Sebastian Gajos Dominik Kaniszewski

Transkrypt

1 Sebastian Gajos Doinik Kaniszewski Iię i nazwisko data Ćw.8 Poiar skażeń proieniotwórczych ietrza i y Teat ćwiczenia ocena podpis Część teoretyczna: Prawo rozpadu proieniotwórczego. Określona ilość substancji proieniotwórczej nazywa się źródłe proieniotwórczy. Oznaczy przez 0 liczbę nuklidu proieniotwórczego, zawartych w źródle proieniotwórczy w chwili początkowej ( t 0 ). W iarę upływu czasu liczba atoów proieniotwórczych w źródle 0 będzie się zniejszała w skutek ich rozpadu. Za iarę intensywności rozpadów zachodzących w źródle proieniotwórczy przyjuje się liczbę rozpadów odniesionych do jednostkowego odstępu d czasu; wielkość te nazywa się aktywnością źródła proieniotwórczego. A. dt Dla sforułowania prawa rozpadu proieniotwórczego, czyli prawa według którego zienia się w czasie liczba jąder rozpadających się, załóży, że prawdopodobieństwo rozpadu na jednostkę czasu jest dla pojedynczego jądra stałe. Zgodnie z ty założenie ubytek liczby jąder z liczby w czasie dt λt wynosi d λdt Całkując to równanie otrzyujey prawo rozpadu ( t) 0 e. Wielkość λ charakteryzującą prawdopodobieństwo rozpadu pojedynczego jądra w jednostce czasu nazyway stałą rozpadu. Dla scharakteryzowania szybkości rozpadu wprowadzay jeszcze wielkość T (czas połowicznego zaniku), to znaczy czas, po który w wyniku rozpadu liczba jąder spadnie ( T ) λt ln o połowę. Według prawa rozpadu e stąd T. Skażenia, proieniotwórczość naturalna i sztuczna. 0 Większość ludzi przypuszcza, że jedyny źródłe skażenia ietrza substancjai proieniotwórczyi są wybuchy bob jądrowych oraz tak zwany przeysł jądrowy, to znaczy laboratoria, reaktory itp. urządzenia. Istotny źródłe proieniowania jonizującego na ierzchni Ziei są pierwiastki proieniotwórcze występujące w skorupie zieskiej takie jak: 40 K, 50 V, 87 Rb, 5 In, 8 La, 44 d, 47 S, 76 Lu, 87 Re, 5 U, 8 U, Tr. Istotne znaczenie ze względu na oddziaływanie na organizy żywe ają : 40 K, 5 U, 8 U, Tr. Potas 40 K jest stały składnikie gleby, skąd przenika do roślin i organizów zwierzęcych. Staje się więc jedny ze składników naszego pokaru. Tya aktywność potasu 40 K w glebie wynosi 5-00 Bq na kilogra. W inerałach aktywność radioaktywnego potasu oże osiągać znacznie większe wartości. Średnio w ciele człowieka znajduje się taka ilość radioaktywnego potasu 40 K, że w ciągu każdej sekundy w ciele człowieka następuje około 4000 rozpadów 40 K pochodzącego z zasobów naturalnych Ziei. W Polsce nie obserwujey zbyt dużych różnic w zawartości radioaktywnego potasu w poszczególnych gatunkach gruntu. Proieniowanie jonizujące, jakie pochłaniay od radioaktywnego potasu, jest podobne jak proieniowanie kosiczne niej więcej takie sao dla każdego iejsca w Polsce i właściwie nie bardzo ożna je zniejszyć. Potas 40 K znajduje się bowie praktycznie w każdy pożywieniu i jego ilość w organizie jest stale uzupełniana. Uran i tor stanowią stały składnik wszystkich gleb i większości inerałów. Tye ich stężenie wynosi - części na ilion części pozostałych składników gleby. Tye zawartości uranu i toru w glebie są odiednio równe i 50 Bq na kilogra gleby. Produktai rozpadu uranu i toru są.in. gazy szlachetne radon- ( Rn) i toron-0 (zwany też niekiedy radone-0, 0 Rn). Gazy te igrują z gleby ku ierzchni Ziei i dostają się do atosfery. Przy ierzchni Ziei jest więc warstewka ietrza o zwiększonej zawartości tych gazów. Gazy te ogą się kuulować λ

2 w nieodiednio zbudowanych budynkach jak pod klosze, stając się niekiedy źródłe istotnego zagrożenia zdrowia ieszkańców danego budynku. Źródłe tych gazów ogą być dodatkowo niektóre ateriały budowlane. W wyniku rozpadu radonu i toronu stają pierwiastki proieniotwórcze, które już nie są gazai szlachetnyi i jako elektrycznie naładowane łączą się z drobinkai pyłów w ietrzu tworząc tzw. aerozole. Wdychanie do płuc ietrza zawierającego radon, toron i aerozole oduje naproieniowanie tkanki płucnej proieniowanie jonizujący. Woda stanowi dogodne środowisko do transportu pierwiastków proieniotwórczych z głębiej położonych warstw skalnych ku ierzchni. W Polsce proble radonu w zie występuje w niektórych źródłach wód ineralnych na Pogórzu Sudecki. Wysokie stężenie radonu uwalnianego z y w ietrzu oże wystąpić w pijalniach wód, przy braku odiedniej wentylacji. Cel ćwiczenia enia: Cele ćwiczenia jest wyznaczenia aktywności pierwiastków β - proieniotwórczych w środowisku naturalny na przykładzie ietrza i y. Przebieg ćwiczenia: ) wybrać paraetry pracy zasilacza wysokiego napięcia, wzacniacza i analizatora, pracującego w reżiie dyskryinatora ) wykonać poiar tła ) przeprowadzić kalibrację układu poiarowego przy poocy naturalnego źródła proieniowania KCL (aktywność właściwa 400 pci/g) a) zważyć asę soli KCL (~g) b) wykonać poiar liczby zliczeń pochodzących od źródła KCL w czasie odiadający niepewności zliczeń ~% c) sprawdzić, czy zachodzi potrzeba uwzględnienia poprawki na proieniowanie γ. W ty celu iędzy źródłe KCL i okienkie sondy wstawić absorbent proieniowania β, np. Al. 4) poiar aktywności ietrza a) wykorzystując zestaw do filtracji ietrza przepoać przez filtr bibułowy ~5 ietrza. Zanotować dokładną objętość ietrza przepoanego b) wykonać poiar liczby zliczeń pochodzących od skażonego filtru w określony czasie c) korzystając z kalibracji wykonanej w p. wyznaczyć aktywność właściwą pierwiastków β-proieniotwórczych ietrza 5) poiar aktywności y a) przez urządzenie do filtracji y przepuścić 5l y z kranu b) zierzyć w wybrany czasie liczbę zliczeń pochodzących od filtru, przez który przepuszczono ę c) wyznaczyć aktywność właściwą y 6) przeprowadzić dyskusję błędów otrzyanych wyników 7) porównać wartości otrzyanych aktywności z norai obowiązującyi dla y i ietrz

