19904

Определение удельной и объемной активности в твердых и жидких пробах

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 41. Определение удельной и объемной активности в твердых и жидких пробах. Цель работы: изучить характеристики стационарного радиометра КРВП3Б и научиться с его помощью измерять удельную и объемную активность в твердых и жидки...

Русский

2014-10-04

32.25 KB

13 чел.

4

лабораторная работа № 4-1. Определение удельной и объемной активности в твердых и жидких пробах.

Цель работы: изучить  характеристики  стационарного  радиометра КРВП-3Б  и научиться  с   его помощью  измерять удельную и объемную активность в твердых и жидких пробах.

.

1.Теоретическая часть.

 Радиоактивность - это самопроизвольное превращение неустойчивых ядер в более устойчивые, которое сопровождается испусканием ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение - это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов.

К ионизирующим относятся альфа-, бета- и гамма-излучения.

Активность А - это физическая величина, характеризуемая числом распадов    (-dN) в данном количестве No ядер в единицу времени dt:

A = (-dN) / dt.

Если N - число нераспавшихся радиоактивных ядер в момент времени t, то активность можно выразить так:

                                                     A = N,

где  - постоянная радиоактивного распада, которая характеризует вероятность распада одного ядра за одну секунду и выражается в с-1.

Единица активности в системе СИ - 1 Беккерель (1 Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Внесистемная единицу активности - 1 Кюри (1 Ки).

1 Кюри - это величина активности, которая соответствует количеству распадов в 1 г радияза 1 секунду. u=3,71010Бк.

Понятия радиоактивность и активность являются качественной и количественной характеристиками образцов. Однако, очень часто вместо термина "активность" используют "радиоактивность", а Кюри и Беккерель рассматривают как единицы радиоактивности. Поэтому в настоящее время различие между этими понятиями четко не прослеживается.

Удельная активность - это отношение активности радионуклида, содержащегося в пробе, к массе этой пробы:

Am = A / m.

Единицы удельной активности: 1 Бк/кг или 1 Ки/кг.

Объемная активность - это отношение активности радионуклида, содержащегося в образце, к объему образца: Av = A / V.

Объемная активность обычно измеряется в Ки/л.

Поверхностная активность - это отношение активности радионуклида, содержащегося в образце, к площади поверхности образца:

As = A / S.

Поверхностная активность используется как характеристика загрязненности территорий, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС. Загрязненность территорий измеряется в Ки/км2 по отдельным радионуклидам: цезию-137, стронцию-90 или плутонию-239.Загрязненными считаются территории с поверхностной активностью по цезию-137 более 1 Ки на км2.

Люди, Чтобы избежать значительного внутреннего облучения в результате употребления в пищу загрязненных радионуклидами продуктов, в республике налажен радиационный контроль за продуктами питания и разработаны "Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия и стронция в воде и пищевых продуктах»

2.Характеристика прибора

Радиометр  КРВП-3Б,  является  стационарным  прибором,  предназначен для измерения объемной бета-активности воды и пищевых продуктов.

Радиометр   обеспечивает  измерение   объемной  бета-активности  воды и пищевых продуктов, загрязненных бета-активными веществами в пределах:

1) прямым методом от 5×10-9 до 5×10-6 Ки/л при измерении воды и пищевых продуктов;

2) методом с предварительным обогащением от 1×10-10 до 1×10-8 Ки/л при измерении  бете-активности  воды,  загрязненной  радионуклидами  стронций-90+иттрий-90.

Пределы  допускаемых  значений  основной  погрешности  радиометра  не

должна превышать ± 20 % относительно измеряемого значения источника бета-

излучения с радионуклидами стронций-90+иттрий-90.

Пересчетный блок.

Пересчетный блок состоит из литого металлического корпуса и шасси, на котором смонтированы все узлы.

На  лицевой  панели  расположены  все  органы  управления  пересчетного блока:  выключатель питающей  сети,  тумблер  рода  работ (работа  с  блоком детектирования или проверка), ось резистора регулировки уровня дискриминации (под шлиц). Кроме того, на лицевой панели установлены часы 59ЧП с кнопкой ПУСК и ручкой ЗАВОД, под колпачком установлена вставка плавкая. Для подсчета количества зарегистрированных импульсов на лицевую панель выведены декатроны. Номерная шкала декатронов дает возможность отсчитывать количество импульсов при остановке счета.

Блок детектирования бета-излучения.

Блок детектирования бета-излучения смонтирован в плоском пластмассовом корпусе.

Блок детектирования помещается на специальном держателе в свинцовый домик, чтобы уменьшить влияние гамма-фона на результаты измерения низких уровней бета-активности воды и пищевых продуктов.

