Hibás földalatti vezetékek (pl. olaj, gáz, esetleg fűtőcsövek) esetén előfordulhatnak repedések, szivárgások. Ilyenkor a repedés helyét úgy találják meg, hogy egy adott radioaktív izotópot (nyomjelzőt) kevernek a csőben szállított anyaghoz. A földfelszínen mozgó detektorokkal keresik meg a felgyülemlett sugárzó anyag helyét, s ezzel a repedés helyét is – ahol már érdemes nekiállni az ásásnak és a cső javításának
a) Indokolja, meg, hogy miért célszerű viszonylag kis felezési idejű anyagot keverni a csövekben szállított anyaghoz, ha repedéseket szeretnénk találni!
a) A kis felezési idő célszerűségének indoklása:
4 pont
(bontható)
Mivel egy adott mennyiségű izotópnak kisebb felezési idő mellett nagyobb az aktivitása (2 pont), könnyebb megtalálni a szivárgás helyét. Ugyanakkor a helyszínen a radioaktivitás gyorsabban csökken (2 pont), hamarabb eltűnik az egészségkárosító hatás.
b) Alfa-, béta- vagy gamma-sugárzó anyagot célszerű a mélyen fekvő csövekben szállított anyaghoz keverni, ha azt szeretnénk, hogy a földfelszínen is mérhető legyen a sugárzás? Miért?
b) A sugárzás fajtájának megnevezése és a válasz indoklása:
4 pont
(bontható)
Gamma‑sugárzó izotópot (2 pont) célszerű használni, mivel ennek a sugárzásnak legnagyobb az áthatolóképessége (2 pont), ezt lehet a földfelszínen leginkább mérni.
(Bármilyen észszerű megfogalmazás elfogadható, az is, ha a vizsgázó a másik két sugárzás elnyelődésével érvel.)
c) Megduplázott hozzáadott radioaktív izotópmennyiség esetén hogyan változik a detektor által mért aktivitás? Mennyivel lesz hosszabb a méréshez rendelkezésre álló idő (az az idő, ameddig a sugárzás még kimutatható a szivárgás helyén)? Válaszát indokolja!
c) A megduplázott izotópmennyiség hatásainak tárgyalása:
6 pont
(bontható)
Mivel megduplázott izotópmennyiség esetén ugyanannyi folyadékban (ami a szivárgás helyén a földbe kerül) kétszer annyi izotóp van (1 pont), a földben mérhető aktivitás a korábbi duplája lesz (2 pont). Mivel az aktivitás egy egységnyi felezési idő elteltével a felére csökken (1 pont), az izotópmennyiség megduplázása esetén egy felezési időnyi időtartammal (2 pont) lesz hosszabb ideig mérhető a szivárgás helye.
d) A jód‑131 izotópja béta-bomlással bomlik. Írja fel a bomlás egyenletét és nevezze meg a létrejött bomlásterméket!
d) A reakcióegyenlet felírása és a bomlástermék megnevezése:
6 pont
(bontható)
$${}^{131}_{\ \ 53}\mathrm{I}\to {}^{131}_{\ \ 54}\mathrm{Xe}+e^{-}+\gamma $$
A reakcióegyenlet bal és jobb oldalán az izotópok helyes feltüntetése (rend- és tömegszámmal) 2‑2 pontot ér, az elektron jelölése 1 pontot. A $\gamma $ foton hiánya nem számít hibának.
A keletkezett bomlástermék a xenon (1 pont).