Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta

Kari Rasilainen, Juhani Suksi

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Työssä on tarkasteltu luonnon uraanisarjojen nuklidien välisiä radioaktiivisia epätasapainoja ja niiden kvantitatiivista tulkintaa. Uraanisarjat pystyvät säilyttämään sisältämiensä nuklidien eripituisten puoliintumisaikojen ansiosta informaatiota pitkiä aikoja (noin 350 000 vuotta) kallioperässä tapahtuneista muutoksista. Radioaktiivinen epätasapaino aiheutuu radionuklidien erilaisesta fysikaaliskemiallisesta käyttäytymisestä luonnon olosuhteissa. Uraanisarjojen useiden keskeisten alkuaineiden geokemiallinen käyttäytyminen tunnetaan varsin hyvin, mikä antaa menetelmän käytölle hyvät lähtökohdat. On kehitetty matemaattinen malli, jonka avulla voidaan simuloida korkeintaan nelijäsenisen radioaktiivisen hajoamisketjun pitoisuuksia yksinkertaistetuissa tilanteissa. Tarkasteltavat systeemit ovat termodynaamisessa mielessä joko ajoittain avautuvia tai täysin avoimia, jolloin vastaavasti systeemin massavirta ympäristönsä kanssa on kestoltaan erittäin lyhyt tai jatkuva. Eri systeemityyppejä edustavia yksittäisiä häiriöitä voidaan yhdistellä ajallisesti jatkuvaksi häiriöskenaarioksi. Matemaattisen mallin perusteella on kehitetty tietokoneohjelma URSE (uraanisarjojen epätasapainot), joka on testattu sekä vertailulaskuin toiseen tietokoneohjelmaan että kirjallisuudessa raportoitujen keskeisten tapausten avulla. Uraanisarjojen epätasapainojen tulkinta perustuu radioaktiivisen hajoamisketjun taipumukseen pyrkiä itselleen luonteenomaisella nopeudella kohti radioaktiivista tasapainoa. Ulkopuoliset massavirrat häiritsevät tätä tasapainottumisprosessia; häiriöiden luonnetta ja kestoa voidaan päätellä siitä kuinka kaukana systeemi on tasapainotilastaan. Uraanisarjojen epätasapainojen kvantitatiivinen tulkinta on kuitenkin erittäin vaativa tehtävä, koska edellytyksenä on itse tutkittavan systeemin teoreettinen hallinta. Vastapainona sen avulla voidaan toisaalta validoida luonnon systeemin konseptuaalisia malleja satoja tuhansia vuosia kattavien ajanjaksojen yli, mihin aikaskaalaan ei mitenkään voi päästä laboratorio- tai kenttäkokein.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages77
ISBN (Print)951-38-4218-5
Publication statusPublished - 1992
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1404
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Keywords

  • natural radioactivity
  • nuclear decay
  • decay instability
  • uranium
  • daughter products
  • radionuclides
  • mathematical models
  • URSE

