Équation de désintégration radioactive. Demi-vie des éléments radioactifs - qu'est-ce que c'est et comment est-elle déterminée ? Formule de demi-vie
Notion de radioactivité
Loi de la désintégration radioactive
Quantification de la radioactivité et de ses unités
Rayonnements ionisants, leurs caractéristiques.
Sources d'IA
Notion de radioactivité
La radioactivité est le processus spontané de transformation (désintégration) des noyaux atomiques, accompagné de l'émission d'un type particulier de rayonnement, appelé radioactif.
Dans ce cas, la transformation des atomes de certains éléments en atomes d'autres se produit.
Les transformations radioactives ne sont caractéristiques que de substances individuelles.
Une substance est considérée comme radioactive si elle contient des radionucléides et subit une désintégration radioactive.
Radionucléides (isotopes) - les noyaux d'atomes capables de se désintégrer spontanément sont appelés radionucléides.
Le symbole est utilisé comme caractéristique d'un nucléide élément chimique, indiquez le numéro atomique (le nombre de protons) et le nombre de masse du noyau (le nombre de nucléons, c'est-à-dire le nombre total de protons et de neutrons).
Par exemple, 239 94 Pu signifie que le noyau d'un atome de plutonium contient 94 protons et 145 neutrons, pour un total de 239 nucléons.
Il existe les types suivants de désintégration radioactive :
Désintégration bêta ;
Désintégration alpha ;
Fission spontanée des noyaux atomiques (désintégration des neutrons) ;
Radioactivité protonique (fusion de protons);
Radioactivité à deux protons et en grappes.
Désintégration bêta est le processus de transformation d'un proton en neutron ou d'un neutron en proton dans le noyau d'un atome avec libération d'une particule bêta (positon ou électron)
Désintégration alpha – caractéristique des éléments lourds dont les noyaux, à partir du numéro 82 du tableau de D.I. Mendeleev, sont instables, malgré l'excès de neutrons et se désintègrent spontanément. Les noyaux de ces éléments émettent principalement des noyaux d’atomes d’hélium.
Fission spontanée des noyaux atomiques (désintégration des neutrons) - il s'agit de la fission spontanée de certains noyaux d'éléments lourds (uranium 238, californium 240, 248, 249, 250, curium 244, 248, etc.). La probabilité de fission nucléaire spontanée est insignifiante par rapport à la désintégration alpha. Dans ce cas, le noyau se divise en deux fragments (noyaux) de masse similaire.
Loi de la désintégration radioactive
La stabilité des noyaux diminue à mesure que le nombre total de nucléons augmente. Cela dépend également du rapport entre le nombre de neutrons et de protons.
Le processus de transformations nucléaires successives se termine généralement par la formation de noyaux stables.
Les transformations radioactives obéissent à la loi de la désintégration radioactive :
N = N 0 e λ t ,
où N, N 0 est le nombre d'atomes qui ne se sont pas désintégrés aux instants t et t 0 ;
λ est la constante de désintégration radioactive.
La valeur λ a sa propre signification individuelle pour chaque type de radionucléide. Il caractérise le taux de décomposition, c'est-à-dire montre combien de noyaux se désintègrent par unité de temps.
Selon l'équation de la loi de la désintégration radioactive, sa courbe est exponentielle.
Quantification de la radioactivité et de ses unités
Le temps pendant lequel la moitié des noyaux se désintègrent en raison de transformations nucléaires spontanées est appelé demi-vie T 1/2 . La demi-vie T 1/2 est associée à constante de désintégration Dépendance λ :
T 1/2 = ln2/λ = 0,693/λ.
La demi-vie T 1/2 des différents radionucléides est différente et varie considérablement - de quelques fractions de seconde à des centaines, voire des milliers d'années.
Demi-vies de certains radionucléides :
Iode-131 - 8,04 jours
Césium-134 - 2,06 ans
Strontium-90 - 29,12 ans
Césium 137 - 30 ans
Plutonium-239 - 24065 ans
Uranium-235 - 7.038. 10 8 ans
Potassium-40 - 1,4 10 9 ans.
L’inverse de la constante de désintégration est appelédurée de vie moyenne d'un atome radioactif t :
Le taux de décomposition est déterminé par l'activité de la substance A :
A = dN/dt = A 0 e λ t = λ N,
où A et A 0 sont les activités de la substance aux instants t et t 0 .
Activité– une mesure de radioactivité. Elle est caractérisée par le nombre de désintégrations de noyaux radioactifs par unité de temps.
L'activité d'un radionucléide est directement proportionnelle au nombre total de noyaux atomiques radioactifs au temps t et inversement proportionnelle à la demi-vie :
A = 0,693 N/T1/2.
L'unité SI d'activité est le becquerel (Bq). Un becquerel équivaut à une désintégration par seconde. L'unité d'activité extrasystémique est le curie (Ku).
1 Ku = 3,7 10 10 Bq
1Bq = 2,7 10 -11 Ku.
L'unité d'activité curie correspond à l'activité de 1 g de radium. Dans la pratique de la mesure, les concepts de A v volumétrique (Bq/m 3, Ku/m 3), de surface A s (Bq/m 2, Ku/m 2) et A m spécifique (Bq/m, Ku/m) activité sont également utilisés.
1. Radioactivité. La loi fondamentale de la désintégration radioactive. Activité.
2. Principaux types de désintégration radioactive.
3. Caractéristiques quantitatives de l'interaction rayonnement ionisant avec du fond.
4. Radioactivité naturelle et artificielle. Série radioactive.
5. Utilisation des radionucléides en médecine.
6. Accélérateurs de particules chargées et leur utilisation en médecine.
7. Base biophysique de l'action des rayonnements ionisants.
8. Concepts et formules de base.
9. Tâches.
L'intérêt des médecins pour la radioactivité naturelle et artificielle est dû aux éléments suivants.
Premièrement, tous les êtres vivants sont constamment exposés aux rayonnements naturels, qui constituent rayonnement cosmique, le rayonnement des éléments radioactifs situés dans les couches superficielles de la croûte terrestre et le rayonnement des éléments pénétrant dans le corps des animaux avec l'air et la nourriture.
Deuxièmement, les rayonnements radioactifs sont utilisés en médecine elle-même à des fins diagnostiques et thérapeutiques.
33.1. Radioactivité. La loi fondamentale de la désintégration radioactive. Activité
Le phénomène de radioactivité a été découvert en 1896 par A. Becquerel, qui observa l'émission spontanée d'un rayonnement inconnu provenant de sels d'uranium. Bientôt, E. Rutherford et les Curie ont établi que lors de la désintégration radioactive, des noyaux He (particules α), des électrons (particules β) et un rayonnement électromagnétique dur (rayons γ) sont émis.
