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manual nuclear
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Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
VOLTAJE ÓPTIMO DE OPERACIÓN DE UN DETECTOR TIPO G. M.
OBJETIVOS: Construir una gráfica de meseta de voltaje vs. actividad β. Determinar el voltaje óptimo de operación de un tubo detector G. M.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Tubo detector tipo G. M. Escalador de conteo Castillo de lucita
FUENTES RADIACTIVAS90Sr emisor beta negativa puro. Vida media de 28.9 años. Decae a 90Y.
PROCEDIMIENTO Asegurarse de que el voltaje esté al mínimo. Encendido general. Dejar calentar 5 minutos. Establecer las condiciones de operación. Subir el voltaje lentamente hasta que se observen registros en el detector. Tomar lecturas de cpm desde el voltaje inicial, hasta un máximo de 1.8 vueltas (540 V). Dibujar la meseta de cpm vs. voltaje y determinar:
1. Voltaje de operación con la ecuación siguiente:
2. Pendiente de la meseta con la ecuación siguiente:
3. Longitud de la meseta:
En donde: V1 = voltaje de arranque, V2 = voltaje al final de la meseta, C1 = cpm en el voltaje V1, C2 = cpm en el voltaje V2.
RESULTADOS
vueltas voltaje (V) cpm1.00 3001.02 3061.04 3121.06 3181.08 3241.10 3301.12 3361.14 3421.16 3481.18 3541.20 3601.22 3661.24 3721.28 3841.32 3961.36 4081.40 4201.44 4321.48 4441.52 4561.56 468
1.60 4801.64 4921.68 5041.70 5101.74 5221.76 5281.78 534
V1 =
C1 =
V2 =
C2 =
Vóp (V) =
P (%) =
L (V) =
CUESTIONARIO1. Voltaje óptimo de operación = __V
2. Pendiente de la meseta = __%
3. longitud de la meseta = __V
4. Anexar gráfica de la meseta, indicando el lugar del voltaje óptimo de operación.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
TIEMPO MUERTO O TIEMPO DE RESOLUCIÓN EN UN DETECTOR DE TIPO G. M.
OBJETIVOS: Determinar el tiempo muerto o tiempo de resolución de un detector tipo G. M. por el método de
las 2 fuentes. Corregir lecturas por el tiempo muerto del detector.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector tipo G. M. Castillo de lucita
FUENTES RADIACTIVASFuente radiactiva de 90Sr doble, dividida en dos partes de aproximadamente igual actividad, marcadas con los números 1 y 2 respectivamente.
PROCEDIMIENTO Asegurarse de que el voltaje esté al mínimo. Encendido general. Dejar calentar 5 minutos. Establecer las condiciones de operación. Contar durante 1 minuto la actividad de la muestra 1. Sea éste el valor r1. Retirar la muestra 1, colocar la muestra 2 y contar durante 1 minuto la actividad de esta muestra.
Sea éste el valor r2. Contar la actividad de las dos muestras juntas, durante un minuto. Sea éste el valor r1,2. Retirar ambas muestras y determinar el fondo ambiental durante un minuto. Sea éste el valor r0. Determinar el tiempo de resolución o tiempo muerto (T) con la ecuación:
Para corregir una lectura, v, por el tiempo muerto se emplea la ecuación siguiente:
R = lectura ya corregida por tiempo muerto en cpsV = lectura por corregir en segundosT = tiempo muerto en segundos
RESULTADOSr0 (cpm) r1 (cpm) r2 (cpm) r1,2 (cpm)
T (m) =
T (s) =
T (μs) =
T = __s = __μs
CUESTIONARIO1. Corregir por tiempo muerto las lecturas de (cps – f) de 20, 100, 500, 1000, 10000 cps
2. ¿Alguna de estas lecturas se puede considerar como “incorregible”?
3. Explicar una lectura incorregible y su significado.
4. Considerar si el sistema de detección funcionó adecuadamente con el valor obtenido de T.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
APLICACIONES DE LA ESTADÍSTICA A LA MEDIDA DE LA RADIACTIVIDAD
OBJETIVOS: Investigar la estadística de mediciones de la radiactividad y obtención de un histograma de
frecuencias.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector tipo G. M. para la muestra de 90Sr, o bien, emplear detector de centelleo para la muestra
de 137Cs/137mBa.
FUENTES RADIACTIVAS90Sr emisor - puro, t1/2 = 28.9 años, o bien 137Cs/137mBa emisor -, ; t1/2 = 30.2 años.
PROCEDIMIENTO Asegurarse de que el voltaje esté al mínimo. Encendido general. Dejar calentar 5 minutos. Establecer las condiciones de operación. Tomar una sola lectura “larga” de 5 minutos. Sea éste . Tomar 50 lecturas “cortas” de 6 s.
lecturas cp6s lecturas cp6s lecturas cp6s lecturas cp6s lecturas cp6s
1 11 21 31 41
2 12 22 32 42
3 13 23 33 43
4 14 24 34 44
5 15 25 35 45
6 16 26 36 46
7 17 27 37 47
8 18 28 38 48
9 19 29 39 49
10 20 30 40 50
Determinar el promedio de las lecturas cortas, m, dividiendo la suma total N, de las lecturas, entre el número de lecturas n.
Calcular el valor de la raíz cuadrada de m, que será el valor de la desviación estándar, , si m = 2.
Dibujar el histograma de frecuencias, curva de distribución o curva de Gauss y anotar el valor del “pico”, X.
Determinar el valor del error relativo, E, con la ecuación:
Determinar el % de lecturas en los intervalos siguientes: m , m 2, m 3, m 4. Comparar los valores de m, x y de referidos al mismo intervalo de tiempo que las n lecturas.
RESULTADOSLectura larga = __ cp5m = __ cps = __ cp6s
Lecturas cortas (ordenadas de forma ascendente)
lecturas cp6s lecturas cp6s lecturas cp6s lecturas cp6s lecturas cp6s
1 11 21 31 41
2 12 22 32 42
3 13 23 33 43
4 14 24 34 44
5 15 25 35 45
6 16 26 36 46
7 17 27 37 47
8 18 28 38 48
9 19 29 39 49
10 20 30 40 50
CUESTIONARIO1. ¿Cuánto valen m, x, ?
2. ¿Cuál es el valor del error relativo?
3. ¿Cuántos valores de fueron necesarios para llegar al 100% de las n lecturas?
4. ¿Cuál intervalo tiene mayor número de lecturas?
5. ¿Qué significado tiene el valor de E?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
EFICIENCIA Y RESOLUCIÓN EN UN DETECTOR DE CENTELLEO
OBJETIVOS: Determinar la eficiencia del detector de centelleo para diferentes radionúclidos. Determinar la resolución de los picos obtenidos en el espectro gamma.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector de centelleo 3x3” de NaI(Tl) de bajo fondo.
FUENTES RADIACTIVASFuente estándar de multinúclidos para calibración (137Cs y 60Co).Contenedor Marinelli con 474.1 g de KCl (40K)
PROCEDIMIENTO Encender el detector de centelleo. Cargar el programa Maestro de detección radiactiva. Colocar en el detector la fuente de calibración. Establecer las condiciones de operación. Anotar los resultados de interés. Realizar los mismos pasos para el contenedor de KCl.
RESULTADOSLas siguientes tablas muestran los resultados obtenidos con la fuente de calibración:
RadioisótopoEnergía
(keV)Vida media
(años)FWHM (keV)
FW(1/3)M (keV) Cuentas
Tiempo vivo (s)
Actividad (cps)
137Cs60Co60Co
15-noviembre-2000 fuente de calibración
Radioisótopo Actividad (Ci) Actividad (dps) Branching ratio (%) Actividad (dps)137Cs60Co60Co
__-___-201_ práctica (__ años después)
Radioisótopo Actividad (dps) Eficiencia (%) Resolución (%) FWHM y FW(1/3)M137Cs60Co60Co
La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos del contenedor Marinelli:
RadioisótopoEnergía
(keV)Vida media
(años)FWHM (keV)
FW(1/3)M (keV) Cuentas
Tiempo vivo (s)
40K
Actividad (cps)
masa KCl (g)
Átomos 40K
Actividad (dps)
Eficiencia (%)
Resolución (%)
Ecuaciones utilizadas
Elaborar las gráficas de eficiencia vs. energía así también como la de resolución vs. energía.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
VOLTAJE ÓPTIMO DE OPERACIÓN EN UN DETECTOR DE CENTELLEO
OBJETIVOS: Determinar el voltaje óptimo de operación de un detector de centelleo.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Escalador de conteo Tubo detector de centelleo para cualquiera de las fuentes . Castillo de lucita.