Домик  является  разборным.  Передняя  стенка  откидывается,  открывая доступ внутрь домика. К верхней стенке домика с внутренней стороны прикреплен  блоке  детектирования  бета-излучения.  К  боковым  стенкам  домика  прикреплена  рамка  с направляющими  для  установки кюветы  с водой или продуктами питания, или кассеты с фильтром.

Блок обработки.

Блок  обработки  служит  для  получения  обогащенных  проб  из  воды  при измерении малых бета-активностей.  

Блок обработки состоит из отлитых из сплава АЛ9 основания и корпуса с крышками,  в  которых  размещен  резервуар  для  контролируемого  продукта  и привод электродвигателя.

Для  удобства  работы  с  блоком  обработки,  извлечения  держателей  и  резервуара для слива проб крышка резервуара с закрепленным на ней электродвигателем  поднимается  вверх.  Фиксация  крышки  в  горизонтальном  положении обеспечивается упорами.

Исходные данные:   крупа….

Измерение объемной активности бета-излучающих радионуклидов в

твердой пробе прямым методом с помощью КРВП-3Б

 

3.Порядок проведения работы

 

3.1. Подготовка радиометра  КРВП-3Б к работе

1.  Ознакомиться  с  расположением  и  назначением  органов  включения  и управления, расположенных на лицевой панели радиометра.

2. Установить переключатель на пересчетном блоке в положение ВЫКЛ. Проверить  завод  часов,  установить  секундомер  в исходное  состояние  кнопкой ПУСК. Пуск  секундомера  часов  59ЧП  осуществляется  после  поворота  кнопки ПУСК  влево  с  последующим  нажатием.  При  работе  с  часами  не  допускается прилагать большие усилия при нажатии кнопок ПУСК и ЗАВОД  т.к. по своей конструкции  система  переключения  построена  на  зубчатом  зацеплении  и  при переключении зубья могут не совпадать.

3. Подать напряжение на пересчетный блок. Выключатель сети пересчетного блока поставить в положение СЕТЬ, при этом должна загореться сигнальная лампочка  засветиться декатроны.

4.  По  истечении  5  мин.  убедиться  в  исправности  радиометра,  для  чего: перевести  переключатель  РАБОТА-ПРОВЕРКА  в  положение  ПРОВЕРКА,  нажатием  кнопки  секундомера ПУСК  включить пересчетную  схему и  через 10  с повторным  нажатием  кнопки  ПУСК  остановить  секундомер  и  пересчетную схему.  Количество  зарегистрированных  декатронами  импульсов  должно  быть равно 1000±30, что будет соответствовать что будет соответствовать частоте сети 50 Гц. Записать полученное число в отчет.

3.2 Измерение прибором КРВП-3Б

  1.  Установить  в  блок  детектирования  на  верхнюю  полочку (вплотную  к детектору) пустую кювету.  
  2.  Закрыть блок детектирования и установить стопорный штырь.

  1.  Перевести переключатель РАБОТА-ПРОВЕРКА в положение РАБОТА.

4. Кратковременно нажать кнопку ПУСК. Провести измерение фона в течение 3-х минут и повторным нажатием кнопки ПУСК остановить подсчет импульсов.

5.Полученный результат занести в строку Nф таблицы 14.

Таблица 14

1

2

3

4

5

Nф

Nп

6. Повторить измерение фона 5 раз и полученные результаты занести в строку Nф таблицы 14.

7. В  кювету после измерения фона насыпать пробу  твердого  вещества тщательно разровнять ее по внутренней кромке кюветы.

8.  Кювету  с  пробой  поместить  в  свинцовый  домик  на  верхнюю  полкудержателя, под рабочее окно детектора.

9.  Нажатием  кнопки  секундомера  ПУСК  включить  пересчетную  схему .Произвести измерение в течении 3-х минут и повторно нажать кнопку ПУСК.  

10. Занести полученный результат в строку Nп таблицы 14.

11. Повторить измерение пробы 5 раз и полученные результаты занести в строку Nп таблицы 14.

3.3 Статистическая обработка полученных результатов: 

-Найти  средние  значения  для  каждого  ряда,  учитывая  только  значимые  результаты;

- Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

- Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

-  Найти погрешности измерения каждого ряда.

- Найти суммарную погрешность измерений, сложив погрешности двух рядов.

3.4 Расчет  объемной  активности

По  результатам  измерений  произвести  расчет  объемной  активности пробы по формуле:

где   - объемная активность пробы, Ки/л;

       - средняя скорость счета импульсов при измерении пробы, с-1;

      - средняя скорость счета импульсов при измерении фона, с-1;

       - значение чувствительности радиометра к смеси радионуклидов в пробе,    л/(Ки×с).

