Ljiljana Kralj- Diplomski Rad (D-259)

7/30/2019 Ljiljana Kralj- Diplomski Rad (D-259)

1/40

_ . ... P -06- 1 _ 9 8 8UNIVERZITET U NOVOM S A D U _ ' // i - ; " ~~ ' -"--PRIRODNO - M ATEMA TICKI FAKULTET _rL. ./.rb. _ . . - J _JINSTITUT ZA FIZIKU

K r a l j L j i l j a n a

KOMPARATIVNO ODREDIVANJE KONCENTRACIJE AKTIVNOSTICs-137 GAMA - SPEKTROMETRIJOM I INTEGRALNIM BETAMERENJEM NAKON RADIOHEMIJSKE SEPARACIJE

DIPLOMSKI RAD


2/40

O v a j d i p l o m s k i r a d raden je u L a b o r a t o r i j i z a n u k l e a r n uf i z i k u , Institute/ za f i z i k u P M F - a u N o v o m S a d u .

Z a h v a l j u j e m s e D r . i S T V A N U B I K I T n a k o r i s n i m s u g e s t i j a m ai s a v e t i m a p r i i z b o r u t e m e i i z r a d i o v o g r a d a .

P o s e b n u z a h v a l n o s t d u g u j e m M r . L J I L J A N I C O N K l C iM r . M I R O S L A V U V E S K O V I C U n a s v e s r d n o j p o m o d i u t o k ui z r a d e o v o g r a d a .


3/40

S A D R Z A J:

strana

UVOD 11. OSOBJNE RADIOAKTIVNIH IZOTOPA CEZIJUMA 32. MERENJE BETA ZRACENJA 6

2.1. OP$TE KARAKTERISTIKE BETA RASPADft 62.2. PROLAZ ELEKTRONA KROZ MATERIJU 72.3 . MERENJE BETA SPEKTRA 112.4. GAJGER-MILEROV BROJAC 12

3. G A M A - SPEKTROMETRIJSKA ANALIZA 13

3.i. Ge ( L i ) S P E K T R O M F J A R 134. METODE PRIPREME UZORAKA 175. HEMIJSKE OSOBINE Cs i K 186. METODE ODREDIVANJA Cs-137 * 197. KONCENTRACIJA AKTIVNOSTI RADIONUKLIDA 238. OPIS EKSPERIMENTA I REZULTATI M ERENJA 24

8.1. OBRADA UZORKA V O D A 24


4/40

U V 0 D

O s n o v n i i z v o r i k o j i u s l o v l . j a v a j u p r i s u s t v o C s u zivotnoj s r e d i n i s u :p r o b e n u k l e a r n o g o i u z j a , o t p a d n e r a d i o a k t i v n e m a t e r i j e , a k c i d e n t i n a n u -k l e a r n i m postr.g'enjjfma 1 p r / m e n a " C s u r a z n i m o b l a s t i m a l j u d s k e d e l a t -n o s t i .

V e l i k i u t i c a j n a i r . t e n ^ i v n i j e i z u c a v u n j e p r i s u s t v a J C s u zivotnojs r e d i n i i m a l i s u n c k i r e z u / . t a t i k o j i s u u k a z i v a l i d a j e g e n e t s k i r i z i ko d p r i s u s t v a C s d a l o k o/ i v e c e g f i s i o n o g p i o d u k t a .n d p r i s u s t v a C s d a J v k o v o c i nei.;o o d p r i s u s t v a b i l o k o g d r u g o g d u g o -

R a s p o r e d ' C s , k o j i j e d o s p e o u z i v o t n u s r e d i n u k a o p o s l e d i c a n u k l e -a r n i h e k s p l o z i j a , /natno ^ n r a z l i k u j e o d r a s p o r e d a s t a b i l n o g c e z i j u m a .U s n o v n i i z v o r s t a b J l n o g c e z i j u m a s u s t e n e i z e m l j i s t e , o d a k l e o v a j e l e -


5/40

. 2 .

I z b o r m e t o d e z a o d r e d j i v a n j e a k t i v n o s t i r a d i o n u k l i d a z a v i s i o dk a r a k t e r i s t i k a r a d i o n u k l i d a , na pr. v i s t e i e n e r g l j e z n a c e n j a ,n i v o a a k t i v n o s t i , v r e m e n a p o l u r a s p a d a i t d .

