Pada artikel ini, saya akan kembali ke topik radiasi yang diangkat dalam posting saya di konter Geiger.
... Di akhir tahun delapan puluhan dan awal sembilan puluhan, orang sering pergi ke pasar dengan dosimeter, memilih dengan itu "bersih", karena mereka pikir, sayuran dan buah-buahan. Kadang-kadang dan sekarang di tempat-tempat umum dan forum tematik muncul pertanyaan: apa dosimeter untuk membeli untuk pergi ke pasar untuk makanan. Dan jika ada orang yang kompeten di komunitas, mereka akan memberikan jawaban yang benar: tidak ada. Dan mereka akan menjelaskan bahwa radioaktivitas produk makanan terdeteksi oleh dosimeter hanya pada tingkat berkali-kali lebih tinggi dari batas, dosimeter tidak akan membedakan aktivitas kalium-40 yang tidak berbahaya dari yang setara dengan pembacaan dosimeter, tetapi membunuh dengan konsumsi rutin aktivitas strontium-90, dan alpha-aktif dan sangat plutonium radiotoksik dengan Amerika tidak akan melihat sama sekali, dan untuk menilai kesesuaian produk untuk digunakan, penelitian di laboratorium khusus diperlukan.
Saat ini saya sedang bekerja di laboratorium seperti itu. Kami tidak melakukan pengukuran kebersihan. Tugas kita adalah mempelajari radioaktivitas lingkungan alami - terutama air laut, curah hujan. Yang menarik bagi kita bukanlah fakta melampaui standar, tetapi tingkat radionuklida dalam benda-benda alami itu sendiri, bentuk di mana mereka hadir, distribusi dan migrasi mereka. Untungnya, sementara kandungan radionuklida di lingkungan dalam banyak kasus sangat kecil. Dan saya ingin memberi tahu bagaimana kita menemukan level rendah ini, dan pada saat yang sama menghilangkan beberapa mitos umum.
Pada KDPV - Novaya Zemlya, di mana saya mengunjungi tahun sebelumnya sebagai bagian dari ekspedisi ke kapal Arktik, kapal penelitian Mstislav Keldysh.
Alpha, Beta, Gamma, Cribble, Crab, Booms
Sifat unik peluruhan radioaktif sebagai sumber sinyal analitik adalah bahwa kita dengan mudah mendaftarkan peristiwa peluruhan tunggal - yaitu, apa yang terjadi pada satu atom. Oleh karena itu, pengukuran radioaktivitas seringkali unggul dalam sensitivitas terhadap metode analitik lainnya. Hanya elemen yang berumur panjang - uranium-238 dan 235, thorium, dan kadang-kadang neptunium - lebih sensitif untuk ditentukan secara kimia.
Seperti semua orang mungkin tahu, selama peluruhan radioaktif, partikel alfa - inti helium-4, partikel beta - elektron dan kadang-kadang positron, sinar gamma, dan dalam kasus yang jarang terjadi neutron, inti "fragmentasi" dan proton dikeluarkan. Namun, terkadang, tampaknya tidak ada yang dipancarkan: sebaliknya, nukleus menangkap elektron. Tetapi dalam kasus ini, itu tidak dapat dilakukan tanpa radiasi: kulit elektron suatu atom, yang dibangun kembali, memancarkan radiasi sinar-X yang khas.
Cara termudah adalah jika isotop yang menarik bagi kita adalah penghasil gamma. Radiasi gamma jarang ada secara terpisah dari yang lain - hanya ketika isomer nuklir berumur panjang transisi ke keadaan dasar nukleus. Sebagai aturan, itu terjadi selama peluruhan alfa dan beta, karena fakta bahwa setelah peluruhan, inti baru perlu kehilangan energi berlebih. Karena penetrasi, radiasi gamma biasanya dengan mudah meninggalkan batas sampel yang
sangat tebal , yang tidak mungkin dalam kasus radiasi alpha dan tidak selalu mungkin ketika datang ke beta. Dan radiasi gamma memiliki fitur yang baik: spektrumnya linier, dan secara unik mengidentifikasi nuklida yang dipancarkan.
