Když se řekne radioaktivní potravina, většina lidí si představí něco hodně nebezpečného. Jenže radioaktivita je úplně běžnou součástí přírody. Malé množství přirozeně radioaktivních prvků najdeme v půdě, kamenech, stavebních materiálech, ve vzduchu a dokonce i v jídle.
Asi nejznámějším příkladem jsou banány. Ne proto, že by byly nějak nebezpečné, ale protože obsahují hodně draslíku. A malá část přírodního draslíku je radioaktivní izotop draslík-40, tedy K-40. Podle EPA odpovídá snědení jednoho banánu přibližně dávce 0,1 µSv, což je opravdu velmi malé množství.
V tomhle článku se tedy nebudu snažit dokázat, že jsou banány nebezpečné. Právě naopak. Zkusím pomocí Radiacode 102 ukázat, že i obyčejný banán opravdu obsahuje měřitelný přírodní radionuklid, ale zároveň je jeho aktivita velmi malá.
Co vlastně v banánu hledáme
Radiacode 102 není jen obyčejný měřič dávkového příkonu. Je to kapesní scintilační detektor, který umí zobrazovat i energetické spektrum záření.
To je u podobného pokusu důležité. Kdybych jen položil banán k měřáku a koukal na hodnotu v µSv/h, pravděpodobně bych neviděl nic moc zajímavého. Rozdíl proti běžnému pozadí bude malý, bude kolísat a klidně se může ztratit v přirozených změnách okolí.
Mnohem zajímavější je podívat se do spektra. Draslík-40 má hlavní gama čáru přibližně na 1460 keV, takže právě tam by se měl při delším měření objevit slabý nárůst. Radiacode má K-40 i ve své izotopové knihovně, kde je uvedený poločas rozpadu asi 1,25 miliardy let a hlavní emisní čára 1460 keV.
Příprava měření
Na měření jsem použil:
– Radiacode 102
– mobilní aplikaci Radiacode
– několik sušených rozemletých banánových slupek
– stejné místo pro měření pozadí i vzorku
– dostatek času a trpělivosti
To poslední je docela důležité. Banán není uranové sklo ani starý ručičkový budík s radiem. Je to slabý přírodní zdroj, takže krátké měření na pár minut nemusí ukázat vůbec nic přesvědčivého.
Ideální je nejdřív nasbírat kvalitní pozadí. Já jsem měl výhodu, že pozadí už jsem měl uložené několik dní. To je pro podobný pokus dobré, protože čím delší měření pozadí, tím lépe se pak hledá malý rozdíl mezi okolím a samotným vzorkem.
Sbírání pozadí
První krok je tedy jednoduchý: nechat Radiacode měřit samotné okolní pozadí.
Důležité je nehýbat s měřákem a měřit pokud možno na stejném místě, kde se pak bude měřit i vzorek. Pokud změním místo, stůl, podlahu nebo okolní materiály, můžu si do měření přidat zbytečnou chybu. Přirozené pozadí totiž není úplně všude stejné.
Pozadí jsem měřil po dobu čtyř dnů na stejném místě, kde jsem následně měřil i banány. Díky tomu jsem měl poměrně dobře nasbírané referenční spektrum, které šlo použít pro porovnání se samotným vzorkem.
Pozadí jsem si následně uložil do knihovny spekter a použil ho jako referenční spektrum. Díky tomu se dá později zobrazit rozdíl mezi pozadím a měřeným vzorkem. Radiacode už v aplikaci podporuje režim rozdílu spektra proti pozadí; výrobce tuto funkci zmiňuje v changelogu aplikace.
Postup uložení pozadí
Nejprve nasbíráme dostatečné pozadí (zde je graf z jiného měření ale postup je stejný).
Stiskneme ikonu tří teček, čímž se zobrazí menu. V něm vybereme možnost Save spectrum to library.
Spektrum si následně pojmenujeme a případně k němu můžeme přidat komentář. Pokud zaškrtneme volbu Set as current background, uložené spektrum se automaticky nastaví jako aktuální pozadí pro následné porovnání.