I n t e g r a l n o m b e t a m e r e n j u a k t i v n o s t i m o r a p r e t h o d i t i v i s o k o s e l e -k t i v n i r a d i o h e m i j s k i p o s t u p a k k o j i m s e d o b i j a " c i s t " i z v o r z r a -cenja. P r i l i k o m p r i m e n e g a m a - s p e k t r o m e t r i j s k e a n a l i z e , u s l e d v e l i k ee n e r g i j s k e r e z o l u c i j e g a m a - s p e k t r o m e t r a u z o r a k s e moze s a m o p r e -k o n c e n t r i s a t i .

C i l j o v o g r a d a j t - uporedjenje p r a g a d e t e k c i j e o v e d v e m e t o d e i t e s t i -r a n j v " c i - j t o c e " < ; i d . i n h e i ^ i j s k e s e p : i r n c i Je.


6/40

. 3 .

1. OSOBINE RADIOAKTIVNIH IZOTOPA C E Z I J U M A

C e z i j u m s u o t k r i l i B u n s e n i K i r h o f 1 8 6 0 . g o d i n e , p o m o c u s p e k t r a l n ea n a l i z e . K a r a k t e r i s t i c n a l i n i j a c e z i j u m a j e s v e t l o p l a v e b o j e p ok o j o j j e d o b i o i i m e ( p r e m a l a t i n s k o j r e e l c a e s i s u s k o j a z n a c i" p l a v k a o n e b o " ) .

P r e m a d o s a d a s n j i m m o g u c n o s t i m a i s t r a z i v a n j a u s t a n o v l j e n a s u 3 8i z o t o p a c e z i j u m a ( o d C s d o Cs) o d k o j i h j e s a m o i z o t o p C ss t a b i l a n , d o k s u s v i o s t a l i i z o t o p i c e z i j u m a r a d i o a k t i v n i , s a v r e -m e n i m a p o l u r a s p a d a ( T ) k o j a s e k r e c u o d 0 , 3 4 s z a C s d o 3 - 1 0g o d i n a z a C s . Z b o g c i n j e n i c e d a v e l i k i b r o j r a d i o i z o t o p a c e z i -j u m a i m a r e l a t i v n o k r a t k o v r e m e p o l u r a s p a d a n j i h o v r a d i o e k o l o s k iz n a c a j j e o d r e l i t i v n o m a l o g u t i c a j a . N e s t o d u z i p e r i o d p o l u r a s p a d ai m a j u i z o t o p i C s s a T = 9 , 6 8 d a n a , C s s a T = 6 , 4 7 d a n a i

C s s a T = 1 3 , 1 d a n . M e d j u t i m , n a j i n t e r e s a n t i j a s u s l e d e c a t r ii z o t o p a : C s s a 7 = 2 , 0 6 g o d i n a , z a t i m C s s a T = 3 0 , 1 7 g o d i n a ,i 1J5Cs sa T = 3-10 6 g o d .


7/40

. 4 .

C s beta raspadom (99%) r e l a z i u c - , - B a , a e l e k t r o n s k i n t z a h v a t o mJO

(3.10" %) u Xe. Beta r a s p a d o m Cs p r e l a z i u jedno od p o b u d j e n i hs t a n j a 5483, koji uz e m i s i j u g a m a k v a n t a p r e l a z i u o s n o v n o stanje.N a j i n t e n z i v n i j e s u g a m a l i n i j e o d 6 0 4 , 7 k e V i 7 9 5 , 9 1 keV.

C s j e f i s i o n i p r o d u k t i c i s t j e b e t a e m i t e r . P r o d u k t r a d i o a k t . i v n u t jr a s p a d a C s j e B a .

P r i n o s p o j e d i n i h e l e m e n a t a , f i s i o n i h p r o d u k a t a , u r a n a 2 3 5 - u s d v i .n o s t i o d m a s e h o g b r o j a p r i k a z a n j e n a s J i c i 1 . K r i v a p o k a z u j e i / y / - z r a c e n j a ,a o s e t l j i v o s t j e r e d a v e l i c i n e 3 7 m I 3 gB r o j a c i s u s m e s t e n i u o l o v n o m k u c i s t u t e z i n e o k o 6 2 k g . R a d n i n a p o nb r o j a c a j e 7 5 0 V . N a p a j a n j e s e v r s i i z e l e k t r i c n e m r e z e n a p o n a 2 2 0 V .H i i z a k o m u l a t o r a 1 2 V , a s n a g e 5 W .