Sayangnya, jauh dari semua radionuklida adalah sumber radiasi gamma yang efektif. Bagi sebagian orang, sinar gamma dipancarkan dalam 0,0001% dari semua peluruhan, bagi seseorang, pembusukan terjadi segera dalam kondisi dasar inti anak dan Anda tidak bisa mendapatkan gamma apa pun darinya. Karena itu, Anda harus melihat radiasi alfa dan beta.
Dari sekolah, kita tahu bahwa radiasi alfa tertunda oleh selembar kertas. Saya akan mengatakan lebih banyak: itu tertunda oleh beberapa sentimeter udara, dan yang paling penting - tertunda oleh kerusakan itu sendiri. Dan jika kita mencoba mendeteksi radiasi alfa dengan membawa sensor dari luar, maka hanya partikel alfa yang dipancarkan oleh lapisan materi paling atas, ketebalan satu mikron atau beberapa mikron, akan jatuh ke dalamnya. Masalah serupa adalah dengan pendaftaran radiasi beta. Jika kaku (seperti strontium-90), dapat mengatasi beberapa milimeter sampel. Dan sinar beta tritium "menerobos" bahkan kurang dari partikel alfa, dan tidak dapat melewati jendela mana pun. Bahkan partikel beta karbon-14 atau nikel-63 hampir tidak melewati mika tipis penghitung Geiger atau foil buram yang menutupi detektor kilau.
Maka saya akan memberi tahu Anda apa yang mereka lakukan dengan kekebalan ini dan bagaimana cara mengatasinya.
Tapi pertama-tama, tentang spektrometri gamma
Tentang spektrometri sinar gamma mungkin disebutkan dalam setiap diskusi tentang masalah "memeriksa jamur dengan dosimeter." Ini dapat dimengerti: metode untuk memecahkan masalah "menentukan cesium-137 pada level MPC" relatif sederhana dalam perangkat keras (hingga opsi "setinggi lutut" di rumah) dan cukup ekspresif (artinya, ia memberikan hasil yang cepat).
Spektrometri gamma didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi gamma yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif dari isotop khusus ini adalah aliran sinar gamma yang hampir monoenergetik. Artinya, pada spektrum radiasi kita melihat garis sempit, atau beberapa garis. Dan spektrum ini adalah karakteristik, dapat digunakan untuk mengidentifikasi radionuklida secara andal.
Jika radiasi optik atau bahkan sinar-X dapat didekomposisi menjadi spektrum menggunakan beberapa elemen pendispersi - prisma atau kisi difraksi (untuk sinar-X, kisi kristal, misalnya, grafit berfungsi sebagai yang terakhir), maka satu-satunya cara untuk mendapatkan spektrum radiasi gamma adalah dengan mengukur energi masing-masing rekaman kuanta nya. Ada banyak metode untuk pengukuran seperti itu, misalnya, ada berbagai metode di mana gamma kuantum "diubah" menjadi elektron dengan energi yang hampir sama, dan kemudian fluks elektron diperluas ke spektrum sesuai dengan energi di medan magnet. Tetapi metode seperti itu berlaku dalam fisika nuklir eksperimental - tetapi tidak dalam pengukuran rutin. Biasanya, detektor radiasi pengion
proporsional digunakan untuk mengukur energi sinar gamma.
Penghitung Geiger-Muller, misalnya, bukan detektor seperti itu. Setelah menyerap kuantum sinar gamma americium-241, itu akan menghasilkan pulsa yang tidak akan berbeda dari pulsa yang sama yang akan diberikan oleh penghitung Geiger sebagai tanggapan terhadap kuantum gamma-ray kobalt-60, meskipun energi dua kanta ini berbeda dalam 23 kali. Tetapi penghitung kilau, sebaliknya, memiliki sifat proporsionalitas - intensitas kilatan cahaya, dan karenanya amplitudo pulsa pada anoda pengganda fotoelektron ditentukan oleh jumlah energi yang diserap dalam kristal.