FUENTES RADIACTIVAS137Cs/137mBa, emisor -, , t1/2 = 30.2 años.
PROCEDIMIENTO Asegúrese de que el voltaje esté al mínimo. Deje calentar durante 5 minutos. Establecer las condiciones de operación. Subir el voltaje lentamente hasta que se registre la primera lectura. Tomar lecturas de cp6s (c), desde el voltaje inicial, hasta un máximo. Tomar lecturas de cp6s del fondo ambiental (f). Determinar (c-f), (c-f)2, (c-f)2/f para cada voltaje y anotar los resultados en una tabla. Graficar (c-f)2/f vs. volts y la parte más alta indicará el voltaje óptimo de operación.
RESULTADOSEl voltaje óptimo de operación encontrado fue de __V
Se recomienda en lo sucesivo emplear el voltaje de __V y comprobarlo periódicamente.
vueltas voltaje (V)cuentas (cp6s)
fondo (cp6s) c-f (cp6s) (c-f)2 (c-f)2/f
2.00 600
2.10 630
2.20 660
2.30 690
2.40 720
2.50 750
2.60 780
2.70 810
2.80 840
2.90 870
3.00 900
3.10 930
3.20 960
3.22 966
3.24 972
3.26 978
3.28 984
3.30 990
3.32 996
3.34 1002
3.36 1008
3.38 1014
3.40 1020
3.42 1026
3.44 1032
3.46 1038
3.48 1044
3.50 1050
3.52 1056
3.54 1062
3.56 1068
3.58 1074
3.60 1080
3.62 1086
3.64 1092
3.66 1098
3.68 1104
3.70 1110
3.72 1116
3.74 1122
3.76 1128
3.78 1134
3.80 1140
3.82 1146
3.84 1152
3.86 1158
3.88 1164
3.90 1170
3.92 1176
3.94 1182
3.96 1188
3.98 1194
4.00 1200
4.02 1206
4.04 1212
4.06 1218
4.08 1224
4.10 1230
4.12 1236
4.14 1242
4.16 1248
4.18 1254
4.20 1260
CUESTIONARIO1. ¿Cuál fue el voltaje de operación encontrado?
2. ¿Por qué el detector de centelleo es sensible a la radiación gamma pero no a las partículas alfa o beta?
3. Explicar el significado de ruido electrónico.
4. ¿Cómo funciona el tubo fotomultiplicador en un detector de centelleo?
5. Enumere las posibles causas de error.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
ESPECTRO BETA DE ABSORCIÓN
OBJETIVOS: Obtención de un espectro - de absorción. Determinar la energía - de un núclido emisor padre y el núclido emisor hijo formado, por su
rango o alcance (longitud de trayectoria) con espesor másico, mg/cm2.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Escalador de conteo. Detector tipo G.M. Castillo de lucita con escalones. Laminillas de aluminio de espesor másico perfectamente conocido. Cronómetro.
FUENTES RADIACTIVASSr-90 emisor beta puro E = 0.546 MeV. Vida media de 28.9 años. Decae a Y-90m. Vida media de 3.19 horas. E = 2.27 MeV
PROCEDIMIENTO Establecer las condiciones de operación. Contar 1 minuto la actividad por fondo ambiental. Colocar la fuente radiactiva. Tomar el conteo inicial (A0). Colocar sucesivamente laminillas de aluminio hasta un espesor másico de alrededor de 1200
mg/cm2, o hasta que se obtengan lecturas cercanas al valor del fondo, tomando cada vez las cpm.
Corregir las lecturas por fondo (si es necesario). Construir una curva de cpm vs. espesor másico y extrapolar los extremos de la curva, para
determinar el valor de A0 “verdadero” y su alcance máximo. Comparar el alcance máximo experimental con la ecuación de Glendenin para el Sr-90 y con la
ecuación de Sargent para el Y-90, este último, producto del decaimiento - del Sr-90.
RESULTADOSGlendenin: Si 0.151< E0 < 0.80 MeV R(Al) = 0.407(0.546)1.34 = __ g/cm2
Sargent: Si E0 >0.80 MeV R(Al) = 0.526 * 2.27 – 0.094 = __ g/cm2
CUESTIONARIO1. ¿Por qué la ecuación de Glendenin no funciona para el Y-90?
2. ¿Por qué la ecuación de Sargent no funciona para el Sr-90?
3. ¿Qué valores de espesor másico y A0 se obtienen por extrapolación en la gráfica?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
CAPA HEMIRREDUCTORA CON ABSORBEDORES METÁLICOS
OBJETIVOS: Determinar los espesores de aluminio, cobre, hierro y plomo para obtener una reducción del 50%
en la intensidad de una fuente de rayos gamma, (X) en cm. Determinar el coeficiente de absorción lineal () en cm-1 para cada absorbedor metálico
empleado.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Tubo detector de centelleo. Escalador de conteo. Castillo de lucita. Absorbedores metálicos de Al, Cu, Fe y Pb de un espesor másico y grosor perfectamente
conocidos.
FUENTES RADIACTIVASCs-137/Ba-137m. Emisor beta, gamma con una vida media radiactiva de 30.2 años. Emisión gamma de 0.662 MeV.
PROCEDIMIENTO Establecer las condiciones de operación. Contar un minuto la actividad debida al fondo. Colocar la fuente sin absorbedor, contar un minuto en tres ocasiones y anotar el promedio de las
lecturas en cpm. El promedio corregido por fondo, es intensidad, sea ésta conocida como I0. Colocar entre la fuente radiactiva y el tubo del detector, placas sucesivas de absorbedor de Al, si
esto fuera posible, hasta que la razón de conteo sea reducida a menos de la mitad de I0 (I = I0/2), computando lecturas de un minuto cada vez.
Repetir lo anterior con absorbedores de Cu, Fe y Pb. Dibujar gráficas de razón de conteo (cpm) vs. espesor másico de los absorbedores (g/cm2). De cada gráfica, seleccionar dos puntos tales que la primera lectura de intensidad sea el doble
de la segunda. Esta distancia a lo largo del eje X entre esos dos puntos representa el valor del espesor hemirreductor (X1/2).
Con la ayuda de las ecuaciones siguientes, determinar el valor del coeficiente de absorción lineal:
como y si entonces
por tanto
RESULTADOS
fondo (cpm)
I0 (cpm)
Al Cuespesor másico (g/cm2)
espesor (cm)
actividad (cpm)
C-F (cpm)
espesor másico (g/cm2)
espesor (cm)
actividad (cpm)
C-F (cpm)
(g/cm3) (g/cm3)
Fe Pbespesor másico (g/cm2)
espesor (cm)
actividad (cpm)
C-F (cpm)
espesor másico (g/cm2)
espesor (cm)
actividad (cpm) C-F (cpm)
(g/cm3) (g/cm3)
Capa hemirreductora para Al __ cmCapa hemirreductora para Cu __ cmCapa hemirreductora para Fe __ cmCapa hemirreductora para Pb __ cmCoeficiente de absorción lineal para Al __ cm-1
Coeficiente de absorción lineal para Cu __ cm-1
Coeficiente de absorción lineal para Fe __ cm-1
Coeficiente de absorción lineal para Pb __ cm-1
CUESTIONARIO1. Determinar el espesor hemirreductor experimental para cada absorbedor en unidades de
espesor másico.
2. Comparar los valores experimentales con los valores encontrados en la literatura y calcular el % de error relativo para cada uno de los absorbedores metálicos empleados.
3. Indicar las posibles causas de error en las condiciones de operación de las mediciones.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DETERMINACIÓN DE UN ESPESOR DESCONOCIDO
OBJETIVOS: Determinar el espesor de una capa de plomo, midiendo cómo reduce la intensidad de los rayos
gamma.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector de centelleo Escalador Hojas de plomo Regla
FUENTES RADIACTIVASFuente de 137Cs/137mBa.
PROCEDIMIENTO Establecer las condiciones de operación. Medir la actividad debida al fondo. Medir la actividad de la fuente en varias ocasiones y tomar el promedio de las lecturas (I0). Colocar un espesor desconocido entre el detector y la fuente radiactiva y medir la actividad en
varias ocasiones y tomar el promedio de dichas lecturas (It). Calcular la razón I0/It. Referirse a la gráfica de actividad contra espesor obtenida en la práctica anterior y seleccionar 2
lecturas tales que tengan la misma razón que lo anterior, es decir, que I0/It = I1/I2. Calcular el espesor desconocido de la capa de plomo con los datos obtenidos de la gráfica y
comparar con lo obtenido de la regla.
