53
Wykrywanie i badanie podstawowych cech promieniowania jonizującego Michał Gumiela

Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Wykrywanie i badanie podstawowych cech promieniowania jonizującego

Michał Gumiela

Page 2: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

O mnie i moich zainteresowaniach

Dzień dobry,

Nazywam się Michał Gumiela. Uczęszczam do Liceum Ogólnokształcącego im. Marii Skłodowskiej-Curie w Andrychowie. Od kilku lat intensywnie zajmuję się fizyką, informatyką oraz elektroniką i robotyką.

Jestem fizykiem doświadczalnym oraz ogólnie praktykiem. Budowanie zestawów pomiarowych, robotów czy innych użytecznych konstrukcji dostarcza to dużo przyjemności, nawet jeśli rozwiązywanie wielu problemów wymaga spędzenia nad nimi kolejnej nieprzespanej nocy.

Zapraszam do zapoznania się z projektem!

Page 3: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Elektrownie atomowe w Polsce

Przeciwnicy Zwolennicy

bezpieczeństwo

energetyczne państwa

mutacje czysta i

tania energiaszkodliwe

promieniowanie

skażenie radiacyjne środowiska

Page 4: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Elektrownie atomowe w Polsce

Kto wygra – zwolennicy czy przeciwnicy?

Czy Polska kiedykolwiek będzie miała swoją elektrownie atomową?

Zwykle boimy się tego, czego nie znamy. Ja w praktyce postanowiłem poznać

promieniowanie.

We własnym domu przeprowadziłem eksperymenty pokazujące naturę

PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO

Page 5: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCETo jego obawiamy się najbardziej gdy mówimy o elektrowniach atomowych oraz składowaniu radioaktywnych odpadów.

Do promieniowania jonizującego zaliczamy wszystkie rodzaje promieniowania, które przechodząc przez materię są w stanie oderwać elektron lub wybić go ze struktury krystalicznej.

Źródłami promieniowania są atomy których jądra są zdolne do rozpadu promieniotwórczego, lampy rentgenowskie, synchrotrony. Promieniowanie jonizujące powstaje min. przy okazji procesów jądrowych zachodzących w reaktorach.

Page 6: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Rodzaje promieniowania jonizującegoWyróżniamy następujące rodzaje promieniowania:

alfa – emisja jądra helu 4He

beta plus – emisja pozytonu

beta minus – emisja elektronu

gamma – wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne

promieniowanie X – niskoenergetyczne promieniowanie gamma powstałe w skutek hamowania elektronów

Page 7: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Promieniowanie jonizujące a organizmy żywe

Wpływ niewielkich dawek promieniowana na organizmy żywe (w tym człowieka) jest elementem dyskusji wielu naukowców. Dziś świat nauki skłania się do tego, że małe dawki promieniowania nie są szkodliwe, a nawet mogą być niezbędne do ewolucji (modyfikacji DNA).

Duże dawki promieniowania są niebezpieczne dla zdrowia i życia. Przebywanie na obszarach o podwyższonym poziomie promieniowania może powodować raka i chorobę popromienną.

Page 8: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Licznik Geigera-Müllera

Page 9: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Jak wykryć promieniowanie?

Promieniowania nie widzimy, nie czujemy – nie możemy go wykryć za pomocą naszych zmysłów. Do moich eksperymentów nad promieniowaniem posłużyłem się licznikiem Geigera-Mullera opartym o tubę SBM-20.

Możliwości i zalety:• liczenie cząstek

przelatujących przez tubę

• znana charakterystyka do obliczania skutków biologicznych

• prosta budowa i łatwość obsługi

Minusy:• nie pozwala określić

energii promieniowania• nie jest w stanie

wykryć promieniowania alfa i niskoenergetycznego beta

Page 10: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

TUBA SBM-2o

GENERATORWYSOKIEGO

NAPIĘCIA400V

WZMACNIACZ

IMPULSÓW Z TUBY KONSOLA

POMIAROWACOACHLAB

II+

KOMPUTER +

OPROGRAMOWANIE

Schemat budowy zestawu pomiarowego:

Projekt zakładał zbudowanie zestawu pomiarowego, napisanie odpowiedniego oprogramowania do obsługi sprzętu oraz przeprowadzenie szeregu doświadczeń związanych z promieniowaniem jonizującym.

