Attività radioattiva e becquerel

L'attività radioattiva indica quante trasformazioni nucleari avvengono nell'unità di tempo. L'unità SI è il becquerel: 1 Bq = 1 trasformazione al secondo. L'attività è una proprietà della sorgente; non coincide con il tasso di conteggio rilevato, la dose assorbita o l'effetto biologico.

L'attività è un tasso di decadimento

Se sono presenti N nuclei instabili e ciascuno ha costante di decadimento λ, l'attività attesa è A = λN. Man mano che la popolazione dei nuclei genitori decade, l'attività diminuisce con lo stesso fattore esponenziale di N.

Calcolatore dell'attività

A = λNnumero di nuclei radioattivi Nattività A
Per uno stesso radionuclide, raddoppiare N raddoppia l'attività attesa. La pendenza è la costante di decadimento λ.

Il becquerel non misura l'energia

Due sorgenti possono avere la stessa attività ma emettere radiazioni con energie di particelle o fotoni molto diverse. Viceversa, una sorgente a bassa attività può restare rilevabile a lungo se il suo tempo di dimezzamento è lungo. Il becquerel conta le trasformazioni al secondo; non indica quanta energia viene liberata in ogni trasformazione.

sorgente radioattivaattività: decadimenti/srivelatoreregistra solo una frazionegeometria + assorbimento + efficienza
I conteggi misurati non corrispondono automaticamente ai becquerel. Geometria, assorbimento, efficienza del rivelatore e fondo influenzano il tasso di conteggio.

Perché tasso di conteggio e attività differiscono

Un rivelatore registra in genere solo una parte della radiazione emessa da una sorgente. Parte della radiazione viaggia in altre direzioni, parte viene assorbita prima di raggiungere il rivelatore e il rivelatore stesso può non registrare ogni interazione. I conteggi di fondo aggiungono un ulteriore contributo. Per convertire il tasso di conteggio nell'attività della sorgente serve quindi un modello di misura calibrato.

Attività, tempo di dimezzamento e quantità sono collegati

Poiché λ = ln 2 / T½, un dato numero di nuclei ha attività maggiore quando il tempo di dimezzamento è più breve. Tuttavia, per confrontare masse uguali di radionuclidi diversi occorre anche convertire la massa in numero di nuclei. Per questo l'attività non può essere dedotta dalla sola massa senza conoscere il nuclide.

Esempi svolti

1. Convertire le trasformazioni in becquerel

Soluzione

Una sorgente subisce 2 400 trasformazioni in 60 s. La sua attività media è 2 400/60 = 40 Bq.

2. Usare A = λN

Soluzione

Per N = 5,0 × 10⁸ nuclei e λ = 2,0 × 10⁻⁴ s⁻¹, A = λN = 1,0 × 10⁵ Bq.

3. Distinguere attività e conteggi

Soluzione

Una sorgente da 10 kBq non garantisce che il rivelatore mostri 10 000 conteggi/s. Il tasso misurato può essere inferiore a causa dell'angolo solido, dell'assorbimento e dell'efficienza del rivelatore, e può comprendere il fondo.