Masseaktivitet
Masseaktivitet
Den spesifikke aktiviteten er den teoretiske aktiviteten som et kilo rent radioaktivt materiale ville ha. Det måles på mye mindre prøver.
I kjernefysikk , den aktivitet ved massen av et radioaktivt stoff er dets aktivitet per enhet av masse, og derfor det antall henfall per enhet tid og pr enhet av masse . Denne mengden kalles også spesifikk aktivitet . Det uttrykkes i becquerels per kilogram (Bq / kg), enhet av det internasjonale systemet (SI), eller til og med i becquerels per gram (Bq / g).
Masseaktiviteten gjør det mulig å måle mengden radioaktivt stoff fortynnet i en gitt prøve, fra en måling av den observerte aktiviteten , forutsatt at den aktuelle radionuklidet ( isotopen ) er identifisert på forhånd .
Beregning og måling
Aktiviteten av massen av en ren radionuklid , uttrykt i Bq / g, er direkte relatert til halveringstiden til isotopen vurderes, uttrykt i sekunder, ved den 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} }}}der er Avogadros konstant (i mol -1 ), og den molare massen av radioisotop vurderes (i g / mol).
IKKEPÅ{\ displaystyle N _ {\ mathrm {A}}}M{\ displaystyle M}
Denne formelen gjør det mulig å finne den spesifikke aktiviteten, med kunnskap om halveringstiden til radionuklidet. I praksis, for å bestemme de fysiske konstantene, blir målingen gjort i den andre retningen: å kjenne massen m og aktiviteten A til en prøve, kan vi direkte bestemme dens masseaktivitet, og fra den molare massen M kan vi da beregne halveringstiden til radioisotopen:
T1/2=ln2IKKEPÅPÅ⋅mM{\ displaystyle T_ {1/2} = \ ln {2} \, {\ frac {N _ {\ mathrm {A}}} {A}} \ cdot {\ frac {m} {M}}}.
Den spesifikke aktiviteten gjør det mulig å beregne massen av et radionuklid som er tilstede i en prøve, og vite dens aktivitet, forutsatt at dens natur er bestemt:
m=PÅPÅm{\ displaystyle m = {\ frac {A} {A _ {\ mathrm {m}}}}}.
Eksempler
Radioaktive kjemiske elementer
For eksempel for tritium :
- Halveringstiden er 12,32 år, eller ~ 3,9 × 10 8 s ;
- Atommassen er omtrent 3 g / mol (nøyaktig 3.016 049 2 g / mol );
- Avogadros konstant er 6,022 141 79 × 10 23 mol −1
Den spesifikke aktivitet av 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:
Masseaktivitet på jorden
En typisk granitt har en spesifikk aktivitet i størrelsesorden 60 Bq / kg, på grunn av tilstedeværelsen av spor av uran . Uran i likevekt med sine etterkommere forårsaker en samlet aktivitet på 174 Bq / mg. Aktiviteten oppdaget i granitten tilsvarer derfor en konsentrasjon på 174/60 × 10 −6 , eller 3 gram uran per tonn granitt.
I ett kilo jord eller jordskorpe er det i gjennomsnitt 40 Bq / kg uran 238 og 40 Bq / kg av hver av sine etterkommere, noe som betyr at 40 atomer av uran 238. Hvis forfallskjeden er i likevekt; det er også forfallet av 40 atomer av radium 226, 40 atomer av Radon 222, etc.
Størrelsesordener
milli
|
- 0,000 1 Bq / g = Naturlig radioaktivitet i ferskvann. → 0,1 Bq / L ;
- 0,001 Bq / g = Grense for utslipp av væske betraktet som "ukontaminert" av Electricité de France (EdF). → 1 Bq / L ;
- 0,01 Bq / g = Naturlig radioaktivitet i sjøvann : 12 Bq / kg (også visse mineralvann). → 12 Bq / L (hovedsakelig på grunn av kalium 40 );
- 0,1 Bq / g = Menneskekroppens radioaktivitet (hovedsakelig på grunn av kalium -40), i størrelsesorden 130 Bq / kg ; terskel godkjent av de franske helsemyndighetene
|
.
|
enhet
|
- 1 Bq / g = Naturlig radioaktivitet typisk for granitter : 1000 Bq / kg (på grunn av tilstedeværelsen av uran, i størrelsesorden 10 ppm ). Nedre grense for " veldig lavt nivå avfall " for ANDRA . Radioaktivitet typisk for gips, murstein, betong. Typisk jordradioaktivitet: 500 til 5000 Bq / kg .
- 10 Bq / g = Grense for utslipp av sykehusvæske (dekret oktober 1981). Typisk radioaktivitet av fosfatgjødsel : 5.000 Bq / kg .
- 100 Bq / g = Naturlig radioaktivitet i sanden i Guarapari - Radioaktivitet av kullaske - Grense mellom " veldig lavt nivå avfall " og " lavt nivå avfall " for ANDRA - Reguleringsgrense for radioaktivitet som krever en erklæring om aktivitet for ikke-naturlige produkter ( dekret av 20. juni 1966). Grense for “radioaktive stoffer” for dekretet fra 24. juni 1974. Øvre grense for “Very Low Activity” avfall (VLL avfall)
|
|
kilo
|
- 1000 Bq / g = Reguleringsgrense for radioaktivitet av naturlige radioaktive stoffer som krever aktivitetserklæring (dekret 20. juni 1966).
- 10.000 Bq / g = Radioaktivitet av en uranmalm . 235 U har en spesifikk aktivitet på 80 Bq / mg . Kjemisk renset naturlig uran (hovedsakelig sammensatt av 238 U i likevekt med etterkommeren 234 U) har en spesifikk aktivitet i størrelsesorden 25 Bq / mg .
- 100.000 Bq / g = Øvre grense for ” lavnivå ” atomavfall (FA-avfall) .
|
|
mega
|
- 1.000.000 Bq / g = 1 MBq / g = Øvre grense for " mellomnivå " atomavfall (AM-avfall).
|
|
konsert
|
- 1 GBq / g (10 9 ) = Spesifikk aktivitet av plutonium 239: 2,3 GBq / g .
|
|
tera
|
- 1 TBq / g (10 12 ) = størrelsesorden for aktiviteten til " High Activity - Long Life " forglassede avfallspakker ( HAVL ): Gjennomsnittlig aktivitet for en pakke i størrelsesorden 10 16 Bq , for en vekt av størrelsesorden 100 kg , dvs. i størrelsesorden 0,1 TBq / g .
|
|
promp
|
- 1 PBq / g (10 15 ) = størrelsesorden for den spesifikke aktiviteten til kortlivede radionuklider.
|
|
Merknader og referanser
-
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 in the Loire: the analyses in question " , på Le Courrier de l'Ouest ,24. juli 2019(åpnet 25. juli 2019 ) .
-
[PDF] Naturlig radioaktivitet, kilden til landemerker , på eiendommen mines-energie.org
-
Radioaktivt avfall produsert av atomkraftverk , på nettstedet ac-rouen.fr
Se også
Relaterte artikler