En 1934, la désintégration avec émission de positons (β + -désintégration) a été découverte, et en 1940, un nouveau type de radioactivité a été découvert - la fission spontanée des noyaux : un noyau fissile se désagrège en deux fragments de masse comparable avec l'émission simultanée de neutrons et γ -quantes. La radioactivité protonique des noyaux a été observée en 1982.
Radioactivité - la capacité de certains noyaux atomiques à se transformer spontanément (spontanément) en d'autres noyaux avec émission de particules.
Les noyaux atomiques sont constitués de protons et de neutrons, qui portent un nom général : nucléons. Le nombre de protons dans le noyau détermine Propriétés chimiques atome et est noté Z (c'est numéro de sérieélément chimique). Le nombre de nucléons dans un noyau s'appelle nombre de masse et désignent A. Les noyaux ayant le même numéro atomique et des nombres de masse différents sont appelés isotopes. Tous les isotopes d'un élément chimique ont le même Propriétés chimiques. Propriétés physiques les isotopes peuvent varier considérablement. Pour désigner les isotopes, utilisez le symbole d'un élément chimique avec deux indices : A Z X. L'indice inférieur est le numéro de série, l'indice supérieur est le numéro de masse. Souvent, l'indice est omis car il est indiqué par le symbole de l'élément lui-même. Par exemple, ils écrivent 14 C au lieu de 14 6 C.
La capacité d’un noyau à se désintégrer dépend de sa composition. Le même élément peut contenir des isotopes stables et radioactifs. Par exemple, l’isotope du carbone 12 C est stable, mais l’isotope 14 C est radioactif.
La désintégration radioactive est un phénomène statistique. La capacité d'un isotope à se désintégrer caractérise constante de désintégrationλ.
Constante de décroissance- la probabilité que le noyau d'un isotope donné se désintègre par unité de temps.
La probabilité de désintégration nucléaire dans un court laps de temps dt est trouvée par la formule
En tenant compte de la formule (33.1), on obtient une expression qui détermine le nombre de noyaux décomposés :
La formule (33.3) est appelée la principale loi de la désintégration radioactive.
Le nombre de noyaux radioactifs diminue avec le temps selon une loi exponentielle.
En pratique, au contraire constante de désintégrationλ une autre quantité est souvent utilisée, appelée demi-vie.
Demi-vie(T) - temps pendant lequel il se désintègre moitié noyaux radioactifs.
La loi de la désintégration radioactive utilisant la demi-vie s'écrit comme suit :
Le graphique de dépendance (33.4) est présenté sur la Fig. 33.1.
La demi-vie peut être très longue ou très courte (de quelques fractions de seconde à plusieurs milliards d’années). Dans le tableau La figure 33.1 montre les demi-vies de certains éléments.
Riz. 33.1. Diminution du nombre de noyaux de la substance d'origine lors de la désintégration radioactive
Tableau 33.1. Demi-vies pour certains éléments
Pour le tarif degré de radioactivité l'isotope utilise une quantité spéciale appelée activité.
Activité - nombre de noyaux d'un médicament radioactif se désintégrant par unité de temps :
L'unité SI d'activité est becquerel(Bq), 1 Bq correspond à un événement de désintégration par seconde. En pratique, plus
unité d'activité enfantine non systémique - curie(Ci), égale à l'activité de 1 g 226 Ra : 1 Ci = 3,7x10 10 Bq.
Au fil du temps, l'activité diminue de la même manière que le nombre de noyaux non décomposés diminue :
33.2. Principaux types de désintégration radioactive
Au cours de l'étude du phénomène de radioactivité, 3 types de rayons émis par des noyaux radioactifs ont été découverts, appelés rayons α, β et γ. Plus tard, il a été découvert que les particules α et β sont des produits de deux divers types la désintégration radioactive et les rayons gamma sont un sous-produit de ces processus. De plus, les rayons gamma accompagnent des transformations nucléaires plus complexes, qui ne sont pas prises en compte ici.
Désintégration alpha consiste en la transformation spontanée des noyaux avec l'émissionα -particules (noyaux d'hélium).
Le schéma de désintégration α s’écrit
où X, Y sont respectivement les symboles des noyaux mère et fille. Lorsque vous écrivez la désintégration α, vous pouvez écrire « He » au lieu de « α ».
Au cours de cette désintégration, le numéro atomique Z de l'élément diminue de 2 et le nombre de masse A de 4.
Au cours de la désintégration α, le noyau fille, en règle générale, se forme dans un état excité et, lors de la transition vers l'état fondamental, émet un quantum γ. La propriété générale des microobjets complexes est qu’ils possèdent discret un ensemble d’états énergétiques. Cela s'applique également aux noyaux. Par conséquent, le rayonnement gamma provenant des noyaux excités a un spectre discret. Par conséquent, le spectre énergétique des particules α est discret.
L'énergie des particules α émises pour presque tous les isotopes α-actifs se situe dans la plage de 4 à 9 MeV.
Désintégration bêta consiste en la transformation spontanée des noyaux avec émission d’électrons (ou positons).
Il a été établi que la désintégration β s'accompagne toujours de l'émission d'une particule neutre - un neutrino (ou antineutrino). Cette particule n'interagit pratiquement pas avec la matière et ne sera pas examinée davantage. L'énergie libérée lors de la désintégration bêta est répartie de manière aléatoire entre la particule bêta et le neutrino. Par conséquent, le spectre énergétique du rayonnement β est continu (Fig. 33.2).
Riz. 33.2. Spectre énergétique de la désintégration β
Il existe deux types de désintégration β.
1. Électronique La désintégration β - consiste en la transformation d'un neutron nucléaire en un proton et un électron. Dans ce cas, une autre particule ν" apparaît - un antineutrino :
Un électron et un antineutrino s'envolent du noyau. Le schéma de désintégration β des électrons s'écrit sous la forme
Au cours de la désintégration β électronique, le numéro d'ordre de l'élément Z augmente de 1, mais le nombre de masse A ne change pas.
L'énergie des particules β est comprise entre 0,002 et 2,3 MeV.
2. Positronique La désintégration β + implique la transformation d’un proton nucléaire en un neutron et un positron. Dans ce cas, une autre particule ν apparaît - un neutrino :
La capture électronique elle-même ne produit pas de particules ionisantes, mais elle le fait. accompagné de rayons X. Ce rayonnement se produit lorsque l'espace libéré par l'absorption d'un électron interne est rempli par un électron de l'orbite externe.
Rayonnement gamma a une nature électromagnétique et représente des photons avec une longueur d'ondeλ ≤ 10-10 m.
Le rayonnement gamma n'est pas un type indépendant de désintégration radioactive. Un rayonnement de ce type accompagne presque toujours non seulement les désintégrations α et β, mais également des réactions nucléaires plus complexes. Il n'est pas dévié par les champs électriques et magnétiques, a une capacité ionisante relativement faible et une capacité de pénétration très élevée.