RESULTADOSF (cpm) I0 (cpm) It (cpm)
Espesor medido (cm)
Espesor de gráfica (cm)
I0 - F(cpm) It - F(cpm) I1 - F (cpm) I2 - F (cpm) %error
Io/It I1/I2
CUESTIONARIO1. Calcular el % de error.
2. ¿Cuál considera que fue la fuente de error más importante en esta determinación? ¿Cómo haría para reducir ese error en la realización del experimento?
3. Si las razones I1/I2 y I0/It deben ser iguales en este experimento, ¿porqué no es necesario que I1 = I0 y I2 = It?
4. Describa una forma en la cual la industria podría utilizar el principio estudiando en este experimento.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DETERMINACIÓN DEL FLUJO DE UNA FUENTE DE NEUTRONES
OBJETIVOS: Determinar el flujo de una fuente de neutrones al activar un compuesto de vanadio.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Tubo de ensayo con V2O5
Cronómetro Detector de centelleo
FUENTES RADIACTIVASFuente de neutrones Am-Be
PROCEDIMIENTO Colocar el tubo de ensayo en la fuente de neutrones durante al menos 30 minutos de irradiación. Sacar la muestra de la fuente y preparar el equipo de detección para el conteo. Tomar el tiempo de enfriamiento y contar la muestra en el detector. Obtener las cuentas dadas por la muestra en un tiempo vivo. Obtener la sección eficaz del 51V de la carta de núclidos. Con la masa de la muestra calcular el número de átomos blanco de 51V, tomando en cuenta su
abundancia isotópica. Determinar el flujo de neutrones de la fuente utilizada.
RESULTADOSReacción nuclear efectuada:
Masa de V2O5 = __g
Cuentas = __cps
Actividad = __dps
Tiempo de irradiación ti (min)Tiempo de enfriamiento tc (min)Sección eficaz 51V (cm2)Energía de 52V (keV)Eficiencia en la detección = εVida media de 52V (min)Abundancia isotópica 51VNúcleos de 51VFlujo de neutrones (n/cm2-s)
La ecuación de activación es:
Y para la determinación del flujo de neutrones se despeja:
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
ANÁLISIS POR ACTIVACIÓN NEUTRÓNICA
OBJETIVOS: Determinar la masa de una muestra a partir del análisis por activación neutrónica.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Tubos de ensayo MnO2
Cronómetro Detector de centelleo
FUENTES RADIACTIVASFuente de neutrones Am-Be
PROCEDIMIENTO En un tubo de ensayo colocar 5 g de MnO2 (estándar) y en el otro una cantidad desconocida del
mismo compuesto. Colocar los tubos en la fuente de neutrones y dejar irradiar alrededor de 18 horas. Retirar los tubos de la fuente y contar la actividad de cada uno por un minuto en el detector de
centelleo. Tomar el tiempo de enfriamiento para cada tubo. Determinar la masa desconocida de MnO2 de la muestra.
RESULTADOSReacción nuclear efectuada:
Tiempo irradiación
(min)
Tiempo enfriamiento
(min)
Actividad (cpm)
Eficiencia en la detección
(%)
Actividad (dpm)
EstándarMuestra
Masa estándar MnO2 (g)Energía 56Mn (keV)Vida media 56Mn (min)Sección eficaz 55Mn (cm2)Abundancia isotópica 55MnFlujo de neutrones (n/cm2∙s)Masa muestra MnO2 método 1 (g)Masa muestra MnO2 método 2 (g)
Para el método 1 se emplea la ecuación de activación:
Dado que la ecuación da los átomos (y por tanto masa) de Mn hay que considerar el porcentaje de este elemento en el compuesto MnO2.
En donde N son los átomos de 55Mn, AW es la masa atómica de este elemento, NA es el número de Avogadro y AC es la abundancia de Mn en el compuesto (no es la abundancia isotópica).
Para el método 2 se emplea el llamado método subestequiométrico, que es una relación simple entre masas y actividades entre el estándar y la muestra:
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
FLUORESCENCIA DE RAYOS X
OBJETIVOS: Conocer los principios del análisis por Fluorescencia de Rayos X.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Equipo de detección de rayos X Muestras analizadas comúnmente
FUENTES RADIACTIVASFuente de 238Pu
PROCEDIMIENTO En esta práctica sólo se dará una plática sobre los que es la técnica de fluorescencia de rayos X,
en el cual se conocerá el equipo empleado para el análisis de muestras y qué elementos químicos pueden determinarse en las mismas.
RESULTADOS
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
SIMULACIÓN DE ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN
OBJETIVOS: Observar cómo varía la transmisión de la radiación a través de deferentes materiales.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector de centelleo Tubo con diferentes materiales Papel milimétrico
FUENTES RADIACTIVASFuente de 137Cs/137mBa.
PROCEDIMIENTO Colocar el tubo cubierto con el papel milimétrico en el detector. Hacer un conteo durante 1 minuto y anotar el valor. Desplazar el tubo una distancia pequeña (1 cm) e ir midiendo las cuentas por minuto. Hacer una gráfica de actividad vs. distancia. Destapar el tubo cubierto y analizar los materiales. Identificar en la gráfica cada material.
RESULTADOSdistancia (cm) actividad (c/m ó cpm) material
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DOSÍMETROS DE BOLSILLO, DE PELÍCULA Y DE ACRÍLICO ROJO
OBJETIVOS: Calibrar un dosímetro de bolsillo. Mostrar el empleo de los dosímetros de película portátiles. Mostrar el uso de los dosímetros de acrílico rojo.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Portafuente con un aditamento especial para deslizar dosímetros. Calibrador-cargador de dosímetros de bolsillo. Cronómetro común. Dosímetro portátil. Lector de dosímetros.
FUENTES RADIACTIVASFuente Cs/Ba como irradiador Fuente especial calibrada de Cs/Ba para la calibración de dosímetros de bolsillo
PROCEDIMIENTO Colocar el dosímetro de bolsillo seleccionado en el calibrador-cargador y fijarlo en la posición de
0 mR. Colocar el dosímetro frente a la fuente radiactiva de Cs/Ba, a casi contacto, en la ranura del
posicionador. Tomar lecturas cada 10 minutos. Con los datos obtenidos anteriormente, construir un gráfica de dosis de exposición (mR/h) vs.
tiempo de exposición en minutos en distancia fija. Colocar el dosímetro frente a la fuente radiactiva, casi a contacto y después ir retirando el
dosímetro, cada vez, hasta una distancia de 6 cm y continuar como en los dos puntos anteriores, con la variante de dosis de exposición con distancia variable.
RESULTADOSposición fija (cm) tiempo fijo (min) lectura (mR) lectura (mR/h)
0
0
0
0
0
0
posición variable (cm) tiempo fijo (min) lectura (mR) lectura (mR/h) diferencia (mR/h)
1
2
3
4
5
6
7
CUESTIONARIO1. ¿Funcionaron adecuadamente los dosímetros de bolsillo empleados?
2. ¿La respuesta del dosímetro en el portafuente, a distancia fija y a distancia variable, siguen una línea recta?
3. Mencione las ventajas y desventajas de este sistema dosimétrico.
4. Mencione las posibles causas de error en las mediciones.
5. ¿Los dosímetros de película son útiles para medir la radiactividad ambiental?
6. ¿Los dosímetros de película son útiles para medir la exposición a fuentes alfa-emisoras?
7. Explique brevemente las ventajas y desventajas del empleo de los dosímetros de película y compárelos con los dosímetros de bolsillo.
8. ¿Cuáles son los límites de utilidad práctica de los dosímetros a base de acrílico rojo?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
LEY DEL INVERSO DEL CUADRADO DE LAS DISTANCIAS CON DOSÍMETROS DE BOLSILLO
OBJETIVOS: Medir la sensibilidad o rapidez de descarga de dosímetros de bolsillo a diferentes distancias de
una fuente radiactiva, con tiempo de exposición fijo. Construir una figura que muestre como se asemeja a la curva de la ley del inverso del cuadrado
de las distancias (1/d2) en un sistema fuente-detector.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Cargador-calibrador de dosímetros. Dosímetro de bolsillo. Cronómetro común. Regla graduada en centímetros.
FUENTES RADIACTIVASFuente Cs-137/Ba-137m, emisor , . Con una vida media de 30.2 años y una actividad original de 90 Ci (8-marzo-1983).