Page 11: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Schemat licznika:

Page 12: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

SBM-20

transformator

bateria 9V

Złącze do CoachLab

Gotowy układ

Page 13: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Opis przetwornicy i wzmacniacza

Konieczne było zaprojektowanie układu który pozwoli zasilić tubę odpowiednim

napięciem oraz odczyt danych przez konsolę CoachLab II+.

Przetwornica napięcia 9V na 400V:Timer ne555 generuje sygnał o przebiegu prostokątnym o częstotliwości ok. 5kHz, który jest podawany na bazę tranzystora BUZ11Tranzystor zasila impulsowo transformator starego zasilacza (z 230V na 9V) podłączony „na odwrót” tzn. jako uzwojenie pierwotne podłączone uzwojenie, które było wtórnym w zasilaczuPodwyższone napięcie z transformatora jest prostowane przez mostek prostowniczy zbudowany z czterech szybkich diod, a następnie filtrowane kondensatorem wysokiego napięcia, ponieważ tuba wymaga zasilania prądem stałymPrzetwornica podczas pracy pobiera prąd około 45mA

Wzmacniacz impulsów z tuby, pomiar wykonywany przez CoachLab II+

Impulsy z tuby są kierowane na bazę tranzystora 2N555, który je wzmacnia i zasila diodę LED oraz diodę w transoptorzeTransoptor służy do odizolowania galwanicznego Coach’a od reszty układu (w celach bezpieczeństwa – aby wysokie napięcie nie uszkodziło konsoli lub komputera)Do odczytywania impulsów używamy wejścia analogowego Coach’a, które mierzy napięcie.Amplituda impulsu wynosi około 5V

Page 14: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Tuba SBM-20 – serce detektoraSBM-20 to radziecka tuba występująca m.in. w dozymetrze BiełłaZostała wybrana ze względu na dobrze znaną charakterystykę oraz zakres pomiarowy pozwalający wykryć promieniowanie tłaUmożliwia pomiar promieniowania gamma oraz w nieznacznym stopniu – beta.Promieniowanie alfa nie jest w stanie przeniknąć przez metalowe ścianki tuby

Zasada działaniaGdy przez tubę przelatuje cząstka jonizująca, jonizuje ona gaz wewnątrz tuby. Po zjonizowaniu gazu pomiędzy elektrodami tuby przepływa prąd, który możemy zmierzyć. Wyładowanie zostaje szybko zgaszone, aby możliwa była rejestracja kolejnej cząstki.

Konstrukcja tuby:

anoda – cienki drut

mieszanina gazów pod niskim ciśnieniem: Ne + Br2+Ar

katoda - metalowy cylinder

Page 15: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Impuls z detektora w dużym powiększeniu

szum z zasilacza – nie miał żadnegowpływu na pomiary

zarejestrowana jedna cząstka promieniowania

czas martwy tuby

Page 16: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Charakterystyka napięciowa tuby

W celu zbadania działania układu oraz dopasowania odpowiedniego zasilania tuby sporządzono charakterystykę napięciową. Wyznaczony został w ten sposób przedział napięcia którym powinno się zasilać tubę tzw. plateau tuby.

254 304 354 404 454 504 5540

1000

2000

3000

4000

5000

6000

napięcie U (V)

licz

ba

zlicz

(N

)

Page 17: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Prowadzenie pomiarów licznikiem

Liczba impulsów informuje nas o natężeniu promieniowania (liczbie rejestrowanych cząstek w określonym czasie)Ponieważ zjawisko promieniotwórczości ma charakter losowy, statystyczny (co widać na wykresie), większą dokładność otrzymuje się po dłuższym czasie pomiaru. Przykładowy wykres U(t) (impulsy napięcia rejestrowane przez COACH)

Dzięki możliwości zobaczenia takiego wykresu, a nie suchego wyniku ten licznik jest wyjątkowy – idealny do pokazów w szkolnych pracowniach fizycznych

Zadaniem było zliczyć wszystkie pionowe kreski – każda odpowiadała jednej cząstce przechodzącej przez tubę. W tym celu dane z COACH zostały zapisane w pliku tekstowym i przetworzone przez program liczący.