33.3. Caractéristiques quantitatives de l'interaction des rayonnements ionisants avec la matière
Impact rayonnement radioactif sur les organismes vivants est associé à l'ionisation, qu'il provoque dans les tissus. La capacité d’une particule à s’ioniser dépend à la fois de son type et de son énergie. À mesure qu’une particule s’enfonce plus profondément dans la matière, elle perd de son énergie. Ce processus est appelé inhibition de l'ionisation.
Pour caractériser quantitativement l'interaction d'une particule chargée avec la matière, plusieurs grandeurs sont utilisées :
Une fois que l'énergie de la particule tombe en dessous de l'énergie d'ionisation, son effet ionisant cesse.
Kilométrage linéaire moyen(R) d'une particule ionisante chargée - le chemin parcouru par celle-ci dans une substance avant de perdre sa capacité ionisante.
Regardons quelques-uns caractéristiques interactions de divers types de rayonnement avec la matière.
Rayonnement alpha
La particule alpha ne s'écarte pratiquement pas de la direction initiale de son mouvement, puisque sa masse est plusieurs fois supérieure
Riz. 33.3. Dépendance de la densité d'ionisation linéaire sur le chemin parcouru par une particule α dans le milieu
la masse de l'électron avec lequel il interagit. Au fur et à mesure qu'elle pénètre profondément dans la substance, la densité d'ionisation augmente d'abord, et lorsqu'elle achèvement de l'exécution (x = R) tombe brusquement jusqu'à zéro (Fig. 33.3). Cela s'explique par le fait qu'à mesure que la vitesse de déplacement diminue, le temps qu'il passe à proximité d'une molécule (atome) du milieu augmente. La probabilité d'ionisation augmente dans ce cas. Une fois que l’énergie de la particule α devient comparable à l’énergie du mouvement thermique moléculaire, elle capture deux électrons dans la substance et se transforme en atome d’hélium.
En règle générale, les électrons formés au cours du processus d'ionisation s'éloignent de la trajectoire des particules α et provoquent une ionisation secondaire.
Les caractéristiques de l'interaction des particules α avec l'eau et les tissus mous sont présentées dans le tableau. 33.2.
Tableau 33.2. Dépendance des caractéristiques d'interaction avec la matière sur l'énergie des particules α
Rayonnement bêta
Pour le mouvement β -les particules dans la matière sont caractérisées par une trajectoire curviligne imprévisible. Cela est dû à l'égalité des masses des particules en interaction.
Caractéristiques des interactions β -les particules avec de l'eau et des tissus mous sont présentées dans le tableau. 33.3.
Tableau 33.3. Dépendance des caractéristiques d'interaction avec la matière sur l'énergie des particules β
Comme les particules α, la capacité d’ionisation des particules β augmente avec la diminution de l’énergie.
Rayonnement gamma
Absorption γ -le rayonnement de la matière obéit à une loi exponentielle similaire à la loi d'absorption du rayonnement X :
Les principaux processus responsables de l’absorption γ -le rayonnement est l'effet photoélectrique et la diffusion Compton. Dans ce cas, un nombre relativement faible d'électrons libres se forment (ionisation primaire), qui ont un effet très haute énergie. Ils provoquent des processus d'ionisation secondaire, incomparablement supérieurs à l'ionisation primaire.
33.4. Naturel et artificiel
radioactivité. Série radioactive
Termes naturel Et artificiel la radioactivité est conditionnelle.
Naturel appelée radioactivité des isotopes existant dans la nature, ou radioactivité des isotopes formés à la suite de processus naturels.
Par exemple, la radioactivité de l'uranium est naturelle. La radioactivité du carbone 14 C, qui se forme dans les couches supérieures de l'atmosphère sous l'influence du rayonnement solaire, est également naturelle.
Artificiel appelée radioactivité des isotopes résultant de l’activité humaine.
Il s'agit de la radioactivité de tous les isotopes produits dans les accélérateurs de particules. Cela inclut également la radioactivité du sol, de l’eau et de l’air qui se produit lors d’une explosion atomique.
Radioactivité naturelle
DANS période initiale pour étudier la radioactivité, les chercheurs ne pouvaient utiliser que des radionucléides naturels (isotopes radioactifs) contenus dans les roches terrestres en quantités suffisantes grandes quantités: 232 Th, 235 U, 238 U. Trois séries radioactives commencent par ces radionucléides, se terminant par les isotopes stables Pb. Par la suite, une série a été découverte commençant par 237 Np, avec le noyau stable final 209 Bi. En figue. La figure 33.4 montre la ligne commençant par 238 U.
Riz. 33.4. Série uranium-radium
Les éléments de cette série constituent la principale source de rayonnement humain interne. Par exemple, 210 Pb et 210 Po pénètrent dans l'organisme avec la nourriture - ils sont concentrés dans les poissons et les crustacés. Ces deux isotopes s'accumulent dans les lichens et sont donc présents dans la viande. renne. La plus importante de toutes les sources naturelles de rayonnement est le 222 Rn, un gaz inerte lourd résultant de la désintégration du 226 Ra. Il représente environ la moitié de la dose de rayonnement naturel reçue par les humains. Formé dans la croûte terrestre, ce gaz s'infiltre dans l'atmosphère et pénètre dans l'eau (il est très soluble).
L'isotope radioactif du potassium 40 K est constamment présent dans la croûte terrestre, qui fait partie du potassium naturel (0,0119 %). Cet élément provient du sol à travers le système racinaire des plantes et avec les aliments végétaux (céréales, légumes frais et fruits, champignons) - dans le corps.
Une autre source de rayonnement naturel est le rayonnement cosmique (15 %). Son intensité augmente dans les zones montagneuses en raison d'une diminution de l'effet protecteur de l'atmosphère. Les sources de rayonnement de fond naturel sont répertoriées dans le tableau. 33.4.
Tableau 33.4. Composant du fond radioactif naturel
33.5. Utilisation des radionucléides en médecine
Radionucléides sont appelés isotopes radioactifs d'éléments chimiques à courte demi-vie. De tels isotopes n’existent pas dans la nature et sont donc obtenus artificiellement. En médecine moderne, les radionucléides sont largement utilisés à des fins diagnostiques et thérapeutiques.
Application diagnostique basé sur l'accumulation sélective de certains éléments chimiques par des organes individuels. L'iode, par exemple, est concentré dans la glande thyroïde et le calcium dans les os.
L'introduction de radio-isotopes de ces éléments dans l'organisme permet de détecter les zones de leur concentration par rayonnement radioactif et ainsi d'obtenir des informations diagnostiques importantes. Cette méthode de diagnostic est appelée par la méthode de l’atome étiqueté.
Usage thérapeutique Les radionucléides reposent sur l'effet destructeur des rayonnements ionisants sur les cellules tumorales.
