Activitate în masă
Activitate în masă
Activitatea specifică este activitatea teoretică pe care ar avea-o un kilogram de material radioactiv pur. Se măsoară pe probe mult mai mici.
În fizica nucleară , activitatea în masă a unei substanțe radioactive este activitatea sa pe unitate de masă și, prin urmare, numărul de descompuneri pe unitate de timp și pe unitate de masă . Această cantitate se mai numește activitate specifică . Se exprimă în becquereli pe kilogram (Bq / kg), unitate a sistemului internațional (SI) sau chiar în becquereli pe gram (Bq / g).
Activitatea în masă face posibilă măsurarea cantității de substanță radioactivă diluată într-o probă dată, dintr-o măsurare a activității observate, cu condiția ca radionuclidul ( izotopul ) în cauză să fi fost identificat în prealabil .
Calcul și măsurare
Activitatea în masă a unui radionuclid pur, exprimată în Bq / g, este direct legată de timpul de înjumătățire al izotopului considerat, exprimat în secunde, prin următoarea formulă:
LAm{\ displaystyle A _ {\ mathrm {m}}} T1/2{\ displaystyle T_ {1/2}}
LAm=NULAM⋅ln2T1/2{\ displaystyle A _ {\ mathrm {m}} = {\ frac {N _ {\ mathrm {A}}} {M}} \ cdot {\ frac {\ ln {2}} {T_ {1/2} }}}unde este constanta lui Avogadro (în mol -1 ), iar masa molară a radioizotopului considerată (în g / mol).
NULA{\ displaystyle N _ {\ mathrm {A}}}M{\ displaystyle M}
Această formulă face posibilă găsirea activității specifice, cunoscând timpul de înjumătățire al radionuclidului. În practică, pentru determinarea constantelor fizice, măsurarea se face în cealaltă direcție: cunoașterea masei m și a activității A a unei probe, putem determina direct activitatea masei acesteia, iar din masa molară M , putem apoi calculați timpul de înjumătățire al izotopului radio:
T1/2=ln2NULALA⋅mM{\ displaystyle T_ {1/2} = \ ln {2} \, {\ frac {N _ {\ mathrm {A}}} {A}} \ cdot {\ frac {m} {M}}}.
Activitatea specifică face posibilă calcularea masei unui radionuclid prezent într-o probă, cunoscând activitatea sa, cu condiția ca natura sa să fie determinată:
m=LALAm{\ displaystyle m = {\ frac {A} {A _ {\ mathrm {m}}}}}.
Exemple
Elemente chimice radioactive
De exemplu, pentru tritiu :
- Timpul de înjumătățire este de 12,32 ani, sau ~ 3,9 × 10 8 s ;
- Masa atomică este de aproximativ 3 g / mol (exact 3.016 049 2 g / mol );
- Constanta lui Avogadro este 6,022 141 79 × 10 23 mol −1
Activitatea specifică a tritiului este deci 3,57 × 10 14 Bq / g sau 357 TBq / g sau 3,57 × 10 17 Bq / kg sau 357 PBq / kg .
Alte exemple:
Activitatea de masă a Pământului
Un granit tipic are o activitate specifică de ordinul a 60 Bq / kg, datorită prezenței urmelor de uraniu . Uraniul în echilibru cu descendenții săi provoacă o activitate generală de 174 Bq / mg. Prin urmare, activitatea detectată în granit corespunde unei concentrații de 174/60 × 10 −6 sau 3 grame de uraniu pe tonă de granit.
Într-un kilogram de pământ sau scoarță terestră, există în medie 40 Bq / kg de uraniu 238 și 40 Bq / kg din fiecare dintre descendenții săi, ceea ce înseamnă că 40 de atomi de uraniu 238. Dacă lanțul de dezintegrare este la echilibru; există, de asemenea, descompunerea a 40 de atomi de radiu 226, 40 de atomi de radon 222 etc.
Ordinele de mărime
milli
|
- 0,000 1 Bq / g = radioactivitate naturală în apă dulce. → 0,1 Bq / L ;
- 0,001 Bq / g = Limita deversărilor de lichide considerate „necontaminate” de Electricité de France (EdF). → 1 Bq / L ;
- 0,01 Bq / g = Radioactivitate naturală în apa de mare : 12 Bq / kg (de asemenea, anumite ape minerale). → 12 Bq / L (în principal datorită potasiului 40 );
- 0,1 Bq / g = Radioactivitatea corpului uman (în principal datorită potasiului -40), de ordinul 130 Bq / kg ; prag autorizat de autoritățile sanitare franceze
|
.
|
unitate
|
- 1 Bq / g = Radioactivitate naturală tipică granitelor : 1000 Bq / kg (datorită prezenței uraniului, de ordinul a 10 ppm ). Limita inferioară a „ deșeurilor de nivel foarte scăzut ” pentru ANDRA . Radioactivitate tipică pentru tencuială, cărămidă, beton. Radioactivitate tipică a solului: 500 până la 5.000 Bq / kg .
- 10 Bq / g = Limita evacuărilor lichide din spital (decret din octombrie 1981). Radioactivitatea tipică a îngrășămintelor fosfatice: 5.000 Bq / kg .
- 100 Bq / g = Radioactivitatea naturală a nisipurilor din Guarapari - Radioactivitatea cenușii de cărbune - Limita dintre „ deșeuri de nivel foarte scăzut ” și „ deșeuri de nivel scăzut ” pentru ANDRA - Limită de reglementare pentru radioactivitate care necesită o declarație de activitate pentru produsele non-naturale ( decret din 20 iunie 1966). Limita „substanțelor radioactive” pentru decretul din 24 iunie 1974. Limita superioară a deșeurilor „Activitate foarte scăzută” (deșeuri VLL)
|
|
kilogram
|
- 1000 Bq / g = Limită de reglementare pentru radioactivitatea substanțelor radioactive naturale care necesită o declarație de activitate (decret din 20 iunie 1966).
- 10.000 Bq / g = Radioactivitatea unui minereu de uraniu . 235 U are o activitate specifică de 80 Bq / mg . Uraniul natural purificat chimic (compus în esență din 238 U în echilibru cu descendentul său 234 U) are o activitate specifică de ordinul 25 Bq / mg .
- 100.000 Bq / g = Limita superioară a deșeurilor nucleare „cu nivel scăzut ” (deșeuri FA) .
|
|
mega
|
- 1.000.000 Bq / g = 1 MBq / g = Limita superioară a deșeurilor nucleare de „ nivel intermediar ” (deșeuri AM).
|
|
gig
|
- 1 GBq / g (10 9 ) = Activitate specifică plutoniului 239: 2,3 GBq / g .
|
|
tera
|
- 1 TBq / g (10 12 ) = Ordinea de mărime a activității pachetelor de deșeuri vitrificate „ High Activity - Long Life ” ( HAVL ): Activitatea medie a unui pachet de ordinul 10 16 Bq , pentru o greutate de ordinul 100 kg , adică de ordinul 0,1 TBq / g .
|
|
bășina
|
- 1 PBq / g (10 15 ) = Ordinea de mărime a activității specifice a radionuclizilor de scurtă durată.
|
|
Note și referințe
-
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 în Loire: analizele în cauză ” , pe Le Courrier de l'Ouest ,24 iulie 2019(accesat la 25 iulie 2019 ) .
-
[PDF] Radioactivitatea naturală, sursă de repere , pe site-ul mines-energie.org
-
Deșeuri radioactive produse de centralele nucleare , pe site-ul ac-rouen.fr
Vezi și tu
Articole similare