Акти́вность радиоакти́вного исто́чника — число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени.
Производные величины Удельная активность — активность, приходящаяся на единицу массы вещества источника.
Объёмная активность — активность, приходящаяся на единицу объёма источника. Удельная и объёмная активности используются, как правило, в случае, когда радиоактивное вещество распределено по объёму источника.
Поверхностная активность — активность, приходящаяся на единицу площади поверхности источника. Эта величина применяется для случаев, когда радиоактивное вещество распределено по поверхности источника.
Единицы измерения активности
В Международной системе единиц (СИ) единицей активности является беккерель (русское обозначение: Бк; международное: Bq); 1 Бк = с−1. В образце с активностью 1 Бк происходит в среднем 1 распад в секунду.
Внесистемными единицами активности являются: кюри (русское обозначение: Ки; международное: Ci); 1 Ки = 3,7 Бк (точно). резерфорд (русское обозначение: Рд; международное: Rd); 1 Рд = 106 Бк (точно). Единица используется редко.
Удельная активность измеряется в беккерелях на килограмм (Бк/кг, Bq/kg), иногда Ки/кг Системная единица объёмной активности — Бк/м³, часто используются также Бк/л. Системная единица поверхностной активности — Бк/м², часто используются также Ки/км² ().
Существуют также устаревшие внесистемные единицы измерения объёмной активности (применяются только для альфа-активных нуклидов, обычно газообразных, в частности для радона): махе; 1 махе = 13,5 кБк/м3; эман; 1 эман = 0,1 нКи/л = 3,7 Бк/л = 3700 Бк/м3.
Зависимость активности от времени Активность (или скорость распада), то есть число распадов в единицу времени, согласно закону радиоактивного распада зависит от времени следующим образом:
где — число Авогадро, — период полураспада, — количество радиоактивных ядер данного типа, — их начальное количество, — постоянная распада, — молярная масса радиоактивных ядер данного типа, — масса образца (радиоактивных ядер данного типа).
Здесь предполагается, что в образце не появляются новые ядра данного радионуклида, в противном случае зависимость активности от времени может быть более сложной. Так, хотя период полураспада радия-226 всего , активность 226Ra в образце урановой руды совпадает с активностью урана-238 в течение почти всего времени существования образца (кроме первых до установления векового равновесия, когда активность радия даже растёт).
Вычисление активности источника Зная период полураспада () и молярную массу () вещества, из которого состоит образец, а также массу самого образца, можно вычислить значение числа распадов, произошедших в образце за период времени по следующей формуле (полученной из уравнения радиоактивного распада):
где — начальное количество ядерЗдесь предполагается, что вещество состоит либо из одинаковых радиоактивных атомов, либо из молекул, в каждой из которых содержится ровно один радиоактивный атом. В противном случае необходимо домножить на коэффициент , равный среднему количеству радиоактивных атомов данного вида, приходящемуся на одну молекулу рассматриваемого вещества. Например, для сверхтяжёлой (тритиевой) воды T2O при вычислении активности трития , а для природного калия при вычислении активности калия-40 (содержание которого в природной смеси изотопов равно 0,0117 %) этот коэффициент равен 1,17×10−4.. Активность равна (с точностью до знака) производной по времени от :
Если период полураспада велик по сравнению с временем измерений активность можно считать постоянной. В этом случае формула упрощается:
При этом удельная активность
Величина называется константой распада (или постоянной распада) радионуклида. Обратная ей величина называется временем жизни (совпадает с периодом полураспада с точностью до коэффициента ; её физический смысл — время, в течение которого количество радионуклида уменьшается в е раз).
Зачастую на практике приходится решать обратную задачу — определять период полураспада радионуклида, из которого состоит образец. Один из методов решения этой задачи, подходящий для коротких периодов полураспада, — измерения активности исследуемого препарата через различные промежутки времени. Для определения длинных периодов полураспада, когда активность за время измерения практически постоянна, необходимо измерить активность и количество атомов распадающегося радионуклида:
Примеры Удельная активность радия-226 — 1 Ки/г. Типичная объёмная активность радона в воздухе над материками — 10…100 Бк/м³. Поверхностная активность цезия-137 в 30-километровой зоне вокруг Чернобыльской АЭС достигает десятков Ки/км².
Примечания
Литература
См. также Банановый эквивалент
Категория:Физические величины Категория:Радиоактивность