Page 18: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Charakterystyka tuby pozwala określić równoważnik dawki pochłoniętej, którego jednostką jest siwert (Sv).

Równoważnik dawki pochłoniętej - jest to ilość energii, którą deponuje cząstka w materii żywej (tkance, organie), przez którą przechodzi, z uwzględnieniem skutków biologicznych wywołanych przez różne rodzaje promieniowania.

Liczba impulsów zliczonych przez tubę w ciągu 40 s odpowiada

dawce wyrażonej w mrem/h (100 rem ≈ 1Sv)

dla tuby: zliczeń (w czasie 40 s)

moc równoważnika dawki pochłoniętej:

Względna niepewność pomiarowa wyrażona jest wzorem:

Pomiary skutków biologicznych

Page 19: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Niepewności pomiarowe

Jako niepewność liczby zliczeń impulsów (N), oraz szybkości liczby zliczeń (I) na podstawie jednego pomiaru przyjmuję średnie odchylenie standardowe w rozkładzie Poissona.

Niepewność pomiarowa średniej arytmetycznej z większej ilości pomiarów o takim samym czasie trwania jest równa:

Często w zdarza się konieczność odejmowania wpływu tła od wyniku pomiaru. Niepewność w takim wypadku jest sumą geometryczną niepewności standardowych tła oraz pomiaru i wyraża się wzorem:

Każdy pomiar obarczony jest niepewnością pomiarową. W celu obliczenia niepewności pomiarowych wykorzystywane będą następujące metody:

Page 20: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Pomiar kalibracyjno-sprawdzający

Zakładając, że w przybliżeniu w każdej elektrodzie jest tyle samo atomów izotopów promieniotwórczych toru, mogę pokazać, że zależność natężenia promieniowania wykrywanego przez licznik od ilości atomów izotopów emitujących promieniowanie jest liniowa co potwierdza poprawność działania układu.

0 1 2 3 40

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

ilość elektrod

cps

Page 21: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Wykrywanie promieniowania - niekonwencjonalnieZdecydowanie bardziej oryginalnym detektorem promieniowania może być matryca CCD zwykłego aparatu. Poniżej przedstawiam obraz z kamery internetowej, której matryca została przysłonięta folią aluminiową – bez promieniowania i z promieniowaniem.

brak promieniowania małe natężenie bardzo duże natężenieRejestrowane było niskoenergetyczne promieniowanie X. Sposób działania aparatu opiera się na efekcie fotoelektrycznym wewnętrznym. Matryca CCD jest czuła bardzo podobnie jak na światło widzialne.Niestety w warunkach domowych nie mam możliwości kalibracji takiego sprzętu.

Jedno jest pewne – jeśli na zdjęciu z aparatu zobaczysz białe kropki spowodowane promieniowaniem to jego natężenie jest zwykle BARDZO DUŻE.

Page 22: Prezentacja gw promieniowanie final na strone
Page 23: Prezentacja gw promieniowanie final na strone
Page 24: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Badanie obecności i podstawowych cech promieniowania jonizującego

Page 25: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Tło promieniowania jonizującego

Na promieniowanie pochodzenia naturalnego i sztucznego które składają się na tło promieniotwórcze jesteśmy narażeni przez całe życie. Natężenie promieniowania tła jest różna w zależności od miejsca i czasu badania.

promieniowanie kosmiczne

radon w powietrzu

promieniotwórczość pochodzenia sztucznego

izotopy w skorupie ziemskiej

źródła tła promieniotwórczego

Page 26: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Jakie jest natężenie promieniowania tła u mnie w domu?