1. Gammathérapie- utilisation de rayonnements gamma de haute énergie (source 60 Co) pour détruire les tumeurs profondes. Pour éviter que les tissus et organes superficiels ne soient soumis à des effets nocifs, l'exposition aux rayonnements ionisants est réalisée en différentes séances dans des directions différentes.
2. Thérapie alpha- utilisation thérapeutique des particules α. Ces particules ont une densité d'ionisation linéaire significative et sont absorbées même par une petite couche d'air. Donc thérapeutique
L'utilisation des rayons alpha est possible par contact direct avec la surface de l'organe ou par administration interne (à l'aide d'une aiguille). Pour les expositions en surface, la thérapie au radon (222 Rn) est utilisée : exposition de la peau (bains), des organes digestifs (boire) et des organes respiratoires (inhalation).
Dans certains cas, usage médicinal α -les particules sont associées à l'utilisation du flux neutronique. Avec cette méthode, des éléments sont d'abord introduits dans le tissu (tumeur) dont les noyaux, sous l'influence des neutrons, émettent α -des particules. Après cela, l'organe malade est irradié avec un flux de neutrons. De cette façon α -des particules se forment directement à l'intérieur de l'organe sur lequel elles devraient avoir un effet destructeur.
Le tableau 33.5 présente les caractéristiques de certains radionucléides utilisés en médecine.
Tableau 33.5. Caractéristiques des isotopes
33.6. Accélérateurs de particules chargées et leur utilisation en médecine
Accélérateur- une installation dans laquelle, sous l'influence de champs électriques et magnétiques, sont produits des faisceaux dirigés de particules chargées à haute énergie (de centaines de keV à des centaines de GeV).
Les accélérateurs créent étroit faisceaux de particules avec une énergie donnée et une petite section efficace. Cela vous permet de fournir dirigé impact sur les objets irradiés.
Utilisation d'accélérateurs en médecine
Les accélérateurs d'électrons et de protons sont utilisés en médecine pour la radiothérapie et le diagnostic. Dans ce cas, les particules accélérées elles-mêmes et le rayonnement X qui les accompagne sont utilisés.
Radiographies de Bremsstrahlung sont obtenus en dirigeant un faisceau de particules vers une cible spéciale, qui est la source des rayons X. Ce rayonnement se distingue du tube à rayons X par une énergie quantique nettement plus élevée.
Rayons X synchrotron se produit lors de l'accélération des électrons dans les accélérateurs en anneau - les synchrotrons. Un tel rayonnement a haut degré direction.
L'effet direct des particules rapides est associé à leur grande capacité de pénétration. Ces particules traversent les tissus superficiels sans causer de dommages sérieux et ont un effet ionisant à la fin de leur trajet. En sélectionnant l’énergie des particules appropriée, il est possible de détruire les tumeurs à une profondeur donnée.
Les domaines d'application des accélérateurs en médecine sont présentés dans le tableau. 33.6.
Tableau 33.6. Application des accélérateurs en thérapie et en diagnostic
33.7. Base biophysique de l'action des rayonnements ionisants
Comme indiqué ci-dessus, l'impact des rayonnements radioactifs sur les systèmes biologiques est associé à ionisation des molécules. Le processus d'interaction du rayonnement avec les cellules peut être divisé en trois étapes (étapes) successives.
1. Stade physique consiste en transfert d'énergie rayonnement sur les molécules d'un système biologique, entraînant leur ionisation et leur excitation. La durée de cette étape est de 10 -16 -10 -13 s.
2. Physico-chimique l'étape consiste en divers types de réactions conduisant à la redistribution de l'énergie excédentaire des molécules et des ions excités. En conséquence, très actif
produits : radicaux et nouveaux ions avec large éventail propriétés chimiques.
La durée de cette étape est de 10 -13 -10 -10 s.
3. Étape chimique - c'est l'interaction des radicaux et des ions entre eux et avec les molécules environnantes. A ce stade, des dommages structurels de divers types se forment, entraînant des modifications des propriétés biologiques : la structure et les fonctions des membranes sont perturbées ; les lésions se produisent dans les molécules d’ADN et d’ARN.
La durée de l'étape chimique est de 10 -6 -10 -3 s.
4. Stade biologique. A ce stade, les dommages causés aux molécules et aux structures subcellulaires conduisent à divers troubles fonctionnels, à une mort cellulaire prématurée due à l'action de mécanismes apoptotiques ou à une nécrose. Les dommages reçus au stade biologique peuvent être hérités.
La durée du stade biologique varie de quelques minutes à plusieurs dizaines d'années.
Notons les schémas généraux de l'étape biologique :
Des perturbations importantes avec une faible énergie absorbée (une dose mortelle de rayonnement pour l'homme provoque un échauffement du corps de seulement 0,001°C) ;
Effet sur les générations suivantes à travers l'appareil héréditaire de la cellule ;
Caractérisé par une période cachée et latente ;
Différentes parties des cellules ont une sensibilité différente aux rayonnements ;
Tout d’abord, les cellules en division sont affectées, ce qui est particulièrement dangereux pour le corps de l’enfant ;
Effet néfaste sur les tissus d'un organisme adulte dans lesquels il y a division ;
La similitude des changements de rayonnement avec la pathologie du vieillissement précoce.
33.8. Concepts et formules de base
Suite du tableau
33.9. Tâches
1. Quelle est l'activité du médicament si 10 000 noyaux de cette substance se désintègrent en 10 minutes ?
4.
L'âge des échantillons de bois anciens peut être déterminé approximativement par l'activité massique spécifique de l'isotope 14 6 C qu'ils contiennent. Il y a combien d’années l’arbre utilisé pour fabriquer un objet a-t-il été abattu, si l’activité massique spécifique du carbone qu’il contient représente 75 % de l’activité massique spécifique de l’arbre en croissance ? La demi-vie du radon est T = 5 570 ans.
9.
Après l'accident de Tchernobyl, la contamination des sols par le césium 137 radioactif atteignait par endroits 45 Ci/km 2 .
Au bout de combien d'années l'activité dans ces endroits diminuera-t-elle jusqu'à un niveau relativement sûr de 5 Ci/km 2 ? La demi-vie du césium 137 est T = 30 ans.
10.
L'activité admissible de l'iode 131 dans la glande thyroïde humaine ne doit pas dépasser 5 nCi. Certaines personnes qui étaient dans la zone Catastrophe de Tchernobyl, l'activité de l'iode-131 a atteint 800 nCi. Après combien de jours l’activité est-elle revenue à la normale ? La demi-vie de l'iode 131 est de 8 jours.
11.
Pour déterminer le volume sanguin d'un animal, la méthode suivante est utilisée. Un petit volume de sang est prélevé sur l'animal, les globules rouges sont séparés du plasma et placés dans une solution contenant du phosphore radioactif, qui est assimilé par les globules rouges. Les globules rouges marqués sont réintroduits dans le système circulatoire de l'animal et, après un certain temps, l'activité de l'échantillon de sang est déterminée.
