Kattesand Og Radioaktivitet

Dagens Sitat

Ingen har noen gang vunnet en medalje for en feil i tide.

— Frank McDonald, NASA Sjefforsker

Innledning

 Figur 1: Mine Eldste Sønner Favoritt Skjorte.

Figur 1: Bilde På Min Eldste Sønns Favorittskjorte.

jeg er ikke en katt person – den eneste gangen katter kommer opp i familien min er I forhold Til Schrodinger katt (Figur 1). Imidlertid kom jeg bare over en interessant nettside av Oak Ridge Associated Universities som diskuterer kattavfall og det faktum at det er litt radioaktivt. Noen kattesand er litt radioaktivt fordi den inneholder bentonitt leire, som inneholder små mengder radioaktivt uran (238u), thorium (232u), og kalium (40K). Jeg finner denne nettsiden interessant fordi den inneholder målte strålingsdata og et estimat av tungmetaller (uran og thorium) som finnes i kattavfall.

jeg trodde det ville være interessant å gå inn i detaljene i de tilknyttede beregningene. Her er de viktigste tallene som presenteres på nettsiden:

  • 4 milliarder pounds leirebasert kattavfall per år brukes (rimelig antall, men ingen kilde gitt).
  • 50.000 pounds av uran er i denne kattesand.
  • 120.000 pounds av thorium er i denne kattesand.

for å bekrefte estimatene for mengden radioaktive elementer, vil jeg bruke følgende strålingsmålinger gjort av nettsiden forfatteren:

  • 4 picoCuries (pCi) AV 238U stråling per gram kattavfall.
  • 3 pCi av 232. stråling per gram kattavfall.
  • 8 pCi AV 40k stråling per gram kattavfall.

Bakgrunn

Mengde Leirebasert Kattesand Produsert Per År

følgende sitat fra denne nettsiden forteller oss hvor mye leirebasert kattesand produseres i USA hvert år, som jeg vil trenge i beregningene for å følge.

Leirebasert kattesand må utvinnes. Usa Geological Society anslår at 85 prosent av 2.54 millioner tonn leire som brukes i dette landet hvert år brukes til absorpsjon av kjæledyravfall, med kattesand som den dominerende. Det er ca 20 selskaper som opererer slike gruver i 10 stater.

Grunnleggende Om Radioaktivitetsberegninger

det er mange steder å lære om hvordan du gjør beregninger som involverer radioaktive materialer. På denne bloggen har jeg eksempler på følgende innlegg:

  • Granitt Selvoppvarming Math
  • Kjernefysisk Batteri Math
  • Radioaktiv Banan Math
  • Hvor Mye Radioaktivt Materiale er I En Røykvarsler?

Analyse

Tilnærming

Siden Jeg har strålingsmålinger For hvert element for en gitt masse (ett gram) kattavfall, kan jeg estimere mengden uran, thorium og kalium i et gram søppel hvis jeg vet hvor mye stråling som produseres per gram av uran, thorium og kalium. Når jeg vet mengden radioaktivt element per gram søppel, kan jeg beregne mengden tungmetaller som kastes i kattavfall per år ved å bruke den totale massen av leirebasert kattavfall produsert per år.

Grunnleggende Radioaktivitet Matematikk

Figur 2 viser hvordan jeg beregnet antall henfall per sekund for hvert gram 238U, 232Th, OG 40k ved hjelp av half-life formel. JEG antar AT 238U er den dominerende strålekilden fra uran, som har en rekke radioaktive isotoper (F.EKS. 235U). Jeg viser at denne antakelsen er riktig I Vedlegg B.

 Figur M: Grunnleggende Radioaktive Materialer Matte.

Figur 2: Grunnleggende Radioaktive Materialer Matte.

jeg la en uavhengig sjekk på disse tallene i Vedlegg A.

Masse Uran Og Thorium Disponert Per År

Figur 3 viser hvordan jeg kan ta stråling målinger fra referanseartikkelen og beregne mengden av uran og thorium stede i hvert års kattesand produksjon (leire-basert bare).

 Figur M: Massen Av Uran Og Thorium Kastes Hvert År.

Figur 3: Masse Uran Og Thorium Kastes Hvert År.

Konklusjon

Jeg kunne bekrefte alle tallene På Oak Ridge Associated Universities nettside. Dette er bare mer bekreftelse på at stråling er rundt oss.

Vedlegg A: Sjekk Tall.

Figur 4 viser verdier for strålingsutslipp målt fra bentonitt leire som jeg fant i et forskningspapir.

 Figur M: Oppført Strålingsnivåer For Uran, Thorium og Kalium.

Figur 4: Oppført Strålingsnivåer For Uran, Thorium og Kalium.

for å gjøre det lettere å lese, har jeg hentet strålingsutslippsverdiene inn i følgende liste.

  • 1 ppm 238U utstråler med en hastighet på 12,4 Bq / kg.
  • 1 ppm 232. utstråler med en hastighet på 4,06 Bq / kg.
  • 1% K (0,0119% 40K) utstråler med en hastighet på 313 Bq / kg.

I Figur 4 tar jeg strålingsnivåene som jeg beregnet i Figur 2, utførte noen enhetskonverteringer, og jeg bekrefter avtale Med Figur 5.

 Figur 4: Kontrollerer Resultatene Mine.

Figur 5: Kontrollerer Resultatene Mine.

Vedlegg B: Forfall Bidrag Av Forskjellige Uranisotoper.

Figur 6 viser AT 238U genererer 96% av forfallsaktiviteten i naturlig uran. For den grove analysen som utføres i dette innlegget, antar jeg at all stråling kommer FRA 238U.

Figur M: Analyse Som Viser Relative Henfallsrater For Uranisotoper.

Figur 6: Analyse Som Viser Relative Henfallsrater For Uranisotoper.