Radioaktivnost

Pojedinačni raspad je slučajan

Konstanta raspada λ izražava statističku vjerojatnost raspada po jedinici vremena. Pojedina jezgra nema poznato unutarnje odbrojavanje; dvije identične jezgre mogu se raspasti u vrlo različitim trenucima.

Kod velikog broja jezgara slučajnost se usrednjava. Broj neraspadnutih jezgara zadovoljava N(t) = N₀e^(−λt) ako je λ stalna i koristimo jednostavan model jednog radionuklida.

Vrijeme poluraspada proizlazi iz λ

Vrijeme poluraspada T₁/₂ jest vrijeme nakon kojeg u prosjeku ostaje polovica početnog broja jezgara. Iz eksponencijalne jednadžbe slijedi T₁/₂ = ln2/λ.

Nakon dva poluraspada ostaje 1/4, nakon tri 1/8. To ne znači da se tijekom jednog poluraspada mora raspasti „svaka druga određena jezgra“; rezultat vrijedi za populaciju.

Aktivnost broji raspade u sekundi

Aktivnost A = λN. SI jedinica je bekerel: 1 Bq = 1 raspad u sekundi. Budući da N opada, aktivnost jednog radionuklida opada istim eksponencijalnim zakonom.

Bekerel mjeri učestalost raspada, a ne energiju apsorbiranu u tijelu niti biološki rizik. Dva izvora iste aktivnosti mogu emitirati različito zračenje i dati različite doze.

Alfa, beta i gama različito mijenjaju jezgru

Alfa raspad emitira jezgru helija ⁴₂He te smanjuje A za 4 i Z za 2. Beta raspad slabom interakcijom mijenja omjer protona i neutrona; pri beta minus neutron prelazi u proton uz emisiju elektrona i antineutrina.

Gama zračenje emisija je fotona iz pobuđene jezgre i samo ne mijenja A ni Z. Različite vrste zračenja imaju različite dosege, sposobnost ionizacije i zahtjeve za zaštitu.

Radioaktivnost nije isto što i ozračivanje

Uzorak je radioaktivan ako sadrži nestabilne jezgre koje se same raspadaju. Predmet izložen zračenju ne mora postati radioaktivan; to ovisi o vrsti interakcije i mogućim nuklearnim reakcijama.

Procjena sigurnosti mora razlikovati aktivnost izvora, vrstu i energiju zračenja, geometriju, trajanje izlaganja i put ulaska u tijelo. Sama vrijednost u Bq nije potpuna mjera rizika.

Statistika omogućuje procjenu mjerne nesigurnosti

Ako raspade brojimo tijekom konačnog vremena, rezultat prirodno fluktuira. Za jednostavan Poissonov proces standardno odstupanje broja događaja približno je √N pa relativna nesigurnost opada kao 1/√N. Dulje mjerenje zato daje stabilniji rezultat.

Detektor ima i učinkovitost manju od 100 %, pozadinu i mrtvo vrijeme. Aktivnost izvora zato se ne smije izravno poistovjetiti s brojem registriranih impulsa; potrebni su geometrija mjerenja i umjeravanje.

Riješeni primjeri