Spektrometer gamma kilau, oleh karena itu, hanyalah detektor kilau - kristal scintillator, misalnya, talium natrium iodida teraktivasi, tempat PMT dipasang. Pulsa PMT diumpankan ke perangkat khusus yang disebut
multichannel analyzer (MCA singkatan bahasa Inggris sering ditemukan). Sebenarnya, ini adalah ADC, tetapi dengan sejumlah persyaratan khusus (khususnya, perbedaan nonlinier yang sangat kecil, yang dalam aplikasi biasa tidak terlalu diperhatikan siapa pun). Prinsip aksinya adalah bahwa ia mengukur besaran (amplitudo, atau integral di bawah impuls ini) dari setiap impuls dan “menguraikan” impuls-impuls ini menjadi “timbunan” sesuai dengan besarnya. "Tumpukan" ini - saluran - biasanya dari 256 hingga 4096 atau lebih. Pada dasarnya, MCA bekerja seperti fungsi yang dipanggil dengan setiap pulsa baru:
unsigned int spectrum[4096] = {0};
Dan kemudian, ketika cukup pulsa dikumpulkan, Anda dapat membuat grafik, yang menjadi tampilan visual dari spektrum gamma. Sesuatu seperti ini:
Ini saya bawa gambar yang sangat mengungkapkan, yang menunjukkan bahwa semuanya tampak sederhana, tetapi pada saat yang sama - tidak terlalu. Faktanya adalah bahwa ini adalah spektrum yang direkam dari sumber radiasi monoenergetik. Tapi itu tidak berarti satu-satunya "tongkat" di 662 keV. Tidak hanya itu, bukannya tongkat, kami memiliki "bel" yang agak kabur. Di sebelah kirinya kita memiliki sesuatu yang sebenarnya tidak ada (kecuali untuk puncak memuncak paling kiri - itu ada dalam kenyataan). Sayangnya, spektrum
perangkat keras tidak sama dengan yang asli.
Dari mana perbedaan ini berasal? Dari fisika proses pendaftaran radiasi gamma.
Gamma kuantum dapat diserap dalam kristal scintillator keseluruhan, memberikan semua energi, yang akan berubah menjadi energi kinetik dari fotoelektron, yang pada akhirnya membangkitkan kilatan cahaya dalam kilau kristal. Dari quanta tersebut kita memiliki puncak di sebelah kanan, kita menyebutnya
photopeak , karena mengacu pada penyerapan melalui efek fotolistrik. Dan kuantum lain dapat "melewati", memberikannya hanya sebagian dari energi. Dan - apa saja: dari hampir nol hingga fraksi batas tertentu - tergantung pada sudut di mana elektron yang berinteraksi dengan kuantum akan terbang menjauh. Ini adalah efek Compton. Dan darinya - dataran tinggi yang lebar ini di sebelah kiri puncak -
kontinum Compton . Pada energi tinggi, kita juga akan melihat efek seperti pembentukan pasangan elektron-positron, karena puncak-puncak emisi tunggal dan ganda muncul pada spektrum, yang berjarak 511 dan 1022 keV dari photopeak, dan puncak 511 keV sendiri dari radiasi gamma. pemusnahan. Terhadap latar belakang Compton kontinum, puncak hamburan balik terlihat - ini tercermin radiasi gamma dari benda-benda di sekitar detektor, yang kehilangan sebagian energi karena efek Compton, dan bahkan lebih rendah kita melihat garis-garis x-ray karakteristik dari perlindungan timah. Nah, garis kiri ekstrem juga merupakan garis sinar-X yang khas, hanya dari barium itu, ke mana cesium berputar, setelah putus. Ya, ini adalah spektrum cesium-137. Dan hampir semua yang kita lihat pada spektrum ini adalah tampilan
garis spektral tunggal . Akan ada dua baris - masing-masing akan memiliki bentuk yang sama, dan kita akan melihat jumlahnya. Dan ya, penampilan masing-masing garis ini tergantung pada energinya: dengan peningkatan di dalamnya, fraksi komponen Compton pertama-tama meningkat dan photopeak turun, kemudian efek dari penciptaan pasangan elektron-positron (puncak emisi), puncak pemusnahan) muncul dan tumbuh. Dari sini kita mendapatkan kompleksitas pemrosesan spektrum yang layak.
