Becquerel | |
Informazione | |
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Sistema | Unità derivate dal sistema internazionale |
Unità di ... | Attività (radioattiva) |
Simbolo | Bq |
Eponimo | Henri becquerel |
Conversioni | |
1 Bq in ... | è uguale a... |
Unità SI | 1 s −1 |
Il becquerel (simbolo: Bq ) è l'unità derivata dal Sistema Internazionale di Unità (SI) per l' attività di una certa quantità di materiale radioattivo , cioè il numero di decadimenti che si verificano in esso al secondo. È omogeneo all'inverso del secondo (s −1 ).
Il becquerel è stato chiamato in onore del fisico Henri Becquerel , lo scopritore della radioattività .
La vecchia unità di radioattività era la curie (Ci). La relazione tra le due unità è la seguente: 1 Ci = 3,7 × 10 10 Bq = 37 G Bq , e viceversa 1 Bq ≈ 27 × 10 −12 Ci = 27 p Ci .
L' attività nei becquerel di N atomi radioattivi di emivita è:
.Una massa di un isotopo di massa molare contiene moli, quindi nuclei, e quindi ha un'attività:
,con = 6.022 141 79 (30) × 10 23 mol −1 ( costante di Avogadro ), in grammi, g / mol e secondi.
Ad esempio, per un grammo di 226 Ra, con un'emivita di 1600 anni (cioè 1600 × 365 × 24 × 3600 ≈ 5,05 × 10 10 s ) e massa atomica 226:
L' attività specifica del radio 226 è quindi di 36,6 GBq / g .
Arrotondando troviamo anche il valore della curie , che era stata definita come la radioattività di un grammo di radio. La curie rimane utilizzata nell'industria nucleare, perché è un'unità abbastanza ben adattata alle alte radioattività.
Se un campione è composto da un elemento di cui solo alcuni isotopi sono radioattivi, si deve tener conto della composizione isotopica del campione. Tipicamente, tenendo conto della sua composizione isotopica , 1 grammo di potassio naturale contiene 1,17 × 10 −4 grammi di 40 K , massa molare 39,963 g / mol (tutti gli altri isotopi sono stabili) e emivita t 1/2 = 1,248 × 10 9 anni o 3,938 × 10 16 secondi. Vale quindi l'attività di un grammo di potassio naturale:
Se un materiale contiene diversi isotopi radioattivi, le loro rispettive attività vengono aggiunte per dare l'attività totale del campione considerato.
Come abbiamo visto, una massa m di un elemento radioattivo ha una radioattività A espressa in Bq. Accade spesso che la relazione inversa venga utilizzata nel campo nucleare: partendo da un'attività A in Bq, e conoscendo gli isotopi coinvolti, possiamo dedurre la massa m di un dato elemento. Per metonimia , accade spesso di quantificare una massa di un elemento in becquerel.
Ad esempio, la quantità di cesio 137 disperso nell'ambiente durante l' incidente nucleare di Goiânia nel 1987 è stata stimata in 7 TBq . Questo isotopo ha un'attività specifica di 3,204 TBq / g . La quantità di cesio sversata è quindi pari a circa 2,2 g .
Questa usuale metonimia è in parte spiegata dai mezzi di misurazione coinvolti: non peseremo gli elementi per ottenere la massa, misuriamo la radioattività che emettono per rilevarli. Allo stesso modo, misuriamo il radon ( radon naturale, quindi in modo schiacciante l' isotopo 222 ) nell'atmosfera in Bq per metro cubo d'aria. La concentrazione di radon nell'aria esterna varia tipicamente tra 10 e 30 Bq / m 3 , ovvero una concentrazione di massa compresa tra 1,7 e 5,2 fg / m 3 . Questo ordine di grandezza (femtogramma, fg) è difficile da capire come massa, il che aiuta anche a spiegare l'uso diffuso di Bq e Bq / m 3 come misura di una quantità di materiale radioattivo.
Il becquerel (senza altra unità) caratterizza l'attività di una sorgente globale:
Il becquerel per grammo (o per chilogrammo) caratterizza il contenuto complessivo di elementi radioattivi:
Il becquerel per metro quadrato viene utilizzato per caratterizzare la contaminazione superficiale: contatto con un fluido radioattivo o ricaduta atomica .
L'attività espressa in becquerel conta solo un numero di eventi al secondo, la natura pericolosa o meno di questa attività dipende fortemente dall'energia e dalla natura delle particelle emesse.
Inoltre, l'effetto sulla salute dipende dal modo in cui si è esposti alla sorgente radioattiva: semplice esposizione, inalazione, ingestione ... Infine, in caso di inalazione o ingestione, l'effetto dipende dalla radiotossicità del corpo, in relazione al modo in cui viene metabolizzato.
L'energia depositata dalla radiazione nella materia viene misurata in grigio , mentre l'effetto della radiazione sul corpo viene misurato dal sievert (omogeneo al grigio e pesato dalla pericolosità del tipo di radiazione ed eventualmente dalla sensibilità dei tessuti viventi considerati ). Ad esempio, come abbiamo visto il corpo umano stesso è debolmente radioattivo a causa del potassio 40 presente nei tessuti umani. Questa attività di circa 4.500 Bq genera un'esposizione annua di circa 390 µSv.
La dose D ricevuta approssimativamente in otto ore da un corpo umano a una distanza di un metro da una sorgente puntiforme di radiazione gamma di attività A (espressa in Bq) ed energia E (espressa in MeV) è approssimativamente D = 10 −9 AE ( mGy).
La differenza tra i vari tipi di radiazioni spiega in parte che gli standard di sicurezza possono dipendere dagli isotopi coinvolti: quindi la legge francese consente il rilascio di trizio, che è un emettitore beta a bassa energia, a concentrazioni (in Bq / L) 100 volte superiori rispetto ad altri radionuclidi.
Per un dato radionuclide e in condizioni di esposizione note, possiamo collegare l'attività nei becquerel e la dose ricevuta nei sievert: ad esempio la dose impegnata in 50 anni (la dose efficace ricevuta dal corpo umano che ha incorporato il radio) per il radio 226 è 0,52 µSv Bq −1 nel caso di ingestione di una fiala di radio di dieci anni (quindi in equilibrio con i suoi discendenti). Questo è un esempio relativamente simile al caso di avvelenamento da radithor di Eben Byers , che morì nel 1932 per aver consumato circa 40 MBq di radio in pochi anni, esponendosi a circa 350 Sv (effetti cumulativi). D'altra parte, una singola esposizione alla stessa attività dello stesso nuclide, brevemente e senza incorporazione (nessuna inalazione o ingestione, ad esempio tenendo un flacone ben chiuso di una soluzione contenente 40 MBq di radio 226 per alcuni minuti), non presenta rischi per la salute (esposizione di circa 5 µSv).
In ogni caso, senza conoscere la natura dei radionuclidi e le condizioni di un'esposizione, l'attività data in becquerels da sola non consente alcuna conclusione sul possibile pericolo rappresentato da tale esposizione.