Cat alom and Radioactivity

a nap idézete

soha senki nem nyert érmet egy időben történő kudarcért.

— Frank McDonald, a NASA vezető tudósa

Bevezetés

 1.ábra: a legidősebb fiaim kedvenc Inge.

1. ábra: kép a legidősebb fiam kedvenc ingén.

nem vagyok macska ember – az egyetlen alkalom, hogy a macskák jönnek fel a családomban annak tekintetében, hogy Schrödinger Macska (1.ábra). Azonban most találkoztam az Oak Ridge Associated Universities egy érdekes weboldalával, amely a macskaalomról és arról a tényről szól, hogy kissé radioaktív. Néhány macskaalom enyhén radioaktív, mert bentonit agyagot tartalmaz, amely kis mennyiségű radioaktív uránt (238U), tóriumot (232u) és káliumot (40K) tartalmaz. Érdekesnek találom ezt a weboldalt, mert tartalmazza a mért sugárzási adatokat és a macskaalmokban található nehézfémek (urán és tórium) becslését.

úgy gondoltam, hogy érdekes lenne belemenni a kapcsolódó számítások részleteibe. Itt vannak a weboldalon bemutatott kulcsszámok:

  • 4 évente milliárd font agyag alapú macskaalom kerül felhasználásra (ésszerű szám, de nincs megadva forrás).
  • 50 000 font urán van ebben a macska alomban.
  • 120 000 font tórium van ebben a macska alomban.

az összeg becslésének megerősítéséhez radioaktív elemek, a weboldal szerzője által végzett következő sugárzási méréseket fogom használni:

  • 4 picoCuries (pCi) 238U sugárzás / gramm macska alom.
  • 3 pCi 232.sugárzás / gramm macskaalom.
  • 8 pCi 40K sugárzás / gramm macskaalom.

háttér

évente gyártott agyag alapú macskaalom mennyisége

a weboldal következő idézete elmondja nekünk, hogy mennyi agyag alapú macskaalom készül az Egyesült Államokban évente, amire szükségem lesz a követendő számításokhoz.

agyag alapú macskaalmot kell bányászni. Az Egyesült Államok Geológiai Társasága ezt becsüli 85 százaléka 2.Ebben az országban évente 54 millió tonna agyagot használnak fel a kedvtelésből tartott állatok hulladékának felszívására, a macskaalom a domináns. Körülbelül 20 vállalat üzemeltet ilyen bányákat 10 államban.

A radioaktivitás-számítások alapjai

számos helyen lehet megtudni, hogyan kell elvégezni a radioaktív anyagokkal kapcsolatos számításokat. Ezen a blogon vannak példák a következő bejegyzésekre:

  • gránit Önmelegítő Math
  • nukleáris akkumulátor Math
  • radioaktív banán Math
  • mennyi radioaktív anyag van a füstjelző?

analízis

megközelítés

mivel a macskaalom egy adott tömegére (egy grammra) vonatkozóan minden egyes elemre sugárzásmérést végeztem, Meg tudom becsülni az urán, a tórium és a kálium mennyiségét egy gramm alomban, ha tudom az urán, a tórium és a kálium által grammonként előállított sugárzás mennyiségét. Miután megismertem a radioaktív elem mennyiségét az alom grammjára, kiszámolhatom a macskaalomba évente ártalmatlanított nehézfémek mennyiségét az évente előállított agyag alapú macskaalom teljes tömegének felhasználásával.

alapvető radioaktivitás matematika

a 2. ábra bemutatja, hogyan számoltam ki a másodpercenként bekövetkező bomlások számát minden 238U, 232th és 40K grammra a felezési idő képlet segítségével. Feltételezem, hogy a 238U az urán sugárzásának domináns forrása, amelynek számos radioaktív izotópja van (például 235U).

M ábra: alapvető radioaktív anyagok matematika.

2. Ábra: Alapvető Radioaktív Anyagok Matematika.

ezeket a számadatokat független ellenőrzésnek vetettem alá az A. függelékben.

az évente ártalmatlanított urán és tórium tömege

a 3.ábra azt mutatja be, hogyan tudom elvégezni a referencia cikk sugárzási méréseit, és kiszámítani az urán és tórium mennyiségét az egyes évi macskaalom-termelésben (csak agyagalapú).

 M ábra: az évente ártalmatlanított urán és tórium tömege.

3. ábra: az évente ártalmatlanított urán és tórium tömege.

következtetés

tudtam, hogy erősítse meg az összes adatot a Oak Ridge Associated egyetemek weboldal. Ez csak annak megerősítése, hogy a sugárzás körülöttünk van.

A. Függelék: Ellenőrző Adatok.

a 4.ábra a bentonit agyagból mért sugárzási emisszió értékeit mutatja, amelyeket egy kutatási cikkben találtam.

 M ábra: Az urán, a tórium és a kálium felsorolt sugárzási szintjei.

4. ábra: Az urán, a tórium és a kálium sugárzási szintjei.

a könnyebb olvasás érdekében kivontam a sugárzási értékeket az alábbi listába.

  • 1 A ppm 238U 12,4 Bq/kg sebességgel sugárzik.
  • 1 ppm 232.sugárzik 4,06 Bq/kg sebességgel.
  • 1% K (0,0119% 40K) sugárzik 313 Bq/kg sebességgel.

a 4.ábrán veszem a 2. ábrán kiszámított sugárzási szinteket, elvégeztem néhány egységkonverziót, és megerősítem az 5. ábrával való egyetértést.

 4.Ábra: Az Eredmények Ellenőrzése.

5. Ábra: Az Eredmények Ellenőrzése.

B. függelék: különböző Uránizotópok bomlási hozzájárulása.

a 6. ábra azt mutatja, hogy a 238U a természetes urán bomlási aktivitásának 96% – át generálja. Az ebben a bejegyzésben végzett durva elemzéshez feltételezem, hogy az összes sugárzás 238U-ból származik.

M ábra: az Uránizotópok relatív bomlási sebességét mutató elemzés.

6. ábra: az Uránizotópok relatív bomlási sebességét mutató elemzés.