Радиоактивность (120
..pdf
а |
б |
Рис. 5. Индикатор дозиметра:
а – во время счета; б – при считывании показаний
Прибор предназначен изготовителем для измерения мощности дозы -излучения в единицах микрозиверт в час (мкЗв/ч). В дан-
ной работе нас интересует количество срабатываний счетчиков. Если число на индикаторе увеличить в сто раз (т. е. отбросить десятичную точку), то получим число пар зарегистрированных импульсов. В таком виде результат записывают в табл. 2.
4. Подготовить табл. 2 для записи показаний дозиметра, где i – порядковый номер измерения (по 15 измерений для препаратов и фона). В таблице должно быть15 строк.
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
Результаты измерений дозиметром |
|
||
|
|
|
|
|
|
i |
Фон |
Препарат № 0 |
Препарат № 1 |
Препарат № 2 |
Препарат № 3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Nф= |
N0 = |
N1 = |
N2 = |
N3 = |
|
|
N0 – Nф = |
N1 – Nф = |
N2 – Nф = |
N3 – Nф = |
5.Измерить фоновое излучение. Для этого убрать от счетчика препарат. Результаты15 измеренийзаписатьвовторойстолбецтабл. 2.
6.Найти полное число зарегистрированных импульсов фона
Nф. Для этого найти сумму пятнадцати измерений и умножить ее на два. Результат Nф записать в табл. 2. Аналогично обработать результаты измерений с препаратами.
Задание 2. Измерение периода полураспада калия
Ниже приведен порядок выполнения задания.
1. Ознакомиться с методикой измерения в подразд. 6 «Теоретической части».
20
2.Препарат № 3 установить до упора под счетчиками. Результаты 15 измерений записать в последний столбец табл. 2.
3.По результатам измерений вычислить N3 и N3 – Nф, результат записать в табл. 2.
4.Подготовить табл. 3.
Таблица 3
Данные для нахождения периода полураспада
Коэффициент регистрации |
f = |
Масса KCl в препарате № 3, г |
m = |
Количество атомов 40K в препарате № 3 |
N40 = |
Скорость счета для калия, 1/с |
nр = |
Активность калия, Бк |
A = |
Период полураспада, в секундах и годах |
T = |
Погрешность измерения T, % |
= |
5.Записать в табл. 3 значения f, m, приведенные на лабораторной установке.
6.По результатам измерений с препаратом № 3 вычислить реги-
стрируемую активность nр (см. формулу (14)) nр = (N3 – Nф) / t, где t = 270 с– полное время15 измерений. Значениеnр записать в табл. 3.
7.Вычислить и записать в табл. 3 следующие величины: N40 (см. формулу (16)); A (см. формулу (17)), T (см. формулу (15)).
8.Вычислить отклонение полученного результата от табличного значения по формуле
= 100 % Т Ттабл ,
Ттабл
где Tтабл = 1,3·109 лет. Результат записать в табл. 3.
Задание 3. Измерение удельной активности вещества
Ниже приведен порядок выполнения задания.
1.Измерить удельную активность в препарате № 1, содержащем продукты питания. Выполнить 15 измерений, результаты записать в табл. 2.
2.Выполнить для эталонного препарата № 0 15 измерений. Результаты записать в табл. 2.
21
3. Вычислить удельную -активность a препарата № 1 (см.
формулы (18), (19)). Результат записать в табл. 4. |
(см. формулу |
||
4. Вычислить статистическую погрешность |
|||
(26)), результат записать в табл. 4. |
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
Результаты измерения активности и содержания калия |
|||
|
|
|
|
Удельная активность, Бк/г, препарат № 1 |
a = |
|
= |
|
|
|
|
Содержание калия, %, препарат № 2 |
= |
|
= |
|
|
|
|
5. Проанализировать результаты измерений. Если наблюдаемая активность продукта обусловлена калием, то нет ограничений на его употребление. Если предположить одну из худших возможностей, что радиоактивность обусловлена стронцием, то необходимо сопоставить полученные данные с ПГП стронция (см. формулу (25)) и оценить, в каком количестве можно употреблять этот продукт. Сделать выводы.
Задание 4. Измерение содержания калия
Ниже приведен порядок выполнения задания.