Page 27: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Pomiar promieniowania tła

RÓWNOWAŻNIK MOCY

DAWKI:

(0,14 ± 0,09) µSv/h

PO ROKU PRZEBYWANIA

W TYM POKOJU

OTRZYMAMY DAWKĘ:

(1,2 ± 0,7) mSv

W POLSCE STATYSTYCZNA

DAWKA W CIĄGU ROKU

POCHODZĄCA OD

PROMIENIOWANIA TŁA

WYNOSI:

1,5 - 3,5 mSv

1 2 3 4 5 6 7 80

50

100

150

200

250

numer pomiaru (każdy trwał 500s)

liczb

a z

licze

ń (

N)

cps = liczba zliczeń na sekundę

szara gruba linia na wykresie przedstawia wartość średnią liczby zliczeń wraz z niepewnością pomiarową

Page 28: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Materiały radioaktywne w naszym domu

Elektrownia atomowa oddalona o kilkadziesiąt kilometrów od naszego domu niekoniecznie jest najbliższym miejscem występowania radioaktywnych materiałów. Nawet nie zdajemy sobie sprawy z tego jak dużo radioaktywnych pierwiastków znajdziemy w naszym domu.

Oczywiście musiałem zbadać takie źródła promieniowania jonizującego oraz dowiedzieć się jaki wpływ mogą mieć na organizmy żywe.

Następnie wykonałem „promieniotwórcze mapy” pokazujące promieniowanie w domu i szpitalach.

Page 29: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Elektrody spawalnicze TIGG – zawierają 2% toru

Page 30: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

KCl – sól używana jako substytut soli kuchennej (NaCl) – zawiera izotop K-40

Page 31: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Koszulka żarowa (Auera) do lamp gazowych - zawiera tlenek toru ThO2

Warto zauważyć, że producent nie informuje o radioaktywności produktu

Page 32: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Badanie próbki popiołu z węgla kamiennego

Page 33: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Badanie próbki kurzu i pyłu z piwnicy

Page 34: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

szkło uranowe - zawiera około 2% związków uranu

(np. Na2U2O7)Dawniej popularne były zastawy i wazony ze szkła uranowego. Obecnie spotykane jako stare okazy kolekcjonerskie.

Page 35: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

obiekt badaniailość

badanej próbki

liczba zliczeńw

40 sekund

stosunek promieniowania

próbki do promieniowania

tła

koszulka Auera 1szt./3g 2960 ± 20 211

KCl 27g 160 ± 3 11

elektroda TIGG 1szt./2,5g 40 ± 2 2,8

szkło uranowe 3,1g 41 ± 3 2,9

popiół 500g 10 ± 1 0,7

kurz i pył

węglowy100g 8 ± 1 0,5

tło - 14 ± 1 1

Page 36: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Omówienie wyników

Podczas każdego pomiaru tuba stykała się z próbką. Wyniki pokazują, że przedmioty będące źródłem promieniowania o rejestrowanym natężeniu możemy bez problemu nabyć np. w sklepie budowlanym, turystycznym, ogrodniczym (nawozy potasowe).Promieniowanie przedmiotów znalezionych w

domu - nawet 250 mSv na rok (przy bezpośrednim,

stałym kontakcie z koszulką Auera np. noszeniu w kieszeni)

Dawka pochłonięta przez ludzi sąsiadujących z elektrowniami

atomowymito mniej niż 0,06 mSv na rok

Page 37: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Omówienie wynikówOczywiście nikt nie ma permanentnego i bezpośredniego kontaktu z badanymi źródłami przez dłuższy okres czasu. Koszulkę żarową wkładamy do lampy, która absorbuje większość promieniowania, elektrodami spawamy przez chwilę (tutaj mogą być jednak alfa-promieniotwórcze opary – należy uważać!).

Moją szczególną uwagę zwrócił węgiel i produkty jego spalania – są radioaktywne. Wysnuwam wniosek, że elektrownie węglowe również zanieczyszczają środowisko radioaktywnie. Wniosek ten potwierdzam szybko w literaturze (niestety nie miałem możliwości przebadania hałd spalonego węgla – musiały mi wystarczyć eksperymenty w domu).

Roczna dawka promieniowania pochłoniętego w okolicy elektrowni węglowej może być nawet 3-6 razy większa niż w przypadku elektrowni jądrowej.

Należy jednak spokojnie stwierdzić, że nie niesie to z sobą żadnego zagrożenia dla zdrowia lub życia ludzi mieszkających w pobliżu elektrowni.

Page 38: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

KCl zamknięte w szklanej kolbie.Nawet w takim opakowaniu licznik pokazuje 6 zliczeń ponad tło.

