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.