Εκπομπή νετρονίων. Ακτινοβολία νετρονίων

Πλοήγηση άρθρου:

Ακτινοβολία και είδη ραδιενεργού ακτινοβολίας, η σύνθεση της ραδιενεργής (ιονίζουσας) ακτινοβολίας και τα κύρια χαρακτηριστικά της. Η επίδραση της ακτινοβολίας στην ύλη.

Τι είναι η ακτινοβολία

Αρχικά, ας ορίσουμε τι είναι η ακτινοβολία:

Στη διαδικασία της διάσπασης μιας ουσίας ή της σύνθεσής της απελευθερώνονται τα στοιχεία ενός ατόμου (πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, φωτόνια), διαφορετικά μπορούμε να πούμε εμφανίζεται ακτινοβολίααυτά τα στοιχεία. Μια τέτοια ακτινοβολία ονομάζεται - ιοντίζουσα ακτινοβολίαή τι είναι πιο συνηθισμένο ραδιενεργή ακτινοβολία, ή ακόμα πιο απλά ακτινοβολία . Η ιονίζουσα ακτινοβολία περιλαμβάνει επίσης ακτίνες Χ και ακτινοβολία γάμμα.

Ακτινοβολία είναι η διαδικασία εκπομπής φορτισμένων στοιχειωδών σωματιδίων από την ύλη, με τη μορφή ηλεκτρονίων, πρωτονίων, νετρονίων, ατόμων ηλίου ή φωτονίων και μιονίων. Ο τύπος της ακτινοβολίας εξαρτάται από το στοιχείο που εκπέμπεται.

Ιονισμόςείναι η διαδικασία σχηματισμού θετικά ή αρνητικά φορτισμένων ιόντων ή ελεύθερων ηλεκτρονίων από ουδέτερα φορτισμένα άτομα ή μόρια.

Ραδιενεργή (ιονίζουσα) ακτινοβολίαμπορεί να χωριστεί σε διάφορους τύπους, ανάλογα με τον τύπο των στοιχείων από τα οποία αποτελείται. Διαφορετικοί τύποι ακτινοβολίας προκαλούνται από διαφορετικά μικροσωματίδια και επομένως έχουν διαφορετικές ενεργειακές επιδράσεις στην ύλη, διαφορετικές ικανότητες διείσδυσης μέσω αυτής και, κατά συνέπεια, διαφορετικές βιολογικές επιδράσεις της ακτινοβολίας.

Ακτινοβολία άλφα, βήτα και νετρονίων- Πρόκειται για ακτινοβολίες που αποτελούνται από διάφορα σωματίδια ατόμων.

Γάμμα και ακτίνες Χείναι η εκπομπή ενέργειας.

Ακτινοβολία άλφα

• εκπέμπονται: δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια
• διεισδυτική ισχύς: χαμηλός
• ακτινοβολία από την πηγή: έως 10 cm
• ταχύτητα εκπομπής: 20.000 km/s
• ιονισμός: 30.000 ζεύγη ιόντων ανά 1 cm διαδρομής
• υψηλός

Η ακτινοβολία άλφα (α) εμφανίζεται κατά τη διάσπαση του ασταθούς ισότοπαστοιχεία.

Ακτινοβολία άλφα- αυτή είναι η ακτινοβολία βαρέων, θετικά φορτισμένων σωματιδίων άλφα, που είναι οι πυρήνες των ατόμων ηλίου (δύο νετρόνια και δύο πρωτόνια). Τα σωματίδια άλφα εκπέμπονται κατά τη διάσπαση πιο πολύπλοκων πυρήνων, για παράδειγμα, κατά τη διάσπαση των ατόμων ουρανίου, ραδίου και θορίου.

Τα σωματίδια άλφα έχουν μεγάλη μάζα και εκπέμπονται με σχετικά χαμηλή ταχύτητα κατά μέσο όρο 20 χιλιάδες km/s, που είναι περίπου 15 φορές μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός. Δεδομένου ότι τα σωματίδια άλφα είναι πολύ βαριά, όταν έρθουν σε επαφή με μια ουσία, τα σωματίδια συγκρούονται με τα μόρια αυτής της ουσίας, αρχίζουν να αλληλεπιδρούν μαζί τους, χάνοντας την ενέργειά τους, και επομένως η διεισδυτική ικανότητα αυτών των σωματιδίων δεν είναι μεγάλη και ακόμη και ένα απλό φύλλο το χαρτί μπορεί να τα συγκρατήσει.

Ωστόσο, τα σωματίδια άλφα μεταφέρουν πολλή ενέργεια και, όταν αλληλεπιδρούν με την ύλη, προκαλούν σημαντικό ιονισμό. Και στα κύτταρα ενός ζωντανού οργανισμού, εκτός από τον ιονισμό, η ακτινοβολία άλφα καταστρέφει τον ιστό, οδηγώντας σε διάφορες βλάβες στα ζωντανά κύτταρα.

Από όλους τους τύπους ακτινοβολίας, η ακτινοβολία άλφα έχει τη μικρότερη διεισδυτική ικανότητα, αλλά οι συνέπειες της ακτινοβολίας ζωντανών ιστών με αυτόν τον τύπο ακτινοβολίας είναι οι πιο σοβαρές και σημαντικές σε σύγκριση με άλλους τύπους ακτινοβολίας.

Η έκθεση στην ακτινοβολία άλφα μπορεί να συμβεί όταν ραδιενεργά στοιχεία εισέρχονται στο σώμα, για παράδειγμα μέσω αέρα, νερού ή τροφής ή μέσω κοψίματος ή πληγών. Μόλις εισέλθουν στο σώμα, αυτά τα ραδιενεργά στοιχεία μεταφέρονται μέσω της κυκλοφορίας του αίματος σε όλο το σώμα, συσσωρεύονται σε ιστούς και όργανα, ασκώντας μια ισχυρή ενεργειακή επίδραση σε αυτά. Δεδομένου ότι ορισμένοι τύποι ραδιενεργών ισοτόπων που εκπέμπουν ακτινοβολία άλφα έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής, όταν εισέρχονται στο σώμα, μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές αλλαγές στα κύτταρα και να οδηγήσουν σε εκφυλισμό ιστών και μεταλλάξεις.

Τα ραδιενεργά ισότοπα στην πραγματικότητα δεν αποβάλλονται από το σώμα από μόνα τους, επομένως μόλις εισέλθουν στο εσωτερικό του σώματος, θα ακτινοβολούν τους ιστούς από το εσωτερικό για πολλά χρόνια μέχρι να οδηγήσουν σε σοβαρές αλλαγές. Το ανθρώπινο σώμα δεν είναι σε θέση να εξουδετερώσει, να επεξεργαστεί, να αφομοιώσει ή να χρησιμοποιήσει τα περισσότερα ραδιενεργά ισότοπα που εισέρχονται στο σώμα.

Ακτινοβολία νετρονίων

• εκπέμπονται: νετρόνια
• διεισδυτική ισχύς: υψηλός
• ακτινοβολία από την πηγή: χιλιόμετρα
• ταχύτητα εκπομπής: 40.000 km/s
• ιονισμός: από 3000 έως 5000 ζεύγη ιόντων ανά 1 cm διαδρομής
• βιολογικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας: υψηλός

Ακτινοβολία νετρονίων- πρόκειται για ανθρωπογενή ακτινοβολία που προκύπτει σε διάφορους πυρηνικούς αντιδραστήρες και κατά τη διάρκεια ατομικών εκρήξεων. Επίσης, η ακτινοβολία νετρονίων εκπέμπεται από αστέρια στα οποία συμβαίνουν ενεργές θερμοπυρηνικές αντιδράσεις.

