Ochrana před radioaktivním zářením

Úkol: Experimentálně prozkoumejte možnosti, jak chránit své tělo před radioaktivním zářením

Vybavení: Souprava GamaBeta obsahující stativ, zdroj β a γ záření, Geiger-Müllerův detektor, destičky o tloušťce 1 mm z různých kovů (Fe, Al, Pb, Sn), měděné destičky různých tlouštěk.

Princip:

Ionizujícímu záření je lidské tělo vystaveno trvale a na malé dávky je dobře adaptováno. Má původ v radioaktivním záření zemské kůry a také v kosmickém záření, které nebylo zcela odstíněno atmosférou. V praktiku nejdříve proměříme toto radioaktivní pozadí. Potom budeme zkoumat, jak je ovlivněna intenzita záření pocházející od umělého zdroje jeho vzdáleností, materiálem, kterým prochází, a tloušťkou tohoto pohlcujícího materiálu.

Zdroj v soupravě GamaBeta je zcela bezpečný. Po otevření vychází jen úzký svazek slabého záření, který lidskému tělu neublíží. Dávka záření, kterou během praktika získáte, je o několik řádů menší než dávka, kterou byste získali například při celodenním výletě v Krkonoších.

Pro jednoduchost budeme intenzitu záření \(I\) vyjadřovat v jednotkách cps (count per second) – bude to tedy počet částic, které detektor zaregistruje za jednu sekundu. Měření nastavte vždy na 100 sekund.

Postup:

1. Měření radioaktivního pozadí

   Zdroj záření v soupravě je zavřený. Změřte, kolik ionizujících částic zaregistruje detektor postavený volně na stole za 100 sekund. Měření několikrát zopakujte. Vypočítejte průměrnou intenzitu radioaktivního pozadí I₀ a odhadněte nejistotu tohoto výsledku.

2. Závislost na vzdálenosti od zdroje

   Použijte zdroj β záření a stativ. Zdroj postupně umísťujte do různých vzdáleností d a proměřte, kolik částic na detektor dopadne za 100 s. Po odečtení přirozeného pozadí sestrojte graf závislosti intenzity záření pocházejícího od zdroje v závislosti na jeho vzdálenosti. Závislost modelujte vhodnou křivkou.

3. Pohlcování v různých materiálech

   Použijte zdroj γ záření a stativ. Zdroj umístěte do nejmenší vzdálenosti od detektoru. Mezi ně postupně vkládejte kovové destičky o stejné tloušťce a prozkoumejte, jak dobře který kov odstíní γ záření. Jaký je vztah mezi nukleonovým číslem prvku a schopností pohlcovat γ záření?

4. Pohlcování v závislosti na tloušťce materiálu

   Použijte zdroj γ záření a stativ. Zdroj ponechejte v nejmenší vzdálenosti od detektoru. Vkládejte mezi ně měděné destičky o různých tloušťkách a proměřte intenzitu záření v závislosti na tloušťce. Závislost vyneste do grafu a modelujte vhodnou křivkou. Jaká je tloušťka mědi, která pohltí polovinu dopadajícího záření?

Otázky:

1. Zformulujte závěr, jakým způsobem se můžeme chránit před ionizujícím zářením.
2. Za předpokladu, že záření z přirozených zdrojů vstupuje do učebny pouze okny, při jakém uspořádání experimentu číslo 3) a 4) musíme odečítat hodnotu \(I_0\)?