3 Dane: napięcie U000V Tab.: Ilości zliczeń przez 60 [s] dla różnych p poiary /t Tło [s] KCl [s] poprawka na γ 9 74 [s] poiar aktywności ietrza [ 5 ] [s] poiar aktywności y [ 5 l ] [s] Obliczenia: aktywność właściwa KCL wynosi: pci 0 Bq Bq A w ,7 0 4, 8 g g g aktywność g KCL wynosi: Bq A Aw KCL 4,8 g 4, 8Bq g liczba zliczeń w dany czasie po uwzględnieniu tła: p t dla ietrza:, 896 t t dla y: dla KCl: p t w t 4, 68 tw tt KCL t, 4 t KCL tt Obliczay aktywność ietrza ze wzoru: A AKCL A - szukana aktywność ietrza A KCL - aktywność g KCL - liczba zliczeń dla ietrza w czasie po uwzględnieniu tła - liczba zliczeń dla KCL po uwzględnieniu tła czyli:,896 A 4,8Bq, 680Bq,4 Obliczay aktywność y ze wzoru: A AKCL A - szukana aktywność y A KCL - aktywność g KCL - liczba zliczeń dla y w czasie po uwzględnieniu tła - liczba zliczeń dla KCL po uwzględnieniu tła 4,68 czyli: A 4,8Bq 8, 78689Bq,4

4 Dyskusja błędów otrzyanych wyników: niepewność poiaru asy KCL: 0,00g niepewność poiaru aktywności: AA w * 4,8 g Bq *0,00g0,048Bq niepewność poiaru liczby zliczeń po uwzględnieniu tła: dla y: w t ,0705 t t s dla ietrza: p t ,0467 t t s dla KCL: KCL t ,059 t t s błędy poiaru aktywności: dla y: A A A Aw ) + ( ) + ( czyli: A ( 4,68,4 dla ietrza: A czyli: A 4,8,4 4,8 4,68,4 ( 0,048) + ( 0,0705) + ( A A ) 0,0467) ( Aw ) + ( ) + (,896,4 4,8,4 4,8,896,4 ( 0,048) + ( 0,0467) + ( ) 0,0467),4099Bq 0,5509Bq Ostatecznie aktywności wynoszą: dla 5 l y: 8,78689Bq ±,40Bq dla 5 ietrza:,680bq ± 0,55Bq Wnioski: Cele tego ćwiczenia było wyznaczenie aktywności pierwiastków β-proieniotwórczych w środowisku naturalny na przykładzie ietrza i y. Do kalibracji zestawu poiarowego wykorzystywaliśy naturalne źródło proieniowania β potasu K-40 zawartego w chlorku potasu - KCL. a podstawie otrzyanych wyników wyznaczyliśy aktywność właściwą ietrza i y. Wynosi ona odiednio: dla 5 l y: 8,78689Bq ±,40Bq dla 5 ietrza:,680bq ± 0,55Bq. 4

5 Aby obliczyć stężenie należy podzielić aktywność y i ietrza przez objętość. Stężenie dla y 8,78689Bq 8,78689Bq Bq kbq wynosi: 5745,778 5,745. 5l 5 0,680 Bq Bq Stężenie dla ietrza wynosi:, 6 5 0Bq Stężenie radonu dla ietrza na zewnątrz budynku wynosi ok.. atoiast w poieszczeniach 00Bq zakniętych stężenie radonu jest średnio dziesięć razy większe niż na zewnątrz, czyli ok.. Pozio stężenia radonu w zie jest kilka tysięcy razy wyższy od średniego poziou na ierzchni. Stężenia wyznaczone w ty ćwiczeniu są ałe w porównaniu z obowiązującyi norai dla ietrza i y. Literatura:. J. Arainowicz, K. Małuszyńska, M. Przytuła Laboratoriu fizyki jądrowej, Warszawa 974. T. Hilczer, Metody doświadczalne w fizyce jądrowej. A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atoowego 4. J. B. England, Metody doświadczalne w fizyce jądrowej Spis treści:.część TEORETYCZA... PRAWO ROZPADU PROMIEIOTWÓRCZEGO... SKAŻEIA, PROMIEIOTWÓRCZOŚĆ ATURALA I SZTUCZA....CEL ĆWICZEIA PRZEBIEG ĆWICZEIA DAE I OBILCZEIA... 6.DYSKUSJA IEPEWOŚCI POMIAROWYCH WIOSKI LITERATURA