Radiación doméstica débil
En este artículo quiero compartir mi investigación sobre el tema de las fuentes de radiación débil que se pueden encontrar en la vida cotidiana. No consideraré ningún tipo exótico de productos de vidrio de uranio , instrumentos con pintura radioluminiscente a escala y detectores de humo por ionización . Se tratará de los platos, materiales de construcción y productos alimenticios más comunes, cuya radiactividad débil y no peligrosa se puede detectar con un simple dosímetro doméstico.El tema de la radiación me interesó después de leer un artículo sobre un llavero Geiger . Como se señala correctamente en los comentarios KbRadar, el llavero es un dispositivo de señalización de peligro y no un dispositivo de búsqueda para comparar la potencia de radiación de fondo en diferentes lugares. Por lo tanto, quería obtener un dosímetro-radiómetro simple con una pantalla. Escribí al Dadget y pedí un dosímetro Defender SOEKS para su revisión . Resultó que el dispositivo ya estaba descontinuado , y obtuve la última copia disponible. Por lo tanto, en el artículo no describiré en detalle este dispositivo en particular, sino que solo daré los resultados de los estudios realizados con su ayuda.En primer lugar, quería verificar la precisión de las lecturas del instrumento. Por alguna razón, no ponen una fuente de control en el kit para dosímetros domésticos (a diferencia de los productos industriales y militares), así que comencé a buscar un segundo dispositivo con el que comparar las lecturas. En un callejón cercano había un reloj de calle con una indicación del fondo de la radiación:
en el mismo lugar, mi dosímetro mostró esto:
dado que cien rayos X corresponden a un sievert , las lecturas casi convergen.Mi dosímetro utiliza el viejo sensor de radiación beta SBM-20 fabricado por Electrokhimpribor.
Este sensor es un contador Geiger-Muller.no responde a alfa y beta suave (este tipo de radiación no penetra en su carcasa metálica). Sin embargo, es diez veces más sensible que el SBM-21 utilizado en el llavero anterior debido a su tamaño.
Tipo de contador
|
Intervalo de operación
U, V
|
Pendiente de placa,
% / V
|
MED,
máx. R / h
|
Sensibilidad,
imp / s a 1 μR / s
|
Diámetro, D, mm;
Longitud, L, mm
|
|---|
SBM-20
|
350 - 475
|
0.1
|
0.1 (p / s)
|
60 - 75
|
D = 11 L = 108
|
SBM-21
|
350 - 475
|
0,15
|
0.25 (p / s)
|
6.5 - 9.5
|
D = 6 L = 21
|
De esta tabla ( tomada del sitio de Elektrokhimpribor ) se puede ver que SBM-20 detectará al menos 15 pulsos por minuto con un fondo natural de 15 μR / hy SBM-21, solo 1-2 pulsos. En unos minutos de mediciones con SBM-20, puede recopilar suficientes estadísticas para mostrar un valor más o menos confiable de un fondo de radiación débil.Potasio 40
Uno de los isótopos de potasio naturales, 40 K , es radiactivo. Como es químicamente indistinguible del potasio estable ordinario, junto con el potasio estable, participa en el metabolismo de los organismos vivos y es parte de muchos minerales. Cada segundo, se producen varios miles de desintegraciones beta de 40 K en su cuerpo :
además, con una probabilidad del 12%, un núcleo de 40 K puede capturar un electrón y convertirse en 40 Ar con la emisión de un γ-cuántico.
El método de potasio-argón de la geocronología nuclear se basa en esta reacción .La ceniza de madera contiene potasa (carbonato de potasio, K 2 CO 3) En la foto de abajo, el mostrador se encuentra en un cubo de cenizas sobrantes de la preparación de la barbacoa. Para hacer la diferencia con el fondo natural 0.12 μSv / h más notable, el dosímetro tuvo que ser enterrado en cenizas.