Χωρίς φορτίο, η ακτινοβολία νετρονίων που συγκρούεται με την ύλη αλληλεπιδρά ασθενώς με τα στοιχεία των ατόμων σε ατομικό επίπεδο και επομένως έχει υψηλή διεισδυτική ισχύ. Μπορείτε να σταματήσετε την ακτινοβολία νετρονίων χρησιμοποιώντας υλικά με υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο, για παράδειγμα, ένα δοχείο με νερό. Επίσης, η ακτινοβολία νετρονίων δεν διαπερνά καλά το πολυαιθυλένιο.

Η ακτινοβολία νετρονίων, όταν διέρχεται από βιολογικούς ιστούς, προκαλεί σοβαρές βλάβες στα κύτταρα, αφού έχει σημαντική μάζα και μεγαλύτερη ταχύτητα από την ακτινοβολία άλφα.

Ακτινοβολία βήτα

• εκπέμπονται: ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια
• διεισδυτική ισχύς: μέση τιμή
• ακτινοβολία από την πηγή: έως 20 μ
• ταχύτητα εκπομπής: 300.000 km/s
• ιονισμός: από 40 έως 150 ζεύγη ιόντων ανά 1 cm διαδρομής
• βιολογικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας: μέση τιμή

Ακτινοβολία βήτα (β).συμβαίνει όταν ένα στοιχείο μετασχηματίζεται σε άλλο, ενώ οι διεργασίες συμβαίνουν στον ίδιο τον πυρήνα του ατόμου της ουσίας με αλλαγή στις ιδιότητες των πρωτονίων και των νετρονίων.

Με την ακτινοβολία βήτα, ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο ή ένα πρωτόνιο σε νετρόνιο κατά τη διάρκεια αυτού του μετασχηματισμού, εκπέμπεται ένα ηλεκτρόνιο ή ένα ποζιτρόνιο (αντίσωματίδιο ηλεκτρονίου), ανάλογα με τον τύπο του μετασχηματισμού. Η ταχύτητα των εκπεμπόμενων στοιχείων πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός και είναι περίπου ίση με 300.000 km/s. Τα στοιχεία που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ονομάζονται σωματίδια βήτα.

Έχοντας αρχικά υψηλή ταχύτητα ακτινοβολίας και μικρά μεγέθη εκπεμπόμενων στοιχείων, η ακτινοβολία βήτα έχει υψηλότερη ικανότητα διείσδυσης από την ακτινοβολία άλφα, αλλά έχει εκατοντάδες φορές λιγότερη ικανότητα να ιονίζει την ύλη σε σύγκριση με την ακτινοβολία άλφα.

Η ακτινοβολία βήτα διεισδύει εύκολα μέσω του ρουχισμού και εν μέρει μέσω του ζωντανού ιστού, αλλά όταν διέρχεται από πυκνότερες δομές ύλης, για παράδειγμα, μέσα από μέταλλο, αρχίζει να αλληλεπιδρά με αυτό πιο έντονα και χάνει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς της, μεταφέροντάς το στα στοιχεία της ουσίας . Ένα μεταλλικό φύλλο λίγων χιλιοστών μπορεί να σταματήσει εντελώς την ακτινοβολία βήτα.

Εάν η ακτινοβολία άλφα αποτελεί κίνδυνο μόνο σε άμεση επαφή με ένα ραδιενεργό ισότοπο, τότε η ακτινοβολία βήτα, ανάλογα με την έντασή της, μπορεί ήδη να προκαλέσει σημαντική βλάβη σε έναν ζωντανό οργανισμό σε απόσταση πολλών δεκάδων μέτρων από την πηγή ακτινοβολίας.

Εάν ένα ραδιενεργό ισότοπο που εκπέμπει ακτινοβολία βήτα εισέλθει σε έναν ζωντανό οργανισμό, συσσωρεύεται σε ιστούς και όργανα, ασκώντας ενεργειακή επίδραση σε αυτά, οδηγώντας σε αλλαγές στη δομή του ιστού και, με την πάροδο του χρόνου, προκαλώντας σημαντική βλάβη.

Μερικά ραδιενεργά ισότοπα με ακτινοβολία βήτα έχουν μακρά περίοδο αποσύνθεσης, δηλαδή, μόλις εισέλθουν στο σώμα, θα τα ακτινοβολούν για χρόνια μέχρι να οδηγήσουν σε εκφυλισμό ιστών και, ως αποτέλεσμα, καρκίνο.

Ακτινοβολία γάμμα

• εκπέμπονται: ενέργεια με τη μορφή φωτονίων
• διεισδυτική ισχύς: υψηλός
• ακτινοβολία από την πηγή: μέχρι εκατοντάδες μέτρα
• ταχύτητα εκπομπής: 300.000 km/s
• ιονισμός:
• βιολογικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας: χαμηλός

Ακτινοβολία γάμμα (γ).είναι η ενεργειακή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με τη μορφή φωτονίων.

Η ακτινοβολία γάμμα συνοδεύει τη διαδικασία διάσπασης των ατόμων της ύλης και εκδηλώνεται με τη μορφή εκπεμπόμενης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας με τη μορφή φωτονίων, που απελευθερώνεται όταν αλλάζει η ενεργειακή κατάσταση του ατομικού πυρήνα. Οι ακτίνες γάμμα εκπέμπονται από τον πυρήνα με την ταχύτητα του φωτός.

Όταν συμβαίνει η ραδιενεργή διάσπαση ενός ατόμου, από μια ουσία σχηματίζονται άλλες ουσίες. Το άτομο των νεοσχηματισμένων ουσιών βρίσκεται σε ενεργειακά ασταθή (διεγερμένη) κατάσταση. Επηρεάζοντας το ένα το άλλο, τα νετρόνια και τα πρωτόνια στον πυρήνα έρχονται σε μια κατάσταση όπου οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης εξισορροπούνται και η περίσσεια ενέργειας εκπέμπεται από το άτομο με τη μορφή ακτινοβολίας γάμμα

Η ακτινοβολία γάμμα έχει υψηλή διεισδυτική ικανότητα και διεισδύει εύκολα στα ρούχα, τους ζωντανούς ιστούς και λίγο πιο δύσκολα μέσα από πυκνές δομές ουσιών όπως το μέταλλο. Για να σταματήσει η ακτινοβολία γάμμα, θα απαιτηθεί σημαντικό πάχος χάλυβα ή σκυροδέματος. Αλλά ταυτόχρονα, η ακτινοβολία γάμμα έχει εκατοντάδες φορές ασθενέστερη επίδραση στην ύλη από την ακτινοβολία βήτα και δεκάδες χιλιάδες φορές ασθενέστερη από την ακτινοβολία άλφα.

Ο κύριος κίνδυνος της ακτινοβολίας γάμμα είναι η ικανότητά της να διανύει σημαντικές αποστάσεις και να επηρεάζει ζωντανούς οργανισμούς αρκετές εκατοντάδες μέτρα από την πηγή της ακτινοβολίας γάμμα.

Ακτινοβολία ακτίνων Χ

• εκπέμπονται: ενέργεια με τη μορφή φωτονίων
• διεισδυτική ισχύς: υψηλός
• ακτινοβολία από την πηγή: μέχρι εκατοντάδες μέτρα
• ταχύτητα εκπομπής: 300.000 km/s
• ιονισμός: από 3 έως 5 ζεύγη ιόντων ανά 1 cm διαδρομής
• βιολογικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας: χαμηλός

Ακτινοβολία ακτίνων Χ- αυτή είναι η ενεργειακή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με τη μορφή φωτονίων που προκύπτουν όταν ένα ηλεκτρόνιο μέσα σε ένα άτομο μετακινείται από τη μια τροχιά στην άλλη.

