Determinación de la vida media del 40K. Un experimento para cursos de postgrado que no requiere elemento radioactivos

M.L. MONTES; L. ANDUAGA; M.A. TAYLOR; L. A. ERRICO

San Luis

Congreso; 100 Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015

En laboratorios de cursos de grado y postgrado de carreras como Física, Química, Ciencias Ambientales, etc. se suelen realizar experimentos de espectroscopía gamma. En los mismos se apunta a identificar radisótopos en una muestra, estudiar la dependencia del contaje con la distancia fuente-detector o determinar coeficientes de atenuación. En otro tipo de experimento se determinan vidas medias determinado contaje en función del tiempo. Este último caso solo puede llevarse a cabo en el caso de radiosótopos de vidas medias cortas (unos pocos días). En todos los casos, este tipo de experimento requiere el manejo de fuentes que si bien son de muy baja actividad y en general selladas, son radiactivas. Esto implica que los experimentos se deben llevar a cabo en laboratorios habilitados y con normas estrictas de seguridad.El 40K es un elemento radioactivo natural que se encuentra disperso en el medio ambiente. Su abundancia isotópica de 0.012 % y su vida media es de 1.28x109 años. Por lo tanto, no puede ser medida estudiando la variación de la actividad en función del tiempo. En este trabajo se propone una metodología para la determinación de la vida media del 40K sin utilización de sales radioactivas, de forma tal que pueda ser implementada como práctica de laboratorio convencional, sin exposición de los alumnos a material radioactivo. Los materiales para llevar a cabo el experimento se encuentran disponibles en cualquier laboratorio de química: ClK, talco (para ser utilizado como material soporte) y óxidos de lantano (La2O3) y lutecio (Lu2O3), para obtener la curva de calibración en eficiencia del detector gamma utilizado. Dado que el espectro gamma del 40K consta de un único fotopico no necesita realizarse la calibración en energía del detector. Para la determinación de la vida media se prepararon varias muestras con diferentes masas de ClK, manteniendo constante el volumen y forma de la muestra a fin de conservar la geometría de la medida, con lo cual se requiere una única calibración en eficiencia. En este caso en particular se estudiaron 10 muestras, utilizando un intervalo de masa de ClK de 0 g a 80 g. La muestra correspondiente a 0 g de ClK (sólo talco) fue utilizada para determinar el fondo en el laboratorio. Cada una de las muestras fue medida durante un tiempo suficientemente largo (entre 24 y 12 horas dependiendo de la masa de KCl) para obtener un fotopico bien formado, para luego determinar el área del mismo con un error estadísitico suficientemente chico. Al área del fotopico se le restó el fondo del detector, obteniéndose así las cuentas netas del fotopico, relacionadas directamente con la actividad de la muestra. Una vez analizados todos los espectros, del estudio del contaje C en función de la masa M de ClK se obtuvo, tal como es de esperar, una relación lineal entre C y M. De la pendiente de la recta se obtuvo una vida media de 1.048*109 ± 0.005 años, en muy buen acuerdo con la bibliografía, demostrándose que la metodología propuesta es correcta para determinar la vida media del 40K.