P r i p r e m l j e n i u z o r a k j e m e r e n 1 0 m i n . p r i e m u j e r e g i s t r o v a n o 4 0i m p u l s a , a z a i s t o v r e m e r e g i s t r o v a n j e f o n o d 1 7 i m p u l s a . P o m o c u i z -r a z a (Jj z p o z n a t u e f i k a s n o s t k o j a z a o v a j u r e d j a j i o v u m a s u u z o r k ai z n o s i = 12%, i z r a S u n a t a j e a k t i v n o s t . Z a t i m j e t o p r e r a c u n a t o n ac e l o k u p n u m a s u t a l o g a t a k o d a d o b i j e n a a k t i v n o s t p r e d s t a v l j a a k t i v n o s tc e z i j u m a (pod p r e t p o s t a v k o m d a j e s e l e k t i v n o s t r a d i o h e m i j s k o g p o s t u p k av r l o v i s o k a ) u 41 v o d e , o d a k l e je d o b i j e n a k o n c e n t r a c i j a a k t i v n o s t i .I s t i u z o r a k j e m e r e n i n a u r e d j a j u L O L A - 4 5 0 min. r i c e m u j e r e g i s -t r o v a n o 1 6 1 i m p u l s i f o n o d 2 , 5 i m p . / m i n . N a i s t i n a c i n i z r a c u n a t a j ek o n c e n t r a c i j a a k t i v n o s t i pri e f i A r a s n o s t i = 12,4#. D o b i j e n i r e z u l t a t im e r e n e b e t a a k t i v n o s t i s u p r e d s t a v l j e n i u a b e l i

T a b e l a 5 .


34/40

. - J l .

8.4. I z r a c u n a v a n j e m i n i m a l n e k o n c e n t r a c i j e a k t i v n o s t i

K o r i s ' c ' e n j e m i z r a z a t4 ) i z r a c u n a t j e p r a g d e t e k c i j e z a g a m a ib e t a d e t e k c i j u za r a z l i c i t a v r e m e n a m e r e n j a ( t a b e l a 6 i 7 ).U i z r a z u (4 ) e f i k a s n o s t p r e d s t a v l j a k o n s t a n t u za d a t i d e t e k t o r k o j az a v i s i o d e n e r g i j e g a m a p r e l a z a i m a s e ( d e b l j i n e ) u z o r k a k o j i j e s t a -v l j e n u d e t e k t o r .

U t a b e l i 5 m i n i m a l n a s p e c i f i c n a a k t i v n o s t sa i n d e k s o m 1 je o b r a -S u n a t a po o n o j k o l i c i n i t a l o g a k o j a je s t a v l j e n a u d e t e k t o r , a sai n d e k s o m 2 . p o c e l o k u p n o m t a l o g u tj. p r e d p o s t a v l j e n o j e d a s e o d p o -c e t n e m a s e v o d e d o b i j e k o l i d i n a t a l o g a k o j a s e c e l o k u p n a m o z e s t a v i t iu p l a n S e t u d e t e k t o r a .

t a b e l a 7 /3 - m e r e n j eT a b e l a 6 i f - - merenje

t pan"]210,5

.min J m B 4~ |"s \" \2,8494,229

t [/nin]5

1020

A"[-6.]129,49979,77450,552

nmin'r m B y i"s2 L " J9,7125,9833.821


35/40

9. DISKUSIJA

R e z u l t a t i m e r e n j a k o n c e n t r a c i j e a k t i v n o s t i u s m o l i p o k a z u j u d aCs-JJ7 i Cs-JJ4 i m a m a n j e o d 4 m B q / 1 .

T e o r i j s k i t a l o g AMP-a t r e b a d a s a d r z i I s t u k o l i c i n u c e z i j u m a a l iu m a n j o j z a p r e m i n i t a k o d a m e r e n j a k o n c e n t r a c i j e a k t i v n o s t i r e g i -s t r u j u Cs-I37, a Cs-134 j e i d a l j e i s p o d p r a g a d e t e k c i j e .

U t a b e l i 5 s u r e z u l t a t i d o b i j e n i m e r e n j e m n a d v a b e t a b r o j a c a .R e z u l t a t i s e u z a j a m n o s l a z u u o k v i r u s t a t i c k e g r e s k e .

R e z u l t a t i g a m a i b e t a m e r e n j a n i s u s a g l a s n i . B e t a m e r e n j e p o k a -z u j e z ' a d v a r e d a v e l i c i n e v e c u a k t i v n o s t n e g o g a m a m e r e n j e .


36/40

. 33.