Cite this

Rasilainen, K., & Suksi, J. (1992). Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1404
Rasilainen, Kari ; Suksi, Juhani. / Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 77 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1404).
@book{67202eeb312e4d199597c77a292fe327,
title = "Uraanisarjojen radioaktiivisten ep{\"a}tasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta",
abstract = "Ty{\"o}ss{\"a} on tarkasteltu luonnon uraanisarjojen nuklidien v{\"a}lisi{\"a} radioaktiivisia ep{\"a}tasapainoja ja niiden kvantitatiivista tulkintaa. Uraanisarjat pystyv{\"a}t s{\"a}ilytt{\"a}m{\"a}{\"a}n sis{\"a}lt{\"a}miens{\"a} nuklidien eripituisten puoliintumisaikojen ansiosta informaatiota pitki{\"a} aikoja (noin 350 000 vuotta) kallioper{\"a}ss{\"a} tapahtuneista muutoksista. Radioaktiivinen ep{\"a}tasapaino aiheutuu radionuklidien erilaisesta fysikaaliskemiallisesta k{\"a}ytt{\"a}ytymisest{\"a} luonnon olosuhteissa. Uraanisarjojen useiden keskeisten alkuaineiden geokemiallinen k{\"a}ytt{\"a}ytyminen tunnetaan varsin hyvin, mik{\"a} antaa menetelm{\"a}n k{\"a}yt{\"o}lle hyv{\"a}t l{\"a}ht{\"o}kohdat. On kehitetty matemaattinen malli, jonka avulla voidaan simuloida korkeintaan nelij{\"a}senisen radioaktiivisen hajoamisketjun pitoisuuksia yksinkertaistetuissa tilanteissa. Tarkasteltavat systeemit ovat termodynaamisessa mieless{\"a} joko ajoittain avautuvia tai t{\"a}ysin avoimia, jolloin vastaavasti systeemin massavirta ymp{\"a}rist{\"o}ns{\"a} kanssa on kestoltaan eritt{\"a}in lyhyt tai jatkuva. Eri systeemityyppej{\"a} edustavia yksitt{\"a}isi{\"a} h{\"a}iri{\"o}it{\"a} voidaan yhdistell{\"a} ajallisesti jatkuvaksi h{\"a}iri{\"o}skenaarioksi. Matemaattisen mallin perusteella on kehitetty tietokoneohjelma URSE (uraanisarjojen ep{\"a}tasapainot), joka on testattu sek{\"a} vertailulaskuin toiseen tietokoneohjelmaan ett{\"a} kirjallisuudessa raportoitujen keskeisten tapausten avulla. Uraanisarjojen ep{\"a}tasapainojen tulkinta perustuu radioaktiivisen hajoamisketjun taipumukseen pyrki{\"a} itselleen luonteenomaisella nopeudella kohti radioaktiivista tasapainoa. Ulkopuoliset massavirrat h{\"a}iritsev{\"a}t t{\"a}t{\"a} tasapainottumisprosessia; h{\"a}iri{\"o}iden luonnetta ja kestoa voidaan p{\"a}{\"a}tell{\"a} siit{\"a} kuinka kaukana systeemi on tasapainotilastaan. Uraanisarjojen ep{\"a}tasapainojen kvantitatiivinen tulkinta on kuitenkin eritt{\"a}in vaativa teht{\"a}v{\"a}, koska edellytyksen{\"a} on itse tutkittavan systeemin teoreettinen hallinta. Vastapainona sen avulla voidaan toisaalta validoida luonnon systeemin konseptuaalisia malleja satoja tuhansia vuosia kattavien ajanjaksojen yli, mihin aikaskaalaan ei mitenk{\"a}{\"a}n voi p{\"a}{\"a}st{\"a} laboratorio- tai kentt{\"a}kokein.",
keywords = "natural radioactivity, nuclear decay, decay instability, uranium, daughter products, radionuclides, mathematical models, URSE",
author = "Kari Rasilainen and Juhani Suksi",
year = "1992",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4218-5",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1404",
address = "Finland",

}

Rasilainen, K & Suksi, J 1992, Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1404, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta. / Rasilainen, Kari; Suksi, Juhani.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 77 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1404).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta

AU - Rasilainen, Kari

AU - Suksi, Juhani

PY - 1992

Y1 - 1992

N2 - Työssä on tarkasteltu luonnon uraanisarjojen nuklidien välisiä radioaktiivisia epätasapainoja ja niiden kvantitatiivista tulkintaa. Uraanisarjat pystyvät säilyttämään sisältämiensä nuklidien eripituisten puoliintumisaikojen ansiosta informaatiota pitkiä aikoja (noin 350 000 vuotta) kallioperässä tapahtuneista muutoksista. Radioaktiivinen epätasapaino aiheutuu radionuklidien erilaisesta fysikaaliskemiallisesta käyttäytymisestä luonnon olosuhteissa. Uraanisarjojen useiden keskeisten alkuaineiden geokemiallinen käyttäytyminen tunnetaan varsin hyvin, mikä antaa menetelmän käytölle hyvät lähtökohdat. On kehitetty matemaattinen malli, jonka avulla voidaan simuloida korkeintaan nelijäsenisen radioaktiivisen hajoamisketjun pitoisuuksia yksinkertaistetuissa tilanteissa. Tarkasteltavat systeemit ovat termodynaamisessa mielessä joko ajoittain avautuvia tai täysin avoimia, jolloin vastaavasti systeemin massavirta ympäristönsä kanssa on kestoltaan erittäin lyhyt tai jatkuva. Eri systeemityyppejä edustavia yksittäisiä häiriöitä voidaan yhdistellä ajallisesti jatkuvaksi häiriöskenaarioksi. Matemaattisen mallin perusteella on kehitetty tietokoneohjelma URSE (uraanisarjojen epätasapainot), joka on testattu sekä vertailulaskuin toiseen tietokoneohjelmaan että kirjallisuudessa raportoitujen keskeisten tapausten avulla. Uraanisarjojen epätasapainojen tulkinta perustuu radioaktiivisen hajoamisketjun taipumukseen pyrkiä itselleen luonteenomaisella nopeudella kohti radioaktiivista tasapainoa. Ulkopuoliset massavirrat häiritsevät tätä tasapainottumisprosessia; häiriöiden luonnetta ja kestoa voidaan päätellä siitä kuinka kaukana systeemi on tasapainotilastaan. Uraanisarjojen epätasapainojen kvantitatiivinen tulkinta on kuitenkin erittäin vaativa tehtävä, koska edellytyksenä on itse tutkittavan systeemin teoreettinen hallinta. Vastapainona sen avulla voidaan toisaalta validoida luonnon systeemin konseptuaalisia malleja satoja tuhansia vuosia kattavien ajanjaksojen yli, mihin aikaskaalaan ei mitenkään voi päästä laboratorio- tai kenttäkokein.

