Консультация № 195841
14.06.2019, 11:55
0.00 руб.
0 19 1
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Помогите пожалуйста получить расчеты и ответ на вопросы для благого дела.
Тема - ядерная физика.

Данные:
Объект излучает ионизирующее излучение по бетта каналу 80 000 распадов в минуту на см квадратный
(правильно ли считать что это 80000 микрорентген в час?).
Поскольку это бетта распад, то можно предположить, что это изотопы Стронций90 или Цезий137 (рассчеты будем делать для этих элементов).
Расстояние до объекта, на котором проводятся измерение - 20 см.
Вес объекта излучения - примерно 70-100 грамм.

Можно ли определить:
1. Максимально безопасное расстояние до объекта, на котором нет излучения.
2. Время, за которое распадется 100% вещества (периоды полураспада известны, 30 лет цезий и 28 лет стронций, по справочнику).
3. Доза облучения организма относительно времени по мере прямого контакта с объектом. (зиверты или грей).
Пример ответа 3-го пункта, который бы хотелось видеть: Доза в 1 зиверт будет получена при контакте с оъбектом в течении 45 дней.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
14.06.2019, 14:47
общий
Адресаты:
Цитата: Markus
Объект излучает ионизирующее излучение по бетта каналу 80 000 распадов в минуту на см квадратны

Что такое бетта канал?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
403130
9
14.06.2019, 14:59
общий
14.06.2019, 15:03
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Что такое бетта канал?


Хорошо, не канал, просто бетта распад нейтрона :)

Хотя в Википедии так и написано "канал распада"
в сети
Управляющий
143894
2148
14.06.2019, 15:06
общий
14.06.2019, 15:10
Адресаты:
Цитата: Markus
Помогите пожалуйста получить расчеты и ответ на вопросы для благого дела

Если не секрет - какое благое дело вы преследуете?
Об авторе:
Устав – есть устав! Если ты устав – то отдыхай!


давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
14.06.2019, 15:08
общий
Адресаты:
Известны три вида [$946$]-распада. Какой из них Вас интересует?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
403130
9
14.06.2019, 15:19
общий
Цитата: Сергей Фрост
Если не секрет - какое благое дело вы преследуете?


Обучающие цели.

Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Известны три вида β-распада. Какой из них Вас интересует?


"β-" распад.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
14.06.2019, 15:27
общий
Адресаты:
Цитата: Markus
Объект излучает ионизирующее излучение по бетта каналу 80 000 распадов в минуту на см квадратный
(правильно ли считать что это 80000 микрорентген в час?).

Как Вы это рассчитали?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
403130
9
14.06.2019, 15:39
общий
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Как Вы это рассчитали?


Поднес дозиметр на 20 см к объекту и он показал значения.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
14.06.2019, 15:42
общий
Адресаты:
Цитата: Markus
Объект излучает ионизирующее излучение по бетта каналу 80 000 распадов в минуту на см квадратный

А это значение как Вы определили?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
403130
9
14.06.2019, 15:49
общий
14.06.2019, 15:50
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
А это значение как Вы определили?


Есть такое приложение, GS Ecotest его ставишь на телефон, подключаешь дозиметр по bluetooth, он показывает "Kpart/(sq.cm*min)"
Кстати дозиметры сами по себе вроде бы показывают в этой величине....
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
14.06.2019, 15:52
общий
Адресаты:
Мне нужно время, чтобы прочитать раздел о радиационной безопасности и попробовать ответить на Ваши вопросы. Если получится, то отвечу.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
403130
9
14.06.2019, 15:55
общий
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Мне нужно время, чтобы прочитать раздел о радиационной безопасности и попробовать ответить на Ваши вопросы. Если получится, то отвечу.


Спасибо Вам большое. Буду очень признателен и не только я.
Расчеты конечно можно сделать примерные, с погрешностью...
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.06.2019, 11:43
общий
это ответ
Здравствуйте, Markus!

Чтобы вычислить время, за которое распадётся 100 % вещества, можно исходить из того, что, например, при активных первоначально 100 г цезия через 30 лет активными останутся 50 г, через 60 лет -- 25 г, через 90 лет-- 12,5 г и т. д.

Расчёт "безопасного" расстояния, выполненный формально, считая безопасной годовую дозу 1 мЗв, даёт величину порядка 3,5 км (при увеличении расстояния до источника радиации в два раза уровень радиации уменьшается в четыре раза). Мне трудно прокомментировать это...

Измеренное Вами значение поверхностной активности (80000 распадов в минуту на квадратный сантиметр) соответствует
80000/60[$8776$]1,33*103 Бк/см2=1,33*107 Бк/м2=1,33*1013 Бк/км2[$8776$]359 Ки/км2.


Поверхностная активность источника излучения плотностью 1 Ки/км2 эквивалентна мощности экспозиционной дозы 10 Р/ч [1, с. 16], значит плотности 359 Ки/км2 соответствует мощность экспозиционной дозы 3590 Р/ч[$8776$]36 Зв/ч=10 мЗв/с. Как указано здесь, лучевая болезнь диагностируется при дозах выше 250 мЗв. Эта доза будет получена через 250/10=25 (с). Доза в 1 Зв будет получена через 100 с.