PROCEDIMIENTO Colocar el dosímetro en el cargador y fijarlo en la posición de 0 mR. Colocar el dosímetro frente a la fuente radiactiva (a contacto) y tomar lectura después de 10
minutos. Construir una gráfica de dosis de exposición, mR/h vs. distancia, cm, en tiempos de exposición
constantes.
RESULTADOSposición variable (cm) tiempo fijo (min) lectura (mR) lectura (mR/h) diferencia (mR/h)
1
2
3
4
5
6
7
CUESTIONARIO1. ¿Funcionaron adecuadamente los dosímetros empleados?
2. ¿La rapidez de descarga es lineal?
3. ¿La figura de la gráfica de sensibilidad vs. distancia, obedece a la ley 1/d2?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
MANEJO DE MONITORES PORTÁTILES
OBJETIVOS: Aprender a manejar un monitor portátil con el blindaje cerrado y abierto. Verificar las escalas de mR/h y cpm.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Monitor portátil tipo G. M. Eberline modelo E-520. Castillo de lucita.
FUENTES RADIACTIVAS60Co emisor β-, γ vida media = 5.258 años137Cs/137mBa emisor β-, γ vida media = 30.2 años
PROCEDIMIENTO Comprobar el buen estado y colocación de las baterías. Colocar el tubo del monitor en un dispositivo (castillo) deslizante y fijarlo en él, de acuerdo a las
indicaciones del instructor. Situar una de las fuentes radiactivas, en tal posición, que quede frente a la ventana del monitor. Acercar la fuente al tubo del monitor, empleando los escalones del castillo, a una distancia tal,
que la aguja marque más de ¾ de la escala, sin llegar a rebasar el máximo de la misma. En esa posición, la aguja oscilará entre un valor máximo y un mínimo. Para determinar el valor más apropiado, se efectúan 3 lecturas y el valor promedio de ellas se toma como valor de exposición a esa distancia.
Alejar la fuente del detector a diferentes distancias y con diferente escala del botón selector, según la fuente empleada.
Elaborar las gráficas de mR/h vs. distancia y cpm vs. distancia.
RESULTADOS
Número de escalón Distancia (cm)Escala del selector
Lecturas blindaje cerrado (mR/h)
Lecturas blindaje abierto (cpm)
1 3.0
2 4.5
3 6.0
4 7.5
5 9.0
6 10.5
7 12.0
8 13.5
CUESTIONARIO1. ¿En qué condiciones de posición del blindaje se lee en unidades de exposición?
2. ¿En qué condiciones de posición del blindaje se lee en cuentas por minuto?
3. ¿Qué utilidad tiene el modelo empleado para detección de partículas alfa, partículas beta o rayos gamma?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
CURVAS DE ISODOSIS
OBJETIVOS: Obtención de las curvas de isodosis alrededor de fuentes puntuales blindadas.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Monitor portátil tipo G. M. Eberline modelo E-520. Pinzas largas. Dosímetro de bolsillo. Cronómetro. Regla.
FUENTES RADIACTIVASVarias fuentes radiactivas selladas de actividad conocida. Emisores alfa, beta y gamma.
PROCEDIMIENTO Sobre la mesa en la que se va a colocar las fuentes, trazar un círculo de 5 cm de diámetro (en
cuyo centro se acomodarán las fuentes). A partir del círculo, dibujar un conjunto de líneas en forma radial, sobre las que se marcan puntos
cada 10 cm, con el fin de conocer exactamente la ubicación en grados y en distancias del tubo del detector, con relación a las fuentes al hacer las lecturas de niveles de dosis de exposición (mR/h), para obtener las curvas de isodosis.
Comprobar el buen estado de las baterías del monitor. Obtener lecturas del fondo ambiental en diferentes áreas del laboratorio (antes de colocar las
fuentes radiactivas o lejos de ellas). Colocar las fuentes en el círculo central, con la ayuda de las pinzas largas y colocar alrededor
ladrillos de plomo y un estudiante deberá portar un dosímetro de bolsillo. Efectuar las lecturas en cada uno de los ángulos marcados, de tal forma que se obtenga una
lectura de alrededor de 2 mR/h y otra de alrededor de 5 mR/h, anotando las distancias a las cuales se encuéntrale detector en cada caso.
Las lecturas deben efectuarse a la misma altura de la fuente y colocando el detector de forma que la radiación incida sobre la mayor superficie posible y cuidando además, que la distancia entre el operador estudiante y las fuentes sea lo más lejana posible.
Elaborar las curvas de isodosis con ayuda de un papel polar.
RESULTADOS
Ángulo
Rapidez de exposición
(mR/h) Distancia (cm)
0˚2
5
22.5˚2
5
45˚2
5
67.5˚2
5
90˚2
5
112.5˚2
5
135˚2
5
157.5˚2
5
180˚2
5
2
202.5˚ 5
225˚2
5
247.5˚2
5270˚ 2
5
292.5˚2
5
315˚2
5
337.5˚2
5
360˚2
5
CUESTIONARIO1. ¿Qué medidas de protección radiológica se emplearon al realizar esta práctica?
2. ¿A qué distancia de las fuentes se detectó sólo radiación de fondo?
3. ¿El personal recibió más de la DMP durante el desarrollo experimental?
4. ¿Cuánto tiempo necesitaría asar el operador estudiante junto a las líneas de de mínima y máxima intensidad para recibir la DMP?
5. ¿Cuál fue el tiempo total de exposición del experimento?
6. ¿Cree que esta práctica sea importante realizarla en el menor tiempo posible?
7. ¿Fueron de alguna utilidad los ladrillos de plomo usados como blindaje?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
MEDICIÓN DE DENSIDADES DE VARIAS SUSTANCIAS
OBJETIVOS: Construir una curva de calibración con sustancias cuyas densidades sean conocidas (cpm vs. ). Determinar la densidad de dos sustancias desconocidas por medio de la curva obtenida.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector G. M. Escalador. Probeta. Pipetas volumétricas de 10 mL. Disoluciones problema: agua, acetato de etilo, etilenglicol, cloroformo, tetracloruro de carbono,
éter iso-propílico.
FUENTES RADIACTIVASFuente de 137Cs/137mBa.
PROCEDIMIENTO Establecer las condiciones de operación. Obtener un promedio de cuentas de fondo (cp2m). Colocar la fuente radiactiva en la parte inferior de la probeta y obtener las cuentas. Colocar 10 mL de agua en la probeta y obtener las cuentas. Repetir el paso anterior con acetato de etilo, etilenglicol, cloroformo, tetracloruro de carbono, éter
iso-propílico y las soluciones de densidad desconocida. Construir una gráfica de cpm-f vs. densidad. Determinar la densidad de las sustancias problema. Calcular el % de error en la medición de las soluciones problema.
RESULTADOS
sustancia cp2m cpm promedio C-F (cpm) (g/cm3)tetracloruro de carbono (CCl4)
cloroformo (CHCl3)
etilenglicol (HOCH2CH2OH)
agua (H2O)acetato de etilo (CH3COOC2H6)éter iso-propílico ((CH3)2CHOCH(CH3)2)
fondo (cpm)
masa vaso (g) vaso + sust. (g) masa sust. (g) vol. sust. (mL) (g/cm3)
sustancia 1
sustancia 2
cp2m cpm promedio C-F (cpm)
sustancia 1
sustancia 2
sustancia 1 (g/cm3) exp % errorsustancia 2
CUESTIONARIO1. Las sustancias medidas, al estar expuestas a la radiación , ¿se hacen radiactivas?
2. Proponga un uso práctico de la técnica empleada en el experimento.
3. ¿Cuáles son las posibles causas de error?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:
PRÁCTICA NÚMERO: CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN RADIACTIVA
OBJETIVOS: Identificar las posibles fuentes de contaminación radiactiva en el laboratorio. Realizar una exploración de superficies. Con fuentes radiactivas identificadas, realizar un levantamiento de niveles. Determinar si existe contaminación comparando con la norma oficial mexicana NOM-008-NUCL-
2003, control de la contaminación radiactiva.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector tipo G. M. E-520 con lector HP 270 Detector de neutrones NP-2
FUENTES RADIACTIVASFuente Am-Be ()Fuente Am-Be (n)
PROCEDIMIENTO De acuerdo con un esquema del laboratorio, identificar los lugares en donde sea más probable
tener una contaminación radiactiva. En la hoja anexa se encuentran los lugares de interés para medir la contaminación. Para cada
uno de éstos, con el detector G. M. realizar un barrido lento, casi a contacto de toda la superficie expuesta.
