7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
1/23
Radioactivitatea mediului
inconjurator
- notiuni de radioactivitate
- sursele radioactivitatii naturale
-masurarea radioactivitatii mediului
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
2/23
Radioactivitea Un nuclid poate fi definit ca fiind un atom avnd un anumit numrde protoni i de neutroni
n nucleul su. Suma dintre numrul de protoni Z i numrul de neutroni N reprezint
numrul de mas A al nuclidului.
Nuclizii pot fi stabili sau instabili. Nuclizii instabili (radionuclizii) au proprietatea de a se
dezintegra, trecnd n nuclee stabile sau instabile, cu numr de mas de obicei diferit,
diferena de masregsindu-se sub form de energie.
Radioactivitatea reprezint fenomenul de emisie spontan de particule subatomice i/sau radiaiielectromagnetice de ctre radionuclizi.
Radiatiile nucleare se numesc si radiatii ionizante, datoritproprietii principale a lor: prin interacia
cu substana pe care o strbat, ele produc direct sau indirect ionizarea acesteia.
- fasciculele de particule ncrcate electric (electroni, protoni) produc ionizarea direct a
substanei pe care o strbat;
- fasciculele de particule neutre electric (neutroni, fotoni) produc ionizarea indirecta substanei
strbtute.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
3/23
Radioactivitea
Materialele care emit radiatii nucleare sunt numite materiale radioactive.
Radioactivitatea
natural - fiind proprietatea nucleelor de a se dezintegra spontan prin emisia unor radiatii
de tip , , , X,
artificial, n laborator, prin bombardarea unor nuclee stabilecu neutroni sau alte particule.
Radiatiile sunt particule ncrcate pozitiv si sunt emise de ctre uraniu, radiu sau de o serie de
elemente artificiale;
au o putere de penetrare foarte sczut, dar dac totusi sunt absorbite de corpul uman elepot fi mult mai duntoare dect alte tipuri de radiatii.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
4/23
Radioactivitea
Radiatiile
reprezint cei mai rapizi electroni;
sunt mai mici dect particulele alfa;
au putere de penetrare mai mare dect particulele Radiatiile X
sunt radiatii fotonice;
au o putere mare de penetrare;
sunt utilizate n medicin pentru diagnosticri datorit capacittii lor de a penetra corpul
umanRadiatiile sunt radiatii fotonice
au o putere de penetrare mai mare dect a radiatiilor X.
sunt utilizate nmedicin n tratamentul cancerului i au
Neutronii
sunt particule neutre electric
sunt cele mai penetrante particule eliberate n timpul ciocnirilor atomilor cu particulele deenergie nalt n timpul fisiunii nucleare.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
5/23
Mrimea msurat Definitie Sistemulvechi de
msur
Sistemul noude msur
Sursa de radioactivitateemite radiatii: activitatea
Numrul dedezintegrari pe secunda
Curie (Ci) Becquerel (Bq)
1 Ci=3,7 E+10 Bq
O parte din radiatii suntabsorbite de corpul uman:doza absorbit
Cantitatea de energieprimit pe unitatea demas iradiant
Rad Gray (Gy)1 Gy=100 rad
Numai o parte din radiatiiau efect asupraorganismului: echivalentuldozei
Efectul radiaiilorasupra organismului
Rem Sievert (Sv)1 Sv = 100 rem
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
6/23
Radioactivitea mediului
- radiatia cosmica
- serii radioactive naturale
- surse artificiale de iradiere.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
7/23
Radiaia cosmic
Radiaia cosmic este radiaia de natur corpuscular sau
electromagneticprovenit direct din spaiul cosmic (radiaiecosmic
primar) sau din interaciunile acesteia cu particulele din atmosfer
(radiaiecosmicsecundar)
Radiaia cosmic primar este format ndeosebi din protoni i din
alte nuclee atomice, precum i din alte particule avnd ca origineprocesele interstelare, unde particulele dobndesc energii uriae (pn
la 1019 MeV).
Radiaiacosmicsecundarconine ndeosebi particule elementare:
- stabile (electroni, pozitroni, etc)
- instabile (mezoni, hiperoni, etc).
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
8/23
Serii radioactive naturale
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
9/23
Serii radioactive naturale
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
10/23
Serii radioactive naturale
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
11/23
Serii radioactive naturale
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
12/23
Majoritatea nuclizilor existeni n natur apar n mediul nconjurtor nconcentraii extrem de sczute. Se presupune c unii dintre acetia au fost creaiodat cu Pmntul, acum cca. 3x109 ani radionucliziprii primordiali(timp de njumtire att de lung, nct activitatea rezidual poate fi detectatin prezent)
Prezena unei substane radioactive poate fi detectat de-a lungul a aproximativ10 perioade de njumtire. Aceasta nseamnc radionuclizii primordiali cu
ani (sau maipuin) nu mai pot fi gsi n prezent pe Pmnt.