Příprava vzorku
Pro měření jsem použil slupky z 10 banánů, které jsem důkladně usušil a poté rozmixoval. Celkové množství sušeného vzorku bylo 58 g.
Postup načtení pozadí a měření
Pokud v bočním menu na záložce spektra klepneme na ikonu složky, zobrazí se seznam uložených spekter.
Kliknutím na vybrané spektrum se zobrazí nabídka, ve které zvolíme možnost Set as current background. Tím nastavíme dané spektrum jako aktuální pozadí pro porovnání.
Pozadí máme nastavené, v grafu ho představuje zelená křivka. Nyní opět otevřeme menu přes ikonu tří teček a zvolíme možnost Restart accumulation.
Radiacode položíme na měřený vzorek a volbu potvrdíme stisknutím Yes.
Nyní se začne načítat nové spektrum měřeného vzorku, které můžeme průběžně porovnávat se zelenou křivkou uloženého pozadí.
Výsledek prvního měření
V prvním pokusu jsem Radiacode uzavřel do igelitového sáčku, aby nedošlo ke kontaminaci, a poté ho vložil do krabičky se vzorkem.
Po zhruba 1 dni a 14 hodinách měření už je vidět malý rozdíl proti uloženému pozadí. Celková hodnota dávkového příkonu se pohybovala kolem 85,6 nSv/h, tedy asi 0,086 µSv/h. Nejde tedy o nic dramatického.. Na běžném číselném údaji by se rozdíl dal snadno přehlédnout.
Zajímavější je ale pohled do spektra. Po porovnání s pozadím je v oblasti kolem 1460 keV znát mírné navýšení, které odpovídá přítomnosti draslíku-40. Pík není nijak ostrý ani vysoký, ale u tak slabého vzorku je to přesně to, co jsem čekal. Banány nejsou silný zářič, takže výsledek stojí hlavně na dlouhém měření, uloženém pozadí a porovnání spekter.
Druhé měření s lepší geometrií
Ve druhém pokusu jsem se snažil Radiacode více obalit vzorkem v místě senzoru. Cílem nebylo „vytvořit víc radiace“, ale zlepšit geometrii měření tak, aby se k detektoru dostalo více gama záření ze vzorku.
Po přibližně 1 dni a 13 hodinách měření byl rozdíl oproti uloženému pozadí viditelnější než při prvním pokusu. Celková hodnota dávkového příkonu se pohybovala kolem 89,1 nSv/h, takže ani tady nejde o žádný dramatický nárůst. Hlavní rozdíl je ale patrný ve spektru.
V oblasti kolem 1460 keV, kde se očekává pík draslíku-40, je ve druhém měření nárůst oproti pozadí zřetelnější. To dobře ukazuje, jak moc u slabých přírodních vzorků záleží na uspořádání měření. Nejde tedy jen o dobu měření, ale i o to, jak blízko a jakým způsobem je vzorek umístěný vůči detektoru.
Ve srovnání s prvním pokusem se tak potvrdilo, že lepší obalení přístroje vzorkem pomáhá zvýraznit rozdíl ve spektru, i když samotná hodnota dávkového příkonu zůstává stále velmi nízká.
Závěr
Tenhle pokus hezky ukázal, že u banánů nemá smysl čekat žádné dramatické číslo na displeji. Hodnota dávkového příkonu se změnila jen málo a pořád šlo o úplně běžné nízké hodnoty. Zajímavější je samotné spektrum, kde se po dlouhém měření a po odečtení pozadí dá v oblasti kolem 1460 keV najít slabý příspěvek draslíku-40.
Největší poučení pro mě není to, že jsou banány „radioaktivní“, ale že u takhle slabých přírodních vzorků rozhoduje hlavně trpělivost, dobře změřené pozadí a správné umístění vzorku vůči detektoru. Druhé měření s lepší geometrií to ukázalo pěkně. Banány tedy žádné radiační drama nejsou, ale jako jednoduchý domácí pokus pro ověření K-40 fungují překvapivě dobře.