Kontaminácia povrchu prvkami z rozpadu radónu

Experiment sa venuje pokusnej kontaminácii povrchov rôznych rozmerov produktami rozpadu rádioaktívneho plynu radón ²²⁰Rn v uzatvorenom skle dcérskymi prvkami rozpadu v tóriovej rozpadovej rade.

      Experiment sa venuje pokusnej kontaminácii povrchov rôznych rozmerov produktami rozpadu rádioaktívneho plynu radón ²²⁰Rn v uzatvorenom skle, dcérskymi prvkami rozpadu v tóriovej rozpadovej rade. Následnému overeniu meraním radiácie povrchu rádiometrom a zobrazenie častíc rozpadu v difúznej hmlovej komore.

      Pri danom experimente hrozí riziko kontaminácie povrchov pracovného stola, kontaminácia rúk a následne zanesenie kontaminácie na ďalšie povrchy alebo do tela dcérskymi produktami rozpadu ²²⁰Rn. Aj konečný stabilný izotop olova ²⁰⁸Pb je stále toxický. Hrozí riziko hromadenia rádioaktívneho plynu radónu v nevetranej miestnosti pri experimente a potenciálne riziko dlhodobého nesprávneho skladovania tóriových pančúch do lucerny a následne hromadenie radónu v miestnosti.

Zdroj plynu Radón-220 a prípravok na pokus

      Ako zdroj plynu ²²⁰Rn slúžia staré pančuchy do plynovej lucerny s obsahom oxidu tória ThO₂ v látke pre odolnosť vysokej teploty. Teplota tavenia oxidu tória je 3300 °C – najvyššia zo všetkých známych oxidov. Dnes sa už používajú nerádioaktívne náhrady, ako napríklad ytrium alebo zirkónium.

      Predmety pre kontamináciu sú hliníkový pliešok o rozmeroch 3x3cm, väčší nerezový kruh s nalepenou čiernou izolačkou pre pozorovanie v hmlovej komore a obdĺžnikový kus plechu čisto pre účel merania s rozmerom na GM trubice rádiometra Pripyať. Viečko skla som ešte utesnil izolačkou a pokusne nechal uzatvorené na 1 deň, neskôr som skúšal aj 2 a 3 dni.

Meranie kontaminácie na plechu

      Menší pliešok 3x3cm bol asi po jednom dni vybratý von zo skla, vložený do hmlovej komory a potom odmeraná hodnota v uSv/h. Druhý veľký obdĺžnikový plech bol meraný asi po 2,5 dňoch v skle s ²²⁰Rn. Vzniká doslova posyp prvkov z celej tóriovej rozpadovej rady od ²²⁰Rn až po stabilné olovo ²⁰⁸Pb. Pre porovnanie, prirodzené rádioaktívne pozadie sa pohybuje v rozmedzí 0,08 – 0,2uSv/h.

Tóriový rozpadový rad

      Tóriový rozpadový rad je jeden zo štyroch základných rozpadových radov, ktoré opisujú jadrový rozpad rádioaktívnych prvkov. Podľa tohto rozpadového radu vidíme, aké prvky nám budú vznikať z radónu ²²⁰Rn. Keďže sa jedná o plyn v skle a všetky ďalšie prvky z rozpadu sú kovy, bude vznikať doslova posyp prvkov a dôjde ku kontaminácií povrchu priestoru. Postupne v čase sa nahromadia všetky prvky až po stabilné olovo ²⁰⁸Pb, stačí počkať dostatočný čas. Všetky prvky majú krátky polčas rozpadu, čiže za deň je kontaminácia úplne dostatočná na meranie klasickým GM čítačom, rádiometrom s GM trubicami alebo pozorovaním v hmlovej komore. Ešte po viac, ako troch dňoch som meral zvýšenú radiáciu na povrchu plechov z kontaminácie. Prvky ostávajú na povrchu žiariť však ešte dlhšie a s citlivým spektrometrom by boli stále merateľné a identifikovateľné stopové množstvá.

      Získame na povrchu posyp z prvkov: polónium, olovo, bizmut a tálium (²¹⁶Po, ²¹²Pb, ²¹²Bi, ²¹²Po, ²⁰⁸Tl, ²⁰⁸Pb – stabilný) s alfa a beta rozpadmi. Všetko pekne vidieť na priloženom obrázku rozpadovej rady. Základom je tórium ²³²Th.

      Bežne v prírode však prevláda izotop radónu ²²²Rn, ktorý ide podľa urán-rádiového rozpadového radu. Už názov napovedá, že vzniká z uránových hornín v pôde. Základom je urán ²³⁸U.

Fotografie z hmlovej komory a video z experimentu

      Snímky z videa, kontaminované predmety vložené do difúznej hmlovej komory. Aktivita prvkov je dosť značná v komore a pekne vidieť alfa a beta rozpady (jadra hélia a elektróny). Nakoniec video z celého experimentu, ktoré určite odporúčam pozrieť hlavne pre aktivitu v hmlovej komore, čo ukáže oveľa viac, ako nejaké fotky z komory.