Radioaktivnost

Posamezni razpad je naključen

Razpadna konstanta λ izraža statistično verjetnost razpada na časovno enoto. Posamezno jedro nima znanega notranjega odštevanja do razpada; dve enaki jedri lahko razpadeta ob zelo različnih časih.

Pri velikem številu jeder se naključnost povpreči. Število nerazpadlih jeder izpolnjuje N(t) = N₀e^(−λt), če je λ stalna in uporabljamo preprost model enega radionuklida.

Razpolovni čas izhaja iz λ

Razpolovni čas T₁/₂ je čas, po katerem v povprečju ostane polovica začetnega števila jeder. Iz eksponentne enačbe sledi T₁/₂ = ln2/λ.

Po dveh razpolovnih časih ostane 1/4, po treh 1/8. To ne pomeni, da mora v enem razpolovnem času razpasti „vsako drugo določeno jedro“; rezultat velja za populacijo.

Aktivnost šteje razpade na sekundo

Aktivnost A = λN. Enota SI je bekerel: 1 Bq = 1 razpad na sekundo. Ker N pada, tudi aktivnost enega radionuklida pada z istim eksponentnim zakonom.

Bekerel meri pogostost razpadov, ne energije, ki jo absorbira telo, in ne biološkega tveganja. Dva vira z enako aktivnostjo lahko oddajata drugačno sevanje in povzročita različni dozi.

Alfa, beta in gama jedro spremenijo različno

Alfa razpad odda jedro helija ⁴₂He ter zmanjša A za 4 in Z za 2. Beta razpad s šibko interakcijo spremeni razmerje protonov in nevtronov; pri beta minus se nevtron spremeni v proton, elektron in antinevtrino.

Gama sevanje je emisija fotona iz vzbujenega jedra in samo ne spremeni A ali Z. Različne vrste sevanja imajo različne dosege, ionizacijske učinke in zahteve za zaščito.

Radioaktivnost ni isto kot obsevanje

Vzorec je radioaktiven, če vsebuje nestabilna jedra, ki sama razpadajo. Predmet, izpostavljen sevanju, ni nujno radioaktiven; to je odvisno od vrste interakcije in morebitnih jedrskih reakcij.

Ocena varnosti mora ločiti aktivnost vira, vrsto in energijo sevanja, geometrijo, trajanje izpostavitve ter pot vnosa v telo. Sama vrednost v Bq ni popolna mera tveganja.

Statistika omogoča oceno merilne negotovosti

Če razpade štejemo končen čas, rezultat naravno niha. Pri preprostem Poissonovem procesu je standardni odklon števila dogodkov približno √N, zato relativna negotovost pada kot 1/√N. Daljša meritev tako da stabilnejši rezultat.

Detektor ima tudi izkoristek manjši od 100 %, ozadje in mrtvi čas. Aktivnosti vira zato ne smemo neposredno enačiti s številom zabeleženih sunkov; potrebna sta geometrija meritve in umerjanje.

Rešeni primeri