Radon W Powietrzu

Paweł Ołówek, I MSOS, pon 9 00

RADON W POWIETRZU 1. CEL ZADANIA: Pomiar stężenia radonu (Rn) i produktów jego rozpadu w powietrzu (w zamkniętych pomieszczeniach). Zapoznanie się z detektorem scyntylacyjnym cząstek . 2. WIADOMOŚCI WSTĘPNE Radon (Rn, łac. radon) - pierwiastek chemiczny z grupy gazów szlachetnych w układzie okresowym. Znanych jest 27 izotopów radonu, które powstają w wyniku rozpadu szeregu promieniotwórczego uranu 238U, 235 U i toru 232Th. Większość izotopów tego szeregu ma bardzo krótki okres połowicznego rozpadu (poniżej 1 godziny). Wyjątkiem są trzy izotopy radonu: 222Rn - 3,8 doby, 211Rn - 14,7 godziny i 210Rn - 2,5 godziny. Najbardziej niebezpiecznym dla środowiska jest 222Rn, który dzięki długiemu okresowi półrozpadu ma możliwość migracji i gromadzenia się. Stanowi on 80% wszystkich izotopów radonu. Radon w czasie rozpadu emituje promieniowanie alfa i w mniejszym stopniu beta o małej przenikliwości ale o dużej zdolności jonizującej (wysoka energia, duża masa cząstki). 3. APARATURA POMIAROWA Układ pomiarowy przedstawiony składa się z: 1) detektora scyntylacyjnego (DS.) 2) zasilacza wysokiego napięcia (ZWN) zasilającego dzielnik napięcia fotopowielacza 3) wzmacniacza (WZ) sygnałów z fotopowielacza 4) dyskryminatora progowego (DP), który generuje impuls gdy na jego wejściu pojawi się sygnał, którego amplituda przekracza poziom zadany przez eksperymentatora 5) przelicznika 6) oscyloskop (OS) Próbkę aerozoli pobieramy za pomocą odkurzacza i odpowiedniej nasadki z filtrem. Rysunek schematyczny układu pomiarowego:

4. SPOSÓB POMIARU Najpierw wykonaliśmy próbę wstępną(filtr przenieśliśmy pod detektor i wykonaliśmy dwa pomiary liczby cząstek a. Każdy pomiar trwał 3 minuty.następnie za pomocą odkurzacza zbieraliśmy radon przez odpowiedni filtr(wykonany ze specjalnego materiału), a następnie robiliśmy pomiary zapisując wynik i czas pomiaru Następnie zeszliśmy do piwnicy i tam ponownie zbieraliśmy próbkę na filtr. Był to pomiar intensywności I promieniowania α (czyli liczby zliczeń cząstek α na 1 sekundę) w funkcji czasu t. Każdy elementarny pomiar liczby zliczeń był dłuższy od 1 min. Następnie, zmierzyliśmy objętość foliowego worka który posłużył do zmierzenia ilośći powietrza jaka w odpowiednim czasie(takim samym jak w poprzednich czynnościcach) wypełniła worek. 5. WYNIKI POMIARÓW