AB - Työssä on tarkasteltu luonnon uraanisarjojen nuklidien välisiä radioaktiivisia epätasapainoja ja niiden kvantitatiivista tulkintaa. Uraanisarjat pystyvät säilyttämään sisältämiensä nuklidien eripituisten puoliintumisaikojen ansiosta informaatiota pitkiä aikoja (noin 350 000 vuotta) kallioperässä tapahtuneista muutoksista. Radioaktiivinen epätasapaino aiheutuu radionuklidien erilaisesta fysikaaliskemiallisesta käyttäytymisestä luonnon olosuhteissa. Uraanisarjojen useiden keskeisten alkuaineiden geokemiallinen käyttäytyminen tunnetaan varsin hyvin, mikä antaa menetelmän käytölle hyvät lähtökohdat. On kehitetty matemaattinen malli, jonka avulla voidaan simuloida korkeintaan nelijäsenisen radioaktiivisen hajoamisketjun pitoisuuksia yksinkertaistetuissa tilanteissa. Tarkasteltavat systeemit ovat termodynaamisessa mielessä joko ajoittain avautuvia tai täysin avoimia, jolloin vastaavasti systeemin massavirta ympäristönsä kanssa on kestoltaan erittäin lyhyt tai jatkuva. Eri systeemityyppejä edustavia yksittäisiä häiriöitä voidaan yhdistellä ajallisesti jatkuvaksi häiriöskenaarioksi. Matemaattisen mallin perusteella on kehitetty tietokoneohjelma URSE (uraanisarjojen epätasapainot), joka on testattu sekä vertailulaskuin toiseen tietokoneohjelmaan että kirjallisuudessa raportoitujen keskeisten tapausten avulla. Uraanisarjojen epätasapainojen tulkinta perustuu radioaktiivisen hajoamisketjun taipumukseen pyrkiä itselleen luonteenomaisella nopeudella kohti radioaktiivista tasapainoa. Ulkopuoliset massavirrat häiritsevät tätä tasapainottumisprosessia; häiriöiden luonnetta ja kestoa voidaan päätellä siitä kuinka kaukana systeemi on tasapainotilastaan. Uraanisarjojen epätasapainojen kvantitatiivinen tulkinta on kuitenkin erittäin vaativa tehtävä, koska edellytyksenä on itse tutkittavan systeemin teoreettinen hallinta. Vastapainona sen avulla voidaan toisaalta validoida luonnon systeemin konseptuaalisia malleja satoja tuhansia vuosia kattavien ajanjaksojen yli, mihin aikaskaalaan ei mitenkään voi päästä laboratorio- tai kenttäkokein.

KW - natural radioactivity

KW - nuclear decay

KW - decay instability

KW - uranium

KW - daughter products

KW - radionuclides

KW - mathematical models

KW - URSE

M3 - Report

SN - 951-38-4218-5

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Rasilainen K, Suksi J. Uraanisarjojen radioaktiivisten epätasapainojen kvantitatiivisesta tulkinnasta. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1992. 77 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1404).