تويت
الفاعلية الإشعاعية
الفاعلية الإشعاعية activité radioactive هي عدد التفككات التلقائية التي تتفككها مادة مشعة في الثانية. فإذا كان N عدد نوى المادة المشعّة وλ ثابت التفكك الإشعاعي العائـد لها فإن عـدد التفككات dN خلال الزمن dt يعطى بالعلاقة: dN =- λ N dt
تمثِّل dN/dt عدد التفككات في واحدة الزمن، أي الفاعلية الإشعاعية للمادة المدروسة. فإذا تُركت الإشارة جانباً في العلاقة السابقة، فإن معرفة dN/dt يتطلَّب معرفة كل من N وλ. ويعرَّف الزمن الذي يتفكك خلاله نصف عدد النوى باسم دور المادة période أو عمر النصف ويرمز له بالحرف T، وهو يرتبط بثابت التفكك الإشعاعي λ بالعلاقة:
يجري الحديث أحياناً عن الفاعلية الإشعاعية الكتلية activité massique أو الفاعلية الإشعاعية الحجمية activité volumique، وهما بالتعريف الفاعلية الإشعاعية لواحدة الكتلة ولواحدة الحجم على الترتيب. أما الفاعلية الإشعاعية المستَحثَّة activité induite فهي الفاعلية الإشعاعية التي يكتسبها جسم بالتشعيع نتيجة تعريضه لتدفق من النترونات.
إن الواحدة المعتمدة لقياس الفاعلية الإشعاعية هي الكوري ورمزها (Ci)، وكان أول من عرَّفها ماري كوري Marie Curie كما يأتي: «إن الكوري هو الفاعلية الإشعاعية لغرام واحد من الراديوم 226 في حالة توازن مع وليداته descendants وهذا ما يكافئ 3.7 × 1010 تفككاً في الثانية. وللحصول على هذه النتيجة يكفي حساب الجداء λN لغرام واحد من الراديوم».
لقد أخذت ماري كوري القيمة T = 1590 عاماً كقيمة لدور الراديوم، وهو ما يعادل بالثواني القيمة: T = 1590. 365. 24. 60. 60
وباستخدام هذه القيمة في معادلة λ يكون:
ولما كان عدد ذرات الراديوم 226 الموجودة في 226 غراماً من الراديوم يساوي عدد أفوكادرو أي 6.02 × 1023 ذرة، فإنَّ غراماً واحداً من الراديوم يحوي من هذه الذرات عدداً N يساوي:
وهكذا يكون:
تبين لاحقاً أن الدور الذي استخدمته ماري كوري للراديوم وهو 1590 عاماً غير صحيح، وأن الدور الصحيح له هو 1617 عاماً، وبدلاً من تغيير معيار الفاعلية الإشعاعية فقد ارتئي تعديل التعريف على النحو الآتي: «الكوري هو بالتعريف النشاط الإشعاعي لمادة مشعة مهما يكن نوعها تعطي 3.7 × 1010 تفككاً في الثانية».
يعبَّر عن الفاعلية الإشعاعية الجوية بواحدة البيكوكوري (c10-12Ci)، أما في التفجيرات النووية فتستخدم واحدة الميغا كوري (c106Ci)، وتستخدم في الصناعة منابع مشعة فاعليتها الإشعاعية من رتبة الميلي كوري (c10-3Ci). وبالمقابل فإن الفاعلية الإشعاعية للمنابع المستخدمة للعلاج الطبي كالكوبالت مثلاً يبلغ عدة كيلوكوري (k1k Ci = c10-3 Ci)، في حين تبلغ الفاعلية الإشعاعية في محطة تشعيع المواد الغذائية مئات الكيلوكوري.
وأخيراً يوضِّح الجدول أعلاه الكتلة من المادة المشعة مقدَّرة بالغرام التي تبلغ فاعليتها الإشعاعية كوري واحداً أي 3.7 × 1010 تفككاً في الثانية، وقد أطلق على هذه الواحدة الأخيرة اسم البِكْرل، تخليداً لذكرى الفيزيائي الفرنسي H.Becquerel ما بين (1852-1908) الذي اكتشف ظاهرة النشاط الإشعاعي عام 1896، وحاز على جائزة نوبل عام 1903 مكافأة لذلك.