Determinar el lugar en donde se encuentre la mayor actividad y anotarla donde corresponde en la hoja anexa (si es ventana abierta o cerrada). Esto es lo que se conoce como exploración de superficies.
Realizar un frotis del área donde esté la posible contaminación (con un papel filtro especial, frotar un área de aproximadamente 100 cm2).
Dentro del mismo laboratorio identificar las fuentes radiactivas que se encuentren en él y para cada una realizar un levantamiento de niveles, esto es, dada una fuente medir su actividad a diferentes distancias (a contacto, a 50 cm y a 1 m) y a su vez a cada una de estas lecturas hacerlo a diferentes alturas (30, 70 y 120 cm), todas las lecturas obtenidas serán anotadas en la hoja anexa.
Cuando corresponda, utilizar en vez de un detector G. M. un detector de neutrones cuyas especificaciones se encuentran en la hija anexa.
Colocar los frotis obtenidos en el detector de centelleo y contar cada uno durante 1 hora (3600 s). Tomando en cuenta que los radioisótopos de interés para este laboratorio son: 22Na, 131I y 59Fe.
Determinar comparando con la norma, si existe una contaminación radiactiva en el laboratorio.
RESULTADOSEquipo Tipo Marca Modelo No. serieDetectorMedidor
Fecha calibración Batería (prueba) Funcionamiento (prueba)
Fuente referencia Lf =
Escala: Eficiencia = __________% Núclido:Instrumento usado para la exploración de superficies
Equipo Tipo Marca Modelo No. serieDetectorMedidor
Fecha calibración Batería (prueba) Funcionamiento (prueba)
Fuente referencia Lf =
fc (escala):Instrumento usado para la medición de niveles (radiación γ)
c/t vivo t real (s)
Superficie ↓ 22Na 131I 59Fe t vivo (s) t muerto (s) t muerto (%)
campana
mesa campana
tarja
piso
mesa trabajo 1
mesa trabajo 2
piso almacén
cps22Na 131I 59Fe
cpm (20% removible) Bq/cm2
22Na 131I 59Fe 22Na 131I 59Fe
removible (norma)
cpm (total) Bq/cm2
22Na 131I 59Fe 22Na 131I 59Fe
total (norma)
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Exploración de superficiesG. M. E-520 HP 270
Radioisótopo 22Na 131I 59FeEnergía (keV)
No. Descripción de la superficie Lectura V. cerrada (mR/h) Lectura V. abierta (cpm) Observaciones (frotis c/t vivo) 1 Campana (1) cubículo No. 51’ Mesa Campana (1) cubículo No. 52 Tarja (1) Lavado de material radiactivo3 Piso cubículo No. 54 Mesa Trabajo No. 3 (1)4’ Mesa Trabajo No. 3 (2)5 Piso Almacén de fuentes cubículo No. 4
Medición de niveles de radiaciónG. M. E-520 HP 270 Ventana cerrada mR/h
Fuente ¯ Lectura a contacto Lectura a 50 cm Lectura a 1 mAltura (cm) 30 70 120 30 70 120 30 70 120
A
Almacén frente
Almacén lateral derecho
Almacén lateral izquierdo
BFuente Am-Be ()
Fuente Am-Be (n)Puerta NP-2 mrem/h
CGabinete frente
Gabinete lateral izquierdo
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DETERMINACIÓN DE LA VIDA MEDIA DEL RADIOISÓTOPO NATURAL 40 K
OBJETIVOS: Aplicación de la ecuación de decaimiento radiactivo. Cálculo de la vida media del 40K. Manera en que puede medirse la radiactividad.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO KCl grado reactivo analítico. Recipiente de plástico con tapa (Marinelli). Sistema de detección radiactiva. Equipo de cómputo con el software “Maestro” de detección radiactiva.
FUENTES RADIACTIVASRadioisótopo natural 40K, alrededor del 0.0118% del K elemental.
PROCEDIMIENTO Llenar el recipiente Marinelli con el KCl. Colocar el recipiente dentro del equipo de detección. Encender la PC, cargar el software Maestro y fijar las condiciones de operación (tiempo de
detección de 600 segundos). Obtener el espectro de radiación electromagnética y por medio del botón “Peak info” obtener la
cuentas detectadas en este tiempo. Calcular la vida media del 40K y el error experimental.
RESULTADOS
Cantidad de átomos de 40K:
CUESTIONARIO1. ¿Existen otros radioisótopos en la naturaleza? Argumente su respuesta.
2. Discuta sobre si los criterios estadísticos son útiles para establecer verdades científicas, es decir, que sean comprobables científicamente.
3. ¿Cree usted que el fenómeno de la radiactividad se ha manifestado en la Tierra desde el principio de su existencia?
4. Argumente sobre la existencia de radioisótopos entre los elementos que forman parte de los organismos vivos.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
IDENTIFICACIÓN DE UNA MEZCLA DE RADIOISÓTOPOS POR MEDIO DE LAS CURVAS DE DECAIMIENTO
OBJETIVOS: Identificar los dos componentes de una mezcla de radioisótopos, ambos emisores β -, por medio
de sus curvas de decaimiento radiactivo.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Esta práctica sólo será en “papel”, se proporcionarán únicamente los datos experimentales. Se
utilizó un detector del tipo G. M. y las mediciones se efectuaron durante 14 días.
FUENTES RADIACTIVASSe proporcionan los valores experimentales de 2 fuentes radiactivas, indicando las actividades y tiempos transcurridos. Se denominan como fuente A y fuente B. Las lecturas ya están corregidas por fondo ambiental y por tiempo muerto.
PROCEDIMIENTO Dibujar la curva de decaimiento de la mezcla de los dos radioisótopos en un papel semilog
actividad, A(c/m o cpm) vs tiempo transcurrido, t (días). En la gráfica anterior, separar actividades iniciales y la actividad de cada uno de los
componentes. Analizar los dos componentes. Determinar la vida media de los componentes de la mezcla. Tratar de identificar la mezcla de los dos componentes, con la ayuda de la carta de núclidos o
con el Handbook of Radiological Health.
RESULTADOSTiempo (días)
Actividad mezcla (c/m o cpm)
Actividad componente A (c/m o cpm)
Actividad componente B (c/m o cpm)
0 99000.5 65301 4050
1.5 26822 1820
2.5 13103 990
3.5 7864 6525 5036 4307 3808 345
10 29012 24514 207
CUESTIONARIO1. ¿Cuál es la vida media de cada uno de los componentes?
2. ¿Cuáles fueron estos componentes?Componente A: _____ Vida media: _______Componente B: _____ Vida media: _______
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
LOCALIZACIÓN DE FUENTES OCULTAS Y CONTAMINACIÓN RADIACTIVA
OBJETIVOS: Localización de fuentes radiactivas ocultas, simulando una contaminación radiactiva.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Monitor portátil, tipo G. M., Eberline Modelo E-520. Bocina Eberline, Modelo SK-1 acoplada al monitor.
FUENTES RADIACTIVASCo-60 emisor β, γ vida media = 5.258 yCs-137/Ba-137m emisor β, γ vida media = 30.2 ySr-90/Y-90 emisor β, γ vida media = 28.9 yNa-22 emisor β, γ vida media = 2.6 yAm-241 emisor α vida media = 433 yCo-57 emisor γ vida media = 270 dBa-133 emisor γ vida media = 10.5 y
PROCEDIMIENTO Comprobar el buen estado de las pilas del monitor. Comprobar el buen estado de la pila de la bocina. Descolgar el tubo GM del monitor con la bocina en ON y con el blindaje del tubo en la posición
“abierto” y la escala en la posición de mayor sensibilidad, cuidando de no rozar la superficie sospechosa de contaminación radiactiva, “rastrear” las fuentes ocultas y señalar en alguna forma una primera aproximación.
Con el blindaje abierto todavía, cambiar el selector de escala y moviendo en espacios cortos y lentamente el tubo del monitor, precisar una posición más exacta de cada fuente.
Comprobar con el blindaje en la posición de “cerrado” la posible detección de las fuentes alfa, beta o gamma emisoras.
Indicar la posición exacta de cada fuente radiactiva oculta encontrada. Avisar al instructor la posible localización de todas las fuentes.
RESULTADOS
CUESTIONARIO1. ¿Logró localizar alguna fuente gamma-emisora?
2. ¿Logró localizar alguna fuente beta-emisora?
3. ¿Logró localizar alguna fuente alfa-emisora?
