В системе СИ абсолютную радиоактивность оценивают в беккерелях (Бк). Под 1 Бк понимают количество любого радиоактивного изотопа, в котором в 1 с происходит в среднем один распад

1 Бк=1 распад/с.

Производные от беккереля: мегабеккерель (10 6 Бк), гигабеккерель (10 9) и др.

В практике иногда используют внесистемную единицу активности кюри – количество радиоактивного изотопа, в котором происходит 3,7×10 10 распадов в 1 с (столько же, сколько в 1 г Ra).

1 Ки=37×10 9 Бк.

Согласно уравнению радиоактивного равновесия (1.10) активность элементов радиоактивных рядов может быть выражена через активность его родоначальника

где n – количество элементов в ряду.

Иными словами, чтобы оценить радиоактивность уранового или ториевого ряда, достаточно знать количество урана или тория. Это обстоятельство очень упрощает изучение радиоактивности пород, так как в случае радиоактивного равновесия отпадает необходимость в определении содержаний тех радиоактивных элементов, которые входят в состав рядов.

Концентрацию радиоактивного изотопа в некотором веществе оценивают удельной массовой Бк/кг и удельной объемной Бк/м 3 активностью . Концентрации радона и других газообразных радиоэлементов выражают в Бк/л.

Активность изотопа пропорциональна произведению постоянной распада l на число ядер радиоактивного вещества N . В этом случае число ядер изотоп, соответствующее активности в 1 Бк:

где М – относительная атомная масса изотопа;

– период его полураспада;

– число Авогадро.

Из формулы следует, что масса радиоактивных элементов, соответствующая заданной активности, возрастает с увеличением периода полураспада.

Например, масса радия, имеющая активность 10 6 Бк, =1590 лет, составляет 27×10 -6 г. Масса урана при той же активности ( =4,49 ×10 9 лет) составляет 80 г.

Для характеристики g-активности вещества используют величину радиевого g-элемента Э g и внесистемную единицу миллиграмм-эквивалент радия (мг-экв. Ra) – количество изотопа, g-излучение которого обладает такой же ионизационной способностью (в воздухе), как и g-излучение 1 мг 226 Ra (вместе с продуктами его распада) после прохождения через платиновый фильтр толщиной 0,5 мм.

Основные радиологические величины и единицы

Вещество считается радиоактивным, или оно содержит в своем составе радионуклиды и в нем идет процесс радиоактивного распада. Количество радиоактивного вещества обычно определяют не единицами массы (грамм, миллиграмм и т.п.), а активностью данного вещества.

Активность вещества определяется интенсивностью или скоростью распада его ядер. Активность пропорциональна числу радиоактивных атомов, содержащихся в данном веществе, т.е. возрастает с увеличением количества данного вещества. Активность - это мера количества радиоактивного вещества, которая выражается числом радиоактивных превращений (распадов ядер) в единицу времени. Так как скорость распада радиоактивных изотопов различна, то одинаковые по массе радионуклиды имеют различную активность. Чем больше ядер распадается в единицу времени, тем выше активность. Активность измеряется обычно в распадах в секунду. За единицу активности в Международной системе единиц (СИ) принят один распад в секунду. Эта единица названа в честь Анри Беккереля, открывшего впервые явление естественной радиоактивности в 1896 году, беккерелем (Бк). 1 Бк - такое количество радионуклида, в котором за одну секунду происходит один распад. Так как беккерель очень малая величина, то используют кратные величина: кБк - калобеккерель (103 Бк), МБк - мегабеккерель (106 Бк), ГБк - гигабеккерель (109 Бк).

Внесистемной единицей активности является кюри (Ки). Кюри - это такая активность, когда число радиоактивных распадов в секунду равно
3,7 х 1010 (37 млрд. расп./с). Кюри соответствует активности 1г радия. Так как кюри очень большая величина, то обычно употребляют производные величины: мКи - милликюри (тясячная доля кюри) - 3,7 х 107 расп/с; мкКи - микрокюри (миллионная доля кюри) - 3,7 х 104 расп/с; нКи - нанокюри (миллиардная доля кюри) - 3,7х10 расп/с.

