Лабораторные работы / ЛБ.5.1

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого

Президента России Б.Н. Ельцина»

Физико-технологический институт

Кафедра радиохимии и прикладной экологии

Лабораторная работа №5.1

Определение удельной активности почвы

Преподаватель		Недобух Т.А.
Студенты		Хитрых А.В. Сапунов А.Г.
Группа		Фт – 320016

Екатеринбург

2025г.

Цель работы: Определение удельной активности почвы.

Задачи:

1. По результатам измерений рассчитать коэффициент регистрации.

2. Рассчитать активность пробы почвы.

3. Рассчитать погрешность определения β-активности пробы.

4. На основании полученных результатов сделать вывод о радиоактивном загрязнении почвы и возможности её хозяйственного использования.

Теоретическая часть

Почва представляет собой органо-минеральную систему, включающую минеральные компоненты, такие как кварц, цеолиты, глинистые минералы и слюды, а также органические вещества, состоящие из гумусовых и негумусовых соединений. Основные радионуклиды, обладающие активностью, включают природные элементы, такие как К-40, U-238 и Th-232, которые вносят α-, β- и γ-излучения. Искусственные радионуклиды, такие как Cs-137 и Sr-90, также значимы, особенно в контексте техногенных загрязнений, поскольку они могут накапливаться в почве, в результате ядерных испытаний или аварий, и влиять на окружающую среду.

Для определения активности пробы почвы используют относительный метод измерения. Скорость счета препарата сравнивается со скоростью счета образцового источника (того же нуклида, активность которого определяют в пробе, в той же геометрии и желательно той же плотности), активность которого известна.

Расчётная часть

Результаты измерения сигнала и первичной обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты измерений и первичной обработки

№ п/п	почва	эталон	фон
	Iпс, имп/100с	Iэс, имп/100с	Iф­, имп/100с
1	555	1540	123
2	524	1468	139
3	547	1426	94
4	556	1491	144
5	501	1438	134
6	535	–	131
7	–	–	123
	536,33	1472,60	126,86
S2	450,27	2067,80	269,81

Среднее значение скорости счёта рассчитывали, как:

Выборочная дисперсия рассчитывалась как:

По результатам полученных измерений, были рассчитаны: скорость счёта эталона без фона I_э:

^­

Скорость счёта пробы почвы без фона I_п:

Для оценки абсолютной погрешности измерений результатов используется односторонний критерий Стьюдента:

где S – дисперсия результатов

f – количество измерений

– коэффициент Стьюдента (при одностороннем доверительном интервале γ = 0,95)

Результаты расчётов погрешности измерений фона, эталона с фоном и пробы почвы с фоном представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты вычислений абсолютной погрешности скорости счёта

—	почва	эталон	фон
f	6	5	7
	2,57	2,45	2,77
	21,22	45,47	16,43
	22,26	49,82	17,20

Оценку косвенных измерений рассчитывали, как сумму квадратов абсолютных погрешностей:

Относительную погрешность измерений рассчитывали, как:

Активность эталона была рассчитана через формулу связи активности с массой радионуклида:

где m – масса радионуклида, г

M – молярная масса эталона, г/моль

– период полураспада радионуклида, сек

– число Авогадро, 6,02*10²³ моль^-1

Коэффициент регистрации К_р:

Относительная погрешность расчёта коэффициента регистрации равна относительной погрешности измерения скорости счёта эталона:

Тогда погрешность расчёта коэффициента регистрации можно найти, как:

Активность пробы почвы рассчитали, как:

Относительная погрешность расчёта активности пробы почвы состоит из относительной погрешности измерения импульсов образца почвы и относительной погрешности коэффициента регистрации:

Абсолютную погрешность рассчитали, как:

Выводы

По результатам лабораторной работы, удалось установить активность пробы почвы относительным методом измерения. Активность пробы почвы составила 163,44 ± 14,78 Бк.

В рамках документа ОСПОРБ-99/2010, в пункте 3.12 «Обращение с радиоактивными отходами», отходы, содержащие техногенные радионуклиды, относятся к радиоактивным, если удельная активность радионуклидов в отходах превышает 100 Бк/г - для бета-излучающих радионуклидов.

Масса пробы почвы составляла 50 г, её удельная активность составляет 3,27 Бк/г, что значительно ниже установленной нормы, однако, почва не относиться к радиоактивным отходам, но в рамках этой оценки можно утверждать, что исследуемый объект не является радиоактивным.

**Односторонний критерий Стьюдента используется, потому, что мы проверяем пробу почвы на завышение нормы, т.е. заранее ожидается, что мы проверяем только один интервал величин.