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ είναι παρόμοια με την ακτινοβολία γάμμα, αλλά έχει μικρότερη διεισδυτική ισχύ επειδή έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος.

Έχοντας εξετάσει τους διάφορους τύπους ραδιενεργής ακτινοβολίας, είναι σαφές ότι η έννοια της ακτινοβολίας περιλαμβάνει εντελώς διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας που έχουν διαφορετικές επιδράσεις στην ύλη και τους ζωντανούς ιστούς, από άμεσο βομβαρδισμό με στοιχειώδη σωματίδια (ακτινοβολία άλφα, βήτα και νετρονίων) έως ενεργειακά αποτελέσματα. με τη μορφή θεραπείας με ακτίνες γ και ακτίνες Χ.

Κάθε μία από τις ακτινοβολίες που συζητήθηκαν είναι επικίνδυνη!

Συγκριτικός πίνακας με χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων ακτινοβολίας

Όπως φαίνεται από τον πίνακα, ανάλογα με τον τύπο της ακτινοβολίας, η ακτινοβολία στην ίδια ένταση, για παράδειγμα 0,1 Roentgen, θα έχει διαφορετική καταστροφική επίδραση στα κύτταρα ενός ζωντανού οργανισμού. Για να ληφθεί υπόψη αυτή η διαφορά, εισήχθη ένας συντελεστής k, που αντανακλά τον βαθμό έκθεσης σε ραδιενεργά ακτινοβολία ζωντανών αντικειμένων.

Όσο υψηλότερος είναι ο «συντελεστής k», τόσο πιο επικίνδυνη είναι η επίδραση ενός συγκεκριμένου τύπου ακτινοβολίας στους ιστούς ενός ζωντανού οργανισμού.

Βίντεο:

Ακτινοβολία νετρονίων

Ακτινοβολία νετρονίωνεμφανίζεται κατά τη διάρκεια πυρηνικών αντιδράσεων (σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, βιομηχανικές και εργαστηριακές εγκαταστάσεις, κατά τη διάρκεια πυρηνικών εκρήξεων). Ένα ελεύθερο νετρόνιο είναι ένα ασταθές, ηλεκτρικά ουδέτερο σωματίδιο με διάρκεια ζωής 885 δευτερόλεπτα.

Οι ανελαστικές αλληλεπιδράσεις παράγουν δευτερογενή ακτινοβολία, η οποία μπορεί να αποτελείται τόσο από φορτισμένα σωματίδια όσο και από γάμμα κβάντα.

Σε ελαστικές αλληλεπιδράσεις, είναι δυνατός ο συνηθισμένος ιονισμός μιας ουσίας. Η διεισδυτική ικανότητα των νετρονίων είναι πολύ υψηλή λόγω της έλλειψης φορτίου και, κατά συνέπεια, της ασθενούς αλληλεπίδρασης με την ύλη. Η διεισδυτική ικανότητα των νετρονίων εξαρτάται από την ενέργειά τους και τη σύσταση των ατόμων της ουσίας με την οποία αλληλεπιδρούν. Το στρώμα μισής εξασθένησης για ελαφρά υλικά για ακτινοβολία νετρονίων είναι αρκετές φορές μικρότερο από ό,τι για τα βαρέα υλικά. Τα βαριά υλικά, όπως τα μέταλλα, εξασθενούν την ακτινοβολία νετρονίων λιγότερο καλά από την ακτινοβολία γάμμα. Συμβατικά, τα νετρόνια, ανάλογα με την κινητική τους ενέργεια, διακρίνονται σε γρήγορα (έως 10 MeV), υπεργρήγορα, ενδιάμεσα, αργά και θερμικά. Η ακτινοβολία νετρονίων έχει μεγάλη διεισδυτική δύναμη. Τα αργά και θερμικά νετρόνια εισέρχονται σε πυρηνικές αντιδράσεις, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν στο σχηματισμό σταθερών ή ραδιενεργών ισοτόπων.

Τα καλύτερα υλικά για προστασία από την ακτινοβολία νετρονίων είναι τα υλικά που περιέχουν υδρογόνο. Συνήθως χρησιμοποιείται νερό, παραφίνη και πολυαιθυλένιο. Επιπλέον, η ακτινοβολία νετρονίων απορροφάται καλά από το βόριο, το βηρύλλιο, το κάδμιο και τον γραφίτη. Δεδομένου ότι η ακτινοβολία νετρονίων συνοδεύεται από ακτινοβολία γάμμα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν οθόνες πολλαπλών στρώσεων από διάφορα υλικά: μόλυβδο-πολυαιθυλένιο, χάλυβας-νερό κ.λπ. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται υδατικά διαλύματα υδροξειδίων βαρέων μετάλλων, για παράδειγμα, σιδήρου Fe. για την ταυτόχρονη απορρόφηση της ακτινοβολίας νετρονίων και γάμμα (ΟΗ)3.

Η ραδιενεργή ακτινοβολία, αλληλεπιδρώντας με το ακτινοβολημένο περιβάλλον, σχηματίζει ιόντα διαφορετικών σημείων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ιονισμός και προκαλείται από τη δράση στο ακτινοβολημένο μέσο πυρήνων ατόμων ηλίου (α-σωματίδια), ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων (σωματίδια β), καθώς και αφόρτιτων σωματιδίων (σωματιδιακή ακτινοβολία και νετρονίων), ηλεκτρομαγνητική (γ -ακτινοβολία), φωτόνιο (χαρακτηριστικό, Bremsstrahlung και ακτίνες Χ) και άλλες ακτινοβολίες. Κανένας από αυτούς τους τύπους ραδιενεργής ακτινοβολίας δεν γίνεται αντιληπτός από τις ανθρώπινες αισθήσεις.

Η ακτινοβολία νετρονίων είναι μια ροή ηλεκτρικά ουδέτερων σωματιδίων από τον πυρήνα. Η λεγόμενη δευτερογενής ακτινοβολία ενός νετρονίου, όταν συγκρούεται με οποιονδήποτε πυρήνα ή ηλεκτρόνιο, έχει ισχυρό ιονιστικό αποτέλεσμα. Η εξασθένηση της ακτινοβολίας νετρονίων πραγματοποιείται αποτελεσματικά στους πυρήνες των ελαφρών στοιχείων, ιδιαίτερα του υδρογόνου, καθώς και σε υλικά που περιέχουν τέτοιους πυρήνες - νερό, παραφίνη, πολυαιθυλένιο κ.λπ.

Η παραφίνη χρησιμοποιείται συχνά ως προστατευτικό υλικό, το πάχος του οποίου για τις πηγές νετρονίων Po-Be και Po-B θα είναι περίπου 1,2 φορές μικρότερο από το πάχος της προστασίας του νερού. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ακτινοβολία νετρονίων από πηγές ραδιοϊσοτόπων συνοδεύεται συχνά από ακτινοβολία γ, επομένως είναι απαραίτητο να ελεγχθεί εάν η προστασία νετρονίων παρέχει προστασία και από την ακτινοβολία γ. Εάν δεν παρέχει, τότε είναι απαραίτητο να εισαχθούν εξαρτήματα με υψηλό ατομικό αριθμό (σίδηρος, μόλυβδος) στην προστασία.