Чувствительность  радиометра  зависит от наличия в пробе различных радионуклидов и рассчитывается по формуле:

где - чувствительность к i-му радионуклиду, приведенная в таблице 15;

       -  относительное  содержание  i-го  радионуклида  в  смеси  радионуклидов, загрязняющих пробу;

     k - количество радионуклидов в смеси.

При измерении проб, содержащих различные соли калия, чувствительность прибора Р=4,1·107

Задача

Рассчитать долю распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в исследованном веществе

  1.  определить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в 1 литре исследуемого вещества;
  2.  определить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в 1 кг  исследуемого  вещества,  используя  значение  плотности  этого  вещества, плотности различных соединений калия приведены в таблице 16;
  3.  определить молярную массу исследуемого  вещества по  таблице Менделеева;
  4.  найти общее количество ядер всех изотопов калия в 1 кг исследуемого вещества, используя число Авогадро;
  5.  найти  долю  распадающихся  за  1  секунду  ядер  калия,  разделив  число распадающихся за 1 секунду ядер на общее число ядер калия в 1 кг.

Таблица 16 - Плотности соединений калия в г/см3

Вещество

KCl

K2SO4

KNO3

K2C2O4

K3PO4

KMnO4

KOH

Плотность ρ, г/см3

1.98

2.66

2.109

2.127

2.564

2.703

2.044

Решение:

1)

2)

3)

Работа не оформлена. доделать

Вывод:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67076. Основні правила Інтернет-безпеки і Інтернет-етики 38 KB
  Протягом певного часу необхідно згадати якомога більше термінів, пов’язаних з роботою в Інтернеті; терміни записуються на аркушах фломастерами. По команді вчителя капітани вивішують аркуші на дошку. Далі проводиться обговорення термінів із наведенням командами їх означень. Балами оцінюються кількість згаданих термінів і їх чітке пояснення.
67077. Українські народні музичні інструменти 224.5 KB
  Добрий день! Сьогодні ми з вами поговоримо про українські народні музичні інструменти. Ми живемо в час, коли відроджуються національні традиції, а побудова суверенної України неможлива без виховання національної гідності, любові до народних святинь. Ви маєте можливість не тільки почути розповідь про музичні інструменти...
67078. Дерева, кущі, трав’янисті рослини. Якими бувають рослини. Запис і читання трицифрових чисел. Випадки додавання і віднімання пов’язані з нумерацією чисел. Задача на три дії 60 KB
  Сьогодні ми дізнаємося на які групи поділяються рослини. А також будемо вправлятися у записуванні трицифрових чисел, у додаванні та відніманні розрядних чисел, будемо розв’язувати задачу на три дії. III. Перевірка домашнього завдання. Біля входу в царство нас зустрічає принцеса.
67079. Змінювання іменників за зразком: один - багато 53 KB
  Мета: удосконалювати уміння розпізнавати слова, які означають назви предметів; вчити змінювати слова-назви предметів за зразком: один-багато; сприяти усвідомленню того факту, що всі люди мають рівні права; розвивати уміння працювати в парі та групі; виховувати почуття власної гідності, повагу до інших.
67080. Конспект уроку з міжпредметними зв’язками (Я і Україна, рідна мова) «У царстві тварин» 170 KB
  Мета: ознайомити учнів з різноманітним світом тварин; формувати поняття комахи птахи звірі навчати їх розпізнавати за істотними зовнішніми ознаками; розвивати логічне мислення через завдання на порівняння доведення вилучення зайвого встановлення взаємозвязку між рослинами і тваринами між самими тваринами...
67081. Зима щедра святами. Інтегрований урок з курсу «Я і України» та позакласного читання 98 KB
  Сьогодні ми з вами більш детальніше зупинимося на дні Святого Миколая, Новому році та Різдві Христовому. У кожного з вас є картка із зображенням або ялинкових прикрас, або зірочок, або чобітків. Я пропоную вам пересісти за той стіл, де назва свята пов'язана, на вашу думку, із зображенням на картці.
67082. Я і Україна та математика. У царстві тварин 150.5 KB
  Продовжити знайомство учнів з різноманітним світом тварин; формувати поняття комахи птахи звірі навчати їх розпізнавати за істотними зовнішніми ознаками;продовжити формувати навички та вміння розпізнавати серед чотирикутників прямокутники розв'язування складених задач на знаходження невідомого доданку; знаходити значення буквених виразів...
67084. Різноманітність тваринного світу. Інтегрований урок (природознавство, математика, трудове навчання) 174.5 KB
  Учити розрізняти групи тварин: хребетні безхребетні; формувати вміння визначити істотні ознаки тварин. Закріплювати знання нумерації багатоцифрових чисел: читати записувати представляти число у вигляді суми розрядних доданків; удосконалювати обчислювальні навички вміння розвязувати задачі та знаходження площі і периметру...