Spektrometer gamma kilau adalah perangkat, seperti yang telah saya katakan, relatif sederhana. Sampai-sampai ibu rumah tangga mana pun bisa mendapatkannya. Dalam semua keseriusan: perangkat diproduksi dan dijual dengan harga kurang dari seribu dolar, yang Anda perlukan hanyalah komputer dengan port USB dan perlindungan timbal. Di dalam tubuh silinder - segalanya, dan kristal, dan PMT, dan sumber dayanya, dan ADC. Bagi yang berminat - google tentang Atom Spectra. Dan bagi mereka yang dapat memegang besi solder di tangan mereka, sangat mungkin untuk membuat alat seperti itu sendiri - peran penganalisa multi-saluran akan dimainkan dengan sukses oleh kartu suara komputer dan program khusus, misalnya,
BeckMoni , atau dapat didasarkan pada mikrokontroler, integrator dengan reset dan ADC eksternal (built-in parameter yang sangat buruk) membuat MCA yang tidak kalah dengan apa yang Greenstar lakukan. Ya, dan perangkat laboratorium terkadang cocok dengan label harga “hingga sejuta rubel” dan (terlepas dari perlindungan timbal) hampir tidak memakan ruang di bangku laboratorium (misalnya, Kolibri dari
Green Star adalah 8 x 13 x 3 cm dan juga berfungsi dari port USB). Mereka memiliki satu kelemahan - resolusi rendah.
Kristal terbaik NaI (Tl) memberikan resolusi spektral sepanjang garis cesium-137 sekitar 6%. Scintillator baru dan sangat mahal - lanthanum bromide - adalah 3,2%. Dan angka-angka ini mengarah pada kenyataan bahwa spektrum
nyata terlihat seperti ini:
Dan paling buruk, itu akan menjadi bukit yang tidak ekspresif, di lereng di mana masing-masing tuberkel hampir tidak terlihat, yang isotopnya masih dapat diidentifikasi, tetapi tidak ada pertanyaan untuk mengukurnya. Dan sampel alami kami pada spektrometer gamma kilau terlihat seperti itu. Dan spektrum "paling-paling", omong-omong, berasal dari kerikil, dari mana Terra-P membanjiri dan menunjukkan miliregena per jam (granit akan memberikan gambaran yang hampir sama, hanya butuh satu hari penuh untuk mendapatkan spektrum, dan spektrum ini diketik dalam satu menit).
Oleh karena itu, dalam kebanyakan kasus, kami bekerja pada spektrometer dengan detektor semikonduktor. Dengan desain, itu menyerupai fotodioda pin germanium, disembunyikan dari cahaya, tetapi dapat diakses oleh sinar gamma. Tetapi pada kenyataannya - itu hanya ruang ionisasi. Hanya diisi bukan dengan gas, tetapi dengan germanium yang tidak dilapis, yang kontaknya dibuat dalam bentuk p-region di satu sisi dan n-region di sisi lain. Sebuah foton terbang melalui detektor (atau lebih tepatnya, melalui wilayah tersebut, menghasilkan pasangan lubang elektron di jalurnya, yang disebarkan oleh medan listrik dari tegangan yang diterapkan ke kristal semikonduktor ke elektroda dari ruang ionisasi ini, yang mengarah pada tampilan pulsa arus pendek dan sangat lemah, lagi sebanding dengan energi,) Karena energi yang sangat rendah yang diperlukan untuk membentuk pasangan, dan untuk beberapa alasan lain, resolusi spektral dari detektor OCH atau HPGE adalah sepersepuluh dari sien dan garis spektrum dalam spektrum benar-benar -. line (meskipun teman-temannya sebagai puncak Compton kontinum keberangkatan, backscatter, dan hal-hal lain - tidak akan pergi).
Sebagai ilustrasi, ini bukan spektrum dari pekerjaan saya dan
saya ambil dari Internet . Ini adalah spektrum total dari 89 sampel salmon yang ditangkap di lepas pantai British Columbia, menunjukkan bahwa gema Fukushima tidak sampai di sana: jejak cesium-137 ditemukan, tetapi tidak ada cesium-134 "segar" dengan waktu paruh pendek.