4. ¿Logró localizar todas las fuentes?
5. ¿Le faltó localizar alguna fuente?
6. ¿Le fue de utilidad la bocina acoplada al monitor?
7. ¿El equipo empleado podría servir para localizar minerales radiactivos?
8. Explique las causas por las que pudo localizar unas fuentes con mayor facilidad que otras.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DETECCIÓN DE RADÓN Y TORÓN EN EL AMBIENTE
OBJETIVOS: Conocer el funcionamiento básico de un medidor de radón (electreto). Obtener la concentración de radón y torón presente en la atmósfera.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Cámara H (SCR408). Cámara para la detección de radón (SCZ391). Cámara para la detección de torón (SCZ374). Cámara para la detección a largo plazo (LJ8119). Medidor de potencial eléctrico.
FUENTES RADIACTIVASRn-222 emisor α vida media = 3.842 dRn-220 emisor α vida media = 55 s
PROCEDIMIENTO Colocar el electreto de referencia en el sistema de lectura para comprobar la calibración del
instrumento. Verificar con el sistema de lectura, el voltaje inicial de cada uno de los electretos al colocar en las
cámaras de detección. Una vez colocados en las cámaras, determinar el tiempo de espera para la lectura final. Transcurrido el tiempo de lectura para los electretos, se toma el voltaje final para cada uno. Calcular las concentraciones de radón y torón presentes en el ambiente con las ecuaciones
correspondientes.
RESULTADOS
Para una cámara H
Donde:CRn = concentración de Rn en pCi/LT = tiempo de exposición en díasV = voltaje inicial (i) y final (f) de los electretosCF = factor de calibración en volt/pCi·día/LE = factor de conversión de radiación gamma natural = 0.07 pCi/L = 1 μR/hBG = concentración de Rn equivalente a la radiación gamma natural (fondo gamma) = 8.5 μR/h
Para una cámara S
Donde:CTn = concentración de torón en pCi/LVi
T = voltaje inicial en la cámara de torónVf
T = voltaje final en la cámara de torónVi
R = voltaje inicial en la cámara de radónVf
R = voltaje final en la cámara de radónD = tiempo de exposiciónCFT = factor de calibración en la cámara de torónCFR = factor de calibración en la cámara de radón
Donde:CTn = concentración de torónBG = radiación de fondo 8.5 μR/hC = factor de calibración para el radónE = factor de calibración para la radiación gamma
Para la cámara a largo plazo
E = factor de conversión = 0.12 pCi/L = 1 μR/h
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:
PRÁCTICA NÚMERO:PRODUCCIÓN DEL RADIOISÓTOPO ARTIFICIAL 128 I Y VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE SU VIDA
MEDIA
OBJETIVOS: Procedimiento experimental para transformar a un isótopo inerte en radiactivo. Verificación experimental de la vida media radiactiva del radioisótopo artificial. Comparar el resultado obtenido con el valor especificado en la carta de núclidos.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO 10 gramos de NH4I grado reactivo analítico. Fuente de neutrones con cavidades de irradiación. Sistema de detección radiactiva gamma. Carta de núclidos. Cronómetro. Tubo de ensayo de 10 mL con tapa.
FUENTES RADIACTIVAS128I radiactivo formado por la reacción nuclear de captura de neutrón por el 127I inerte, 127I(n,)128I y fuente de neutrones rápidos.
PROCEDIMIENTO Colocar 10 g de NH4I en un tubo de ensayo y taparlo. Colocar el tubo de ensayo en posición de irradiación de la fuente de neutrones durante un tiempo
mínimo de una vida media del 128I (alrededor de 25 m) y un máximo de 6 vidas medias (alrededor de 2.5 h).
Encender el sistema de detección radiactiva y establecer las condiciones de operación que indique el instructor.
Realizar 3 detecciones de conteo de fondo (F) de un minuto y obtener el promedio. Una vez transcurrido el tiempo fijado para la irradiación de la muestra en la fuente de neutrones,
sacarla y realizar 8 detecciones de la muestra durante un minuto, a intervalos de 4 minutos. Verificar en la gráfica en papel semilog, que dentro de las variaciones estadísticas de ±3σ, la
vida media del 128I es de alrededor de 25 m.
Valor observado = _____ minutos
En el caso de este experimento, se ha adoptado la unidad de cuentas acumuladas por minuto en el sistema de detección. La radiación emitida por el 128I y detectada por el sistema es un rayo gamma de 0.443 MeV de energía.
RESULTADOS
Tiempo (m) F (c/m ó cpm) C (c/m ó cpm) C-F (c/m ó cpm) C-F (±3σ)
0
5
10
15
20
25
30
35
CUESTIONARIO1. ¿En qué consisten las radiaciones nucleares?
2. ¿Cree que puedan producirse artificialmente isótopos radiactivos de todos los elementos? Justifique.
3. ¿Conoce alguna unidad para medir la intensidad del decaimiento radiactivo?
4. ¿Conoce alguna unidad para medir la energía de las reacciones nucleares?
5. ¿Cuál fue el valor de la vida media del 128I observado en la carta de núclidos?
6. ¿Encontró alguna variación significativa entre el valor experimental y el valor de la carta de núclidos? Si es el caso, determine el porcentaje de error relativo.
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
CROMATOGRAFÍA EN PAPEL
OBJETIVOS: Determinar la pureza radioquímica de una solución de yoduro de sodio marcado con 131I,
mediante cromatografía ascendente en papel.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Solución de 131I en forma de yoduro. Solución portadora que contiene 0.1% de KI, 0.2% de KIO3 y 1% de NaHCO3. Tiras de papel Whatman No. 1 de 3 x 30 cm. Cámara cromatográfica con metanol al 75%. Contador de pozo. Tubos capilares. Tubos de ensayo. Gradilla. Tijeras.
FUENTES RADIACTIVASI-131 emisor β, γ vida media = 8.05 d
PROCEDIMIENTO Mediante un tubo capilar, colocar una gota pequeña de la solución portadora en una tira de
papel, a 2 cm de un extremo. Dejar secar al aire. Colocar en el mismo lugar con otro capilar, una gota del mismo tamaño de la solución de I-131. Dejar secar y poner la tira en la cámara cromatográfica de modo que el extremo que contiene la
muestra se introduce aproximadamente 1 cm en la solución de metanol. Esperar 1 hora, sacar la tira de papel, marcar el frente y dejar secar al aire. Cortar secciones de 1 cm de ancho a lo largo de la zona recorrida por el disolvente, comenzando
1 cm debajo del origen. Medir la actividad de cada sección, calcular el valor de R f de cada zona radiactiva y determinar la
pureza del yoduro radiactivo, si se separaron 2 ó más compuestos.
RESULTADOS
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:DILUCIÓN ISOTÓPICA
OBJETIVOS: Determinar el volumen desconocido de una solución por medio de la técnica de dilución
isotópica.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Solución de 131I en forma de yoduro. Detector de centelleo. Escalador de conteo. Tubos de ensayo. Pipetas y vasos de precipitado.
FUENTES RADIACTIVASI-131 emisor β, γ vida media = 8.05 d
PROCEDIMIENTO Realizar el conteo de un minuto de 0.1 mL (P) una solución marcada con 131I, para obtener la
actividad específica de dicha disolución (S1). Agregar la solución marcada a la muestra cuyo volumen se quiere determinar (x). Mezclar perfectamente y tomar una alícuota de 10 mL de esta solución. Contar esta alícuota por un minuto y obtener su actividad específica (S2). Establecer la relación de actividades y determinar el volumen desconocido de la muestra
agregada (x).
RESULTADOSLa relación de actividades es la siguiente:
De donde:
Volumen (mL)
Actividad (cpm) Actividad específica (cpm/mL)
Solución de 131IAlícuota
Volumen desconocido (mL) = _________
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
ANÁLISIS RADIOMÉTRICO
OBJETIVOS: Comprender los principios del análisis radiométrico. Determinar la cantidad de yodo presente en una muestra.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector de centelleo. Escalador de conteo. Pipetas y tubos de ensayo. Centrifugadora.
