Radiação doméstica fraca
Neste artigo, quero compartilhar minha pesquisa sobre o tema das fontes de radiação fracas que podem ser encontradas na vida cotidiana. Não considerarei nenhum tipo exótico de produtos de vidro de urânio , instrumentos com tinta radioluminescente em escala e detectores de fumaça por ionização . Serão os pratos, materiais de construção e produtos alimentares mais comuns, cuja radioatividade fraca e não perigosa pode ser detectada por um dosímetro doméstico simples.O tópico da radiação me interessou depois de ler um artigo sobre um chaveiro Geiger . Como corretamente observado nos comentários KbRadar, o chaveiro é um dispositivo de sinalização de perigo e não um dispositivo de pesquisa para comparar a energia da radiação de fundo em locais diferentes. Portanto, eu queria obter um dosímetro-radiômetro simples com uma tela. Escrevi para o Dadget e pedi um dosímetro Defender SOEKS para revisão . Verificou-se que o dispositivo já estava descontinuado e recebi a última cópia disponível. Portanto, no artigo, não descreverei em detalhes esse gadget em particular, mas apenas apresentarei os resultados dos estudos realizados com sua ajuda.Antes de tudo, eu queria verificar a precisão das leituras do instrumento. Por alguma razão, eles não colocam uma fonte de controle no kit para dosímetros domésticos (ao contrário de produtos industriais e militares), então comecei a procurar um segundo dispositivo com o qual comparar as leituras. Em um beco próximo, havia um relógio de rua com uma indicação do fundo da radiação:
no mesmo local, meu dosímetro mostrava o seguinte:
Como cem raios-x correspondem a um peneiro , as leituras quase convergem.Meu dosímetro usa o bom e velho sensor de radiação beta SBM-20 fabricado pela Electrokhimpribor.
Este sensor é um contador Geiger-Muller.não responde ao alfa e ao beta suave (esses tipos de radiação não penetram em seu invólucro metálico). No entanto, é dez vezes mais sensível que o SBM-21 usado no chaveiro acima devido ao seu tamanho.
Tipo de contador
|
Intervalo de operação
U, V
|
Inclinação da placa,
% / V
|
MED,
R / h máximo
|
Sensibilidade,
imp / s a 1 μR / s
|
Diâmetro, D, mm;
Comprimento, 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
|
Nesta tabela ( retirada do site da Elektrokhimpribor ), pode-se observar que o SBM-20 detectará pelo menos 15 pulsos por minuto com um fundo natural de 15 μR / he SBM-21 - apenas 1-2 pulsos. Em alguns minutos de medições com o SBM-20, você pode reunir estatísticas suficientes para mostrar um valor mais ou menos confiável de um fundo de radiação fraco.Potássio 40
Um dos isótopos de potássio de ocorrência natural, 40 K , é radioativo. Como é quimicamente indistinguível do potássio estável comum, juntamente com o potássio estável, participa do metabolismo nos organismos vivos e faz parte de muitos minerais. A cada segundo, vários milhares de decaimentos beta de 40 K ocorrem em seu corpo :
além disso, com uma probabilidade de 12%, um núcleo de 40 K pode capturar um elétron e se transformar em 40 Ar com a emissão de um γ-quantum.
O método de potássio-argônio da geocronologia nuclear é baseado nessa reação .As cinzas da madeira contêm potássio (carbonato de potássio, K 2 CO 3) Na foto abaixo, o balcão fica em um balde de cinzas que sobrou da preparação do churrasco. Para fazer a diferença com o fundo natural de 0,12 μSv / h, o dosímetro teve que ser enterrado em cinzas.