Pe lng radionuclizii naturali iproduii lor de dezintegrare (considerai nmod obinuit radionuclizi primordiali sau de origine terestr), n mediul
nconjurtorexisti unii radionuclizi de origine extraterestr, cunoscui caradionuclizi cosmogeni ( ex. 3H, 17Be i14C sunt radionuclizi ce apar continuun urma interacieiradiaiei cosmice cu unii atomiprezeni n atmosfer )
921 103,0 T
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
13/23
Radionuclizi primordiali originari si o serie din proprietile lor
RadionuclidSimbol Z A
Tip de dezintegrare(tranziie )
Energia de dezintegrare,MeV
K 19 40 -, CE* 1,3 (-), 1,5 (CE)Se 34 82 -, + 3,0
Rb 37 87 - 0,3
Cd 48 113 - 0,3In 49 115 - 0,5
La 57 138 -, CE 1,0 (-), 1,75 (CE)Nd 60 144 1,9
Sm 62 147 2,3Sm 62 148 1,99
Gd 64 152 2,2
Lu 71 176 -, 0,6
Hf 72 174 2,5
Re 75 187 - 0,003
Pt 78 190 3,24
Th 90 232 4,08U 92 235 4,68
U 92 238 4,27*CE: captur electronic
Cel mai important caz este cel al potasiului ce conine izotopul radioactiv 40K ntr-oproporiede 0,0117% n amestecul natural, Acest radionuclid este principala surs de iradiere intern
prezent n organismul uman n mod natural (estimat la o valoare medie de 4,4 kBq).
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
14/23
Concentraia medie a radionuclizilor primordiali n scoara terestr
este foarte mic, dar ea poate varia seminificativ dintr-un loc n altul.
Sunt puine zonele n care doza de radiaiiprovenit din activitatea
solului depete doza maximadmis ( aceste cazuri sunt extrem deimportante)
Radionuclizii primordiali i produii lor de dezintegrare vor fi
prezeni n diferite probe de mediu (biologice, hidrologice, geologice
etc.) precum i n depuneri de praf, ape de splare, precipitaii,
sedimente, probe biologice etc.
Concentraiile radionuclizilor n oceane i mri sunt extrem de
sczute, pe de o parte datorit proceselor de sedimentare, iar pe de altparte datorit diluiei n volum uria de ap. De exemplu,
concentraiile medii ale 40Ki uraniului total sunt de 0,35 g/l (11Bq/l),
respectiv 3g/l (36 mBq/l).
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
15/23
Expunerea pe termen lung la concentraii crescute ale radonului cretedeosebit de mult apariia cancerului pulmonar.
Din punct de vedere chimic, radonul este un gaz nobil, fiind similarheliului sau neonului; ca i acestea, el este incolori inodor.
Exist trei izotropi naturali ai elementului radioactiv radon:
219Rn (cu denumirea de action), 220Rn (toron) i222Rn (radon).
Primul radioizotrop este puin semnificativ i contribuia sa poate fiignorat total, mai ales cprintele lui, 235U este un radionuclid relativ rarrspndit; n plus timpul de njumtire al 219Rn este foarte mic (4s),fcndu-l s se dezintegreze practic nainte de aprsi locul su de origine.
Chiar dac abundena 232Th, precursorul 220Rn n scoara terestr esteinferioar celui a 238U (printele seriei din care provine 222Rn), viteza mediede producere a celor doi izotropi ai radonului este practic aceeai.Cantitatea de 220Rn care apare n mediul nconjurtoreste considerabil mai
mic dect cea de222
Rn.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
16/23
222Rn este produsul direct de dezintegrare al 226Ra, al cincilea
radionuclid fiic al 238U. Imediat dup ce 222Rn apare, el poatemigra n rocile/solul din jurul materialului de origine, n ap sauaer. Radonul se descompune apoi ntr-o serie de radionuclizisolizi, cu timpul de njumtire mai mic, cunoscui sub denumirilecolective de radionuclizi fiice ale radonului,
n apele de suprafa, 222Rn apare de obicei n concentraii maimari (10200Bq/l), mai ales la adncime; cu toate acestea,
precursorul su (226Ra), apare n concentraii cu mult mai sczute.
Transferul radionuclizilor de origine terestr n hidrosfer depinde
n bun msur de proprietile fizice i chimice ale sistemului
roc/sol/ap/atmosfer.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
17/23
Nu toi atomii de radon care penetreaz prin poriiparticulelor de sol vor ajunge liberi n atmosfer; doar oparte din radonul produs va ajunge la suprafaa solului prin
intermediul proceselor de difuzie sau convecie. n general,procesele de difuzie molecular reprezint o micarespontan a unui component, astfel nct s se stabileasc oconcentraie uniform a respectivului component ntr-unmediu considerat nchis. Ca rezultat al agitaiei termice,moleculele unui gaz se mic n mod constant n toatedireciile; numrul de molecule ce se mic n orice direcie
dat, ntr-un anumit punct, este proporional cu numrul demolecule prezente per unitatea de volum. Aceasta setranspune ntr-un transfer net al moleculelor ctre
regiunea cu cea mai sczutconcentraie.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
18/23
Pe de alt parte, migrarea atomilor de 222Rn cauzat de ctreforele deconvecie depinde de diferenele de presiune aprute ca urmare acondiiilormeteorologice, care variaz n timp i care nu pot fi prezisecu exactitate.
De obicei, procesele de difuzie le domin pe cele de convecie ncadrul mecanismului prin care radonulprsetesuprafaapmntuluii intr n atmosfer. Fluctuaiileconcentraiilorradonului n exterior
depind de locul geografic, sezon, nlimea fa de sol i situaiameteorologic la un moment dat. ntruct singura surs de radon estesolul i cum acesta are un timp de njumtire fizic sczut,concentraia sa este aproximativ constant i scade cu altitudinea.Poziionareageografic este, de asemenea, important, n unele zone
(precum insulele sau regiunile arctice) unde este maipuin sol capabils emit radon dect n regiunile continental temperate; din acestmotiv concentraiaexterioar a radonului este foarte sczut.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
19/23
Pentru evaluarea riscului radiologic datorat inhalrii radonului i produilor si de
dezintegrare, concentraia radonulu i n in ter iorullocuinelor este cu mult mai important
dect cea exterioar. n interiorul locuinelor, radonul provine din diferite surse precum solul
i rocile de sub cldiri, materialele de construcii,alimentrile cu api gaze naturale, aerul
din exterior.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
20/23
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
21/23
Masurarea radioactivitatii mediului
Msurarea beta global a probelor de mediu se realizeaz ndou etape:
msurare imediat a probelor de mediu, care are drept scopdetectarea rapid a oricrorcreteri semnificative ale nivelelor deradioactivitate a mediului
msurare ntrziat, la 5 zile de la colectarea probelor, n scopul
determinrii nivelului global al radioactivitii artificiale dinmediu. Se realizeaza compararea vitezei de numrare a impulsurilor
generate in detector de o proba, cu viteza de numrare aimpulsurilor generate in detector de o sursa etalon de activitatecunoscuta. Compararea este corecta deoarece pentru un detectordat, o geometrie de msurare neschimbata (aceeai forma,suprafaa activa si distanta fata de detector pentru proba si sursa deetalonare) exista aceeai probabilitate de producere a unui impulsatt pentru proba de msurat, cit si pentru sursa etalon.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
22/23
Masurarea radioactivitatii mediului
Spectrometrie probe de aerosoli atmosferici, depuneri , sol, vegetaie si apa de suprafaa (ruri)sunt colectate si analizate lunar prin spectrometrie gamma, crendu-se o banca dedate ce cuprinde valori lunare si anuale ale concentraiilorradioizotopilor naturalisi artificiali pentru probe de mediu, pe ntreg teritoriu al tarii.
Spectrometria ofera rezultate cantitative pentru toti izotopii care emit gamma,natural sau artificial, intr-o singura masuratoare. Sursele radioactive emit fotoni alcaror spectru energetic difera de la un izotop la altul, unele fiind monoenergetice,cum e cazul 137Cs, majoritatea avand insa un spectru energetic complex . Spectrelede amplitudine, obtinute de la surse ce emit fotoni gamma de diferite energii, secomplica in mod corespunzator: ele apar ca o suma de spectre de amplitudini alerazelor gamma monoenergetice, de energii diferite, luate cu ponderi ce depind de
probabilitatile relative de tranzitie ale razelor gamma respective si de eficacitateadetectorului la energiile corespunzatoare.
Un spectru complex apare si in cazul unui amestec de izotopi radioactivi. Analizaunui astfel de spectru permite identificarea izotopilor constituenti si continutul lorin amestec.
7/27/2019 Radioactivitatea mediului1
23/23
Surse artificiale de iradiereCentrale atomo- electrice reactoare nucleare
teste nucleare
Exist trei tipuri de radiaii care sunt emise n timpul unui accident
nuclear:afla, beta i gamma:
Radiaiile alfa i beta sunt cele mai puin periculoase, ele putnd fioprite de o coal de hrtie, respectiv una de aluminiu. Dei nu trec de
piele, acesteaprezinttotui riscuri dac sunt ingerate.
Radiaiile gamma sunt cele mai pericolase, ele putnd fi oprite doarde un perete de beton sau de cantiti mari de ap.