Lihat berapa banyak semua garis lemah dan kecil muncul pada spektrum? Spektilasi kilau sinar gamma tidak akan memberikan apa pun di sini. Pertama-tama, karena garis cesium-137 akan tumpang tindih dengan garis 609 keV terkait dengan bismuth-214, dan garis cesium-134 bahkan tidak akan mencoba untuk memisahkan dari garis memimpin-214.
Tetapi PPD tidak bekerja pada suhu kamar dan membutuhkan pendinginan dengan nitrogen cair, dan secara umum itu adalah perangkat yang sangat mahal yang tidak dimiliki setiap laboratorium. Kami beruntung - kami memiliki Canberra sendiri, tetapi kami masih mengukur beberapa sampel di Departemen Radiokimia, Departemen Kimia di Universitas Negeri Moskow.
Tetapi spektrometer kilau dapat diambil dengan Anda dalam penerbangan ke kapal. Dan bahkan memasukkannya ke dalam tas dan melakukan satu set spektrum sinar gamma pada Novaya Zemlya selama pendaratan.
Spektrometri alfa dan sedikit tentang sinar beta
Radiasi alfa dari isotop radioaktif juga bersifat monoenergetik dan spektrumnya merupakan karakteristik. Oleh karena itu, spektrometri alfa adalah sumber informasi yang sangat berharga tentang komposisi radionuklida. Dan dalam beberapa hal, ini adalah metode yang lebih sederhana daripada spektrometri gamma: partikel alfa selalu sepenuhnya diserap dalam detektor, oleh karena itu, spektrum instrumental dari radiasi alpha bertepatan dengan yang sebenarnya dengan mempertimbangkan resolusi spektral terbatas. Dan detektornya sesederhana tiga uang: itu adalah sintilator tipis atau detektor semikonduktor yang sama, yang, dalam kasus radiasi alfa, sangat mirip dalam strukturnya dengan fotodioda pin standar, dengan satu-satunya perbedaan adalah bahwa ketebalan lapisan "mati" adalah permukaan termasuk logam dan daerah p + memiliki ketebalan sekecil mungkin (ingat kemampuan penetrasi partikel alfa). Dia tidak perlu pendinginan, dan karena partikel alfa memiliki energi beberapa MeV, banyak pasangan lubang elektron keluar dari masing-masingnya dan level sinyal tidak sekecil dengan HPGE, di mana Anda harus menggunakan preamplifier dengan noise yang sangat rendah, didinginkan bersama dengan detektor.
Kesulitan muncul hanya karena kemampuan penetrasi kecil yang sama. Detektor dan sampel ditempatkan di ruang vakum kecil, yang dipompa ke beberapa milimeter air raksa, dan sampel dibuat sangat tipis. Salah satu metode adalah elektrodeposisi - larutan asam nitrat yang mengandung isotop alfa-aktif ditempatkan dalam sel elektrolisis, anoda adalah kawat platinum, dan katoda adalah piringan stainless steel. Sebelumnya, larutan dibersihkan secara maksimal dari semua yang tidak perlu menggunakan kolom dengan resin penukar ion. Satu setengah jam - dan 10 mililiter larutan berubah menjadi film dengan ketebalan tidak lebih dari sepersepuluh mikron.
Sedangkan untuk sinar beta, spektrum mereka tidak begitu cerah dan mengesankan. Karena kenyataan bahwa dengan setiap peluruhan beta, bagian dari energi (dan bagian apa yang diperlukan) terbawa oleh antineutrino, spektrum radiasi beta kontinu dan memiliki bentuk punuk yang lebar. Oleh karena itu, mereka sering terbatas pada skor mereka, setelah sebelumnya memilih elemen yang menarik dengan cara kimia.