α

L L= 7.70cm ΔL = 40cm D= 60 cm  r= 30cm ΔD= 10cm

d

T= 2.28 min = 148 s ΔT=0,01s V= Πr²l = 3,14*(0,3m)²*7.7m=2,18m3 stężenie radonu w powietrzu - w piwnicy Odczyt Wskazanie Licza Błąd Błąd Nr Pomiaru [minuta] Licznika Rozpadów Rozpadu I I LnI Błąd LnI 1 7 9035 9035 95,05 150,58 1,58 5,01 0,011 2 8 20340 11305 106,32 188,42 1,77 5,24 0,009 3 9 29101 8761 93,60 146,02 1,56 4,98 0,011 4 10 35800 6699 81,85 111,65 1,36 4,72 0,012 5 11 45584 9784 98,91 163,07 1,65 5,09 0,010 6 12 53954 8370 91,49 139,50 1,52 4,94 0,011 7 13 62568 8614 92,81 143,57 1,55 4,97 0,011 8 14 71063 8495 92,17 141,58 1,54 4,95 0,011 9 15 79060 7997 89,43 133,28 1,49 4,89 0,011 10 16 86701 7641 87,41 127,35 1,46 4,85 0,011 11 17 94360 7659 87,52 127,65 1,46 4,85 0,011 12 18 100848 6488 80,55 108,13 1,34 4,68 0,012 13 19 110531 9683 98,40 161,38 1,64 5,08 0,010 14 20 115581 5050 71,06 84,17 1,18 4,43 0,014 15 21 126000 10419 102,07 173,65 1,70 5,16 0,010 16 22 133800 7800 88,32 130,00 1,47 4,87 0,011 17 23 141750 7950 89,16 132,50 1,49 4,89 0,011 18 24 149000 7250 85,15 120,83 1,42 4,79 0,012 19 25 157000 8000 89,44 133,33 1,49 4,89 0,011 20 26 164000 7000 83,67 116,67 1,39 4,76 0,012 21 27 172100 8100 90,00 135,00 1,50 4,91 0,011 22 28 179400 7300 85,44 121,67 1,42 4,80 0,012 23 29 186517 7117 84,36 118,62 1,41 4,78 0,012 24 30 194050 7533 86,79 125,55 1,45 4,83 0,012 25 31 200950 6900 83,07 115,00 1,38 4,74 0,012 26 32 208270 7320 85,56 122,00 1,43 4,80 0,012 27 33 215400 7130 84,44 118,83 1,41 4,78 0,012 28 34 222000 6600 81,24 110,00 1,35 4,70 0,012 29 35 229400 7400 86,02 123,33 1,43 4,81 0,012 30 36 236100 6700 81,85 111,67 1,36 4,72 0,012 31 37 242700 6600 81,24 110,00 1,35 4,70 0,012

Radon w powietrzu – pomiar w piwnicy (zależność w czasie) 5,30 5,20 5,10 5,00 4,90 4,80 4,70 4,60 4,50 4,40 4,30 0

5

10

15

20

25

30

35

40

CA= [7,3*10-5(N1-N2)] / ε v η C - stężenie 218Po w powietrzu w jednostkach [Bq/m ] ε = 0,4 odpowiada naszej geometrii pomiaru (filtr na czole detektora). v - prędkość pompowania powietrza w jednostkach [m /s] η - efektywność zatrzymywania produktów rozpadu radonu w filtrze. Nie wszystkie produkty rozpadu muszą być zatrzymane w filtrze. 3

A

3

N1 = 1004 ∆N1 = √N1 = √1004 = 31,7 N2 = 856 ∆N2 = √N2 = √856 = 29,3 ∆N = √ ∆N12 + ∆N22 = 43,2 CA= [7,3*10-5(1004-856)] / 0,4*1*(2,18/ 148) = (7,3*10-5*148) / 0,015*0,04 = =(1080,4*10-5) / 0,006 = 0,010804 / 0,006 = 1,8 [Bq/m ] 3

v = 2,18 / 148 = 0,015 [m3/s] V= 2,18m3 λ=0,0092 (wartość odczytana z wykresu) T1/2 = Ln2/ λ = 75,34 6. WNIOSKI Stężenie radonu w powietrzu w pracowni było znacznie mniejsze niż stężenie radonu w powietrzu w piwnicy, wynika to z częstego wietrzenia pracowni jak również z faktu że próbka „z piwnicy” była pobierana z zamkniętego pomieszczenia. Ponadto pomiary nie są zbyt dokładne, wynika to z charakterystyki przyrządów oraz niedokładnośći pomiarów, w tym w szczególnośći niedokładnośći w pomiarze objętośći powietrza, niedokładnośći wychwytywania filtra, zapisywaniu wyników w niedokładnych odstępstwach czasu, choć zwielokrotnienie wyników z pewnością poprawia tą sytuację.