Determinación de la vida media del 40K

M.L. MONTES; ANDUAGA L; M.A. TAYLOR; CARRUDO J; GONZALEZ GROSSI MB; NAVARRO M; PANTUCCI M.; STOEFF, BELKENOFF I; SÁNCHEZ URDAY C; L. A. ERRICO

San Luis

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

Asociación de Física Argentina

En los trabajos de 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 plantea identificar radionucleidos presentes en muestras específicas, estudiar la dependencia del contaje con la distancia fuente-detector o establecer coeficientes de atenuación de radiación gamma de materiales o determinar vidas medias midiendo actividad en función del tiempo. Este último experimento sólo puede llevarse a cabo en el caso de radionucleidos de vidas medias cortas (unos pocos días). En todos los casos, este tipo de mediciones requiere el manejo de fuentes radioactivas. 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 de 1.28x109 años. Esto impide que su vida media pueda ser determinada 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 utilizando sales comerciales no radioactivas, de forma tal que los alumnos no son expuestos a material radioactivo. Mostramos además un método sencillo para determinar la eficiencia del detector que no requiere del uso de tablas ni de parámetros arbitrarios. Los materiales para llevar a cabo el experimento se encuentran disponibles en cualquier laboratorio de química: cloruro de potasio (KCl), 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. 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 KCl, 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 KCl de 0 g a 80 g. La muestra correspondiente a 0 g de KCl (sólo talco) fue utilizada para determinar el fondo en el laboratorio. Cada una de las medidas fue llevada a cabo durante un tiempo suficientemente largo (entre 24 y 12 horas dependiendo de la masa de KCl) para obtener un fotopico bien formado que permitiese determinar el área del mismo con un error estadístico suficientemente pequeño. Al área del fotopico se le restó el fondo, obteniéndose así las cuentas netas del fotopico, relacionadas directamente con la actividad de la muestra. Del análisis de los espectros, se obtuvo una vida media de 1.08*109 ± 0.01 años, en muy buen acuerdo con la bibliografía, demostrándose que la metodología propuesta representa una buena alternativa para determinar la vida media de radionucleidos de vida media larga.