أحمد حصري
| المادة المشعة | الرمز | الكتلة بالغرام ذات الفاعلية الإشعاعية واحد كوري |
| يورانيوم 235 | U235 U | Au 470 000 |
| راديوم 226 | Ra 226 Ra | Au 1 |
| كوبالت 60 | CO 60 CO | Au 0.001 |
| اليود 235 | I 235 I | Au 0.000 01 |
| الذهب 198 | Au 198 Au | Au 0.000 0043 |
تمثِّل dN/dt عدد التفككات في واحدة الزمن، أي الفاعلية الإشعاعية للمادة المدروسة. فإذا تُركت الإشارة جانباً في العلاقة السابقة، فإن معرفة dN/dt يتطلَّب معرفة كل من N وλ. ويعرَّف الزمن الذي يتفكك خلاله نصف عدد النوى باسم دور المادة période أو عمر النصف ويرمز له بالحرف T، وهو يرتبط بثابت التفكك الإشعاعي λ بالعلاقة:
يجري الحديث أحياناً عن الفاعلية الإشعاعية الكتلية activité massique أو الفاعلية الإشعاعية الحجمية activité volumique، وهما بالتعريف الفاعلية الإشعاعية لواحدة الكتلة ولواحدة الحجم على الترتيب. أما الفاعلية الإشعاعية المستَحثَّة activité induite فهي الفاعلية الإشعاعية التي يكتسبها جسم بالتشعيع نتيجة تعريضه لتدفق من النترونات.
إن الواحدة المعتمدة لقياس الفاعلية الإشعاعية هي الكوري ورمزها (Ci)، وكان أول من عرَّفها ماري كوري Marie Curie كما يأتي: «إن الكوري هو الفاعلية الإشعاعية لغرام واحد من الراديوم 226 في حالة توازن مع وليداته descendants وهذا ما يكافئ 3.7 × 1010 تفككاً في الثانية. وللحصول على هذه النتيجة يكفي حساب الجداء λN لغرام واحد من الراديوم».
لقد أخذت ماري كوري القيمة T = 1590 عاماً كقيمة لدور الراديوم، وهو ما يعادل بالثواني القيمة: T = 1590. 365. 24. 60. 60
وباستخدام هذه القيمة في معادلة λ يكون:
ولما كان عدد ذرات الراديوم 226 الموجودة في 226 غراماً من الراديوم يساوي عدد أفوكادرو أي 6.02 × 1023 ذرة، فإنَّ غراماً واحداً من الراديوم يحوي من هذه الذرات عدداً N يساوي:
وهكذا يكون:
تبين لاحقاً أن الدور الذي استخدمته ماري كوري للراديوم وهو 1590 عاماً غير صحيح، وأن الدور الصحيح له هو 1617 عاماً، وبدلاً من تغيير معيار الفاعلية الإشعاعية فقد ارتئي تعديل التعريف على النحو الآتي: «الكوري هو بالتعريف النشاط الإشعاعي لمادة مشعة مهما يكن نوعها تعطي 3.7 × 1010 تفككاً في الثانية».
يعبَّر عن الفاعلية الإشعاعية الجوية بواحدة البيكوكوري (c10-12Ci)، أما في التفجيرات النووية فتستخدم واحدة الميغا كوري (c106Ci)، وتستخدم في الصناعة منابع مشعة فاعليتها الإشعاعية من رتبة الميلي كوري (c10-3Ci). وبالمقابل فإن الفاعلية الإشعاعية للمنابع المستخدمة للعلاج الطبي كالكوبالت مثلاً يبلغ عدة كيلوكوري (k1k Ci = c10-3 Ci)، في حين تبلغ الفاعلية الإشعاعية في محطة تشعيع المواد الغذائية مئات الكيلوكوري.
وأخيراً يوضِّح الجدول أعلاه الكتلة من المادة المشعة مقدَّرة بالغرام التي تبلغ فاعليتها الإشعاعية كوري واحداً أي 3.7 × 1010 تفككاً في الثانية، وقد أطلق على هذه الواحدة الأخيرة اسم البِكْرل، تخليداً لذكرى الفيزيائي الفرنسي H.Becquerel ما بين (1852-1908) الذي اكتشف ظاهرة النشاط الإشعاعي عام 1896، وحاز على جائزة نوبل عام 1903 مكافأة لذلك.
أحمد حصري