Зная активность в беккерелях, не трудно перейти к активности в кюри и наоборот:

1 Ки = 3,7 х 1010 Бк = 37 гигабеккерель;

1 мКи = 3,7 х 107 Бк = 37 мегабеккерель;

1 мКиКи = 3,7 х 104 Бк = 37 килобеккерель;

1 Бк = 1 расп/с = 2,7 х 10-11 Ки.

На практике часто пользуются числом распадов в минуту.

1 Ки = 2,22 х 1012 расп/мин.

1 мКи = 2,22 х 109 расп/мин.

1 мКи = 2,22 х 106 расп/мин.

При измерении активности радиоактивного образца ее обычно относят к массе, объему, площади поверхности или длине. Различают следующие виды активности радионуклида. Удельная активность - это активность, приходящаяся на единицу массы вещества (активность, отнесенная к единице массы) - Бк/кг, Ки/кг. Объемная активность - это активность, приходящаяся на единицу объема - Бк/л, Ки/л, Бк/м3, Ки/м3. В случае распределения радионуклидов на поверхности активность называется поверхностной (отношение активности радионуклида, на которой находится радионуклид) - Бк/м2, Ки/м2. Для характеристики загрязнения территории применяется величина Ки/км2. Естественная калия-40 в почве соответствует 5мКи/км2 (200 Бк/м2). При загрязнении местности в
40 Ки/км2 по цезию-137 на 1м2 поверхности размещается 2000000 млрд. ядер, или 0,455 микрограмм цезия-137. Линейная активность радионуклида - отношение активности радионуклида, содержащегося на длине отрезка к его длине.

Массу в граммах при известной активности (например, 1Ки) радионуклида определяют по формуле m = к х А х Т½ х а, где m - масса в граммах; А - атомная масса; Т½ - период полураспада; а - активность в кюри или беккерелях; к - константа, зависящая от единиц, в которых дан период полураспада и активность. Если период полураспада дан в секундах, то при активности в беккерелях константа равна 2,4 х 10-24 , при активности в кюри - 8,86 х 10-14. Если период полураспада дан в других единицах, то его переводят в секунды.

Подсчитаем массу 131J с периодом полураспада 8,05 дней для создания активности в 1 кюри.

М = 8,86 х 10-14 х 131 х 8,05 х 24 х 3600 х 1 = 0,000008 г. Для стронция-90 масса равна 0,0073, плутония-239 - 16,3 г, урана-238 - 3 т. Возможно вычислить активность в беккерелях или кюри радионуклида при известной его массе: а0 = l x m/ (А х Т 1/2), где l- параметр, обратный константе «к». При Т½ измеренных в секундах, а активности - в беккерелях,
l = 4,17 х 1023, при активности в Ки l = 1,13 х 1013 Так, активность 32,6 г плутония- 239 равно

а0 = 1,13 х 1013 х 32,6 (239 х 24300 х 365 х 24 х 3600)=2 Ки,

а0= 4,17 х 1013 х 32,6 (239 х 24300 х 365 х 24 х 3600)= 7,4 х 1010 Бк.

Биологическое действие радиации обусловлено ионизацией облучаемой биологической среды. На процесс ионизации излучение растрачивает свою энергию. Т.е. в результате взаимодействия излучения с биологической средой живому организму передается определенная величина энергии. Часть излучения, которая пронизывает облучаемый объект (без поглощения), действия на него не оказывает. Радиационный эффект зависит от многих факторов: количества радиоактивности снаружи и внутри организма, пути ее поступления, вида и энергии излучения при распаде ядер, биологической роли облучаемых органов и тканей т.д. Объективным показателем, увязывающем все эти разнообразные факторы, является количество поглощенной энергии излучения от ионизации, которую эта энергия производит в массе вещества.

Для того, чтобы предсказать величину радиационного эффекта, нужно научиться измерять интенсивность воздействия ионизирующего излучения. А это можно сделать, измерив поглощенную в объекте энергию или суммарный заряд образовавшихся при ионизации ионов. Эта величина поглощенной энергии получила название дозы.