Page 39: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Bezpieczeństwo osobiste w razie awarii

Współczesne elektrownie atomowe posiadają wiele systemów bezpieczeństwa jednakże nierzetelne byłoby nie dopuszczać możliwości wystąpienia tragicznych w skutkach katastrof.

Do kolejnego eksperymentu wprowadźmy następujące założenia:

uwolnieniu ulega radioaktywne paliwo jądroweposiada stały stan skupienia (zakładam, że do powietrza poza budynkiem elektrowni nie przedostają się lotne pierwiastki promieniotwórcze)miejsce występowania możemy traktować w przybliżeniu jako punktpomijamy obecność atmosfery

Jakie znaczenie w takim przypadku ma odległość przebywania od miejsca

skażenia na moc dawki pochłoniętej przez organizm żywy?

Page 40: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Geometryczne osłabienie promieniowaniaDo zbadania tego problemu została użyta koszula Auera zwinięta

w małą kulkę.Zbadana została zależność natężenia promieniowania I, od odległości tuby

od źródła r.

WNIOSEK z pomiarów:

Natężenie promieniowania jest wprost proporcjonalne do 1/r2. Oznacza to, że

przebywając dwa razy dalej od miejsca skażenia jesteśmy narażeni na cztery razy mniejszą moc dawki promieniowania.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30

2

4

6

8

10

12

14

odległość 1 / r2 (1/cm2)

natę

żenie

I (

N/s

)SBM-2o

r

źródło promieniowania

Page 41: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Pochłanianie promieniowaniaNiestety w większości katastrof jądrowych skażenie radioaktywne rozprzestrzenia się również w powietrzu co powoduje duże skażenie na znacznych obszarach. Również usuwanie skażenia wymaga pracy ludzi w warunkach silnego promieniowania.

Konieczne jest stosowanie kombinezonów ochronnych które będą wstanie zaabsorbować promieniowanie.

Z jakich materiałów można zrobić taki kombinezon? Czy każdy kombinezon może być użyty w każdych warunkach?

Aby zdobyć odpowiedzi na te pytania postanowiłem przebadać dwa różne materiały pod kątem pochłaniania promieniowania:

ołów – o dużej gęstościpapier – o małej gęstości

Page 42: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Podstawy teoretyczneWiązka promieniowania gamma o natężeniu I0 przechodząc przez materię ulega osłabieniu. Natężenie promieniowania po przejściu przez warstwę o grubości x wyraża się wzorem:

gdzie µ jest liniowym współczynnikiem pochłaniania i charakteryzujemateriał pochłaniający. Współczynnik ten jest zależny od rodzaju ośrodka i energii promieniowania gamma.

Mając do dyspozycji:

źródło promieniowania złożone z czterech koszulek Auerablaszki ołowianekartki papieru

badałem przechodzenie promieniowania przez warstwę papieru i ołowiu. Oszacowałem liniowe współczynniki pochłaniania i porównałem przydatność materiałów do ochrony przed promieniowaniem gamma.

Page 43: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Liniowy współczynnik pochłaniania dla ołowiu

x (cm) Liczba zliczeń N ln(N)0 2647 7,88

0,02 743 6,61

0,03 661 6,49

0,05 610 6,41

0,07 571 6,35

0,08 551 6,31

0,1 543 6,30

0,12 517 6,25

0,15 514 6,24

W celu wyeliminowania osłabienia geometrycznego, źródło było w stałej odległości od detektora promieniowania.Kolejne warstwy materiału absorbującego były wkładane pomiędzy źródło i tubę. Wpływ powietrza na osłabienie natężenia został pominięty.Tabela obok przedstawia wyniki pomiarów.ANALIZA WYKRESÓW Z NASTĘPNYCH SLAJDÓW:

Zauważam, że do wszystkich punktów pomiarowych nie da się dopasować jednej prostej. Pomiary zostały powtórzone 4 razy uzyskując zbliżone rezultaty.

Już cienka warstwa ołowiu mocno osłabia promieniowanie (niebieskie punkty), a dalszy spadek natężenia wymaga grubszej warstwy ołowiu (czerwone punkty).