FUENTES RADIACTIVASI-131 emisor β, γ vida media = 8.05 d
PROCEDIMIENTO Preparar una solución estándar de NaI marcada con 131I con una concentración de 0.001 N. Tomar una alícuota de 0.2 mL de la solución estándar con una pipeta y colocarlos en un tubo de
ensayo. Colocar el tubo en el detector de centelleo y contarla por un minuto. Tomar de la muestra problema (AgNO3) 2.5 mL, con concentración desconocida y adicionar 0.5
mL de HNO3 de concentración conocida para tener un volumen total de 3 mL. Agregar un exceso de la solución estándar marcada de NaI (3 mL). Dejar reposar y calentar unos minutos para favorecer la formación del precipitado de AgI. Una vez terminada la reacción, colocar el tubo en una centrifugadora para acumular el
precipitado formado (de 5 a 10 minutos). Tomar una alícuota de 1 mL del sobrenadante y contarlo en el detector para obtener su
actividad.
RESULTADOSCon la siguiente ecuación es posible calcular los equivalentes de AgNO3 presentes en la solución inicial:
En donde:
(meq)x son los miliequivalentes de Ag en la muestra con concentración desconocida.Ns es la normalidad de la solución estándar.Vs es el volumen del estándar agregado al tubo.Ry es la actividad del sobrenadante.Vc es el volumen de la solución estándar a la que se le mide la actividad.Vr es el volumen total en el tubo de reacción.Rs es la actividad de la solución estándar.Vy es el volumen del sobrenadante.
Para la concentración de la muestra de AgNO3, se tiene:
En donde:Nx es la normalidad de la disolución de AgNO3 a determinar.Vx es el volumen de AgNO3 agregado al tubo (antes de agregar el volumen de HNO3).
Ns (N) Rs (cpm/mL)Vs (mL) Vy (mL)
Ry
(cpm/mL)(meq)x
Vc (mL) Vx (mL)Vr (mL) Nx (N)
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
SIMULACIÓN DE ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN (2)
OBJETIVOS: Observar cómo varía la transmisión de la radiación a través de deferentes materiales.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector de centelleo Tubo con diferentes materiales Papel milimétrico
FUENTES RADIACTIVASFuente de 90Sr
PROCEDIMIENTO Colocar el tubo cubierto con el papel milimétrico en el detector. Hacer un conteo durante 1 minuto y anotar el valor. Desplazar el tubo una distancia pequeña (1 cm) e ir midiendo las cuentas por minuto. Hacer una gráfica de actividad vs. distancia. Destapar el tubo cubierto y analizar los materiales. Identificar en la gráfica cada material.
RESULTADOSdistancia (cm) actividad (c/m ó cpm) material
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
EXTRACCIÓN CON SOLVENTES
OBJETIVOS: Calcular el coeficiente de partición del 131I en el sistema agua-cloroformo. Verificar la eficiencia de la separación de una sustancia en solución mediante el uso de solventes
inmiscibles.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector G. M. Centrífuga Embudo de separación Tubos de ensayo Planchetas Pipetas Espátula Solución de 131I en forma de yoduro KI Solución de Na2S2O3 al 5% Cloroformo Solución de FeCl3 al 5%
FUENTES RADIACTIVASI-131 emisor β, γ vida media = 8.05 d
PROCEDIMIENTO Colocar 1 mL de la solución de 131I en el embudo de separación. Agregar 10 mg de KI, 1 mL de cloroformo y 3 gotas de solución de FeCl3 al 5%. Agitar vigorosamente la mezcla y dejar separar las fases. Descartar la fase acuosa (agua = 1 g/cm3, cloroformo = 1.483 g/cm3). Lavar 5 veces la fase orgánica con alícuotas de 1 mL de agua desionizada, descartar siempre la
fase acuosa. Adicionar 1 mL de agua desionizada, agitar y centrifugar la mezcla alrededor de un minuto. Colocar en 2 tubos de ensayo diferentes la fase acuosa y la fase orgánica. Adicionar 1 mL de solución de Na2S2O3 al 5% y agitar. Medir el volumen total de cada fase. Tomar 0.2 mL de cada tubo y contar ese volumen por 5 minutos en el detector G. M. (En el caso
del tubo de la fase orgánica, al agregar la solución de Na2S2O3, el yodo pasará a este compuesto en forma de yoduro por lo cual, los 0.2 mL a medir serán de la fase acuosa correspondiente al Na2S2O3, pero la actividad corresponde a la fase orgánica. En resumen se miden dos fases acuosas, una de cada tubo, la actividad de una de ellas será la actividad de la fase orgánica).
Corregir las lecturas por fondo.
RESULTADOSFondo (cp5m) Actividad 0.2 mL fase acuosa (cp5m) Actividad 0.2 mL fase orgánica (cp5m)
C C-F C C-F
Volumen fase orgánica (mL) Volumen fase acuosa (mL) Relación de volúmenes
Coeficiente de reparto K Masa de 131I en fase acuosa (mg) Masa de 131I en fase orgánica (mg)
El coeficiente de reparto es la relación de concentraciones entre las fases, pero puede asociarse esta concentración a la actividad producida por el radioisótopo:
en donde:
Para determinar la masa de 131I, se toma en cuenta la cantidad agregada de KI al inicio (10 mg), representada por mtotal, si esta masa fue la que se repartió entre las dos fases, se tiene:
Y sustituyendo en la ecuación del coeficiente de reparto, es posible obtener las masas de 131I en ambas fases:
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
CONCENTRACIÓN DE TRAZAS DE 131 I A TRAVÉS DE LA FILTRACIÓN CON CARBÓN ACTIVADO
OBJETIVOS: Determinar la eficiencia de retención de trazas de 131I en una capa de carbón activado gracias al
fenómeno de la adsorción.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Detector de centelleo Barra de agitación Parrilla de agitación Tubos de ensayo Lámpara de luz infrarroja Gradilla Vaso de precipitados Pipetas graduadas Pipeta Pasteur Probeta Matraces aforados de 10 mL Sistema de filtración al vacío Espátula Papel filtro milipore de 80 micras 2-propanol Solución de 131I en forma de yoduro Agua desionizada Carbón activado
FUENTES RADIACTIVASI-131 emisor β, γ vida media = 8.05 d
PROCEDIMIENTO Pesar 1.25 g de carbón activado y colocarlo en el vaso de precipitados. Pesar el papel filtro a utilizar. Agregar 25 mL de 2-propanol y agitar con ayuda de la barra magnética en la parrilla hasta
homogeneizar la disolución. Tomar una alícuota de 5 mL de la solución homogeneizada y colocarlo en el sistema de filtración
para depositar una capa de carbón activado sobre el papel filtro. Lavar el carbón activado con agua desionizada. Retirar la solución filtrada del equipo. Dejar secar la capa de carbón activado. Pesar el papel filtro con la capa de carbón activado. Determinar la masa de la capa de carbón activado retenida por el papel filtro. Tomar una alícuota de 1 mL de la solución original marcada con 131I y verterla en un matraz
aforado de 10 mL, después aforar con agua desionizada. De esta disolución tomar una alícuota de 1 mL y medir su actividad por 5 minutos en el detector
de centelleo. En el nuevo sistema de filtrado (ya con el papel filtro con la capa de carbón activado seco), con
ayuda de una pipeta Pasteur, adicionar los 9 mL restantes de la disolución preparada en el matraz aforado, cuidando no destruir la capa de carbón activado.
Dejar reposar el sistema de filtración hasta que el filtrado esté seco. Una vez apagado el sistema de filtración al vacío, tomar una alícuota de 1 mL de la disolución
filtrada (desecho) y medir su actividad (debida al yodo que no fue adsorbido) por 5 minutos en el detector de centelleo.
Calcular el porcentaje en la eficiencia de retención del yodo en el carbón activado. Determinar la masa de 131I retenida por el filtro de carbón activado.
RESULTADOS
Masa papel filtro (g)
Masa carbón activado (g)
Concentración carbón activado
(g/mL)
Masa capa de carbón activado
(g)
Actividad alícuota 1 mL
Actividad de 9 mL restantes del
Actividad alícuota 1 mL agua de
Eficiencia de retención (%)
Masa de 131I adsorbida (g)
del matraz (cp5m)
matraz (cp5m) desecho (cp5m)
Para determinar la actividad de los 9 mL restantes del matraz se utiliza la ecuación:
En donde:A1 es la actividad de la alícuota de 1 mL tomada de la disolución preparada del matraz aforado.V1 es el volumen tomado (1 mL).A2 es la actividad de los 9 mL restantes del matraz aforado y que se agregaron al sistema de filtración.V2 son los 9 mL restantes del matraz.