АКТИВНОСТЬ НУКЛИДА

в радиоактивном источнике - величина, равная отношению общего числа распадов радиоактивных ядер нуклида в источнике ко времени распада. Единица А.н. (в СИ) - беккерель (Бк). Внесистемная ед. - кюри (Ки); 1 Ки = 3,700*10 10 Бк. Применяют также удельную А. н.: 1) массовую А. н., равную отношению А. н. к массе источника (Бк/кг); 2) объёмную А. н., равную отношению А. н. к объёму источника (Бк/м 3); 3) молярную А.н., равную отношению А. н. к кол-ву в-ва источника (Бк/моль).

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое "АКТИВНОСТЬ НУКЛИДА" в других словарях:

Активность радионуклида - мера радиоактивности (далее А.). Для определенного количества радионуклида в определенном энергетическом состоянии в заданный момент времени А. определяется по формуле где dN ожидаемое число спонтанных ядерных превращений (распадов радиоактивных… … Российская энциклопедия по охране труда

- | | Единица | | … … Энциклопедический словарь

Конкретные физические величины, условно принятые за единицы физических величин. Под физической величиной понимают характеристику физического объекта, общую для множества объектов в качественном отношении (например, длина, масса, мощность) и… … Медицинская энциклопедия

зона - 3.11 зона: Пространство, содержащее логически сгруппированные элементы данных в МСП. Примечание Для МСП определяются семь зон. Источник: ГОСТ Р 52535.1 2006: Карты идентификационные. Машиносчитываемые дорожные документы. Часть 1. Машин …

Зона радиационной аварии - 18. Зона радиационной аварии территория, на которой установлен факт радиационной аварии. Источник: ПРБ АС 99: Правила радиационной безопасности при эксплуатации атомных станций 25. Зона радиационной аварии территория, на которой установлен факт… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

МР 2.6.1.0063-12: Контроль доз облучения населения, проживающего в зоне наблюдения радиационного объекта, в условиях его нормальной эксплуатации и радиационной аварии - Терминология МР 2.6.1.0063 12: Контроль доз облучения населения, проживающего в зоне наблюдения радиационного объекта, в условиях его нормальной эксплуатации и радиационной аварии: 2.5. Жилая среда часть среды обитания в пределах населенных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

- | | | Наименование | Обозначения | | | Величина | Определение величины … … Медицинская энциклопедия

Важнейшие единицы ионизирующих излучений - Величина Определение величины Наименование и размерность Обозначения Содержит единиц СИ русское международное Активность нуклида в радиоактивном источнике (активность изотопа) Число актов распада данного нуклида, происходящих в единицу времени в… … Ветеринарный энциклопедический словарь

- | | Единица | | | Наименование |… … Энциклопедический словарь

Радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером а для изомерных атомов и с определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Атомы являются сложными системами, состоящими из частиц волн трех категорий: протонов и нейтронов в… … Медицинская энциклопедия

Лекция 2. Основной закон радиоактивного распада и активность радионуклидов

Скорость распада радионуклидов различна – одни распадаются быстрее, другие – медленнее. Показателем скорости радиоактивного распада является постоянная радиоактивного распада, λ [сек -1], которая характеризует вероятность распада одного атома за одну секунду. Для каждого радионуклида постоянная распада имеет своё значение, чем оно больше, тем быстрее распадаются ядра вещества.

Число распадов, регистрируемых в радиоактивном образце за единицу времени, называют активностью (a ), или радиоактивностью образца. Значение активности прямо пропорционально количеству атомов N радиоактивного вещества:

a =λ· N , (3.2.1)

где λ – постоянная радиоактивного распада, [сек-1].

В настоящее время, согласно действующей Международной системе единиц СИ, за единицу измерения радиоактивности принят беккерель [Бк ]. Своё название эта единица получила в честь французского учёного Анри Беккереля, открывшего в 1856 г. явление естественной радиоактивности урана. Один беккерель равен одному распаду в секунду 1 Бк = 1 .

Однако до сих пор достаточно часто применяется внесистемная единица активности – кюри [Ки ], введённая супругами Кюри как мера скорости распада одного грамма радия (в котором происходит ~3,7·1010 распадов в секунду), поэтому

1 Ки = 3,7·1010 Бк .

Эта единица удобна для оценки активности больших количеств радионуклидов.

Снижение концентрации радионуклида во времени в результате распада подчиняется экспоненциальной зависимости:

, (3.2.2)

где N t – количество атомов радиоактивного элемента оставшихся через время t после начала наблюдения; N 0 – количество атомов в начальный момент времени (t =0 ); λ – постоянная радиоактивного распада.

Описанная зависимость называется основным законом радиоактивного распада .

Время, за которое распадается половина от общего количества радионуклидов, называется периодом полураспада, Т ½ . Через один период полураспада из 100 атомов радионуклида остаются только 50 (рис. 2.1). За следующий такой же период из этих 50 атомов остаются лишь 25 и так далее.

Связь между периодом полураспада и постоянной распада выводится из уравнения основного закона радиоактивного распада:

при t =T ½ и

получаем https://pandia.ru/text/80/150/images/image006_47.gif" width="67" height="41 src="> Þ ;

https://pandia.ru/text/80/150/images/image009_37.gif" width="76" height="21">;

т. е..gif" width="81" height="41 src=">.

Поэтому закон радиоактивного распада можно записать следующим образом:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif" width="89" height="39 src=">, (3.2.4)

где at – активность препарата через время t ; a 0 – активность препарата в начальный момент наблюдения.

Часто необходимо определить активность заданного количества любого радиоактивного вещества.

Вспомним, что единица количества вещества – моль. Моль – это количество вещества, содержащее столько же атомов, сколько их содержится в 0,012 кг=12 г изотопа углерода 12С.

В одном моле любого вещества содержится число Авогадро NA атомов:

NA = 6,02·1023 атомов.

Для простых веществ (элементов) масса одного моля численно соответствует атомной массе А элемента

1моль = А г.

Например: Для магния: 1 моль 24Mg = 24 г.

Для 226Ra: 1 моль 226Ra = 226 г и т. д.

С учётом сказанного в m граммах вещества будет N атомов:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif" width="156" height="43 src="> (3.2.6)

Пример: Подсчитаем активность 1-го грамма 226Ra, у которого λ = 1.38·10-11 сек-1.

a = 1.38·10-11·1/226·6,02·1023 = 3,66·1010 Бк.

Если радиоактивный элемент входит в состав химического соединения, то при определении активности препарата необходимо учитывать его формулу. С учётом состава вещества определяется массовая доля χ радионуклида в веществе, которая определяется соотношением:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif" width="118" height="41 src=">

Пример решения задачи

Условие:

Активность А0 радиоактивного элемента 32Р в день наблюдения составляет 1000 Бк . Определить активность и количество атомов этого элемента через неделю. Период полураспада Т ½ 32Р = 14,3 дня.

Решение:

а) Найдём активность фосфора-32 через 7 суток:

https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif" width="57" height="41 src=">

Ответ: через неделю активность препарата 32Р составит 712 Бк, а количество атомов радиоактивного изотопа 32Р – 127,14·106 атомов.

Контрольные вопросы

1) Что такое активность радионуклида?

2) Назовите единицы радиоактивности и связь между ними.

3) Что такое постоянная радиоактивного распада?

4) Дайте определение основному закону радиоактивного распада.

5) Что такое период полураспада?

6) Какая существует связь между активностью и массой радионуклида? Напишите формулу.

Задачи

1. Рассчитайте активность 1 г 226Ra. Т½ = 1602 года.

2. Рассчитайте активность 1 г 60Со. Т½ = 5,3 года.

3. Один танковый снаряд М-47 содержит 4,3 кг 238U. Т½ = 2,5·109 лет. Определите активность снаряда.

4. Рассчитайте активность 137Cs через 10 лет, если в начальный момент наблюдения она равна 1000 Бк . Т½ = 30 лет.

5. Рассчитайте активность 90Sr год назад, если в настоящий момент времени она равна 500 Бк . Т½ = 29 лет.

6. Какую активность будет создавать 1 кг радиоизотопа 131I, Т½ = 8,1 дня?

7. Пользуясь справочными данными, определите активность 1 г 238U. Т½ = 2,5·109 лет.

Пользуясь справочными данными, определите активность 1 г 232Th, Т½ = 1,4·1010 лет.

8. Рассчитайте активность соединения: 239Pu316O8.

9. Вычислите массу радионуклида активностью в 1 Ки :

9.1. 131I, Т1/2=8,1 дня;

9.2. 90Sr, Т1/2=29 лет;

9.3. 137Cs, Т1/2=30 лет;

9.4. 239Pu, Т1/2=2,4·104 лет.

10. Определите массу 1 мКи радиоактивного изотопа углерода 14С, Т½ = 5560 лет.

11. Необходимо приготовить радиоактивный препарат фосфора 32P. Через какой промежуток времени останется 3 % препарата? Т½ = 14,29 сут.

12. В природной смеси калия содержится 0,012 % радиоактивного изотопа 40К.

1) Определите массу природного калия, в котором содержится 1 Ки 40К. Т½ = 1,39·109 лет = 4,4·1018 сек.

2) Рассчитайте радиоактивность грунта по 40К, если известно, что содержание калия в образце грунта – 14 кг/т.

13. Сколько периодов полураспада требуется для того, чтобы первоначальная активность радиоизотопа снизилась до 0,001 %?

14. Для определения влияния 238U на растения семена замачивали в 100 мл раствора UO2(NO3)2·6H2O, в котором масса радиоактивной соли составляла 6 г . Определите активность и удельную активность 238U в растворе. Т½ = 4,5·109 лет .

15. Определите активность 1 грамма 232Th, Т½ = 1,4·1010 лет.

16. Определите массу 1 Ки 137Cs, Т1/2=30 лет.

17. Соотношение между содержанием стабильных и радиоактивного изотопов калия в природе – величина постоянная. Содержание 40К равно 0,01%. Рассчитайте радиоактивность грунта по 40К, если известно, что содержание калия в образце грунта – 14 кг/т .

18. Литогенная радиоактивность окружающей среды формируется преимущественно за счёт трёх основных природных радионуклидов: 40К, 238U, 232Th. Доля радиоактивных изотопов в природной сумме изотопов составляет 0,01, 99,3, ~100 соответственно. Рассчитайте радиоактивность 1 т грунта, если известно, что относительное содержание калия в образце грунта 13600 г/т , урана – 1·10-4 г/т , тория – 6·10-4 г/т.

19. В раковинах двустворчатых моллюсков обнаружено 23200 Бк/кг 90Sr. Определите активность образцов через 10, 30, 50, 100 лет.

20. Основное загрязнение замкнутых водоёмов Чернобыльской зоны состоялось в первый год после аварии на АЭС . В донных отложениях оз. Азбучин в 1999 г. обнаружен 137Cs с удельной активностью 1,1·10 Бк/м2 . Определите концентрацию (активность) выпавшего 137Cs на м2 донных отложений по состоянию на 1986-1987гг. (12 лет назад).

21. 241Am (Т½ = 4,32·102 лет) образуется из 241Pu (Т½ = 14,4 лет) и является активным геохимическим мигрантом. Пользуясь справочными материалами, рассчитайте с точностью до 1% уменьшение активности плутония-241 во времени, в каком году после Чернобыльской катастрофы образование 241Am в окружающей среде будет максимальным.

22. Рассчитайте активность 241Am в продуктах выбросах Чернобыльского реактора по состоянию на апрель
2015 г., при условии, что в апреле 1986 г. активность 241Am составила 3,82·1012 Бк, Т½ = 4,32·102 лет.

23. В образцах грунта обнаружено 390 нКи/кг 137Cs. Рассчитайте активность образцов через 10, 30, 50, 100 лет.

24. Средняя концентрация загрязнения ложа оз. Глубокого, расположенного в Чернобыльской зоне отчуждения, составляет 6,3·104 Бк 241Am и 7,4·104 238+239+240Pu на 1 м2. Рассчитайте, в каком году получены эти данные.