Oznacza to, że mam do czynienia z co najmniej dwiema energiami kwantów promieniowania gamma. Promieniowanie o niższej energii jest całkowicie tłumione już w cienkiej warstwie ołowiu, a przez grubsze warstwy przechodzi promieniowanie o wyższej energii.

Należy rozpatrywać dwa współczynniki absorpcji dla promieniowania o różnych energiach.

Page 44: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.165.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

x (cm)

ln(N

)

Page 45: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Przyjmuję, że w przybliżeniu dla grubości x = 0,3 mm promieniowanie o niższej energii jest całkowicie tłumione. Korzystając z danych z poprzedniej tabeli rysujemy wykres:

0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.096.2

6.25

6.3

6.35

6.4

6.45

6.5

6.55

f(x) = − 3.60866064273632 x + 6.59908219091433

x (cm)

ln(N

)

Z wykresu odczytujemy µ = 3,6cm-1

Jest to liniowy współczynnik absorpcji dla promieniowania o wyższej energii.Dzięki znajomości tego współczynnika, możemy obliczyć ilość zliczeń N dla mniejszego x, a następnie odejmując od zmierzonego N wyznaczyć liczbę zliczeń tylko dla promieniowania o mniejszej energii.

Obliczone wartości przedstawia wykres obok. Możemy na jego podstawie podać liniowy współczynnik absorpcji dla promieniowania o niższej energii.µ = 240 cm-1

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.0350

1

2

3

4

5

6

7

8f(x) = − 9.69286878564435 ln(x) − 33.8416762337235f(x) = − 236.532211961773 x

+ 7.86881490128999

x (cm)

ln(N

)

Page 46: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

x

(cm)

liczba

zliczeń Nln(N)

0 2955 7,991254

0,1 1935 7,567863

0,2 1220 7,106606

0,3 790 6,672033

0,4 715 6,572283

0,5 650 6,476972

0,6 620 6,429719

0,7 585 6,371612

0,8 550 6,309918

0,9 540 6,291569

1 525 6,263398

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.26

6.5

7

7.5

8

8.5

x (cm)

ln(N

)

Liniowy współczynnik pochłaniania dla papieru

Page 47: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Przyjmuję, że dla grubości x = 3 mm promieniowanie o niższej energii jest całkowicie tłumione.Korzystając z danych z poprzedniej tabeli rysuję wykres:

Z wykresu µ = 0,6 cm-1

Jest to liniowy współczynnik absorpcji dla promieniowania o wyższej energii.Dzięki znajomości tego współczynnika, można obliczyć ilość zliczeń (N) promieniowania o mniejszej energii.

Obliczone wartości przedstawia wykres obok. Można na jego podstawie podać liniowy współczynnik absorpcji dla promieniowania o niższej energii.µ = 11 cm-1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.16

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

f(x) = − 0.574199961971584 x + 6.79666808236806

x (cm)

ln(N

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.353

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

f(x) = − 10.9574049688214 x + 7.6368

x (cm)

ln(N

)

Page 48: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Porównanie osłabienia promieniowania

Page 49: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Promieniowanie gamma jest bardzo przenikliwe, a jego przenikliwość w danym materiale zależy od energii (im wyższa energia tym bardziej przenikliwe jest promieniowanie). Zatem nie zawsze określona warstwa materiału (np. kombinezon) będzie w stanie zatrzymać odpowiednią część promieniowania tak aby zabezpieczyć człowieka.

Porównując współczynniki absorbcji ołowiu i papieru, a także narysowane wykresy widzimy, że ołów jest znacznie lepszą osłoną przed promieniowaniem od papieru. Niestety jest znacznie cięższy, toksyczny i raczej ciężko z niego zrobić wygodny strój. Dlatego zwykle stosuje się gumę zmieszaną z drobinkami ołowiu.

Na następnym slajdzie przedstawione zostały dokładne przeliczniki pomiędzy ołowiem a papierem oraz grubości kolejnych warstw połowiących (prawdziwe tylko dla tego źródła promieniowania!) .

Wnioski

Page 50: Prezentacja gw promieniowanie final na strone
Page 51: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Czy można połączyć tubę Geigera i zestaw LEGO Mindstorms NXT? Dlaczego nie! W pełni działający detektor pozwala na pomiar natężenia promieniowania. Układ zasilany jest z NXT, a schemat podłączenia jest prawie identyczny jak schemat podłączenia do Coach.