Di sini, jika radiasi cukup keras, dapat dideteksi dengan detektor kilau dan semikonduktor (mirip dengan yang untuk radiasi alfa, tetapi lebih tebal - dan ada detektor universal, seperti dalam "pekerja keras" di laboratorium radio-kimia - desktop alpha-beta radiometer UMF-2000). Dan jika, misalnya, kita mendapatkan tritium, maka tidak ada pilihan yang lebih baik daripada mengambil dan mencampur sampel dengan scintillator cair. Metode ini disebut penghitungan kilau cair. Kebetulan, ini cocok untuk alpha, dan secara umum adalah metode yang cukup universal. Namun alat-alat itu lagi mahal dan kompleks, kami tidak memiliki alat semacam itu, kami memberikan sampel baik ke Laboratorium Radiochemical GEOCHI RAS, atau ke departemen radiokimia dari Fakultas Kimia. Alasannya adalah, pertama-tama, bahwa energi peluruhan seringkali sangat kecil, sehingga dalam kasus tritium perlu menangkap pulsa cahaya yang hanya terdiri dari selusin atau dua foton. Ia menggunakan metode favorit fisikawan nuklir - metode kebetulan. Sebuah tabung photomultiplier, bahkan tanpa adanya cahaya, secara konstan menghasilkan pulsa yang sesuai dengan amplitudo satu atau bahkan beberapa fotoelektron. Tetapi kemungkinan bahwa pulsa melebihi satu-elektron bertepatan segera dalam tiga PMT pada satu waktu instan sangat kecil. Tapi nyala kilau nyata, bahkan jika hanya ada 10-15 foton di dalamnya, akan memberikan respons yang cocok segera di ketiga saluran dan akan direkam.
Beberapa kata tentang perlindungan
Ketika datang ke radiasi, itu tidak pergi tanpa berbicara tentang perlindungan radiasi. Kita juga harus memikirkan hal ini, tetapi tidak untuk melindungi diri kita sendiri - tingkat radiasi dari sampel kita semakin kecil. Perangkat kami harus dilindungi, jika tidak latar belakang radiasi eksternal akan membatalkan semua upaya untuk melihat fluks radiasi yang lemah. Semakin kecil latar belakang pertahanan, semakin sensitif definisi.
Cara termudah adalah dengan radiasi alpha. Itu sendiri tidak melalui apa pun, dan energi partikel alfa berbeda tajam dari radiasi gamma latar belakang, sehingga perlindungan tidak diperlukan secara khusus untuk spektrometer alfa. Spektrometer gamma dan penghitung beta ditempatkan di perisai besar, biasanya timah. Ngomong-ngomong, timah diambil khusus untuknya. Canberra, misalnya, menggunakan timah yang diangkat dari dasar laut dari bangkai kapal kapal kuno. Pertama, dalam timah ini sama sekali tidak ada radionuklida yang berasal dari antropogenik, dan kedua, timah-210 telah membusuk di dalamnya. Isotop ini sangat penting bagi kami sebagai "jam radioaktif", yang memungkinkan menentukan tingkat akumulasi sedimen di dasar laut.
Untuk lebih mengurangi latar belakang, termasuk yang terkait dengan radiasi kosmik, bagian dalam perlindungan dilapisi dengan tembaga, kadmium, plastik. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan fluoresensi timbal X-ray, serta elektron sekunder.
Dan terutama untuk pengukuran dengan latar belakang rendah, peralatan ditempatkan di ruang bawah tanah yang dalam atau bahkan sebuah tambang yang ditebang dalam batuan aktivitas rendah. Ini kadang-kadang satu-satunya cara untuk berulang kali mengurangi tingkat sinar kosmik, yang terbang tanpa penundaan hingga puluhan sentimeter timah.
Apa itu radiokimia?
Situasi yang biasa terjadi adalah ketika radionuklida yang diinginkan sangat kecil sehingga volume sampel semacam itu, yang mengandung aktivitas minimum yang dapat dideteksi, tidak dapat dimasukkan ke dalam perangkat. Kadang-kadang sehubungan dengan dimensi perangkat, dan kadang-kadang - untuk alasan mendasar (seperti halnya dengan isotop alfa-aktif: Anda perlu mengubah ember sampel menjadi film yang sebagian kecil dari ketebalan mikron). Ini adalah tugas metode konsentrasi.