Nota: Si el objetivo es obtener un valor numérico exacto del fondo, el dosímetro no debe mantenerse cerca del sujeto estudiado. En mi caso, la tarea era diferente: detectar el hecho mismo de la presencia de un pequeño fondo adicional.La ceniza de la hierba quemada contiene más potasa que madera, con lo cual las diferencias serían más notables. Los residentes de verano a menudo usan cenizas en lugar de fertilizantes de potasa fabricados en fábrica, que también se forman debido a la presencia del isótopo 40 K.En la fabricación de vidrio cristalino, se puede agregar la misma potasa u óxido de potasio a la mezcla. Por lo tanto, puede encontrar cristalería ligeramente radiactiva. Probé un montón de jarrones y copas de vino y solo dentro de esta jarra de cerveza noté ligeras desviaciones del fondo.
Vale la pena señalar que medir la radioactividad de los objetos tiene sentido solo si también mide el fondo natural cercano y observa la diferencia. Aquí puedes ver que el fondo es más pequeño de la taza.
Se encuentra mucho potasio en las bananas. Un plátano incluso se usa como una unidad de dosis de radiación cómica (ver equivalente de plátano ). La diferencia de fondo dentro de la caja con plátanos y a un metro de distancia es muy pequeña, pero aún se detecta.
Para detectar de manera confiable tan pequeñas diferencias en el fondo, debe dedicar mucho tiempo a las mediciones, porque el error SBM-20 puede alcanzar el 30%. El dosímetro actualiza la pantalla cada diez segundos. Durante cada medición, se llena la barra verde en el lado izquierdo de la pantalla. Con cada nueva medición, el valor promedio de todos los cambios anteriores se muestra en la pantalla y, por lo tanto, aumenta la precisión. Para indicar la precisión, hay una barra amarilla que crece con cada medición y se llena por completo en dos minutos; la instrucción dice que se logra una precisión suficiente con su llenado máximo. Para responder a los cambios en el fondo, la lógica del dispositivo contiene un reinicio de mediciones anteriores cuando el fondo cambia tres veces. En mis experimentos, nunca ha habido una diferencia tan significativa,y no se me ocurrió nada mejor que simplemente apagar y encender el dosímetro entre mediciones.Para corregir de manera confiable la presencia de una diferencia en el fondo, repetí el experimento con plátanos varias veces. En cada enfoque, medí dos valores de fondo: dentro de la caja y al lado del medidor. Naturalmente, los números flotaban un poco, pero en la caja de plátano el fondo siempre era un poco más alto.Urano y torio
Estos elementos se recuerdan principalmente cuando hablan de fuentes naturales de radiación. El granito natural puede contener trazas de uranio y torio, aunque su cantidad depende en gran medida del depósito. En el parque, encontré un adoquín de granito decorativo, cuyo fondo en la superficie es dos veces más alto que el fondo a un par de metros de distancia.
Las baldosas de granito, que van al revestimiento de edificios y monumentos, también pueden ser fonit. Tuve que sortear muchos candidatos hasta que encontré una desviación doble del fondo, que en ese momento era de 0.12 µSv / h:
la piedra triturada de granito se usa en la construcción, que se puede agregar al concreto o rociar en la carretera. La piedra triturada de granito también se usa en terraplenes ferroviarios. En la foto de abajo - Ferrocarril infantil de Novomoskovsk(calibre estrecho utilizado para capacitar a jóvenes trabajadores ferroviarios). Aquí, los escombros son buenos, en absoluto.
También en la construcción se puede usar escoria, un subproducto de la producción de acero de alto horno. Entre los residentes de verano soviéticos, estos bloques de ceniza de sonido débil eran populares:
¿De dónde vino el uranio en la escoria? Se encuentra en el carbón, que se quema en un alto horno. Por lo tanto, las plantas metalúrgicas y las centrales térmicas no solo aumentan el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera, sino que también crean contaminación radiactiva. Vivir cerca de una planta de energía térmica puede ser más dañino que cerca de una planta de energía nuclear (siempre que esta última funcione normalmente). Parte del uranio permanece en la escoria de la que hacen piedra triturada tan barata y los rocían con rastros.
La pista es ligeramente fonit.