Para el cálculo de la eficiencia en la retención se emplean las actividades de los 9 mL agregados (A2) y del agua de desecho de la filtración (Adesecho):
En donde la resta A2 – Adesecho puede nombrarse como Aretenida que es la actividad de la masa de yodo retenida en el carbón activado.Finalmente, para obtener la masa de 131I retenida por el carbón activado, con la ecuación ya empleada en otras ocasiones:
Es importante tomar en cuenta la eficiencia del detector para determinar las desintegraciones por minuto (6.57%). El pico observado en el espectro obtenido por el detector está a una energía de 364 keV (el 131I decae 82% con esta energía).
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
REACCIONES DE RETROCESO (PROCESO SZILARD-CHALMERS)
OBJETIVOS: Verificar la reacción de Szilard-Chalmers. Investigar los resultados de reacciones de retroceso en varios sistemas químicos.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Yoduro de etilo Solución de Na2S2O3 0.1 N Detector de centelleo Tintura de yodo Embudo de filtración Cronómetro Tubos de ensayo Vaso de precipitados Pipeta graduada
FUENTES RADIACTIVAS128I radiactivo formado por la reacción nuclear de captura de neutrón por el 127I inerte, 127I(n,)128I y fuente de neutrones rápidos.
PROCEDIMIENTO Colocar 5 mL de yoduro de etilo en un tubo y ponerlo en la fuente de neutrones alrededor de 2
horas. Hacer el paso anterior para una muestra que se llamará estándar de yoduro de etilo. Tomar una alícuota de 0.2 mL de un estándar de yoduro de etilo y contarlo en el detector de
centelleo por 2 minutos. Transferir la primera solución a un embudo de separación y realizar 3 extracciones con porciones
de 5 mL de Na2S2O3 0.1 N. Combinar todas las fases acuosas extraídas y transferir una alícuota de 1 mL a un tubo. Contar la actividad del tubo con la alícuota en el detector de centelleo por 2 minutos. Agregar una gota de tintura de yodo a la fase orgánica. Realizar otras 3 extracciones con porciones de 5 mL de Na2S2O3 0.1 N. De nuevo combinar las fases acuosas y tomar una alícuota de 1 mL y contarla en el detector por
2 minutos. Corregir las lecturas por el tiempo de enfriamiento.
RESULTADOSTiempo
irradiación (min)
Tiempo enfriamiento
(min)Actividad (cp2m)
Actividad corregida (cp2m)
Volumen alícuota (mL)
Actividad específica (cpm/mL)
Estándar
Sin acarreador
Con acarreador
Coeficiente de reparto K
Volumen fase
orgánica (mL)
Volumen fase
acuosa (mL)
Relación de
volúmenes
Fracción analito fase acuosa (F3)
Fracción analito fase
orgánica (E3)
Eficiencia no extracción
fase acuosa (%)
Eficiencia extracción
fase orgánica (%)
Sin acarreador
Con acarreador
La fracción de analito en la fase orgánica y acuosa después de una extracción, se definen respectivamente como:
Después de n extracciones, las fracciones de fase orgánica y acuosa se determinan mediante:
Y simplemente el porcentaje de analito presente en cada fase (eficiencia de extracción en el caso de la fase orgánica) es:
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE POTASIO EN MUESTRAS
OBJETIVOS: Construir una curva de calibración para relacionar la eficiencia en la detección con la geometría
del sistema. Determinar la concentración de potasio en una muestra por medio de la relación de actividades
específicas.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO KCl grado reactivo analítico. Recipiente de plástico con tapa (Marinelli). Regla. Espátula. Balanza. Sistema de detección radiactiva. Equipo de cómputo con el software “Maestro” de detección radiactiva.
FUENTES RADIACTIVASRadioisótopo natural 40K, alrededor del 0.0118% del K elemental.
PROCEDIMIENTO Medir cierta cantidad de KCl con ayuda de la balanza. Colocar esta cantidad de KCl en el recipiente Marinelli. Distribuir de manera homogénea el KCl en el recipiente Marinelli. Con ayuda de una regla, medir la altura que alcanza el reactivo dentro del recipiente (alrededor
de 55-60 g dan aproximadamente 1 cm de altura). Encender la PC, cargar el software Maestro y fijar las condiciones de operación (tiempo de
detección de 600 segundos). Colocar el recipiente dentro del equipo de detección. Obtener el espectro de radiación electromagnética y por medio del botón “Peak info” obtener la
cuentas detectadas en este tiempo. Registrar los datos necesarios en la tabla. Repetir el procedimiento anterior hasta llenar el contenedor Marinelli. Con ayuda de los datos obtenidos en la tabla, elaborar la gráfica de eficiencia (%) vs. altura (cm).
RESULTADOS
Masa KCl (g)
Altura (cm)
Cuentas Tiempo vivo (s)
Actividad (c/s)
Núcleos 40K→40Ar
Actividad (des/s)
Eficiencia (%)
Para el cálculo de la actividad (des/s) del KCl, se utiliza la siguiente ecuación:
Para el cálculo de los núcleos 40K→40Ar se tiene:
En donde:mKCl es la masa de KCl medida en la balanza (g).MKCl es la masa molecular del KCl (75.44 g/mol).NA es el número de Avogadro (6.022 x 1023 partículas/mol).AI(40K) es la abundancia isotópica del 40K (0.0118%).BR(40K→40Ar) es el “Branching Ratio”, es decir, el porcentaje de núcleos de 40K que decaen a 40Ar (11%).
Para el cálculo de la eficiencia, sólo basta recordar que para un mismo intervalo de tiempo:
Para calcular la concentración de K en una muestra, se emplea el concepto de actividad específica (actividad por unidad de masa o volumen):
Para una muestra que contiene potasio se tiene:
En donde:CK es la concentración de K en la muestra (g K/g muestra).Smuestra es la actividad específica de K en la cantidad (masa o volumen) de muestra (Bq/g muestra).SK es la actividad específica de 1 g de K (3.44 Bq/g K).NOTA: tanto en Smuestra como en SK se debe considerar el BR(40K→40Ar).
Ahora considerando 1 g de K se tiene:
CUESTIONARIO1. Se mide en un detector de centelleo una muestra de sedimento marino, la cual tiene una
masa de 401.3 g y alcanza una altura de 6 cm una vez dentro de un contenedor Marinelli (3x3”). Esta muestra rinde 70449 cuentas en un tiempo vivo de 76209.64 s. El fondo medido para este experimento fue de 8980 cuentas en 37444.12 s (las mediciones de las cuentas se tomaron a partir del pico de 40K, con una energía de 1461 keV, del espectro correspondiente). ¿Cuál es la concentración de potasio en la muestra?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Nombre:PRÁCTICA NÚMERO:
DESCONTAMINACIÓN SUPERFICIAL
OBJETIVOS: Eliminar la contaminación radiactiva por fricción y desgaste.
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y EQUIPO Tubo de centelleo. Escalador de conteo. Fórceps y varilla-aplicador. Bloques de madera porosa. Trozos de tela, de papel y de lija. Accesorios varios: estufa, guantes, pinzas, vasos, piseta.
FUENTES RADIACTIVASComo trazador radiactivo, unos mL de “leche” de un minigenerador.
PROCEDIMIENTO Asegurarse de que el voltaje esté al mínimo. Encendido general, dejar calentar 5 minutos. Contar durante un minuto la actividad por fondo. Depositar alrededor de 9 mL de “leche” del minigenerador en un vaso de precipitados pequeño. Verter 3 mL sobre 3 bloques de madera porosos y secos. Dejar secar el bloque de madera usando un ventilador, un foco o una estufa con calor suave. Contar la actividad (cpm) de cada bloque contaminado. Frotar vigorosamente cada bloque de madera sucesivamente con tela, papel y lija sobre la
superficie contaminada. Aplicar el mismo procedimiento en cada caso (presión y número de frotes).
Anotar las lecturas de la actividad de cada trozo de tela, papel y lija contándolos durante un minuto.
Anotar la actividad de cada bloque de madera después de ser frotado.
Precaución: Use mascarilla y campana radioquímica durante la frotación para evitar inhalar o contaminar con polvo radiactivo.
RESULTADOS
Material Actividad antes de la fricción (cpm)
Actividad después de la fricción (cpm)
Diferencia en actividad (cpm)
TelaLijaPapel
CUESTIONARIO1. ¿Por qué al secar un bloque de madera contaminado no se elimina la radiactividad?
2. ¿Qué material mostró la mayor actividad y qué significado tiene esto?
3. ¿Por qué el fondo ambiental de cada material no se resta en este experimento?
4. ¿Podría utilizarse alguna técnica con trazador radiactivo como para evaluar desgaste de equipo por fricción?
5. El bloque de madera tratado, ¿mostró alguna actividad residual?
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA