Расчет концентрации радиоактивных элементов

При составлении таблицы использовались данные, полученные из цепочек радиоактивных осколков деления. Для каждого нуклида указаны период его полураспада в искомых единицах измерения и переведенный в секунды (для практичности расчетов), постоянная распада (вероятность распада ядра в единицу времени), кумулятивный выход осколков деления в относительных единицах, количество ядер, образовавшихся за одно деление, активность на 1МВт мощности (число актов распада в данном образце радиоактивного нуклида за единицу времени) (Следует подчеркнуть, что единицы активности непосредственно связаны только с числом распадов в источнике в 1 секунду, а не с количеством вещества или числом испускаемых частиц, и характеризует не что иное, как скорость ядерных превращений в источнике).

В связи с поставленной задачей был разработан алгоритм расчета накопления радиоактивных осколков деления в реакторе.

Для начала задаем время работы реактора τ=3 года (3года = 26280 часов = 9,46 107 секунд). Для практичности использования полученных данных в дальнейшем, все расчеты ведутся на 1МВт мощности реактора.

количество делений в секунду на 1 МВт мощности:

Постоянная распада λ рассчитывается следующим образом:

где:

Т - период полураспада, сек;

Баланс радиоактивных ядер в работающем реакторе имеет вид:

где:

N - количество образовавшихся ядер на 1 МВт мощности, яд./МВт;

λ - постоянная распада (вероятность распада ядра в единицу времени), 1/сек;

γi -выход осколков деления i на одно деление в относительных единицах;

Если материнское ядро (i-1) имеет значительно меньший период полураспада, чем дочернее (i), то можно заменитьна .

Тогда решение баланса будет иметь вид:

где,

- кумулятивный выход осколков деления i;

τ - время работы реактора, 9,46 * 107сек;

Для тех элементов, у которых период полураспада составляет менее полугода, исходя из формулы, постоянная радиоактивного распада λi будет настолько мала, что значение будет меньше или равно 0,01. Соответственно результат вычитания в скобках будет равен 0,99, что ни каким образом не повлияет на значение Ni. Исходя из этого, формулу для определения количества образовавшихся ядер на МВт мощности можно упростить до следующего вида:

После необходимо определить активность элемента, измеряемую в распадах/сек/Мвт мощности реактора (или Бк/МВт):

где:активность на МВт мощности Бк/МВт;

Для последующих элементов выводятся следующие расчетные формулы:

В ситуации, когда период полураспада меньше полугода формула имеет вид:

Для аналогичной ситуации расчет активности производится по следующей формуле:

Для примера воспользуюсь самой первой цепочкой превращений с массовым числом 72:

. 47ч Zn72 → 14,1ч Ga72 → стаб.Ge72

Еще статьи по экологии

Оценка экологической опасности осколков деления
Активность - мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени. Загрязнение радиоактивное - присутствие радиоактивных ве ...

Экологическая компетенция подростков
Значительная роль в просвещении, связанном с проблемами окружающей природной среды, принадлежит общеобразовательному и дополнительному учреждению, именно в нем изучаются основы наук, на баз ...

Экологические последствия ядерной войны
В истории развития человечества есть множество событий, открытий, свершений которыми мы можем гордиться, приносящих благо и красоту в этот мир. Но в противовес им вся история человеческой ц ...