Nota: Se o objetivo é obter um valor numérico preciso do plano de fundo, o dosímetro não deve ser mantido nas imediações do sujeito estudado. No meu caso, a tarefa era diferente - detectar o fato da presença de um pequeno histórico adicional.As cinzas da grama queimada contêm mais potássio que madeira, e as diferenças seriam mais visíveis. Os residentes de verão costumam usar cinzas em vez de fertilizantes de potássio fabricados na fábrica, que também são mantidos devido à presença do isótopo 40 K.Na fabricação de vidro cristal, o mesmo potássio ou óxido de potássio pode ser adicionado à mistura. Portanto, você pode encontrar artigos de cristal ligeiramente radioativos. Tentei um monte de vasos e taças de vinho e só dentro desta caneca de cerveja notei pequenos desvios em relação ao fundo.
Vale a pena notar que medir a radioatividade de objetos só faz sentido se você também medir o fundo natural próximo e observar a diferença. Aqui você pode ver que o fundo é menor da caneca.
Muito potássio é encontrado nas bananas. Uma banana é usada até como uma unidade de dose de radiação cômica (ver equivalente em banana ). A diferença de fundo dentro da caixa com bananas e um metro de distância é muito pequena, mas ainda é detectada.
Para detectar com segurança essas pequenas diferenças no plano de fundo, você precisa gastar muito tempo nas medições, porque o erro do SBM-20 pode chegar a 30%. O dosímetro atualiza a exibição a cada dez segundos. Durante cada medição, a barra verde no lado esquerdo da tela é preenchida. A cada nova medição, o valor médio de todas as alterações anteriores é exibido na tela e, portanto, a precisão é aumentada. Para indicar precisão, existe uma barra amarela que cresce a cada medição e é completamente preenchida em dois minutos - a instrução diz que é alcançada precisão suficiente com seu enchimento máximo. Para responder às alterações no plano de fundo, a lógica do dispositivo contém uma redefinição das medições anteriores quando o plano de fundo muda três vezes. Nas minhas experiências, nunca houve uma diferença tão significativa,e não criei nada melhor do que apenas ligar e desligar o dosímetro entre as medições.Para fixar com segurança a presença de uma diferença de fundo, repeti o experimento com bananas várias vezes. Em cada abordagem, medi dois valores de fundo - dentro da caixa e ao lado do medidor. Naturalmente, os números eram um pouco flutuantes, mas na caixa de bananas o fundo era sempre um pouco maior.Urano e Tório
Esses elementos são lembrados principalmente quando se fala em fontes naturais de radiação. O granito natural pode conter traços de urânio e tório, embora sua quantidade seja altamente dependente do depósito. No parque, encontrei exatamente uma pedra decorativa de granito, cujo fundo na superfície é duas vezes mais alto que o fundo a alguns metros de distância.
Ladrilhos de granito, que vão para o revestimento de edifícios e monumentos, também podem ser formados. Eu tive que encontrar muitos candidatos até encontrar um desvio duplo do plano de fundo, que na época era de 0,12 µSv / h: a
pedra britada de granito é usada na construção, que pode ser adicionada ao concreto ou borrifada na estrada. A pedra britada de granito também é usada em aterros ferroviários. Na foto abaixo - Ferrovia Infantil Novomoskovsk(bitola estreita usada para treinar jovens ferroviários). Aqui, os escombros são bons, de maneira alguma.
Também na construção civil pode ser usada a escória - um subproduto da produção de aço de alto forno. Entre os residentes de verão soviéticos, esses blocos de concreto de aparência fraca eram populares: de
onde veio o urânio na escória? É encontrado no carvão, que é queimado em um alto-forno. Portanto, usinas metalúrgicas e termelétricas não apenas aumentam o nível de dióxido de carbono na atmosfera, mas também criam contaminação radioativa. Viver perto de uma usina termelétrica pode ser mais prejudicial do que próximo a uma usina nuclear (desde que esta funcione normalmente). Parte do urânio permanece na escória da qual eles produzem pedras britadas tão baratas e as polvilham com rastro.
A faixa é ligeiramente fonita.
Isótopos naturais de urânio e tório emitem apenas partículas α que não podem penetrar no corpo do contador. O contador reage aos produtos de decomposição β-ativos (consulte a Série Radioativa ).Radon
O rádon é um gás inerte radioativo, sete vezes mais pesado que o ar. Não possui isótopos estáveis, o mais longo deles, 222 Rn , tem uma meia-vida de pouco menos de quatro dias. As reservas naturais de radônio em decomposição são continuamente reabastecidas devido à deterioração em α do rádio na crosta terrestre.