Los isótopos naturales de uranio y torio emiten solo partículas α que no pueden penetrar en el cuerpo del mostrador. El contador reacciona a los productos β-activos de su descomposición (ver Serie Radioactiva ).Radón
El radón es un gas inerte radiactivo, siete veces más pesado que el aire. No tiene isótopos estables, el más longevo de ellos, 222 Rn , tiene una vida media de poco menos de cuatro días. Las reservas naturales de radón en descomposición se reponen continuamente debido a la desintegración α del radio en la corteza terrestre.
Debido a su inercia, los átomos de radón abandonan fácilmente la red cristalina del mineral en el que se formaron. A través de grietas y poros, el gas sube a la superficie y entra a la atmósfera, donde se disipa sin causar mucho daño. Otra cosa es si el radón no sale al espacio abierto, sino al volumen cerrado del sótano del edificio. Si el sótano no está ventilado, se acumulará radón. SBM-20 no puede detectar directamente el radón ya que este gas está sujeto a la desintegración α:
El núcleo de polonio 218 Po que surge en esta desintegración también se desintegra con la radiación de una partícula alfa: 218 Po → 214 Pb + 4 He. Pero los núcleos de plomo 214 Pb están sobrecargados con neutrones y descomposición emitiendo radiación β que "ve" SBM-20. Existen otros productos de descomposición (isótopos de polonio, bismuto, plomo, etc.) que emiten no solo partículas α sino también β.
En general, se necesita equipo especial para medir con precisión la actividad del radón en el aire. Con un dosímetro doméstico, solo puede intentar detectar el hecho mismo de su presencia. En busca de radón, bajé al sótano de un antiguo edificio residencial con piso de tierra y medí el fondo a una altura de un metro y medio (ascendía a 0,12 μSv / h). En el nivel del piso, el fondo era solo un poco más alto, y pensé que no había radón aquí, pero noté que había un gran agujero de aproximadamente un metro de profundidad cubierto con tablas en el piso (alguna vez se usó para almacenar papas). Sugerí que el gas pesado podría "drenar" allí a través de los espacios entre las tablas y acumularse, ya que las tablas interfieren con la ventilación del pozo. Resultó ser 0.3 μSv / h en el fondo del pozo.
Quité las tablas, ventilé el sótano y repetí las medidas:
El fondo ha disminuido notablemente. Queda por tratar de explicar el resultado. Parecería que no debería haber ningún cambio después de la emisión, ya que el dosímetro no responde al radón en sí, sino a los productos secundarios de su descomposición: los metales pesados. Sin embargo, el experimento mostró la presencia de una diferencia en el fondo. El diagrama anterior muestra que la mayoría de los isótopos metálicos formados viven minutos y segundos, y simplemente no tiene tiempo para asentarse en el piso. Los átomos de los productos de descomposición hija se condensan en las partículas más pequeñas de polvo que cuelgan en el aire, haciéndolos radiactivos. La ventilación le permite deshacerse parcialmente de este polvo.Además, un poco de radón puede ingresar a nuestras casas con gas natural y agua artesiana. Ventile con más frecuencia, porque a pesar del hecho de que las partículas α no penetran en la piel, el radón y sus productos de descomposición ingresan a los pulmones al respirar. Allí ya no serán tan inofensivos.Materiales adicionales sobre el tema.
Además de los muchos enlaces a artículos de Wikipedia que publiqué en el texto anterior, puedo recomendar los siguientes materiales interesantes.Actualización: cuando el artículo ya estaba listo, Dadget recibió la noticia de que un nuevo modelo del mismo fabricante, Ecotexter 2 SOEKS, estaba a la venta . Este es un dispositivo de combinación dos en uno: dosímetro + medidor de nitrato. El dispositivo puede medir el fondo de radiación con el contador Geiger incorporado SBM-20, y también puede evaluar el contenido de nitrato en vegetales y frutas. En otoño, durante una rica cosecha, esto es especialmente cierto. La funcionalidad del medidor de nitrato se basa en medir la resistencia eléctrica de los productos con una sonda. La compañía Dadget ofrece un descuento del 10% en Ecotexter 2 SOEKS a todos los lectores de Gictimes. Efecto código de promoción GEEKT-SOEX2 14 días después de la publicación.Source: https://habr.com/ru/post/es384119/
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