Sebagai contoh, kita memiliki cesium-137 di udara. Tidak ada perang nuklir, Chernobyl sudah lama, jadi ada sedikit cesium-137.
dan kurang becquerel per meter kubik. Artinya, di kamar Anda, pembusukan satu atom cesium-137 terjadi beberapa kali per jam. Untuk spektrometri gamma, setidaknya becquerel harus diketik. Apa yang harus dilakukan Kami mengambil penyedot debu, kami menghubungkan filter khusus untuk itu. Cesium akan menjadi bagian dari debu dan akan menempel pada filter ini. Mereka mengendarai sepuluh ribu meter kubik udara melaluinya, dan debu yang dihasilkan dapat dimasukkan ke dalam spektrometer gamma.
Atau pilihan lain - untuk mengisolasi sesium-137 yang sama dari air laut, sorong seribu liter air laut melalui waslap yang direndam dalam cobalt ferrocyanide, yang cenderung efisien memisahkan sesium dari air.
Apakah Anda ingat bagaimana pasangan Curie menambang radium? Itu co-diendapkan dengan barium sulfat, mengulangi proses ini berkali-kali dan meningkatkan konsentrasi radium pada setiap tahap. Dengan cara yang kira-kira sama - dengan kopresipitasi, penyerapan pada resin penukar ion dan sorben lainnya, elektrolisis dan metode lainnya, kami memusatkan elemen yang isotopnya menarik bagi kami, menyingkirkan yang mengganggu (termasuk radioaktivitasnya) dan terkadang mengurangi volume sampel hingga jutaan. kali.
Saya sudah berbicara tentang salah satu metode konsentrasi ketika saya berbicara tentang spektrometri alfa: dari beberapa mililiter larutan asam nitrat kami mendapatkan film yang paling tipis. Dan sebelum itu, kami mengambil satu tong air laut ke laut, menambahkan besi klorida, dan kemudian mengendapkannya dengan amonia. Sebagian besar plutonium yang terkandung dalam air ternyata berada di sedimen (kopresipitasi umumnya digunakan dalam radiokimia - misalnya, digunakan untuk mengisolasi strontium-90). Semua sedimen ini, bersama dengan sejumlah kecil air, ditempatkan dalam botol liter, yang akan kami bawa ke darat. Dan kemudian kita pertama-tama membuang kelebihan air, kemudian kita melarutkan endapan dan menghilangkan besi dari sana menggunakan satu resin penukar ion, dan kemudian kita menghapus semua yang lain menggunakan kolom kromatografi dengan resin penukar ion lain, dari mana plutonium akan pergi pada waktu yang tepat. Dan beberapa mililiter ini muncul, dari mana plutonium kemudian diendapkan dengan elektrolisis.
Apakah ada perang nuklir di abad ke-17?
Ya, bayangkan - ada "teori" seperti itu bahwa 200-300 tahun yang lalu terjadi perang nuklir dan peradaban penduduk bumi yang sangat maju dilemparkan ke dalam masyarakat kapitalis awal feodal-awal. Dan itu bukan satu-satunya: jejak-jejak konflik nuklir ditemukan di India kuno (Mohenjo-Daro), dan radioaktivitas banyak tulang kuno juga terkenal, yang juga merupakan bukti bahwa ledakan nuklir bergemuruh di atas peradaban kuno.
Misalkan itu. Apa yang harus dicari sebagai bukti? Anda akan mengatakan "infeksi radioaktif" dan Anda akan salah. Sebaliknya, mereka hanya sebagian benar.
Radioaktivitas dulu dan tanpa perang nuklir. Tetapi radioaktivitas dari bom atom itu spesial, ia memiliki sesuatu yang memungkinkan untuk membedakannya dari yang alami tanpa kesalahan. Ini adalah komposisi radionuklida khusus.
Radioaktivitas alami disebabkan oleh isotop yang terdefinisi dengan baik. Ini adalah kalium-40, rubidium-87, uranium, dan thorium (dengan produk radioaktif dari peluruhan mereka) - secara umum, isotop yang memiliki waktu paruh besar yang memungkinkan mereka untuk bertahan hidup bahkan dari masa ketika tidak ada Bumi maupun Matahari. Beberapa isotop kosmogenik ditambahkan ke dalamnya - karbon-14, berilium-7, natrium-22, tritium. Mereka terbentuk di bawah pengaruh sinar kosmik dan terus-menerus direproduksi.