Στην εξωτερική ακτινοβολία, τον κύριο ρόλο παίζει η ακτινοβολία γάμμα και νετρονίων. Τα σωματίδια άλφα και βήτα είναι ο κύριος καταστροφικός παράγοντας στα ραδιενεργά σύννεφα που σχηματίζονται από προϊόντα σχάσης, συντρίμμια σχάσης και δευτερογενείς ενεργοποιημένες ουσίες από πυρηνική έκρηξη, αλλά αυτά τα σωματίδια απορροφώνται εύκολα από τα ρούχα και τα επιφανειακά στρώματα του δέρματος. Υπό την επίδραση αργών νετρονίων, δημιουργείται στο σώμα επαγόμενη ραδιενέργεια, η οποία βρέθηκε στα οστά και σε άλλους ιστούς πολλών ανθρώπων που πέθαναν στην Ιαπωνία από ασθένεια ακτινοβολίας.

Μια βόμβα νετρονίων διαφέρει από τους «κλασικούς» τύπους πυρηνικών όπλων - ατομικές βόμβες και βόμβες υδρογόνου - κυρίως σε ισχύ. Έχει απόδοση περίπου 1 kt TNT, που είναι 20 φορές μικρότερη από την ισχύ της βόμβας της Χιροσίμα και περίπου 1000 φορές μικρότερη από τις μεγάλες βόμβες υδρογόνου (μεγατόνων). Το κρουστικό κύμα και η θερμική ακτινοβολία που δημιουργείται από την έκρηξη μιας βόμβας νετρονίων είναι 10 φορές πιο αδύναμα από την αεροπορική έκρηξη μιας ατομικής βόμβας τύπου Χιροσίμα. Έτσι, η έκρηξη μιας βόμβας νετρονίων σε υψόμετρο 100 m πάνω από το έδαφος θα προκαλέσει καταστροφή μόνο σε ακτίνα 200-300 m. Η ακτινοβολία ταχέων νετρονίων, η πυκνότητα ροής της οποίας κατά την έκρηξη μιας βόμβας νετρονίων είναι 14. φορές υψηλότερο από ό,τι κατά την έκρηξη των «κλασικών», έχει καταστροφική επίδραση σε όλα τα έμβια όντα. Τα νετρόνια σκοτώνουν όλα τα έμβια όντα σε ακτίνα 2,5 χιλιομέτρων. Δεδομένου ότι η ακτινοβολία νετρονίων δημιουργεί βραχύβια ραδιοϊσότοπα, μπορείτε να προσεγγίσετε «ασφαλώς» το επίκεντρο της έκρηξης μιας βόμβας νετρονίων - σύμφωνα με τους δημιουργούς της - για σύγκριση, επισημαίνουμε ότι μια βόμβα υδρογόνου μολύνει μόνιμα μια περιοχή με α ακτίνα περίπου 7 km με ραδιενεργές ουσίες.

Βιβλιογραφία

• Amirov Y. S.Ασφάλεια ζωής. Kn2. Ch2, 1998, 270 p.
• Atamanyuk V. G. Civil Defense, 1987, 288 p.
• Belov S.V.Ασφάλεια ζωής 2000, 2000, 345 σελ.
• Kushelev V. P.Προστασία της εργασίας στη βιομηχανία διύλισης πετρελαίου και πετροχημικών (αρ. 87-88, 157-158 σελ.), 1983, 472 σελ.
• Panov G. E.Προστασία της εργασίας κατά την ανάπτυξη των κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου, 1982, 248 σ.
• Eremin V. G.Μέθοδοι και μέσα διασφάλισης της επαγγελματικής ασφάλειας στη μηχανολογία, 2000, 328 σελ.
• Karpov B. D.Εγχειρίδιο επαγγελματικής υγείας, 1976, 536 pp.
• Kokorev N. P.Η επαγγελματική υγεία στην παραγωγή Τεύχος 2, 1973, 160 σελ.
• Patolin O. F.Ασφάλεια ακτινοβολίας στην ανίχνευση βιομηχανικών ελαττωμάτων, 1977, 136 σελ.
• Toldeshi Yu.N.Ακτινοβολία - απειλή και ελπίδα, 1979, 416 σελ.
• Belov S.V.Προστατευτικά μέσα στη μηχανολογία Υπολογισμός και σχεδιασμός Directory, 1989, 366 p.
• Shraga M. Kh. Basics of toxicology (για ειδικότητες μηχανικών), 2003, 211 p.
• Grinin A. S.Ασφάλεια ζωής, 2002, 288 σελ.
• Ο Ουσάκοφ Κ.Ζ.Ασφάλεια ζωής - Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια, 2000, 427 σελ.
• Pochinok A.P. Encyclopedia of Occupational Safety and Health T2, 2001, 926 pp.
• Kushelev V. P.Προστασία της εργασίας στη βιομηχανία διύλισης πετρελαίου και πετροχημικών, 1983, 472 pp.
• Makarov G. V.Επαγγελματική ασφάλεια στη χημική βιομηχανία, 568 σελ.

Ίδρυμα Wikimedia. 2010.

Δείτε τι είναι η "ακτινοβολία νετρονίων" σε άλλα λεξικά:

Ακτινοβολία νετρονίων- ροή αφόρτιστων σωματιδίων (νετρονίων) με υψηλή διεισδυτική ικανότητα... Πηγή: ΔΙΑΤΑΓΗ του Υπουργείου Υγείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας της 24ης Ιανουαρίου 2000 N 20 ΠΕΡΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΟΔΗΓΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΥΓΕΙΟΝΟΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑΡΙΚΗΣ ΜΕΤΡΑ ΓΙΑ ...... Επίσημη ορολογία

ακτινοβολία νετρονίων- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Αγγλο-ρωσικό λεξικό ηλεκτρικής μηχανικής και μηχανικής ισχύος, Μόσχα, 1999] Θέματα ηλεκτρικής μηχανικής, βασικές έννοιες EN ακτινοβολία νετρονίων ...

ακτινοβολία νετρονίων- neutroninė spinduliuotė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jonizuojančioji spinduliuotė, sudaryta iš neutronų. ατιτικμενύς: αγγλ. ακτινοβολία νετρονίων vok. Neutronenstrahlung, f rus. εκπομπή νετρονίων, n; νετρόνιο...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

ακτινοβολία νετρονίων- neutroninė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: αγγλ. ακτινοβολία νετρονίων vok. Neutronenstrahlung, f rus. ακτινοβολία νετρονίων, n pranc. ακτινοβολία νετρονίων, f; neutronique ακτινοβολίας, f … Fizikos terminų žodynas

Ακτινοβολία νετρονίων- εκπομπή νετρονίων από διάφορες συσκευές (επιταχυντές φορτισμένων σωματιδίων, πυρηνικοί αντιδραστήρες κ.λπ.) στις οποίες λαμβάνουν χώρα πυρηνικές αντιδράσεις. Εμφανίζεται κατά την έκρηξη πυρηνικών όπλων και είναι ένας από τους καταστροφικούς παράγοντες των πυρηνικών όπλων... Γλωσσάρι στρατιωτικών όρων

δική ακτινοβολία νετρονίων- savasis neutronų spinduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: αγγλ. αυτο-ακτινοβολία νετρονίων vok. Neutroneneigenstrahlung, f rus. δική ακτινοβολία νετρονίων, n pranc. rayonnement neutronique propre, m … Fizikos terminų žodynas

ανισότροπη ακτινοβολία νετρονίων- - [A.S. Goldberg. Αγγλο-ρωσικό ενεργειακό λεξικό. 2006] Θέματα: ενέργεια γενικά EN ανισότροπη ακτινοβολία νετρονίων ... Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή

ισοτοπική ακτινοβολία νετρονίων- - [A.S. Goldberg. Αγγλο-ρωσικό ενεργειακό λεξικό. 2006] Θέματα: ενέργεια γενικά ΕΝ ισοτοπική ακτινοβολία νετρονίων ... Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή

κατευθυνόμενη ακτινοβολία νετρονίων- - [A.S. Goldberg. Αγγλο-ρωσικό ενεργειακό λεξικό. 2006] Θέματα: ενέργεια γενικά EN κατευθυντική ακτινοβολία νετρονίων ... Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή

Η ακτινοβολία που προκαλείται από μεγάλα αφόρτιστα σωματίδια, τα οποία δεν προκαλούν τα ίδια ιονισμό, αλλά, «χτυπώντας» τα ηλεκτρόνια από τη σταθερή τους κατάσταση, δημιουργούν επαγόμενη ραδιενέργεια στα υλικά ή τους ιστούς από τους οποίους διέρχονται. Οικολογικό λεξικό

Βιβλία

• Θεωρητικά θεμέλια των φυσικών διεργασιών μιας πυρηνικής έκρηξης, Lyubomudrov A.A. , Περιγράφονται τα θεωρητικά θεμέλια των διεργασιών που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια μιας πυρηνικής έκρηξης. Εξετάζονται οι αρχικές διεργασίες πυρηνικής έκρηξης, κρουστικού κύματος, κυμάτων συμπίεσης στο έδαφος και δίνονται μέθοδοι υπολογισμού... Κατηγορία:

Εισαγωγή

Το νετρόνιο ανακαλύφθηκε το 1932. Η ανακάλυψη του νετρονίου ήταν ένα σημείο καμπής στη μελέτη των πυρηνικών αντιδράσεων. Δεδομένου ότι τα νετρόνια δεν έχουν φορτίο, διεισδύουν στους ατομικούς πυρήνες χωρίς εμπόδια και προκαλούν τους μετασχηματισμούς τους. Ο Ιταλός φυσικός Fermi, ο οποίος ξεκίνησε πρώτος να μελετά τις αντιδράσεις που προκαλούνται από τα νετρόνια, ανακάλυψε ότι οι πυρηνικοί μετασχηματισμοί προκαλούνται ακόμη και από αργά νετρόνια που κινούνται με θερμικές ταχύτητες. Η πρακτική χρήση της ενδοπυρηνικής ενέργειας αποδείχθηκε δυνατή λόγω του γεγονότος ότι το θεμελιώδες γεγονός της πυρηνικής σχάσης είναι η εκπομπή δύο ή τριών νετρονίων κατά τη διαδικασία της σχάσης. Η ενέργεια των νετρονίων που απελευθερώνεται κατά τη σχάση έχει διαφορετική τιμή - από πολλά εκατομμύρια ηλεκτρονιοβολτ έως πολύ μικρά, κοντά στο μηδέν Μόνο στους πυρήνες ένα νετρόνιο αποκτά σταθερότητα λόγω αλληλεπίδρασης με άλλα νουκλεόνια. Ένα ελεύθερο νετρόνιο ζει κατά μέσο όρο 16 λεπτά. Αυτό αποδείχθηκε πειραματικά μόνο μετά την κατασκευή πυρηνικών αντιδραστήρων που παρήγαγαν ισχυρές δέσμες νετρονίων.

Ραδιοενέργεια– την ικανότητα των ραδιονουκλεϊδίων να μετατρέπονται αυθόρμητα σε άτομα άλλων στοιχείων λόγω της μετάβασης του πυρήνα από τη μια ενεργειακή κατάσταση στην άλλη, η οποία συνοδεύεται από ιονίζουσα ακτινοβολία. Στην κανονική κατάσταση, η αναλογία μεταξύ του αριθμού των νετρονίων και των πρωτονίων στον πυρήνα είναι αυστηρά καθορισμένη. Η απόσταση μεταξύ τους και η δεσμευτική τους ενέργεια είναι ελάχιστη, ο πυρήνας είναι σταθερός. Ως αποτέλεσμα της ακτινοβολίας με νετρόνια (ή άλλα σωματίδια), ο πυρήνας περνά σε διεγερμένη κατάσταση. Μετά από ένα χρονικό διάστημα, περνά σε σταθερή κατάσταση και η περίσσεια ενέργειας μετατρέπεται σε ραδιενεργή ακτινοβολία από τον πυρήνα. Η διαδικασία μετάβασης των πυρήνων από μια ασταθή σε μια σταθερή κατάσταση με την εκπομπή περίσσειας ενέργειας ονομάζεται ραδιενεργή διάσπαση.

Ακτινοβολία νετρονίων

Οι κύριοι τύποι ραδιενεργού ακτινοβολίας από την πυρηνική διάσπαση είναι:

· ακτινοβολία γάμμα.

· ακτινοβολία βήτα.

· ακτινοβολία άλφα.

· ακτινοβολία νετρονίων.

Ακτινοβολία νετρονίων. Τα νετρόνια εκπέμπονται από πυρήνες κατά τις πυρηνικές αντιδράσεις, όταν η ενέργεια που λαμβάνεται από το εξωτερικό από τον πυρήνα είναι αρκετή για να καταστρέψει τον δεσμό του νετρονίου με τον πυρήνα, ως αποτέλεσμα της σχάσης των πυρήνων ουρανίου. Χωρίς φορτίο, τα νετρόνια δεν αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρικά πεδία των ηλεκτρονίων και των πυρήνων όταν διέρχονται από την ύλη και κινούνται ανεμπόδιστα μέχρι να συγκρουστούν με έναν πυρήνα. Και δεδομένου ότι το μέγεθος των πυρήνων είναι αμέτρητα μικρότερο από τα ίδια τα άτομα, οι συγκρούσεις είναι πολύ σπάνιες και η ελεύθερη διαδρομή ακόμη και στα στερεά φτάνει αρκετά εκατοστά (εκατοντάδες μέτρα στον αέρα).

Θεωρούνται τρεις τύποι αλληλεπίδρασης νετρονίων με την ύλη:

· ελαστική σκέδαση από πυρήνες– όταν μέρος της ενέργειας νετρονίων μεταφέρεται στον πυρήνα, το άλλο μέρος παραμένει με το διασκορπισμένο νετρόνιο. Κατά τη διάρκεια της ελαστικής σκέδασης, η εσωτερική ενέργεια του πυρήνα δεν αλλάζει, αποκτά μόνο κινητική ενέργεια.

· ανελαστική σκέδαση στους πυρήνες –όταν αλλάζει η εσωτερική ενέργεια ανάκρουσης. Ο πυρήνας διεγείρεται και, επιστρέφοντας στην κανονική του κατάσταση, μπορεί να εκπέμψει ένα κβαντικό γάμμα.

· σύλληψη νετρονίων από πυρήνες –Όταν τα νετρόνια συλλαμβάνονται από πυρήνες, σχηματίζεται ένας εξαιρετικά διεγερμένος πυρήνας, ο οποίος, επιστρέφοντας στην κανονική του κατάσταση, μπορεί να εκπέμπει διάφορα σωματίδια.

Με βάση την ενέργεια, τα νετρόνια χωρίζονται σε θερμικά, ενδιάμεσα και γρήγορα. Για την προστασία από την ακτινοβολία νετρονίων, χρησιμοποιούνται υλικά με υψηλή ικανότητα μετριασμού και απορρόφησης - νερό, παραφίνη, γραφίτες, βόριο, κάδμιο κ.λπ.