Obecnie trwają intensywne prace nad robotem posiadającym ten detektor promieniowania, który będzie w stanie poszukiwać obszarów skażonych promieniotwórczo oraz (w miarę możliwości) usuwać źródło skażenia.Roboty tego typu mogą zastąpić ludzi w akcjach usuwania skutków katastrof jądrowych.

Dygresja od osiemnastoletniego fana klocków LEGO

Page 52: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Podsumowanie projektu Zbadałem, że w naszym otoczeniu znajduje się wiele

radioaktywnych pierwiastków – uran, tor, potas, a przed promieniowaniem jonizującym praktycznie nie ma ucieczki.

Promieniowanie pochodzące od prawidłowo działającej elektrowni atomowej jest wielokrotnie niższe od promieniowania które emitują elektrownie węglowe, a nawet od dawki którą przyjmujemy podczas kontaktu z koszulkami Auera i innymi powszechnie występującymi pierwiastkami promieniotwórczymi.

Pokazałem w jaki sposób różne materiały mogą chronić nas przed promieniowaniem, co jest szczególnie ważne podczas prac w środowisku o podwyższonej radiacji.

W naszym kraju powinna zostać podjęta rzeczowa dyskusja i edukacja, aby promieniowanie nie budziło powszechnego strachu.

Page 53: Prezentacja gw promieniowanie final na strone

Bibliografia„Liczniki promieniowania” E. Funfer, H. Neuert; PWN 1960http://and.elektroda.eu/elektronika/proste/dozymetr/http://hepwww.rl.ac.uk/ukdmc/radioactivity/Th_chain/Th232.html#chttp://www.atom.edu.pl/index.php/bezpieczenstwo/male-dawki-promieniowania.htmlhttp://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/ElemTab/z82.htmlhttp://pl.wikipedia.org/wiki/O%C5%82%C3%B3whttp://pl.wikipedia.org/wiki/Promieniowanie jonizującehttp://www.evs.anl.gov/pub/doc/Thorium.pdfhttp://pl.wikipedia.org/wiki/Siwerthttp://www.pj.ifd.uni.wroc.pl/pliki/cw_1/Instrukcja_1_2_2011.pdfhttp://www.randomuseless.info/spectra/results/mantles/index.htmlhttp://www.elektrownia-jadrowa.pl/mniejsze-zlo-atom-czy-wegiel-magdalena-szlaz-elektrownia-jadrowa-pl.htmlhttp://www.bigfoto.com/sites/galery/background/background-roof-tile-2.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/36/U_glass_with_black_light.jpg/270px-U_glass_with_black_light.jpg http://danyk.wz.cz/ion_13d.jpg http://hydraulika.sklep.pl/wp-content/uploads/2012/01/plytki-lazienkowe.jpg http://www.mlekovita.com.pl/php_lang/map/ilustracja_szklanka_mleka_U.jpg http://imghost.indiamart.com/data/A/0/MY-1355382/potassium-chloride-kcl_10743807_250x250.jpg http://www.aval.com.pl/upload/jpg/P1-2113.jpghttp://img230.imageshack.us/img230/6417/84859727.jpghttp://www.fizyka.net.pl/ciekawe_pytania/ciekawe_pytania60/pytanie303.jpghttp://www.fizyka.net.pl/ciekawe_pytania/ciekawe_pytania42/pytanie213.jpghttp://www.fizyka.net.pl/ciekawostki/grafika2/pozytonowa.gifhttp://www.fizyka.net.pl/ciekawostki/grafika2/tomografia4.gifhttps://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcTWMHUrDkE3XVMjEzV3zMoiJEnI8j30MYMIvwc94-19ICXmbjNMhttps://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcT1eKtUkZptd4RMic52tDOsmEGWHkEUrCc4JabDQCUcdtpkHU3Thttp://www.ptbr.org.pl/Bezpieczenstwo%20elektrowni.pdfhttp://www.atomistyka.pl/energetyka/bezpieczenstwo.htmlhttp://pl.wikipedia.org/wiki/Elektrownia_j%C4%85drowahttp://www.elektroonline.pl/a/1149