metallo. Densità 9,318 g/cm3, punto di fusione 1545°C. Nome: dal greco...

Nel sistema SI, la radioattività assoluta è stimata a becquerelli (Bq). 1 Bq è inteso come la quantità di qualsiasi isotopo radioattivo in cui, in media, si verifica un decadimento in 1 s

1 Bq = 1 decadimento/s.

Derivato da becquerel: megabecquerel (10 6 Bq), gigabecquerel (10 9), ecc.

In pratica, a volte viene utilizzata un'unità di attività non sistemica. curie - la quantità di isotopo radioattivo in cui 3,7 × 10 10 decadimenti si verificano in 1 s (come in 1 g di Ra).

1 Ci = 37 × 10 9 Bq.

Secondo l'equazione dell'equilibrio radioattivo (1.10), l'attività degli elementi della serie radioattiva può essere espressa attraverso l'attività del suo antenato

dove n- il numero di elementi in una riga.

In altre parole, per stimare la radioattività della serie dell'uranio o del torio, è sufficiente conoscere la quantità di uranio o torio. Questa circostanza semplifica notevolmente lo studio della radioattività delle rocce, poiché in caso di equilibrio radioattivo non è necessario determinare il contenuto di quegli elementi radioattivi che fanno parte della serie.

Si stima la concentrazione di un isotopo radioattivo in una determinata sostanza massa specifica Bq/kg e volume specifico Bq/mq 3 attività ... Le concentrazioni di radon e altri radioelementi gassosi sono espresse in Bq/l.

L'attività dell'isotopo è proporzionale al prodotto della costante di decadimento io sul numero di nuclei di una sostanza radioattiva n... In questo caso, il numero di nuclei isotopi corrispondenti ad un'attività di 1 Bq:

dove m- la massa atomica relativa dell'isotopo;

- la sua emivita;

È il numero di Avogadro.

Dalla formula segue che la massa degli elementi radioattivi corrispondente ad una data attività aumenta con l'aumentare dell'emivita.

Ad esempio, la massa del radio con un'attività di 10 6 Bq = 1590 anni è 27 × 10 -6 g La massa dell'uranio con la stessa attività (= 4,49 × 10 9 anni) è 80 g.

Per caratterizzare l'attività g di una sostanza, utilizzare il valore dell'elemento g del radio E g e l'equivalente in milligrammo dell'unità fuori sistema di radio (mg-eq. Ra) - la quantità di isotopo, la radiazione g di che ha la stessa capacità ionizzante (in aria) di g- radiazione di 1 mg 226 Ra (insieme ai suoi prodotti di decadimento) dopo aver attraversato un filtro di platino con uno spessore di 0,5 mm.

Grandezze e unità radiologiche di base

Una sostanza è considerata radioattiva, ovvero contiene radionuclidi e in essa avviene il processo di decadimento radioattivo. La quantità di una sostanza radioattiva è solitamente determinata non dalle unità di massa (grammo, milligrammo, ecc.), ma dall'attività di questa sostanza.

L'attività di una sostanza è determinata dall'intensità o dalla velocità di decadimento dei suoi nuclei. L'attività è proporzionale al numero di atomi radioattivi contenuti in una data sostanza, ad es. aumenta con un aumento della quantità di questa sostanza. L'attività è una misura della quantità di materiale radioattivo, che è espressa dal numero di trasformazioni radioattive (decadimenti nucleari) per unità di tempo. Poiché il tasso di decadimento degli isotopi radioattivi è diverso, i radionuclidi della stessa massa hanno attività diverse. Più nuclei decadono per unità di tempo, maggiore è l'attività. L'attività viene solitamente misurata in decadimenti al secondo. L'unità di attività nel Sistema Internazionale di Unità (SI) è un decadimento al secondo. Questa unità prende il nome da Henri Becquerel, che per primo scoprì il fenomeno della radioattività naturale nel 1896, Becquerel (Bq). 1 Bq è la quantità di un radionuclide in cui avviene un decadimento in un secondo. Poiché becquerel è un valore molto piccolo, vengono utilizzati multipli: kBq - calobecquerel (103 Bq), MBq - megabecquerel (106 Bq), GBq - gigabecquerel (109 Bq).

L'unità di attività fuori dal sistema è la curie (Ki). Curie è tale attività quando il numero di decadimenti radioattivi al secondo è pari a
3,7 x 1010 (37 miliardi dic/s). Curie corrisponde all'attività di 1 g di radio. Poiché la curie è un valore molto grande, vengono solitamente utilizzate le quantità derivate: mCi - millicurie (millesima parte di curie) - 3,7 x 107 dec/s; μCi - microcurie (milionesimo curie) - 3,7 x 104 dec / s; nCi - nanocurie (miliardesima frazione di curie) - 3,7x10 dec/s.