Η κύρια πηγή νετρονίων είναι ο αντιδραστήρας που λειτουργεί. Υπό την επίδραση των νετρονίων στον αντιδραστήρα, ενεργοποιείται το ψυκτικό, τα δομικά υλικά, καθώς και τα προϊόντα διάβρωσης του εξοπλισμού και των αγωγών. Τα ραδιενεργά ισότοπα που προκύπτουν είναι πηγές ακτινοβολίας γάμμα και βήτα. Όταν το ουράνιο διασπάται σε έναν αντιδραστήρα, σχηματίζονται προϊόντα θραυσμάτων σχάσης, τα οποία έχουν κυρίως δράση γάμμα και βήτα, καθώς και αέρια προϊόντα σχάσης.

Πηγές ακτινοβολίας σε πυρηνικούς σταθμούς

Ανεξάρτητα από τον τύπο του αντιδραστήρα που είναι εγκατεστημένος σε έναν πυρηνικό σταθμό και το τεχνολογικό του σχήμα, οι κύριες πηγές ακτινοβολίας σε έναν πυρηνικό σταθμό είναι ο πυρήνας του αντιδραστήρα, οι αγωγοί και ο εξοπλισμός του κυκλώματος διεργασίας, οι δεξαμενές αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου, τα ειδικά συστήματα επεξεργασίας νερού και τον εξοπλισμό τους και την ίδια την προστασία του αντιδραστήρα.

Εικ.1 Πηγές νετρονίων.

Οι πηγές νετρονίων στον πυρήνα ενός αντιδραστήρα που λειτουργεί μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις ομάδες:

· προτρεπτικά νετρόνια, π.χ. νετρόνια που συνοδεύουν τη διαδικασία σχάσης των πυρήνων καυσίμου.

· καθυστερημένα νετρόνια - που εκπέμπονται από εξαιρετικά διεγερμένους πυρήνες θραυσμάτων σχάσης.

· νετρόνια ενεργοποίησης - που εκπέμπονται κατά τη ραδιενεργή διάσπαση των προϊόντων ορισμένων πυρηνικών αντιδράσεων.

· φωτονευτρόνια - σχηματίζονται ως αποτέλεσμα αντιδράσεων (γ, n) σε ορισμένους πυρήνες.

Η μεγαλύτερη συμβολή στη δόση ακτινοβολίας όταν ο αντιδραστήρας λειτουργεί με ισχύ γίνεται από τα άμεσα νετρόνια.

Πηγές νετρονίων. Τα άμεσα νετρόνια παράγονται σχεδόν ταυτόχρονα με την πυρηνική σχάση. Ο μέσος αριθμός άμεσων νετρονίων κατά τη διάσπαση των 235U, 233U, 239Pu είναι 2,5 ± 0,03, 2,47 ± 0,03 και 2,9 ± 0,04, αντίστοιχα. Τα καθυστερημένα νετρόνια παράγονται σε σημαντικά μικρότερες ποσότητες (0,002 - 0,007 νετρόνια/σχάση) και εκπέμπονται από ορισμένα προϊόντα σχάσης με χρόνο ημιζωής 0,18 - 54,5 s.

Η κατανομή ενέργειας των άμεσων και καθυστερημένων νετρονίων περιγράφεται με διάφορους εμπειρικούς τύπους, αλλά πιο συχνά από τον τύπο:

όπου S(En) είναι ο αριθμός των νετρονίων.

Το En είναι ενέργεια νετρονίων, MeV.

Στο ενεργειακό εύρος από 4 έως 12 MeV - το πιο σημαντικό από την άποψη της ακτινοπροστασίας - το φάσμα των νετρονίων σχάσης μπορεί να περιγραφεί με μια απλή εκθετική:

S(En) = 1,75 exp (- 0,776 En), (2)

το σφάλμα αυτής της αναλογίας δεν υπερβαίνει το 15%.

Για τους σκοπούς της ακτινοπροστασίας, είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα ολοκληρωμένο φάσμα νετρονίων σχάσης, δηλαδή ο αριθμός των νετρονίων στο φάσμα των νετρονίων σχάσης (1) με ενέργεια που υπερβαίνει το En:

(3)

Για προληπτική εργασία, το φάσμα των νετρονίων σχάσης (Εικ. 6.2) και το ολοκληρωμένο φάσμα των νετρονίων σχάσης (Εικ. 6.3) παρουσιάζονται με τη μορφή πινάκων στους οποίους τα S(En) και χ(Εn) κανονικοποιούνται σε ενότητα. Η πιο πιθανή ενέργεια των νετρονίων σχάσης είναι 0,6 - 0,8 MeV και ο μέσος όρος είναι 2 MeV, ενώ το μέγιστο θεωρείται ότι είναι 12 MeV.

Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των νετρονίων που παράγονται κατά τη σχάση με τους πυρήνες των στοιχείων που αποτελούν την ενεργή ζώνη (ελαστική και ανελαστική σκέδαση, απορρόφηση, σχάση), το φάσμα των νετρονίων σχάσης (Εικ. 6.2) παραμορφώνεται και παίρνει τη μορφή φαίνεται στο Σχ. 4. Στην ενεργειακή περιοχή που αντιστοιχεί στην ομάδα των ταχέων νετρονίων, πρακτικά δεν διαφέρει από το φάσμα των νετρονίων σχάσης, στην περιοχή ενδιάμεσης ενέργειας είναι το φάσμα των μετριοπαθών νετρονίων, δηλαδή το φάσμα 1/En, και σε οι περιοχές θερμικής και υπερθερμικής ενέργειας είναι το φάσμα Maxwell. Φυσικά, το Σχ. 4 δείχνει τη θεμελιώδη άποψη του φάσματος, η πραγματική εξαρτάται από τη σύνθεση του πυρήνα και πληροφορίες σχετικά με αυτόν, καθώς και από το φάσμα των νετρονίων που διαρρέουν από τον πυρήνα και την ποσότητα τους (πυκνότητα ροής νετρονίων στο επιφάνεια του πυρήνα), μπορεί να ληφθεί από τα αποτελέσματα του υπολογισμού των φυσικών χαρακτηριστικών του πυρήνα.

Ακτινοβολία βήτα

Τα σωματίδια βήτα είναι ένα ρεύμα ηλεκτρονίων ή ποζιτρονίων που εκπέμπονται από τους πυρήνες των ραδιενεργών στοιχείων κατά τη διάσπαση βήτα. Ένα ηλεκτρόνιο (b – σωματίδιο) έχει μάζα m e = 9,109´10 -31 kg και αρνητικό φορτίο e = 1,6´10 -19 C. Ένα ποζιτρόνιο (b + -σωματίδιο) είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο με θετικό ηλεκτρικό φορτίο, ένα αντισωματίδιο σε σχέση με το ηλεκτρόνιο. Οι μάζες του ηλεκτρονίου και του ποζιτρονίου είναι ίσες και τα ηλεκτρικά φορτία και οι μαγνητικές ροπές τους είναι ίσες σε απόλυτη τιμή, αλλά αντίθετα σε πρόσημο. Το ποζιτρόνιο είναι σταθερό, αλλά υπάρχει στην ύλη μόνο για μικρό χρονικό διάστημα (κλάσματα του δευτερολέπτου) λόγω εκμηδένισης με ηλεκτρόνια.