ΔV = 1 ml d'une telle solution a été injecté dans le sang d'un animal. L'activité initiale de ce volume était égale à A 0 = 7000 Bq. L'activité de 1 ml de sang prélevé dans la veine d'un animal un jour plus tard était égale à 38 impulsions par minute. Déterminez le volume sanguin de l’animal si la demi-vie du phosphore radioactif est T = 14,3 jours.
Cours 2. La loi fondamentale de la désintégration radioactive et de l'activité des radionucléides
Le taux de désintégration des radionucléides est différent : certains se désintègrent plus rapidement, d'autres plus lentement. Un indicateur du taux de désintégration radioactive est constante de désintégration radioactive, λ [seconde-1], qui caractérise la probabilité de désintégration d'un atome en une seconde. Pour chaque radionucléide, la constante de désintégration a sa propre valeur : plus elle est grande, plus les noyaux de la substance se désintègrent rapidement.
Le nombre de désintégrations enregistrées dans un échantillon radioactif par unité de temps est appelé activité (un ), ou la radioactivité de l'échantillon. La valeur d'activité est directement proportionnelle au nombre d'atomes N substance radioactive :
un =λ· N , (3.2.1)
Où λ – constante de désintégration radioactive, [sec-1].
Actuellement, selon l'actuel Système international Unités SI, prises comme unité de mesure de la radioactivité becquerel [BK]. Cette unité tire son nom du scientifique français Henri Becquerel, qui a découvert le phénomène de radioactivité naturelle de l'uranium en 1856. Un becquerel équivaut à une désintégration par seconde 1 BK = 1 .
Cependant, l'unité d'activité non système est encore souvent utilisée – curie [Ki], introduit par les Curie comme mesure du taux de désintégration d'un gramme de radium (dans lequel ~3,7 1010 désintégrations se produisent par seconde), donc
1 Ki= 3,7·1010 BK.
Cet appareil est pratique pour évaluer l'activité de grandes quantités de radionucléides.
La diminution de la concentration des radionucléides au fil du temps suite à la désintégration obéit à une relation exponentielle :
, (3.2.2)
Où N t– le nombre d'atomes d'un élément radioactif restant après un certain temps t après le début de l'observation ; N 0 – nombre d’atomes à l’instant initial ( t =0 ); λ – constante de désintégration radioactive.
La dépendance décrite est appelée loi fondamentale de la désintégration radioactive .
Le temps qu'il faut pour la moitié du nombre total les radionucléides sont appelés demi-vie T½ . Après une demi-vie, sur 100 atomes de radionucléides, il n'en reste que 50 (Fig. 2.1). Au cours de la période similaire suivante, il ne reste plus que 25 de ces 50 atomes, et ainsi de suite.
La relation entre la demi-vie et la constante de désintégration est dérivée de l'équation de la loi fondamentale de la désintégration radioactive :
à t=T½ Et
on a 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"> ;
c'est-à-dire.gif" width="81" height="41 src=">.
Par conséquent, la loi de la désintégration radioactive peut s’écrire comme suit :
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif" width="89" height="39 src=">, (3.2.4)
Où à – activité du médicament au fil du temps t ; un0 – l'activité du médicament au moment initial de l'observation.
Il est souvent nécessaire de déterminer l’activité d’une quantité donnée d’une substance radioactive.
N'oubliez pas que l'unité de quantité d'une substance est la taupe. Une mole est la quantité d'une substance contenant le même nombre d'atomes que celui contenu dans 0,012 kg = 12 g de l'isotope du carbone 12C.
Une mole de n'importe quelle substance contient le nombre d'Avogadro N / A. atomes :
N / A. = 6,02·1023 atomes.
Pour substances simples(éléments) la masse d'une mole correspond numériquement à masse atomique UN élément
1mole = UN G.
Par exemple : Pour le magnésium : 1 mol 24Mg = 24 g.
Pour le 226Ra : 1 mol de 226Ra = 226 g, etc.
Compte tenu de ce qui a été dit dans m les grammes de la substance seront N atomes :
https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif" width="156" height="43 src="> (3.2.6)
Exemple : Calculons l'activité de 1 gramme de 226Ra, ce qui λ = 1,38·10-11 sec-1.
un= 1,38·10-11·1/226·6,02·1023 = 3,66·1010 Bq.
Si un élément radioactif est inclus dans la composition composé chimique, alors lors de la détermination de l'activité d'un médicament, il est nécessaire de prendre en compte sa formule. Compte tenu de la composition de la substance, la fraction massique est déterminée χ radionucléide dans une substance, qui est déterminé par le rapport :
https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif" width="118" height="41 src=">
Exemple de solution de problème
Condition:
Activité A0 l'élément radioactif 32P par jour d'observation est de 1000 BK. Déterminez l'activité et le nombre d'atomes de cet élément après une semaine. Demi-vie T½ 32P = 14,3 jours.
Solution:
a) Retrouvons l'activité du phosphore-32 après 7 jours :
https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif" width="57" height="41 src=">
Répondre: après une semaine, l'activité du médicament 32P sera de 712 Bk, et le nombre d'atomes de l'isotope radioactif 32P est de 127,14·106 atomes.
Questions de contrôle
1) Quelle est l’activité d’un radionucléide ?
2) Nommez les unités de radioactivité et la relation entre elles.
3) Quelle est la constante de désintégration radioactive ?
4) Définir la loi fondamentale de la désintégration radioactive.
5) Qu’est-ce que la demi-vie ?
6) Quelle est la relation entre l'activité et la masse d'un radionucléide ? Écrivez la formule.
Tâches
1. Calculer l'activité 1 g 226Ra. T½ = 1602 ans.
2. Calculer l'activité 1 g 60Co. T½ = 5,3 ans.
3. Une coque de char M-47 contient 4,3 kg 238U. Т½ = 2,5·109 ans. Déterminez l’activité du projectile.
4. Calculer l'activité du 137Cs après 10 ans, si au moment initial de l'observation elle est égale à 1000 BK. T½ = 30 ans.
5. Calculez l'activité du 90Sr il y a un an si elle est actuellement égale à 500 BK. T½ = 29 ans.
6. Quel genre d’activité vais-je créer ? kg radio-isotope 131I, T½ = 8,1 jours ?
7. À l'aide des données de référence, déterminez l'activité 1 g 238U. Т½ = 2,5·109 ans.
À l'aide des données de référence, déterminez l'activité 1 g 232Th, Т½ = 1,4·1010 ans.
