kattenbakvulling en radioactiviteit

citaat van de dag

niemand won ooit een medaille voor een on-time mislukking.

— Frank McDonald, NASA Chief Scientist

Inleiding

 figuur 1: my Oldest Sons favoriete Shirt.

figuur 1: afbeelding op het favoriete Shirt van mijn oudste zoon.

ik ben geen kattenmens – de enige keer dat katten in mijn familie opkomen is met betrekking tot de kat van Schrodinger (figuur 1). Echter, Ik kwam net over een interessante webpagina van de Oak Ridge Geassocieerde universiteiten die kat zwerfvuil bespreekt en het feit dat het licht radioactief is. Sommige kattenbakvulling is licht radioactief omdat het bentonietklei bevat, dat kleine hoeveelheden radioactief uranium (238U), thorium (232U) en kalium (40K) bevat. Ik vind deze webpagina interessant omdat het gemeten stralingsgegevens bevat en een schatting van de zware metalen (uranium en thorium) die in kattenbakvulling zitten.

het leek mij interessant om nader in te gaan op de details van de bijbehorende berekeningen. Hier zijn de belangrijkste nummers gepresenteerd op de webpagina:

  • 4 miljarden pond kattenbakvulling op basis van klei per jaar wordt gebruikt (redelijk aantal, maar geen bron gegeven).
  • 50.000 pond uranium zit in dit kattenbakvulling.
  • 120.000 Pond thorium zit in dit kattenbakvulling.

om de schattingen voor de hoeveelheid radioactieve elementen te bevestigen, gebruik ik de volgende stralingsmetingen van de auteur van de webpagina:

  • 4 picoCuries (pCi) van 238U straling per gram kattenbakvulling.
  • 3 pCi van 232e straling per gram kattenbakvulling.
  • 8 pCi van 40K straling per gram kattenbakvulling.

Achtergrond

Hoeveelheid per jaar vervaardigd kattenbakvulling op basis van klei

het volgende citaat op deze webpagina vertelt ons hoeveel kattenbakvulling op basis van klei in de VS jaarlijks wordt geproduceerd, wat ik nodig heb in de berekeningen die volgen.

kattenbakvulling op basis van klei moet worden gewonnen. De United States Geological Society schat dat 85 procent van de 2.Elk jaar wordt 54 miljoen ton klei in dit land gebruikt voor de opname van huisdierenafval, waarbij kattenbakvulling de dominant is. Er zijn ongeveer 20 bedrijven die dergelijke mijnen exploiteren in 10 Staten.

Basics of Radioactivity Calculations

er zijn tal van plaatsen om te leren hoe berekeningen met radioactief materiaal moeten worden uitgevoerd. Op deze blog, Ik heb voorbeelden op de volgende berichten:

  • graniet zelfverhitting Math
  • nucleaire batterij Math
  • radioactieve banaan Math
  • hoeveel radioactief materiaal zit er in een rookmelder?

analyse

benadering

aangezien ik stralingsmetingen heb voor elk element voor een bepaalde massa (één gram) kattenbakvulling, kan ik de hoeveelheid uranium, thorium en kalium in een gram strooisel schatten als ik de hoeveelheid straling weet die per gram door uranium, thorium en kalium wordt geproduceerd. Zodra ik de hoeveelheid radioactief element per gram strooisel Weet, kan ik de hoeveelheid zware metalen die per jaar in kattenbakvulling wordt afgevoerd berekenen aan de hand van de totale massa per jaar geproduceerde kattenbakvulling op basis van klei.

Basic Radioactivity Math

Figuur 2 laat zien hoe ik het aantal verval per seconde berekende voor elke gram 238E, 232e en 40K met behulp van de halfwaardetijd formule. Ik ga ervan uit dat 238U de belangrijkste stralingsbron is van uranium, dat een aantal radioactieve isotopen heeft (B.V. 235U). Ik bewijs dat deze veronderstelling juist is in Bijlage B.

 figuur M: elementaire radioactieve materialen wiskunde.

Figuur 2: Elementaire Radioactieve Materialen Wiskunde.

ik heb deze cijfers onafhankelijk gecontroleerd in Bijlage A.

per jaar afgezette massa Uranium en Thorium

Figuur 3 laat zien hoe ik de stralingsmetingen uit het referentieartikel kan uitvoeren en de hoeveelheid uranium en thorium kan berekenen die aanwezig is in de kattenbakproductie van elk jaar (alleen op basis van klei).

figuur M: jaarlijks afgezette massa Uranium en Thorium.

Figuur 3: Massa Uranium en Thorium die elk jaar wordt afgevoerd.

conclusie

ik kon alle cijfers op de website van Oak Ridge Associated Universities bevestigen. Dit is gewoon meer bevestiging dat straling overal om ons heen is.

Bijlage A: Controlecijfers.

Figuur 4 toont waarden voor de stralingsemissie gemeten met bentonietklei die ik vond in een onderzoekspaper.

figuur M: stralingsniveaus voor Uranium, Thorium en kalium.

Figuur 4: stralingsniveaus voor Uranium, Thorium en kalium.

om het lezen te vergemakkelijken, heb ik de stralingsemissiewaarden in de volgende lijst opgenomen.

  • 1 ppm 238U straalt met een snelheid van 12,4 Bq / kg.
  • 1 ppm 232e straalt met een snelheid van 4,06 Bq / kg.
  • 1% K (0,0119% 40K) straalt met een snelheid van 313 Bq/kg.

in Figuur 4 neem ik de stralingsniveaus die ik in Figuur 2 heb berekend, voerde ik enkele eenheidsconversies uit en bevestig ik dat ik het eens ben met Figuur 5.

 Figuur 4: Mijn Resultaten Controleren.

Figuur 5: Mijn Resultaten Controleren.

Bijlage B: Vervalbijdragen van verschillende uraniumisotopen.Uit Figuur 6 blijkt dat 238U 96% van de vervalactiviteit van natuurlijk uranium genereert. Voor de ruwe analyse die in deze post wordt uitgevoerd, zal Ik aannemen dat alle straling afkomstig is van 238U.

figuur M: analyse van de relatieve Vervalsnelheden van uraniumisotopen.

Figuur 6: analyse van de relatieve Vervalsnelheden voor uraniumisotopen.