Τα σωματίδια βήτα του ίδιου ραδιενεργού στοιχείου έχουν διαφορετικές ποσότητες ενέργειας. Αυτό εξηγείται από τη φύση της διάσπασης βήτα των ραδιενεργών πυρήνων, στην οποία η προκύπτουσα ενέργεια κατανέμεται μεταξύ του θυγατρικού πυρήνα, του σωματιδίου βήτα και του νετρίνου σε διαφορετικές αναλογίες. Έτσι, το ενεργειακό φάσμα των σωματιδίων βήτα είναι πολύπλοκο και συνεχές. Η μέγιστη ενέργεια κυμαίνεται από 0,018 έως 13,5 MeV. Η αποσύνθεση βήτα μπορεί να συμβεί όχι μόνο στο επίπεδο του εδάφους, αλλά και στα διεγερμένα επίπεδα του θυγατρικού πυρήνα. Η ροή των σωματιδίων βήτα ονομάζεται ακτινοβολία βήτα. Σαν άποτέλεσμα διάσπαση ηλεκτρονίων βήταο αρχικός πυρήνας μετατρέπεται σε νέο πυρήνα, η μάζα του οποίου παραμένει η ίδια και το φορτίο αυξάνεται κατά ένα και εμφανίζεται ένα σωματίδιο - ένα αντινετρίνο:

Διάσπαση βήτα ποζιτρονίωνοδηγεί στο σχηματισμό ενός πυρήνα με την ίδια μάζα και φορτίο, μειωμένο κατά ένα, και σχηματίζεται ένα νετρίνο:

Ένα νετρίνο διαφέρει από ένα αντινετρίνο ως προς την κατεύθυνση του σπιν του σε σχέση με την ορμή του.

Η διάσπαση βήτα αναφέρεται σε έναν άλλο τύπο πυρηνικού μετασχηματισμού - ηλεκτρονική σύλληψη, στο οποίο ο πυρήνας έλκει ένα από τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στις εσωτερικές τροχιές του ατόμου (συνήθως το στρώμα Κ):

;

Η θέση του συλλαμβανόμενου ηλεκτρονίου γεμίζεται αμέσως με ένα ηλεκτρόνιο από υψηλότερο επίπεδο και εκπέμπονται ακτίνες Χ. Ο πυρήνας ενός τέτοιου ατόμου παραμένει αμετάβλητος σε μάζα και μετατρέπεται σε νέο πυρήνα με φορτίο μειωμένο κατά ένα.

Συχνά το ίδιο ραδιονουκλίδιο υφίσταται πολλούς τύπους διάσπασης ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, το K-40 υφίσταται διάσπαση ηλεκτρονίων και σύλληψη ηλεκτρονίων (K-capture).

Έτσι, για όλους τους τύπους διάσπασης βήτα, ο μαζικός αριθμός του πυρήνα παραμένει αμετάβλητος, αλλά ο αριθμός φορτίου αλλάζει κατά ένα.

Όταν τα σωματίδια βήτα αλληλεπιδρούν με την ύλη, συμβαίνει ιονισμός και διέγερση των ατόμων, ενώ τα σωματίδια βήτα μεταφέρουν την κινητική τους ενέργεια στα άτομα και διαχέονται. Η απώλεια ενέργειας από ένα σωματίδιο βήτα κατά τη διάρκεια κάθε πράξης αλληλεπίδρασης με την ύλη συνοδεύεται από μείωση της ταχύτητάς του στη θερμική ταχύτητα κίνησης της ουσίας. Το αρνητικό σωματίδιο βήτα είτε παραμένει ως ελεύθερο ηλεκτρόνιο είτε προσκολλάται σε ουδέτερο άτομο ή θετικό ιόν, μετατρέποντας το πρώτο σε αρνητικό ιόν και το δεύτερο σε ουδέτερο άτομο. Ένα θετικό σωματίδιο βήτα (ποζιτρόνιο) στο τέλος της διαδρομής του, που συγκρούεται με ένα ηλεκτρόνιο, ενώνεται μαζί του και εξαφανίζεται.

Οι επαναλαμβανόμενες αλλαγές στην κατεύθυνση ενός σωματιδίου βήτα κατά την αλληλεπίδρασή του με την ύλη οδηγούν στο γεγονός ότι το βάθος διείσδυσής του στην ουσία - το μήκος διαδρομής - αποδεικνύεται σημαντικά μικρότερο από το πραγματικό μήκος της διαδρομής του σωματιδίου βήτα στο η ουσία, και ο ιονισμός είναι ογκομετρικής φύσης.

Μέση ειδική τιμή ιονισμού – γραμμική πυκνότητα ιοντισμού– στον αέρα εξαρτάται από την ενέργεια των σωματιδίων βήτα και ανέρχεται σε 100–300 ζεύγη ιόντων ανά 1 cm διαδρομής, και το μέγιστο εύρος στον αέρα φτάνει πολλά μέτρα, στον βιολογικό ιστό – εκατοστά, στα μέταλλα – δεκάδες μικρά. Η ταχύτητα των σωματιδίων βήτα στον αέρα είναι κοντά στην ταχύτητα του φωτός (250.000–270.000 km/s).

Για την προστασία από την ακτινοβολία βήτα χρησιμοποιούνται: γυαλί, αλουμίνιο, plexiglass, πολυμερή - υλικά που αποτελούνται από στοιχεία με χαμηλό σειριακό αριθμό.

Το πάχος του στρώματος της ύλης στο οποίο τα σωματίδια βήτα απορροφώνται πλήρως αντιστοιχεί στο μέγιστο μήκος διαδρομής - το μήκος διαδρομής των σωματιδίων βήτα που έχουν την υψηλότερη ενέργεια σε ένα δεδομένο φάσμα μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο

όπου R max είναι το μέγιστο μήκος διαδρομής (πάχος στρώσης), cm. E max – μέγιστη ενέργεια των σωματιδίων βήτα στο φάσμα, MeV; r είναι η πυκνότητα της ουσίας, g/cm3.

Η απώλεια ενέργειας από τα σωματίδια βήτα και η διασπορά τους στην ύλη οδηγεί σε σταδιακή εξασθένηση της ροής των σωματιδίων βήτα, η οποία εκφράζεται με μια εκθετική εξάρτηση

, (3.4)

όπου N είναι ο αριθμός των σωματιδίων βήτα που διέρχονται από ένα στρώμα ύλης πάχους R ανά μονάδα χρόνου. N 0 – αρχικός αριθμός σωματιδίων βήτα που πέφτουν ανά μονάδα χρόνου στο απορροφητικό στρώμα. m l – γραμμικός συντελεστής απορρόφησης, cm -1; R – πάχος απορροφητικής στρώσης, cm.

Ακτινοβολία νετρονίων

Τα ελεύθερα νετρόνια σχηματίζονται κατά τη διαδικασία της αυθόρμητης πυρηνικής σχάσης, που σημαίνει τη διάσπασή του, δηλ. διασπώνται σε δύο θραύσματα, το άθροισμα των μαζών τους είναι περίπου ίσο με τη μάζα του αρχικού πυρήνα. Τα νετρόνια που παράγονται κατά τη διάρκεια της πυρηνικής σχάσης έχουν ενέργεια περίπου 2 MeV.

235 92 U + 1 0 n – 56 144 Va + 89 36 Kr + 2 0 1 n + Q

Νετρόνιο(n) – ένα στοιχειώδες, ηλεκτρικά ουδέτερο σωματίδιο με μάζα m n = 1,6748´10 -27 kg. Ένα νετρόνιο σε ελεύθερη κατάσταση είναι ασταθές, μετατρέπεται αυθόρμητα σε πρωτόνιο με την εκπομπή ενός ηλεκτρονίου και ενός αντινετρίνου: 1 0. ; Η διάρκεια ζωής των νετρονίων είναι περίπου 16 λεπτά.

Περίπου το 1% των νετρονίων εκπέμπεται από διεγερμένα θραύσματα σχάσης του αρχικού πυρήνα. Σε αυτή την περίπτωση, η ενεργειακή κατάσταση του πυρήνα του θραύσματος αλλάζει με μείωση του αριθμού μάζας κατά ένα:

.