Devido à sua inércia, os átomos de radônio deixam facilmente a estrutura cristalina do mineral em que se formaram. Através de fendas e poros, o gás sobe para a superfície e entra na atmosfera, onde se dissipa sem causar muitos danos. Outra coisa é se o rádon não sai para o espaço aberto, mas para o volume fechado do porão do edifício. Se o porão não for ventilado, o radônio se acumulará. O SBM-20 não pode detectar diretamente o rádon, pois esse gás está sujeito ao decaimento α:
O núcleo do polônio 218 Po que surge nesse decaimento também decai com a radiação de uma partícula α: 218 Po → 214 Pb + 4 He. Mas os núcleos principais 214 Pb estão sobrecarregados com nêutrons e decaem emitindo radiação β que "vê" o SBM-20. Existem outros produtos de decomposição (isótopos de polônio, bismuto, chumbo, etc.) emitindo não apenas partículas α, mas também β.
Em geral, é necessário equipamento especial para medir com precisão a atividade do radônio no ar. Com um dosímetro doméstico, você pode apenas tentar detectar o fato de sua presença. Em busca de rádon, desci ao porão de um antigo prédio de apartamentos com piso de terra e medi o fundo a uma altura de um metro e meio (era de 0,12 μSv / h). No nível do chão, o fundo era apenas um pouco mais alto, e eu pensei que não havia rádon aqui, mas notei que havia um grande buraco com cerca de um metro de profundidade coberto com tábuas no chão (já foi usado para armazenar batatas). Sugeri que o gás pesado pudesse "drenar" lá através dos espaços entre as tábuas e se acumular, uma vez que as tábuas interferem na ventilação do poço. Acabou por ser de 0,3 μSv / h no fundo do poço.
Tirei as tábuas, ventilei o porão e repeti as medidas:
O fundo diminuiu acentuadamente. Resta tentar explicar o resultado. Parece que não deve haver nenhuma mudança após a aeração, uma vez que o dosímetro não responde ao próprio rádon, mas aos produtos derivados de sua decomposição - metais pesados. No entanto, o experimento mostrou a presença de uma diferença de fundo. O diagrama acima mostra que a maioria dos isótopos metálicos formados vive minutos e segundos e simplesmente não tem tempo para se assentar no chão. Os átomos dos produtos de decomposição filha se condensam nas menores partículas de poeira que pairam no ar, tornando-os radioativos. A ventilação permite que você se livre parcialmente desse pó.Além disso, um pouco de rádon pode entrar em nossas casas com gás natural e água artesiana. Ventile com mais frequência, porque, apesar do fato de as partículas α não penetrarem na pele, o rádon e seus produtos de decomposição entram nos pulmões ao respirar. Lá eles não serão mais tão inofensivos.Materiais adicionais sobre o tópico
Além dos muitos links para artigos da Wikipedia que publiquei no texto acima, posso recomendar os seguintes materiais interessantes.Atualização: quando o artigo já estava pronto, surgiram notícias de Dadget de que um novo modelo do mesmo fabricante, Ecotexter 2 SOEKS, estava à venda . Este é um dispositivo combinado dois em um: dosímetro + medidor de nitrato. O dispositivo pode medir o fundo de radiação com o contador Geiger integrado SBM-20 e também pode avaliar o conteúdo de nitrato em vegetais e frutas. No outono, durante uma colheita rica, isso é especialmente verdade. A funcionalidade do medidor de nitrato é baseada na medição da resistência elétrica de produtos com uma sonda. A empresa Dadget oferece 10% de desconto no Ecotexter 2 SOEKS a todos os leitores do Gictimes. Promocode GEEKT-SOEX2 efeito 14 dias após a publicação.Source: https://habr.com/ru/post/pt384119/
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