Masseaktivitet
Masseaktivitet
Den specifikke aktivitet er den teoretiske aktivitet, som et kilo rent radioaktivt materiale ville have. Det måles på meget mindre prøver.
I nuklear fysik , det aktiviteten efter masse af et radioaktivt stof er dets aktivitet pr masseenhed, og dermed antallet af henfald pr enhed af tid og pr masse . Denne mængde kaldes også specifik aktivitet . Det udtrykkes i becquerels per kilogram (Bq / kg), enhed af det internationale system (SI) eller endda i becquerels per gram (Bq / g).
Masseaktiviteten gør det muligt at måle mængden af radioaktivt stof fortyndet i en given prøve ud fra en måling af den observerede aktivitet , forudsat at den pågældende radionuklid ( isotop ) er blevet identificeret på forhånd .
Beregning og måling
Aktiviteten efter masse af et rent radionuklid , udtrykt i Bq / g, er direkte relateret til den halveringstiden af isotopen overvejes, udtrykt i sekunder, ved følgende formel:
PÅm{\ displaystyle A _ {\ mathrm {m}}} T1/2{\ displaystyle T_ {1/2}}
PÅm=IKKEPÅM⋅ln2T1/2{\ displaystyle A _ {\ mathrm {m}} = {\ frac {N _ {\ mathrm {A}}} {M}} \ cdot {\ frac {\ ln {2}} {T_ {1/2} }}}hvor er Avogadro-konstanten (i mol -1 ), og den molære masse af radioisotopen betragtes (i g / mol).
IKKEPÅ{\ displaystyle N _ {\ mathrm {A}}}M{\ displaystyle M}
Denne formel gør det muligt at finde den specifikke aktivitet ved at kende radionuklidets halveringstid. I praksis, til bestemmelse af de fysiske konstanter, udføres målingen i den anden retning: ved at kende massen m og aktiviteten A af en prøve kan vi direkte bestemme dens masseaktivitet, og ud fra molmassen M kan vi derefter beregne radioisotopens halveringstid:
T1/2=ln2IKKEPÅPÅ⋅mM{\ displaystyle T_ {1/2} = \ ln {2} \, {\ frac {N _ {\ mathrm {A}}} {A}} \ cdot {\ frac {m} {M}}}.
Den specifikke aktivitet gør det muligt at beregne massen af et radionuklid, der er til stede i en prøve, idet man kender dets aktivitet, forudsat at dens natur er bestemt:
m=PÅPÅm{\ displaystyle m = {\ frac {A} {A _ {\ mathrm {m}}}}}.
Eksempler
Radioaktive kemiske grundstoffer
For eksempel for tritium :
- Halveringstiden er 12,32 år eller ~ 3,9 × 10 8 s ;
- Atommassen er ca. 3 g / mol (nøjagtigt 3.016 049 2 g / mol );
- Avogadros konstant er 6,022 141 79 × 10 23 mol -1
Den specifikke aktivitet af tritium er derfor 3,57 x 10 14 Bq / g eller 357 TBq / g eller 3,57 x 10 17 Bq / kg eller 357 PBq / kg .
Andre eksempler:
Massens aktivitet på jorden
En typisk granit har en specifik aktivitet i størrelsesordenen 60 Bq / kg på grund af tilstedeværelsen af spor af uran . Uran i ligevægt med dets efterkommere forårsager en samlet aktivitet på 174 Bq / mg. Aktiviteten i granitten svarer derfor til en koncentration på 174/60 × 10 −6 eller 3 gram uran pr. Ton granit.
I et kilo jord eller jordskorpe er der i gennemsnit 40 Bq / kg uran 238 og 40 Bq / kg af hver af dets efterkommere, hvilket betyder, at hvert sekund 40 atomer af uran 238. Hvis henfaldskæden er ved ligevægt; der er også henfaldet af 40 atomer af radium 226, 40 atomer af Radon 222 osv.