8. Calculez l'activité du composé : 239Pu316O8.
9. Calculer la masse d'un radionucléide d'activité 1 Ki:
9.1. 131I, T1/2=8,1 jours ;
9.2. 90Sr, T1/2=29 ans ;
9.3. 137Cs, Т1/2=30 ans ;
9.4. 239Pu, Т1/2=2,4·104 ans.
10. Déterminer la masse 1 mCi isotope radioactif du carbone 14C, T½ = 5560 ans.
11. Doit être cuit médicament radioactif phosphore 32P. Au bout de combien de temps restera-t-il 3 % du médicament ? Т½ = 14,29 jours.
12. Le mélange naturel de potassium contient 0,012 % de l'isotope radioactif 40K.
1) Déterminer la masse de potassium naturel, qui contient 1 Ki 40K. Т½ = 1,39·109 ans = 4,4·1018 sec.
2) Calculez la radioactivité du sol en utilisant 40K, si l'on sait que la teneur en potassium dans l'échantillon de sol est de 14 kg/t.
13. Combien de demi-vies sont nécessaires pour que l'activité initiale d'un radio-isotope diminue à 0,001 % ?
14. Pour déterminer l'effet du 238U sur les plantes, les graines ont été trempées dans 100 ml solution UO2(NO3)2 · 6H2O, dans laquelle la masse de sel radioactif était de 6 g. Déterminer l'activité et l'activité spécifique du 238U en solution. Т½ = 4,5·109 années.
15. Identifier l'activité 1 grammes 232Th, Т½ = 1,4·1010 ans.
16. Déterminer la masse 1 Ki 137Cs, Т1/2=30 ans.
17. Le rapport entre la teneur en isotopes stables et radioactifs du potassium dans la nature est une valeur constante. Le contenu 40K est de 0,01%. Calculez la radioactivité du sol en utilisant 40K, si l'on sait que la teneur en potassium dans l'échantillon de sol est de 14 kg/t.
18. La radioactivité lithogène de l'environnement se forme principalement pendant compte de trois principaux radionucléides naturels : 40K, 238U, 232Th. La proportion d'isotopes radioactifs dans la somme naturelle des isotopes est respectivement de 0,01, 99,3 et ~100. Calculer la radioactivité 1 T sol, si l'on sait que la teneur relative en potassium dans l'échantillon de sol est de 13 600 g/t, uranium – 1·10-4 g/t, thorium – 6·10-4 g/t.
19. 23 200 ont été trouvés dans les coquilles de mollusques bivalves Bq/kg 90Sr. Déterminer l'activité des échantillons après 10, 30, 50, 100 ans.
20. La principale pollution des réservoirs fermés de la zone de Tchernobyl a eu lieu au cours de la première année après l'accident de la centrale nucléaire. Dans les sédiments du fond du lac. Azbuchin a découvert en 1999 du 137Cs avec une activité spécifique de 1,1,10 Bq/m2. Déterminer la concentration (activité) de 137Cs tombé par m2 de sédiments de fond en 1986-1987. (Il y a 12 ans).
21. 241Am (T½ = 4,32·102 ans) est formé à partir de 241Pu (T½ = 14,4 ans) et est un migrateur géochimique actif. Prendre l'avantage Matériel de référence, calculez avec une précision de 1% la diminution de l'activité du plutonium-241 dans le temps, année après la catastrophe de Tchernobyl la formation de 241Am dans environnement sera maximale.
22. Calculez l'activité du 241Am dans les émissions du réacteur de Tchernobyl en avril
2015, sachant qu'en avril 1986 l'activité de 241Am était de 3,82 1012 Bk,Т½ = 4,32·102 ans.
23. 390 ont été trouvés dans des échantillons de sol nCi/kg 137Cs. Calculez l'activité des échantillons après 10, 30, 50, 100 ans.
24. Concentration moyenne de pollution du lit du lac. Glubokoye, situé dans la zone d'exclusion de Tchernobyl, est 6,3 104 BK 241Am et 7,4·104 238+239+240Pu pour 1 m2. Calculez en quelle année ces données ont été obtenues.
TRAVAUX DE LABORATOIRE N°19
ÉTUDIER LA LOI DE LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVE
ET PROCEDES DE PROTECTION CONTRE LES RAYONNEMENTS RADIOACTIFS
But du travail : 1) étude de la loi de la désintégration radioactive ; 2) étude de la loi d'absorption des rayons g et b par la matière.
Objectifs du poste : 1) détermination des coefficients d'absorption linéaire du rayonnement radioactif divers matériaux; 2) détermination de l'épaisseur de la couche de demi-atténuation de ces matériaux ; 3) détermination de la demi-vie et de la constante de désintégration d'un élément chimique.
Moyens de soutien : ordinateur Windows.
PARTIE THÉORIQUE
Introduction
Composition du noyau atomique
Le noyau de tout atome est constitué de deux types de particules : les protons et les neutrons. Un proton est le noyau de l’atome le plus simple : l’hydrogène. Il a charge positive, de magnitude égale à la charge d'un électron et d'une masse de 1,67 × 10-27 kg. Le neutron, dont l'existence n'a été établie qu'en 1932 par l'Anglais James Chadwick, est électriquement neutre et sa masse est presque la même que celle du proton. Les neutrons et les protons, qui sont deux éléments constitutifs du noyau atomique, sont collectivement appelés nucléons. Le nombre de protons dans un noyau (ou nucléide) est appelé numéro atomique et est désigné par la lettre Z. Le nombre total de nucléons, c'est-à-dire neutrons et protons, désignés par la lettre A et appelés nombre de masse. Les éléments chimiques sont généralement désignés par le symbole ou, où X est le symbole de l'élément chimique.
Radioactivité
Le phénomène de radioactivité consiste en la transformation spontanée (spontanée) des noyaux de certains éléments chimiques en noyaux d'autres éléments avec émission de rayonnement radioactif.
Les noyaux qui subissent une telle désintégration sont appelés radioactifs. Les noyaux qui ne subissent pas de désintégration radioactive sont dits stables. Au cours du processus de désintégration, le numéro atomique Z et le nombre de masse A du noyau peuvent changer.
Les transformations radioactives se produisent spontanément. La vitesse de leur écoulement n'est pas affectée par les changements de température et de pression, la présence de champs électriques et magnétiques, le type de composé chimique d'un élément radioactif donné et son état d'agrégation.
La désintégration radioactive est caractérisée par le moment de son apparition, le type et les énergies des particules émises, et lorsque plusieurs particules s'échappent du noyau, également par les angles relatifs entre les directions d'émission des particules. Historiquement, la radioactivité est le premier processus nucléaire découvert par l'homme (A. Becquerel, 1896).
Une distinction est faite entre la radioactivité naturelle et artificielle.
La radioactivité naturelle se produit dans les noyaux instables qui existent dans conditions naturelles. Artificielle est la radioactivité des noyaux formés à la suite de diverses réactions nucléaires. Il n'y a pas de différence fondamentale entre la radioactivité artificielle et naturelle. Ils ont des modèles communs.