1.Измерить процентное содержание калия Ω в препарате № 2. Выполнить 15 измерений. Результаты записать в табл. 2.
2.Вычислить (см. формулу (21)). Результат записатьв табл. 4.
3.Вычислить погрешность ε для Ω (см. формулу (26)). Результат записать в табл. 4.
Задание 5. Вычисление годовой дозы излучения калия в теле человека
Ниже приведен порядок выполнения задания.
1.Приняв, что в теле взрослого человека содержится mч =
=140 г калия, найти его активность Aч = mч a0, где a0 = 30 Бк / г – удельная активность калия (см. формулу (20)). Результат записать в табл. 5.
22
|
Таблица 5 |
Расчет дозы |
|
|
|
Активность калия в теле человека, Бк |
Aч = |
Поглощенная энергия, Дж |
E = |
Поглощенная доза, Гр |
Dк = |
Эквивалентная доза, Зв |
Hк = |
Доля годовой дозы |
Hк /H = |
2. Определить поглощенную за год энергию излучения E, Дж.
Для этого величину Aч умножить на число секунд в году и поглощенную энергию одного распада, равную 0,5 МэВ = 0,8 .10–13 Дж
(это часть энергии распада, остальную энергию уносят нейтрино). Результат записать в табл. 5.
3.Рассчитать годовую поглощенную дозу Dк (см. формулу (22)) и эквивалентную дозу Hк (см. формулу (23)). Принять, что энергия распадов поглощается в массе, равной массе человека. Результат записать в табл. 5.
4.Вычислить отношение Hк /H, где H – средняя годовая доза естественного излучения (см. формулу (24)). Результат записать в табл. 5. Сделать выводы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1.Объясните процесс распада нейтрона.
2.Из какой части атома вылетает электрон при –-распаде?
3.Что такое электронный захват?
4.Нарисуйте схему распада калия-40.
5.Сформулируйте закон радиоактивного распада.
6.Что такое постоянная распада, среднее время жизни и период полураспада? Какая связь между ними?
7.Что такое активность и в каких единицах она измеряется?
8.Какие измерения необходимо выполнить, чтобы найти большой период полураспада?
9.Какие процессы приводят к торможению заряженных частиц в веществе?
10.Какие взаимодействия испытывает -квант в веществе?
11.Каковы абсолютная и относительная погрешности измерения скорости счета, если зарегистрировано 400 импульсов?
12.Как устроен и работает счетчик Гейгера–Мюллера?
13.Объяснить радиометрический метод определения калия.
23
ЛИТЕРАТУРА
1.Мартинсон Л.К. Квантовая физика : учеб. пособие / Л.К. Мартинсон, Е.В. Смирнов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 496 с.
2.Савельев И.В. Курс общей физики : в 3 т. / И.В. Савельев. М.: Нау-
ка, 1988. Т. 3. 496 с.
3.Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок : пер. с англ. / Дж. Тейлор М.: Мир, 1985. 345 с.
4.Савельева А.И. Обработка результатов измерений при проведении физического эксперимента: метод. указ. к лабораторной работе М-1 / А.И. Савельева, И.Н. Фетисов. М.: МВТУ, 1984. 35 с.
5.Нормы радиационной безопасности НРБ–76 и основные санитарные правила ОСП–72/80. М.: Энергоиздат, 1981. 96 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................................................................. |
3 |
|
Теоретическаячасть ............................................................................................. |
3 |
|
1. |
Радиоактивныепревращения ................................................................... |
3 |
2. |
Законрадиоактивногораспада ................................................................ |
6 |
3. |
Поглощениезаряженныхчастици -излученияввеществе ............. |
8 |
4. |
Радиоактивностькалия ............................................................................. |
9 |
5. |
СчетчикГейгера–Мюллера ...................................................................... |
11 |
6. Методикаизмерений ................................................................................. |
12 |
|
7. |
Дозиметрияизлучений.............................................................................. |
15 |
8. |
Статистическиепогрешностипри измерениирадиоактивности ........ |
17 |
Экспериментальнаячасть .................................................................................... |
19 |
|
Контрольныевопросы изадания ........................................................................ |
23 |
|
Литература ............................................................................................................. |
24 |
|
24 |
|
|