Литература
1. Ластовкин В. Ф. Основы радиационной безопасности. -- Нижний Новгород: ННГАСУ, 2017. -- 144 с.
5
Спасибо большое за решение вопроса!
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
403130
9
17.06.2019, 13:20
общий
17.06.2019, 13:20
Адресаты:
У меня несколько уточняющих вопросов.
1. Есть ли какая то формула, которая поможет посчитать за какое время распадется 70 гр цезия? Как считать я понял, просто думал может сразу готовая формула)

2. По поводу безопасного расстояния. Согласно вашим рассчетам, мы видим что источник излучает 10 мЗв/с. По поводу 3.5 км мне очень понятно, безопасное расстояние это я думал то место, до которого не достают ядра при делении) т е где на источник не будет реагировать дозиметр. Я думаю это не сильно большое расстояние в метрах....10-20 метров или я не прав?

3. "Доза в 1 Зв будет получена через 100 с." т.е. после 100 секунд прямого контакта с иточником, большая ввероятность наступления лучевой болезни?

Спасибо заранее за прояснение.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.06.2019, 14:01
общий
Адресаты:

Цитата: Markus
1. Есть ли какая то формула, которая поможет посчитать за какое время распадется 70 гр цезия? Как считать я понял, просто думал может сразу готовая формула)

Такая формула есть: самопроизвольный распад атомных ядер следует закону N=N0e-[$955$]t, где N0 -- количество ядер в данном объёме вещества в момент времени t=0, N -- количество ядер в том же объёме в момент времени t, [$955$] -- постоянная распада; она связана с периодом T1/2 полураспада соотношением [$955$]T1/2=ln(2). Вместо количеств ядер N и N0 можно выполнять расчёт для масс m и m0. Тогда m=m0e-[$955$]t, m/m0=e-[$955$]t, t=-ln(m/m0)/[$955$].

Цитата: Markus
2. По поводу безопасного расстояния. Согласно вашим рассчетам, мы видим что источник излучает 10 мЗв/с. По поводу 3.5 км мне очень понятно, безопасное расстояние это я думал то место, до которого не достают ядра при делении) т е где на источник не будет реагировать дозиметр. Я думаю это не сильно большое расстояние в метрах....10-20 метров или я не прав?

По вопросу о безопасном расстоянии я ничего добавить не могу. Наверное, нужно рассматривать воздействие [$946$]-излучения на организм человека; здесь нужна консультация специалиста.

Цитата: Markus
3. "Доза в 1 Зв будет получена через 100 с." т.е. после 100 секунд прямого контакта с иточником, большая ввероятность наступления лучевой болезни?

Получается, что да.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
17.06.2019, 15:30
общий
В плане безопасного расстояния стоит обратить внимание на проникающую способность излучения - электроны (а уж альфа-частицы тем более) даже в воздухе улетают не очень далеко.

А вот вопрос про распад 100% вещества не совсем корректен - убывающая экспонента стремится к нулю ассимптотически и совсем нулевого значения не достигнет (разве что если рассчитывать за какое время количество вещества станет меньше одного атома) . Также можно, например, оценить за сколько времени активность изотопов упадёт до некого фонового значения (например, до уровня радиоактивности гранита).
С другой стороны, есть параметр, который называется среднее время жизни - он равен ln2 × период полураспада. Но за это время активность изменится только в е раз, но никак не до нуля.
давно
Посетитель
403130
9
17.06.2019, 15:34
общий
Цитата: Roman Chaplinsky / Химик CH
А вот вопрос про распад 100% вещества не совсем корректен


о, интересно, спасибо. Т.е. можно посмотреть радиоактивность гранита, и рассчитать когда этого порога достигнет мой источник...
давно
Посетитель
403130
9
17.06.2019, 15:35
общий
17.06.2019, 15:36
А кто то может подсказать на какое расстояние вылетают от источника бетта частицы? Я думаю это несколько метров....3-5-7...где то можно про это почитать?
в сети
Управляющий
143894
2148
17.06.2019, 15:41
общий
17.06.2019, 15:52
Адресаты:
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Расчёт "безопасного" расстояния, выполненный формально, считая безопасной годовую дозу 1 мЗв, даёт величину порядка 3,5 км

Хотелось бы в плане общего развития увидеть, каким образом и на основании каких данных была получена величина 3,5 км.
Я помню, как нам на занятиях по начальной военной подготовке вдалбливали, что пробег бета-излучения по воздуху достигает пару метров, и расстояние безопасного нахождения от источника получается 6-8 метров, ну ни ни как 3,5 км.
А самое вредное излучение - это гамма.
Об авторе:
Устав – есть устав! Если ты устав – то отдыхай!


давно
Посетитель
403130
9
18.06.2019, 12:24
общий
Цитата: Сергей Фрост
А самое вредное излучение - это гамма.


Не совсем верно. Гамма - самое "проникающее" излучение. Если сравнить полученную дозу 1 зв от альфы и 1зв от гаммы, то от альфы будут последствия куда серьезнее. Это самый опасный вид излучения. Другое дело что такую дозу получить сложнее (нужен очень тесный контакт с источником, слизистые или внутрь организма), чем например гамму, дозу которой проще получить, просто находясь рядом.
Форма ответа