kissanhiekkaa ja radioaktiivisuutta

Päivän sitaatti

kukaan ei ole koskaan voittanut mitalia ajan epäonnistumisesta.

– Frank McDonald, Nasan Päätutkija

Johdanto

Kuva 1: vanhimpien poikieni Suosikkipaita.

Kuva 1: kuva vanhimman poikani Lempipaidassa.

en ole kissaihminen – ainoa kerta, kun kissoja tulee perheeseeni, on Schrödingerin kissan suhteen (kuva 1). Törmäsin kuitenkin juuri Oak Ridgen yliopiston kiinnostavaan nettisivuun, jossa keskustellaan kissanhiekasta ja siitä, että se on lievästi radioaktiivista. Osa kissanhiekasta on lievästi radioaktiivista, koska se sisältää bentoniittisavea, joka sisältää pieniä määriä radioaktiivista uraania (238U), toriumia (232u) ja kaliumia (40k). Tämä sivu on mielestäni mielenkiintoinen, koska se sisältää mitattuja säteilytietoja ja arvion kissanhiekan sisältämistä raskasmetalleista (uraani ja torium).

ajattelin, että olisi mielenkiintoista mennä niihin liittyvien laskelmien yksityiskohtiin. Tässä verkkosivulla esitetyt tunnusluvut:

  • 4 savipohjaista kissanhiekkaa käytetään miljardi kiloa vuodessa (kohtuullinen määrä, mutta lähdettä ei anneta).
  • 50 000 kiloa uraania on tässä kissanhiekassa.
  • 120 000 kiloa toriumia on tässä kissanhiekassa.

vahvistaakseni arviot radioaktiivisten alkuaineiden määrästä käytän seuraavia verkkosivujen tekijän tekemiä säteilymittauksia:

  • 4 picoCuries (pCi): 238 U: n säteilyä / gramma kissanhiekkaa.
  • 3 pCi: tä 232. säteilyä / gramma kissanhiekkaa.
  • 8 pCi 40 K säteilyä / gramma kissanhiekkaa.

Tausta

Savipohjaisen kissanhiekan valmistusmäärä vuodessa

Seuraava lainaus tältä sivulta kertoo, kuinka paljon savipohjaista kissanhiekkaa tuotetaan Yhdysvalloissa joka vuosi, minkä tarvitsen seuraavissa laskelmissa.

savipohjainen kissanhiekka on louhittava. United States Geological Society arvioi, että 85 prosenttia 2.Tässä maassa käytetään vuosittain 54 miljoonaa tonnia savea lemmikkieläinten jätteiden imeytykseen, ja kissanhiekka on hallitseva. Tällaisia kaivoksia operoi noin 20 yritystä kymmenessä osavaltiossa.

Radioaktiivisuuslaskennan perusteet

on lukuisia paikkoja, joissa voi oppia tekemään laskelmia radioaktiivisista aineista. Tässä blogissa, minulla on esimerkkejä seuraavista viesteistä:

  • graniitin itsestään kuumeneva matematiikka
  • Ydinpatterimatematiikka
  • radioaktiivinen Banaanimatematiikka
  • kuinka paljon radioaktiivista ainetta Palovaroittimessa on?

analyysi

lähestymistapa

koska olen tehnyt säteilymittauksia kullekin alkuaineelle tietyn massan (yhden gramman) kissanhiekkaa varten, voin arvioida uraanin, toriumin ja kaliumin määrän grammassa pentuetta, jos tiedän uraanin, toriumin ja kaliumin grammassa tuottaman säteilyn määrän. Kun tiedän radioaktiivisen alkuaineen määrän grammassa kariketta, pystyn laskemaan kissanhiekkaan hävitettävien raskasmetallien määrän vuodessa käyttämällä savipohjaisen kissanhiekan vuotuista kokonaismassaa.

Basic Radioactivity Math

kuva 2 osoittaa, miten laskin 238 U: n, 232: nnen ja 40 K: n grammoille hajoamisten määrän sekunnissa käyttäen puoliintumisajan kaavaa. Oletan, että 238U on pääasiallinen säteilylähde uraanista, jolla on useita radioaktiivisia isotooppeja (esimerkiksi 235U). Osoitan, että tämä oletus on oikea liitteessä B.

 Kuva M: radioaktiivisten aineiden Perusmatematiikka.

Kuva 2: Radioaktiivisten Aineiden Perusmatematiikka.

tarkistin nämä luvut riippumattomasti liitteessä A.

hävitetyn uraanin ja toriumin massa vuodessa

kuva 3 osoittaa, miten voin ottaa säteilymittaukset vertailuartikkelista ja laskea uraanin ja toriumin määrän kunkin vuoden kissanhiekkatuotannossa (ainoastaan savipohjainen).

 Kuva M: vuosittain hävitetyn uraanin ja toriumin massa.

kuva 3: vuosittain hävitetyn uraanin ja toriumin massa.

johtopäätös

pystyin vahvistamaan kaikki luvut Oak Ridgen Associated Universities-sivustolla. Tämä vain vahvistaa, että säteilyä on kaikkialla ympärillämme.

Lisäys A: Tarkistusluvut.

Kuvassa 4 on bentoniittisavesta mitatun säteilypäästön arvot, jotka löysin tutkimuspaperista.

 Kuva M: uraanin, toriumin ja kaliumin säteilytasot.

Kuva 4: uraanin, toriumin ja kaliumin säteilytasot.

lukemisen helpottamiseksi olen poiminut säteilypäästöarvot seuraavaan luetteloon.

  • 1 ppm 238U säteilee nopeudella 12.4 Bq/kg.
  • 1 ppm 232Th säteilee nopeudella 4, 06 Bq/kg.
  • 1% K (0, 0119% 40k) säteilee nopeudella 313 Bq/kg.

Kuvassa 4 otan kuvioon 2 laskemani säteilytasot, suoritin joitakin yksikkömuunnoksia ja vahvistan olevani samaa mieltä Kuvan 5 kanssa.

 Kuva 4: Tarkistan Tulokseni.

Kuva 5: Tulosten Tarkistaminen.

Liite B: uraanin eri isotooppien Hajoamisosuudet.

kuva 6 osoittaa, että 238U tuottaa 96% luonnonuraanin hajoamisaktiivisuudesta. Karkea analyysi suoritetaan tässä postitse, oletan kaikki säteily tulee 238U.

Kuva M: analyysi uraanin isotooppien suhteellisista Hajoamisnopeuksista.

kuva 6: analyysi uraanin isotooppien suhteellisista Hajoamisnopeuksista.