Tetapi karakteristik radionuklida dari ledakan nuklir sama sekali berbeda. Pada era pra-nuklir di Bumi (tidak termasuk reaktor nuklir alami tipe Oklo) tidak ada atom cesium-137, atau kobalt-60, atau ruthenium-106. Jika mereka muncul sekali, selama ledakan Supernova, yang menghasilkan zat dari mana Matahari dan planet terbentuk dari waktu ke waktu, maka pada zaman kita mereka menghilang tanpa jejak. Dan setelah 200 tahun, mereka yang paling berumur panjang akan bertahan. Dan kita akan menemukan mereka - dalam bentuk puncak aktivitas yang berbeda di lapisan sedimen bawah, yang kita lihat sekarang di lapisan tahun 1950-60-an abad terakhir, serta di lapisan tahun 1986.
Kami akan menemukan mereka berdua di Mohenjo-Daro, dan di tulang radioaktif yang sama dari Zaman Batu. Tetapi kami hanya menemukan di sana thorium dan uranium. Dan produk pembusukan mereka adalah radium yang sama.
Mitos lain: latar belakang radiasi telah meningkat sepuluh kali lipat sejak ditemukannya radioaktivitas. Varian mitos dengan elemen teori konspirasi: untuk menyembunyikan ini, pada tahun enam puluhan perangkat radiometrik dikeluarkan dari laboratorium dan dikembalikan setelah kalibrasi ulang.
Mitos ini disangkal dengan sangat sederhana. Sejak itu, sungguh menakjubkan bagaimana, tetapi di deposito laboratorium konter Geiger lama disimpan di dalam kotak asli mereka dengan paspor. Jenis MS-6, BC-6, dll. Dan di dalamnya ada sosok tulisan tangan dari "latar belakang alami."
Dan jika penghitung ini "dimulai" sekarang, mereka akan memberikan nilai yang hampir sama dari kecepatan penghitungan latar belakang yang dicatat dalam paspor.Dan bahkan jika kita mengasumsikan bahwa penghitung dan paspor juga diganti - jika saat ini bagian yang signifikan dari radiasi latar disebabkan oleh komponen teknogeniknya, yaitu, produk fisi uranium dan plutonium - pada spektrum gamma latar kita akan memiliki yang berbeda, menjulang di atas spektrum lainnya , puncak sesium-137 dan karakteristik nuklida lainnya. Gambar seperti itu dapat dilihat jika Anda membawa spektrometer gamma ke Pripyat, atau setidaknya ke beberapa wilayah di wilayah Bryansk atau wilayah Tula. Tetapi 8-12 μR / jam Moskow disebabkan oleh uranium, thorium, dan kalium yang sama, dan oleh seperempat - radiasi kosmik. Dan tidak pernah ada latar belakang 0,5-1 mcR / jam di Moskow.Kata penutup atau lagi tentang dosimeter yang ada di pasaran
Tingkat radionuklida maksimum yang diijinkan dalam makanan sangat bervariasi. Alasan mereka berbeda radiotoksisitas adalah kecenderungan untuk berkonsentrasi di berbagai organ dan jaringan dan untuk memperbaiki mereka. Jadi, dalam strontium-90, yang menumpuk di tulang, dekat sumsum tulang dan tetap ada di sana hampir selamanya, koefisien dosis lebih dari dua kali lipat untuk cesium-137 yang didistribusikan secara seragam ke seluruh tubuh. Oleh karena itu, jika untuk cesium-137 aktivitas maksimum yang diperbolehkan untuk sebagian besar produk adalah 50-100 Bq / kg, maka untuk radiostrontium itu setengah dari jumlah tersebut. Tetapi untuk plutonium-239, asupan maksimum yang diizinkan ke dalam tubuh diukur dalam puluhan becquerel per tahun .Karena itu - tidak, dosimeter tidak akan membantu. Dan bahkan spektrometer gamma rumahan, yang dapat dengan mudah mendeteksi kontaminasi dengan sesium-137 pada tingkat maksimum yang diizinkan, akan “kehilangan” kontaminasi dengan isotop alfa aktif yang jauh lebih berbahaya.Semua artikel dalam seri
Radiasi: unit ukuranRadiasi: sumberRadiasi: risiko, keselamatan, perlindungan