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L'analisi per attivazione (NAA) è un metodo analitico nucleare basato sulla rilevazione e misura della radioattività artificiale provocata dal bombardamento di un campione con neutroni (il neutrone è una particella nucleare di carica 0 e numero di massa 1). Le sorgenti più comuni di neutroni sono i reattori nucleari. I reattori nucleari sono delle macchine statiche, cioè senza organi macroscopici in movimento, nelle quali ha luogo la reazione nucleare di fissione. Il processo di fissione in un reattore nucleare inizia con l'assorbimento di un neutrone termico (energia = 0,025 eV) da parte di un nucleo del materiale fissile (combustibile nucleare) costituito da uranio arricchito nell'isotopo 235 U o 239 Pu. L'assorbimento di tale neutrone porta il nucleo ad uno stato eccitato, ne modifica la forma e lo rende instabile per l'85% dei casi. Tale instabilità conduce alla scissione in frammenti del nucleo iniziale, accompagnata dall'emissione di 2-3 neutroni veloci (energia = 2-5 MeV), fotoni ad alta energia o radiazioni gamma. La reazione nucleare può essere così schematizzata: 235 U+ n→ U → X + Y + 25 . n + Q 1 236 0 dove X e Y sono i prodotti della fissione fortemente radioattivi e Q è l'energia liberata. I neutroni emessi, per poter provocare ulteriori fissioni, devono perdere l'eccesso di energia mediante urti con sostanze (moderatore) contenenti nuclei a basso numero di massa o comunque dello stesso ordine di grandezza del neutrone come acqua, acqua pesante e grafite. La fissione di un nucleo di 235 U indotta da un neutrone termico porta alla liberazione di 2-3 neutroni; questi ultimi, una volta adeguatamente rallentati, possono dare origine a nuove fissioni a loro volta in grado di liberare ulteriori generazioni di neutroni. Per evitare quindi un eccesso di neutroni che potrebbe portare ad una reazione a catena divergente, è necessario controllare la reazione di fissione con l'inserimento di materiali che assorbono i neutroni, detti barre di controllo, fatte per esempio di boro, cadmio. Possiamo suddividere i reattori nucleari in tre categorie in base all'impiego che di essi se ne fa: 1. reattori per la produzione di energia o di potenza: sono impiegati per la produzione di energia sfruttando l'energia liberata dalla reazione di fissione sotto forma di calore. Il refrigerante oltre allo scopo di raffreddare il nocciolo del reattore, in questo caso assume il compito di asportare il calore verso un ambiente esterno per poi cederlo ad un sistema atto a trasformare l'energia termica in energia elettrica; 2. reattori per la produzione di materiale fissile: generalmente usati per la produzione di 239 Pu; 3. reattori di ricerca: il loro scopo è quello di fornire neutroni per lo studio di reazioni nucleari e di permettere la produzione di radionuclidi oggi largamente usati a fini scientifici e medici. 299
Nell'analisi per attivazione neutronica, quando un elemento stabile viene irraggiato in un flusso di neutroni termici avvengono delle reazioni nucleari, la più probabile delle quali è la reazione (n,γ) che corrisponde alla cattura, da parte di uno dei nuclei dell'elemento irraggiato, di uno dei neutroni bombardanti. Ciò comporta la formazione di un nuovo nucleo che, possedendo un rapporto neutroni - protoni incrementato rispetto al nucleo stabile iniziale, è instabile ovvero radioattivo. Il decadimento di questo nucleo avviene prevalentemente mediante l'emissione di particelle β e radiazioni γ. L'identificazione e la misura di queste radiazioni gamma consentono di risalire alla quantità dei radionuclidi che le hanno emesse e questa, a sua volta, alla quantità dei nuclei stabili iniziale. A causa della sensibilità con la quale si effettua la misura delle radiazioni γ, è possibile valutare quantitativamente masse molto piccole degli elementi che hanno subito la reazione nucleare (n,γ). Non tutti gli elementi irraggiati in un flusso neutronico danno luogo alla reazione (n,γ), mentre per quelli che la subiscono la probabilità relativa è diversa da elemento a elemento e, per gli elementi con più isotopi stabili, da isotopo a isotopo. Inoltre i radionuclidi formati possono avere i periodi di semitrasformazione più diversi, dalle frazioni di secondo a qualche decina di anni. Per questo motivo la scelta della reazione nucleare più idonea (per probabilità o sezione di cattura e per un vantaggioso periodo di semitrasformazione del radionuclide prodotto) è uno dei punti più importanti nel mettere a punto un metodo di analisi per attivazione. La possibilità di scegliere tempi di irraggiamento diversi e tempi di attesa (prima della misura delle radiazioni indotte) differenti, nonché la possibilità di disporre di flussi neutronici a intensità e spettro energetico variabile, aumentano la potenzialità applicativa dell'analisi per attivazione neutronica. Quando è possibile sottoporre direttamente il campione irraggiato alla misura della radioattività indotta, si realizza ciò che viene chiamata l'analisi per attivazione strumentale (INAA). La misura della radioattività indotta avviene generalmente mediante spettrometria γ. Un sistema per la spettrometria γ è costituito da un rivelatore che, investito da radiazioni γ, produce segnali elettronici diversi in funzione dell'energia della radiazione γ incidente, e da apparecchiature che accumulano tali segnali e li presentano in funzione della coordinata energetica. L'uso dei rilevatori al germanio ultrapuro ad elevata risoluzione ha incrementato il numero dei casi in cui è possibile adottare metodi strumentali. Quando invece si è in presenza di radiazioni γ interferenti o di una matrice complessa che impedisce la misura diretta della radioattività indotta, si rendono necessarie delle separazioni radiochimiche per isolare uno o più elementi o gruppi di elementi da sottoporre alla spettrometria γ Tali separazioni radiochimiche vengono eseguite mediante particolari adattamenti delle tecniche classiche di separazione (estrazione con solventi, scambio ionico, adsorbimento su materiali inorganici, etc.). Quando si devono eseguire separazioni radiochimiche si dice che si realizza un'analisi per 300
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RICOGNIZIONE SUBACQUEA Il motivo pe
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Possibili traiettorie delle onde ac
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Il fenomeno della radioattività na
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1) Determinazioni sperimentali Sia
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La costante del fenomeno è la vita
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Dose annua Osserviamo che numerose
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II Blu di Prussia è un pigmento ar
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