Quatre principaux types de radioactivité sont possibles et effectivement observés dans les noyaux atomiques : la désintégration a, la désintégration b, la désintégration g et la fission spontanée.
Le phénomène de désintégration a est que les noyaux lourds émettent spontanément des particules a (noyaux d'hélium 2 H 4). Dans ce cas, le nombre de masse du noyau diminue de quatre unités, et le numéro atomique de deux :
Z X A ® Z -2 Y A-4 + 2 H 4 .
La particule a est constituée de quatre nucléons : deux neutrons et deux protons.
Au cours du processus de désintégration radioactive, un noyau peut émettre non seulement les particules qui en font partie, mais également de nouvelles particules nées au cours du processus de désintégration. Les processus de ce type sont les désintégrations b et g.
Le concept de désintégration b combine trois types de transformations nucléaires : la désintégration des électrons (b -), la désintégration des positons (b +) et la capture électronique.
Le phénomène de désintégration b est qu'un noyau émet spontanément un électron e - et la particule électriquement neutre la plus légère, passant dans un noyau avec le même numéro de masse A, mais avec un numéro atomique Z, mais un supérieur à un :
Z X A ® Z +1 Y A + e - + .
Il faut souligner que l'électron émis lors de la désintégration b n'est pas lié aux électrons orbitaux. Il naît à l'intérieur même du noyau : l'un des neutrons se transforme en proton et émet en même temps un électron.
Un autre type de désintégration b est un processus dans lequel un noyau émet un positron e + et une autre particule électriquement neutre la plus légère, un neutrino n. Dans ce cas, l'un des protons se transforme en neutron :
Z X A ® Z -1 Y A + e + +n.
Cette désintégration est appelée désintégration du positron ou b+.
La gamme des phénomènes de désintégration B comprend également la capture électronique (souvent également appelée capture K), dans laquelle le noyau absorbe l'un des électrons de la coque atomique (généralement de la couche K), émettant un neutrino. Dans ce cas, comme dans la désintégration d'un positon, l'un des protons se transforme en neutron :
e - + Z X A ® Z -1 Y A + n.
Le rayonnement G comprend ondes électromagnétiques, dont la longueur est nettement inférieure aux distances interatomiques :
où d - est de l'ordre de 10 -8 cm. Dans l'image corpusculaire, ce rayonnement est un flux de particules appelé g-quanta. Limite inférieure de l'énergie des g-quanta
E= 2p s/l
est de l'ordre de quelques dizaines de keV. Il n’y a pas de limite supérieure naturelle. Les accélérateurs modernes produisent des quanta avec des énergies allant jusqu'à 20 GeV.
La désintégration d'un noyau avec émission de rayonnement g rappelle à bien des égards l'émission de photons par des atomes excités. Comme un atome, le noyau peut être dans un état excité. Lors de la transition vers un état d’énergie inférieur, ou état fondamental, le noyau émet un photon. Puisque le rayonnement g ne porte pas de charge, pendant la désintégration g, il n'y a pas de transformation d'un élément chimique en un autre.
Loi fondamentale de la désintégration radioactive
Désintégration radioactive est un phénomène statistique : il est impossible de prédire quand un noyau instable donné se désintégrera, seuls quelques jugements probabilistes peuvent être portés sur cet événement. Pour une grande collection de noyaux radioactifs, une loi statistique peut être obtenue qui exprime la dépendance des noyaux non désintégrés au temps.
Laissez les noyaux se désintégrer dans un intervalle de temps suffisamment court. Ce nombre est proportionnel à l'intervalle de temps, ainsi qu'à nombre total noyaux radioactifs :
, (1)
où est la constante de désintégration, proportionnelle à la probabilité de désintégration du noyau radioactif et différente pour différents substances radioactives. Le signe « - » est placé en raison du fait que< 0, так как число не распавшихся радиоактивных ядер убывает со временем.
Séparons les variables et intégrons (1) en tenant compte du fait que les limites inférieures d'intégration correspondent aux conditions initiales (à , où est le nombre initial de noyaux radioactifs), et les limites supérieures correspondent aux valeurs actuelles et :
En potentialisant l’expression (3), nous avons
C'est ce que c'est loi fondamentale de la désintégration radioactive: le nombre de noyaux radioactifs non décomposés diminue avec le temps selon une loi exponentielle.
La figure 1 montre les courbes de désintégration 1 et 2, correspondant à des substances ayant des constantes de désintégration différentes (λ 1 > λ 2), mais avec le même nombre initial de noyaux radioactifs. La ligne 1 correspond à un élément plus actif.
En pratique, au lieu de la constante de désintégration, une autre caractéristique d'un isotope radioactif est plus souvent utilisée - demi-vie . C'est le temps pendant lequel la moitié des noyaux radioactifs se désintègrent. Bien entendu, cette définition est valable pour un nombre de cœurs suffisamment important. La figure 1 montre comment, à l'aide des courbes 1 et 2, vous pouvez trouver les demi-vies des noyaux : tracez une ligne droite parallèle à l'axe des abscisses passant par le point des ordonnées jusqu'à ce qu'elle croise les courbes. Les abscisses des points d'intersection de la droite et des droites 1 et 2 donnent les demi-vies T 1 et T 2.
À la suite de tous types de transformations radioactives, le nombre de noyaux d'un isotope donné diminue progressivement. Le nombre de noyaux en décomposition diminue de façon exponentielle et s’écrit sous la forme suivante :
N=N 0 e – t , (10)
Où N 0 – nombre de noyaux de radionucléides au moment où commence le décompte (t=0 ); - la constante de désintégration, qui est différente selon les radionucléides ; N– nombre de noyaux de radionucléides après un certain temps t; e– la base du logarithme népérien (e = 2,713....). C'est la loi fondamentale de la désintégration radioactive.
Dérivation de la formule (10). La désintégration radioactive naturelle des noyaux se produit spontanément, sans aucune influence extérieure. Ce processus est statistique et pour un seul noyau, on ne peut indiquer que la probabilité de désintégration sur un certain temps. Par conséquent, le taux de décroissance peut être caractérisé par le temps. Qu'il y ait un nombre N atomes de radionucléides. Ensuite, le nombre d'atomes en décomposition dN pendant dt proportionnel au nombre d'atomes N et la période dt :
Le signe moins indique que le numéro N des atomes d'origine diminue avec le temps. Il a été démontré expérimentalement que les propriétés des noyaux ne changent pas avec le temps. Il s’ensuit que l est une quantité constante et est appelée constante de désintégration. De (11) il résulte que l= –dN/N=const, avec dt= 1, c'est-à-dire la constante l est égale à la probabilité de désintégration d'un radionucléide par unité de temps.