Størrelsesordrer
milli
|
- 0,000 1 Bq / g = Naturlig radioaktivitet i ferskvand. → 0,1 Bq / L ;
- 0,001 Bq / g = Grænse for væskeudledninger betragtet som "uforurenet" af Electricité de France (EdF). → 1 Bq / L ;
- 0,01 Bq / g = Naturlig radioaktivitet i havvand : 12 Bq / kg (også visse mineralvand). → 12 Bq / L (hovedsagelig på grund af kalium 40 );
- 0,1 Bq / g = Menneskekroppens radioaktivitet (hovedsagelig på grund af kalium -40) i størrelsesordenen 130 Bq / kg ; tærskel godkendt af de franske sundhedsmyndigheder
|
.
|
enhed
|
- 1 Bq / g = Naturlig radioaktivitet typisk for granitter : 1000 Bq / kg (på grund af tilstedeværelsen af uran i størrelsesordenen 10 ppm ). Nedre grænse for " meget lavt affald " for ANDRA . Radioaktivitet typisk for gips, mursten, beton. Typisk jordradioaktivitet: 500 til 5.000 Bq / kg .
- 10 Bq / g = Grænsen for udledning af hospitalets væske (dekret fra oktober 1981). Typisk radioaktivitet af fosfat gødning : 5.000 Bq / kg .
- 100 Bq / g = Naturlig radioaktivitet i sandet i Guarapari - Radioaktivitet af kulaske - Grænse mellem " meget lavt affald " og " lavt niveau affald " for ANDRA - Reguleringsgrænse for radioaktivitet, der kræver en erklæring om aktivitet for ikke-naturlige produkter ( dekret af 20. juni 1966). Grænsen for ”radioaktive stoffer” for dekretet af 24. juni 1974. Øvre grænse for ”Meget lav aktivitet” affald (VLL affald)
|
|
kilo
|
- 1000 Bq / g = Reguleringsgrænse for radioaktivitet af naturlige radioaktive stoffer, der kræver en aktivitetserklæring (dekret af 20. juni 1966).
- 10.000 Bq / g = en uranmalms radioaktivitet . 235 U har en specifik aktivitet på 80 Bq / mg . Kemisk oprenset naturligt uran (i det væsentlige sammensat af 238 U i ligevægt med dets efterkommer 234 U) har en specifik aktivitet i størrelsesordenen 25 Bq / mg .
- 100.000 Bq / g = Øvre grænse for " lavt niveau " nukleart affald (FA-affald) .
|
|
mega
|
- 1.000.000 Bq / g = 1 MBq / g = Øvre grænse for " mellemniveau " nukleart affald (AM-affald).
|
|
koncert
|
- 1 GBq / g ( 109 ) = Specifik aktivitet af plutonium 239: 2,3 GBq / g .
|
|
tera
|
- 1 TBq / g (10 12 ) = Størrelsesorden for aktiviteten af " High Activity - Long Life " forglassede affaldspakker ( HAVL ): Gennemsnitlig aktivitet af en pakke i størrelsesordenen 10 16 Bq for en vægt af størrelsesordenen 100 kg , dvs. i størrelsesordenen 0,1 TBq / g .
|
|
prut
|
- 1 PBq / g (10 15 ) = størrelsesorden for den kortvarige radionuklides specifikke aktivitet.
|
|
Noter og referencer
-
http://www.andra.fr/pages/fr/menu1/les-dechets-radioactifs/la-radioactivite/niveau-d-activite-et-duree-de-vie-61.html
-
http://reseau-ecobatir.org/geneve-juin-2011/articles/rencontres-de-geneve---contributions.html
-
Hugo Bossard, " Tritium i Loire: de pågældende analyser " , om Le Courrier de l'Ouest ,24. juli 2019(adgang til 25. juli 2019 ) .
-
[PDF] Naturlig radioaktivitet, kilde til vartegn , på sitet mines-energie.org
-
Radioaktivt affald produceret af kernekraftværker på ac-rouen.fr-webstedet
Se også
Relaterede artikler