Активність радіоактивного джерела
Акти́вність радіоакти́вного джерела́ — очікувана кількість елементарних радіоактивних розпадів за одиницю часу.
- Питома активність — активність одиниці маси речовини джерела.
- Об'ємна активність — активність одиниці об'єму джерела.
- Питома та об'ємна активності використовуються, як правило, у випадку, коли радіоактивна речовина розподілена по об'єму джерела.
- Поверхнева активність — активність одиниці площі джерела.
- Використовується у випадках, коли радіоактивна речовина розподілена по поверхні джерела.
В Міжнародній системі одиниць (SI) одиницею активності є бекерель (Бк, Bq); 1 Бк = с−1. У зразку з активністю 1 Бк відбувається в середньому 1 розпад за секунду.
Позасистемними одиницями активності є:
Питома активність вимірюється в бекерелях на кілограм (Бк/кг, Bq/kg), іноді Кі/кг і т.д. Системна одиниця об'ємної активності — Бк/м³, часто використовується також Бк/л. Системна одиниця поверхневої активності — Бк/м², часто використовується також Кі/км² (1 Кі/км² = 37 кБк/м²).
Існують також застарілі позасистемні одиниці вимірювання об'ємної активності (застосовуються тільки для альфа-активних нуклідів, як правило газоподібних, зокрема для радону):
Активність (або швидкість розпаду), тобто кількість розпадів за одиницю часу, згідно з законом радіоактивного розпаду залежить від часу таким чином:
де
- NA — число Авогадро,
- T1/2 — період напіврозпаду,
- N(t) — кількість радіоактивних ядер даного типу,
- N0 — їх початкова кількість,
- λ — стала розпаду,
- μ — молярна маса радіоактивних ядер даного типу,
- m — маса зразка (радіоактивних ядер даного типу).
Тут вважається, що у взірці не з'являються нові ядра даного радіонукліду, в протилежному випадку залежність активності від часу може бути більш складною. Так, хоча період напіврозпаду радію-226 всього 1600 років, активність 226Ra у взірці уранової руди збігається з активністю урану-238 протягом майже всього часу існування взірця (крім перших 1-2 мільйонів років до встановлення вікової рівноваги, коли активність радію навіть росте).
Знаючи період напіврозпаду (T1/2) і молярну масу (μ) речовини, з якої складається зразок, а також масу m самого зразка, можна обчислити значення кількості розпадів, які відбулися у зразку за період часу t за такою формулою (отриманою з рівняння радіоактивного розпаду):
де — початкова кількість ядер. Активність рівна (з точністю до знаку) похідній по часу від N(t):
Якщо період напіврозпаду великий у порівнянні з часом вимірювань активність можна вважати постійною. В цьому випадку формула спрощується:
Величина називається константою розпаду (або постійною розпаду) радіонукліда. Обернена до неї величина називається часом життя (збігається з періодом напіврозпаду з точністю до коефіцієнта 1/ln 2 ≈ 1/0,69 ≈ 1,44; її фізичний зміст — час, протягом якого кількість радіонукліду зменшується в e разів).
Як правило, на практиці доводиться розв'язувати обернену задачу — визначати період напіврозпаду радіонукліда, з якого складається зразок. Один з методів розв'язання цієї задачі, що підходить для коротких періодів напіврозпаду, — вимірювання активності досліджуваного препарату через різні проміжки часу. Для визначення довгих періодів напіврозпаду, коли активність за час вимірювання практично постійна, необхідно виміряти активність і кількість атомів радіонукліда, що розпадається[1]:
- Питома активність радію-226 — 1 Кі/г.
- Типова об'ємна активність радону в повітрі над материками — 10…100 Бк/м³.
- Поверхнева активність цезію-137 в 30-кілометровій зоні навколо Чорнобильської АЕС сягає десятків Кі/км².
- ↑ Фиалков Ю. Я. Применение изотопов в химии и химической промышленности. — Киев : Техніка, 1975. — С. 52. — 2000 прим.(рос.)
- Применения ядерной химии и изотопных методов (Методы изотопного разбавления) // Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ / Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. — М. : Мир, 1982. — Т. II. — С. 428–429.(рос.)
- Активність радіонуклідів [Архівовано 23 вересня 2020 у Wayback Machine.] // Велика українська енциклопедія : у 30 т. / проф. А. М. Киридон (відп. ред.) та ін. — 2016. — Т. 1 : А — Акц. — 592 с. — ISBN 978-617-7238-39-2.