Dans l’équation (11), nous divisons les côtés droit et gauche en N et intégrer :
dN/N = –jedt(12)
(13)
ln N/N 0 = – λt et N = N 0 e – λt , (14)
Où N 0 est le nombre initial d'atomes en décomposition (N 0 à t=0).
La formule (14) présente deux inconvénients. Pour déterminer le nombre de noyaux en décomposition, il faut connaître N 0. Il n’existe aucun appareil pour le déterminer. Le deuxième inconvénient est que, même si la dégradation constante λ est disponible dans les tableaux, mais il ne fournit pas d’informations directes sur le taux de désintégration.
Pour se débarrasser de la taille λ le concept est introduit Demi-vie T(parfois appelé T 1/2 dans la littérature). La demi-vie est la période de temps pendant laquelle le nombre initial de noyaux radioactifs est réduit de moitié, et le nombre de noyaux en décomposition pendant cette période. T reste constant (λ=const).
Dans l’équation (10), nous divisons les côtés droit et gauche par N, et mettons-le sous la forme :
N 0 /N=e t (15)
Croire que N 0 / N = 2, à t = T, on a dans2 = T, où:
dans2 = 0,693 = 0,693/ T(16)
En remplaçant l'expression (16) dans (10), nous obtenons :
N=N 0 e –0,693t/T (17)
Le graphique (Fig. 2.) montre la dépendance du nombre d'atomes en décomposition sur le temps de désintégration. Théoriquement, la courbe exponentielle ne peut jamais fusionner avec l’axe des x, mais en pratique, nous pouvons supposer qu’après environ 10 à 20 demi-vies, la substance radioactive se désintègre complètement.
Afin de s'affranchir des valeurs N et N 0, utilisez la propriété suivante du phénomène de radioactivité. Il existe des instruments qui enregistrent chaque désintégration. Il est évidemment possible de déterminer le nombre de désintégrations sur une certaine période de temps. Ce n'est rien de plus que le taux de désintégration d'un radionucléide, que l'on peut appeler activité : plus les noyaux se désintègrent en même temps, plus l'activité est grande.
Donc, activité est une grandeur physique caractérisant le nombre de désintégrations radioactives par unité de temps :
UNE =dN/ dt(18)
Sur la base de la définition de l'activité, il s'ensuit qu'elle caractérise le taux de transitions nucléaires par unité de temps. D'autre part, le nombre de transitions nucléaires dépend de la constante de désintégration je. On peut montrer que :
UNE = UNE 0 e –0,693t/T (19)
Dérivation de la formule (19). L'activité d'un radionucléide caractérise le nombre de désintégrations par unité de temps (par seconde) et est égale à la dérivée temporelle de l'équation (14) :
UN = d N/dt = jeN 0 e –- t = jeN (20)
En conséquence, l'activité initiale à ce moment-là t = 0 est égal à:
UN o = jeN o (21)
A partir de l'équation (20) et en tenant compte de (21), on obtient :
UNE = UNE o e – t ou UNE = UNE 0 e – 0,693 t / T (22)
L'unité d'activité dans le système SI est 1 désintégration/s=1 Bq(nommé Becquerel en l'honneur du scientifique français (1852-1908), qui a découvert la radioactivité naturelle des sels d'uranium en 1896). Plusieurs unités sont également utilisées : 1 GBq = 10 9 Bq - gigabecquerel, 1 MBq = 10 6 Bq - mégabecquerel, 1 kBq = 10 3 Bq - kilobecquerel, etc.
Il existe également une unité non systémique Curie, qui est retiré de l'utilisation conformément à GOST 8.417-81 et RD 50-454-84. Cependant, dans la pratique et dans la littérature, il est utilisé. Derrière 1Ku L'activité supposée est de 1 g de radium.
1Ku = 3,7 10 10 BK; 1Bq = 2,7 10 –11 Ki(23)
Ils utilisent également une unité multiple de mégacurie 1Mci=110 6 Ci et une sous-unité – millicurie, 1mCi=10 –3 Ci ; microcurie, 1 µCi = 10 –6 Ci.
Les substances radioactives peuvent se trouver dans divers états d'agrégation, notamment en aérosol, en suspension dans un liquide ou dans l'air. Par conséquent, dans la pratique dosimétrique, la valeur de l'activité spécifique, surfacique ou volumétrique ou de la concentration de substances radioactives dans l'air, le liquide et le sol est souvent utilisée.
Les activités spécifiques, volumiques et surfaciques peuvent s'écrire respectivement sous la forme :
UN m = A/m ; UN v = A/v; UN s = A/s(24)
Où: m– la masse de la substance ; v– le volume de la substance ; s– surface de la substance.
Il est évident que:
UN m = UN/ m = UN/ srh= Un s / rh = UN v / r(25)
Où: r– la densité du sol, prise en République de Biélorussie, égale à 1000 kg/m 3 ; h– couche de sol racinaire, prise égale à 0,2 m ; s– zone de contamination radioactive, m2. Alors:
UN m = 5 10 –3 UN s ; UN m = 10 –3 UN v (26)
UN m peut être exprimé en Bq/kg ou en Cu/kg ; UN s peut être exprimé en Bq/m2, Ku/m2, Ku/km2 ; UN v peut être exprimé en Bq/m3 ou Cu/m3.
En pratique, des unités de mesure agrégées et fractionnaires peuvent être utilisées. Par exemple : Ku/km 2, Bq/cm 2, Bq/g, etc.
Les normes de radioprotection NRB-2000 ont en outre introduit plusieurs unités d'activité supplémentaires, pratiques à utiliser pour résoudre des problèmes de radioprotection.
Activité significative minimale (MSA) – l'activité d'une source ouverte de rayonnements ionisants dans une pièce ou un lieu de travail, en cas de dépassement, une autorisation du service sanitaire et épidémiologique du ministère de la Santé est requise pour utiliser ces sources, si la valeur de l'activité spécifique significative minimale est également dépassée .
Activité spécifique significative minimale (MSUA) – activité spécifique d'une source ouverte de rayonnements ionisants dans une pièce ou un lieu de travail, en cas de dépassement, l'autorisation du service sanitaire et épidémiologique du ministère de la Santé est requise pour utiliser cette source, si la valeur d'activité minimalement significative est également dépassée.
Activité équivalente à l’équilibre (EREA) produits de filiation des isotopes du radon 222 Rn Et 220 Rn– somme pondérée des activités volumétriques des produits de filiation à vie courte des isotopes du radon – 218 Rô (RaA); 214 Pb (RaB); 212 Pb (ThB); 212 DANSje (ThC) respectivement:
(EROA) Rn = 0,10 A RaA + 0,52 A RaB + 0,38 A RaC ;
(EROA) Ème = 0,91 UN ThB + 0,09 A ThC ,
Où UN– activités volumétriques des produits de filiation des isotopes du radon et du thorium.
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