Conoscendo l'attività in becquerels, non è difficile passare all'attività in curie e viceversa:

1 Ci = 3,7 x 1010 Bq = 37 gigabecquerel;

1 mCi = 3,7 x 107 Bq = 37 megabecquerel;

1 mCiCi = 3,7 x 104 Bq = 37 kilobecquerel;

1 Bq = 1 dec/s = 2,7 x 10-11 Ci.

In pratica si usa spesso il numero di decadimenti al minuto.

1 Ki = 2,22 x 1012 giri/min.

1 mCi = 2,22 x 109 giri/min.

1 mCi = 2,22 x 106 giri/min.

Quando si misura l'attività di un campione radioattivo, di solito si parla di massa, volume, superficie o lunghezza. Esistono i seguenti tipi di attività dei radionuclidi. Attività specifica è l'attività per unità di massa di una sostanza (attività per unità di massa) - Bq/kg, Ci/kg. Attività volumetrica è l'attività per unità di volume - Bq/l, Ci/l, Bq/m3, Ci/m3. Nel caso di distribuzione di radionuclidi sulla superficie, l'attività si chiama superficiale (il rapporto tra l'attività del radionuclide su cui si trova il radionuclide) - Bq / m2, Ci / m2. Il valore Ki/km2 viene utilizzato per caratterizzare l'inquinamento del territorio. Il potassio-40 naturale nel suolo corrisponde a 5mCi/km2 (200 Bq/m2). Quando l'area è inquinata in
40 Ci/km2 per il cesio-137 per 1 m2 di superficie ci sono 2.000.000 di miliardi di nuclei, ovvero 0,455 microgrammi di cesio-137. Attività lineare radionuclide - il rapporto tra l'attività del radionuclide contenuto lungo la lunghezza del segmento rispetto alla sua lunghezza.

La massa in grammi con attività nota (ad esempio 1Ki) del radionuclide è determinata dalla formula m = k x A x T½ x a, dove m è la massa in grammi; A è la massa atomica; T½ è l'emivita; a - attività in curie o becquerel; k è una costante che dipende dalle unità in cui sono date l'emivita e l'attività. Se l'emivita è data in secondi, allora con attività in becquerel la costante è 2,4 x 10-24, con attività in curie è 8,86 x 10-14. Se l'emivita è espressa in altre unità, viene convertita in secondi.

Calcoliamo la massa di 131J con un'emivita di 8,05 giorni per creare un'attività di 1 curie.

M = 8,86 x 10-14 x 131 x 8,05 x 24 x 3600 x 1 = 0,000008 g. Per lo stronzio-90, la massa è 0,0073, plutonio-239 - 16,3 g, uranio-238 - 3 t. È possibile calcolare l'attività in becquerel o curie di un radionuclide di massa nota: a0 = lxm / (A x T 1/2), dove l è il parametro inverso alla costante "k". Con T½ misurato in secondi e attività - in becquerel,
l = 4,17 x 1023, con attività in Cu l = 1,13 x 1013 Quindi, l'attività di 32,6 g di plutonio-239 è

a0 = 1,13 x 1013 x 32,6 (239 x 24300 x 365 x 24 x 3600) = 2 Ki,

a0 = 4,17 x 1013 x 32,6 (239 x 24300 x 365 x 24 x 3600) = 7,4 x 1010 Bq.

L'effetto biologico della radiazione è dovuto alla ionizzazione dell'ambiente biologico irradiato. La radiazione spende la sua energia nel processo di ionizzazione. Quelli. a seguito dell'interazione della radiazione con l'ambiente biologico, una certa quantità di energia viene trasferita a un organismo vivente. Una parte della radiazione che penetra nell'oggetto irradiato (senza assorbimento) non ha effetto su di esso. L'effetto della radiazione dipende da molti fattori: la quantità di radioattività all'esterno e all'interno del corpo, la via del suo ingresso, il tipo e l'energia della radiazione durante il decadimento dei nuclei, il ruolo biologico degli organi e dei tessuti irradiati, ecc. Un indicatore oggettivo che collega tutti questi vari fattori è il numero di energia assorbita radiazione da ionizzazione, che questa energia produce nella massa di una sostanza.

Per prevedere l'entità dell'effetto delle radiazioni, è necessario imparare a misurare l'intensità dell'esposizione alle radiazioni ionizzanti. E questo può essere fatto misurando l'energia assorbita nell'oggetto o la carica totale degli ioni formati durante la ionizzazione. Questa quantità di energia assorbita è chiamata dose.