10. ZAKLJUCAK

N a o s n o v u u p o r e d j e n i h r e z u l t a t a g a m a i b e t a m e r e n j a a k t i v n o s t i C s( t a b e l a 2 . i 5 ) m o z e m o i z v e s t i z a k l j u c a k da su n e s l a g a n j a m o g u c az b o g t o g a s t o s e u i z d v o j e n o m c e z i j u m u n a l a z e z n a t n e k o l i c i n e k a l i -j u m a ,

U p o r e d j e n j e p r a g a d e t e k c i j e z a g a m a i b e t a m e r e n j e p o k a z u j e d a z ai s t u k o l i S i n u u z o r k a b e t a m e r e n j e i m a n i z i p r a g d e t e k c i j e . U o v o m

e k s p e r i m e n t u j e d o b i j e n a t a k v a k o l i c i n a taloga koja nije m o g l a s v as t a t i u p l a n S e t u b e t a d e t e k t o r a , s t o u s t v a r i z n a S i d a m e r i m o m a n j uk o l i c i n u u z o r k a , p a j e u p o r e d j e n j u s a g a m a m e r e n j e m p r a g d e t e k c i j ev i s i . Z n a c i t r e b a p r i m e n i t i t a k a v r a d i o h e m i j s k i p o s t u p a k k o j i d a j em a n j e t a l o g a . U t o r n s l u c a j u b e t a m e r e n j a i m a j u p r e d n o s t u o d n o s u n ag a m a jer za m n o g o k r a c e v r e r n e m o g u r e g i s t r o v a t i i s t e m i n i m a l n e a k -t i v n o s t i .


37/40

. 34 .

R E F E R E N C E

1 . L . M a r i n k o v ; O s n o v i n u k l e a r n e f i z i k e , P N F - N o v i S a d ( 1 9 7 6 . )2 . L j . C o n k i c , I . B i k i t , J . S l i v k a , M . V e s k o v i c ; Z b o r n i k r a d o v a ;

X I V J u g o s l o v e n s k i s i m p o z i j u m z a z a s t i t u o d z r a c e n j a ,N o v i Sad 1 9 8 7 . , 138.

3 . Z . M i l o s e v i c , E . H o r S i c , A . B a u m a n , R . K l j a j i c ;O d r e d j i v a n j e C s - 1 3 7 u a n i m a l n i m i b i l j n i m p r o i z v o d i m a m e t o d o mC e z i g n o s t a ; V e t e r i n a r i a 2 6 , 4 , ( 1 9 7 7 . )

4 . R . B a n o v i c , R . R a d o v a n o v i c ; I z d v a j a n j e Cs-137 n a a m o n i j u mf o s f o r m o l i b d a t u u u z o r c i m a i z z i v o t n e s r e d i n e ; V I I I J u g o -s l o v e n s k i s i m p o z i j u m z a s t i t e o d z r a c e n j a , H e r c e g N o v i , 1 9 7 5 .

5 . I . B i k i t , J . S l i v k a , 2 . S e r b i c , L j . C o n k i 6 i M . T e r z i c ;Z b o r n i k r a d o v a ; X I V J u g o s l o v e n s k i s i m p o z i j u m z a z a s t i t uo d z r a c e n j a , N o v i S a d , 1 9 8 . , 3 0 .

6 . S . K a p l a n i s : O n t h e p h o t o f r a c t i o n c o r r e c t i o n f o r v o l u m i n o n ss o v r c e s ; I n t . J . A p p l . R a d i a t . I s o t . 1 9 8 2 ; 3 3 . 6 0 5 - 6 0 8 .

7 . M . T e o d o r o v i c ; D i p l o m s k i r a d , P M F N o v i S a d , 1 9 8 7 .9 . G l e n u F . K n o l l ; R a d i a t i o n d e t e k t i o n a n d m e a s v r e m e n t


38/40

fvC?J0


39/40

Em a x =Q 5U

E max* 1.176

94.6V. 11/2-

5.4

tma rasporeda Cs-137

3-106y13555Cs

2,062 y


40/40

Emax= 0.6580

Emax=0.851

Emax= 1,454

134r. |.. ,55LS 5 s -/3 Q Q . O / IT 5 t7) UD/wl 33+ /o ,0 0 UD fN, oo m ro27% 4 + - o o m 1.97 MeV

fN0+ LU

3 +

+ 0% r 4+

0.02% .2+2*

^fNLU

1

fN1 1 1LLJe

oGO&,

1

co in1 o in rs1 t) l/ C 7^' f^* ^ * m| -^ o g m g 1.76 MeV1 't

oLU

0+ i134 Rn56 SEMA BETA

'

CD " fNI m f -I S o o 1.64 MeVi

1 ^I "fj! liI LUiii1

Documents

Ljiljana Kralj- Diplomski Rad (D-259)