Τέτοιοι μετασχηματισμοί συμβαίνουν μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας πυρηνικής σχάσης σε χρόνο από κλάσματα έως δεκάδες δευτερόλεπτα. Τα νετρόνια που εκπέμπονται μετά από ένα χρονικό διάστημα της τάξης του δευτερολέπτου μετά το γεγονός της σχάσης καλούνται μόνωση. Η ενέργεια των καθυστερημένων νετρονίων είναι περίπου 0,5 MeV.

Τα νετρόνια, που αλληλεπιδρούν με την ύλη, είτε διασκορπίζονται είτε συλλαμβάνονται από τους πυρήνες των ατόμων της ουσίας. Γίνεται διάκριση μεταξύ ελαστικής και ανελαστικής σκέδασης και δέσμευσης ακτινοβολίας με εκπομπή φορτισμένων σωματιδίων.

ΕλαστικόΑυτό ονομάζεται σκέδαση κατά την οποία ένα νετρόνιο, συγκρουόμενο με τον πυρήνα ενός ατόμου, μεταφέρει μέρος της κινητικής ενέργειας σε αυτό και αναπηδά από τον πυρήνα, αλλάζοντας την κατεύθυνση της κίνησής του, με μειωμένη ενέργεια. Κατά τη διάρκεια των συγκρούσεων, η ενέργεια που μεταφέρεται από το νετρόνιο στον πυρήνα μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του πυρήνα, ο οποίος αρχίζει να κινείται και ονομάζεται πυρήνας ανάκρουσης(Εικ. 7 ) . Οι πυρήνες ανάκρουσης που έχουν λάβει επαρκώς υψηλή ενέργεια από ένα νετρόνιο μπορεί να εκκενωθούν από τα άτομα και θα αλληλεπιδράσουν με την ύλη ως φορτισμένα σωματίδια, προκαλώντας ιονισμό.

Ένα νετρόνιο χάνει τη μεγαλύτερη ενέργεια όταν αλληλεπιδρά με πυρήνες που είναι ίσοι ή κοντά σε αυτό σε μάζα. Δεδομένου ότι τα νετρόνια επιβραδύνονται σε αυτή την περίπτωση, τα ελαφρά στοιχεία (υδρογόνο, βηρύλλιο, γραφίτης) είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί συντονιστές. Η πιθανότητα ελαστικής σκέδασης αυξάνεται με τη μείωση της ενέργειας νετρονίων και του πυρηνικού φορτίου.

Ρύζι. 7. Ελαστική σύγκρουση νετρονίου με πυρήνα

Ανελαστική σκέδασηΑυτή είναι η αλληλεπίδραση ενός νετρονίου με έναν πυρήνα, όταν ένα νετρόνιο διεισδύει μέσα του, χτυπώντας ένα από τα νετρόνια χαμηλότερης ενέργειας και διαφορετικής κατεύθυνσης από την αρχική, και μεταφέρει τον πυρήνα σε διεγερμένη κατάσταση, από την οποία πολύ γρήγορα περνά στη θεμελιώδη κατάσταση με την εκπομπή ενός κβαντικού γάμμα (Εικ. 8).

Η ανελαστική σκέδαση είναι χαρακτηριστική της αλληλεπίδρασης νετρονίων επαρκώς υψηλών ενεργειών με τους πυρήνες των βαρέων στοιχείων.

Ρύζι. 8. Ανελαστική σύγκρουση νετρονίου με πυρήνα

Το φαινόμενο κατά το οποίο ένα νετρόνιο, διαπερνώντας έναν πυρήνα, σχηματίζει ένα βαρύτερο ισότοπο του πυρήνα που αλληλεπιδρά μαζί του ονομάζεται σύλληψη νετρονίων. Ένας πυρήνας που έχει συλλάβει ένα νετρόνιο περνά σε διεγερμένη κατάσταση και, επιστρέφοντας στη θεμελιώδη κατάσταση, εκπέμπει ένα ή περισσότερα κβάντα γάμμα με ενέργεια της τάξης των μεγαηλεκτρονβολτ ή φορτισμένων σωματιδίων (Εικ. 9).

Η σύλληψη ενός νετρονίου από έναν πυρήνα συνοδεύεται από την εκπομπή γάμμα κβαντών σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

0 1 n + 13 27 Al – 13 28 Al *

13 28 Al * –– 13 28 Al + γάμμα κβαντικό

Η σύλληψη νετρονίων από πυρήνες καθίσταται δυνατή λόγω του γεγονότος ότι, χωρίς φορτίο και χωρίς, ως αποτέλεσμα, απωθητική ηλεκτρική επίδραση από τον πυρήνα, ένα νετρόνιο είναι σε θέση να τον πλησιάσει σε τόσο μικρές αποστάσεις που το επηρεάζουν οι πυρηνικές ελκτικές δυνάμεις. Η πιθανότητα σύλληψης αυξάνεται για τα νετρόνια χαμηλής ενέργειας λόγω του μεγαλύτερου χρόνου που το νετρόνιο παραμένει κοντά στον πυρήνα.

Ρύζι. 9. Σύλληψη ενός νετρονίου από έναν πυρήνα

Το κύριο ποιοτικό χαρακτηριστικό της ακτινοβολίας νετρονίων είναι ενεργειακό φάσμα– κατανομή ενέργειας νετρονίων. Στην περίπτωση αυτή, διακρίνονται τα ακόλουθα φάσματα ενέργειας νετρονίων: αργόςμε ενέργεια έως 0,5 eV, ενδιάμεσος– με ενέργεια από 0,5 eV έως 200 keV, γρήγορα– με ενέργεια από 200 keV έως 20 MeV και εξαιρετικά γρήγορο– με ενέργεια άνω των 20 MeV.

Η ακτινοβολία νετρονίων είναι έμμεσα ιονίζουσα, αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα νετρόνια πρακτικά δεν αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρονιακά κελύφη των ατόμων και δεν ιονίζουν άμεσα άτομα. Τα νετρόνια κινούνται μέσα στην ύλη χωρίς απώλεια ενέργειας μέχρι να συναντήσουν πυρήνες.

Η διεισδυτική ισχύς των νετρονίων στον αέρα είναι εκατοντάδες μέτρα και είναι συγκρίσιμη με τη διεισδυτική ισχύ της ακτινοβολίας γάμμα ή και μεγαλύτερη από αυτήν. Στον αέρα, ένα νετρόνιο ταξιδεύει περίπου 300 μέτρα μεταξύ δύο διαδοχικών συγκρούσεων και σε πυκνότερα υγρά και στερεά ταξιδεύει περίπου 1 cm.

Ακτινοβολία γάμμα

Ακτινοβολία γάμμα– ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία βραχέων κυμάτων που εκπέμπεται από διεγερμένους ατομικούς πυρήνες. Η ακτινοβολία γάμμα παρατηρείται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης των ατομικών πυρήνων και των πυρηνικών αντιδράσεων. Η εκπομπή ακτίνων γάμμα δεν οδηγεί σε μετασχηματισμό στοιχείων και επομένως δεν θεωρείται είδος ραδιενεργού μετασχηματισμού. Η ακτινοβολία γάμμα συνοδεύει μόνο ορισμένους ραδιενεργούς μετασχηματισμούς στους οποίους σχηματίζονται πυρήνες σε διεγερμένες καταστάσεις. Οι διεγερμένοι πυρήνες περνούν στη θεμελιώδη κατάσταση μέσα σε 10 -12 δευτερόλεπτα, εκπέμποντας περίσσεια ενέργειας με τη μορφή κβαντικού γάμμα. Μερικές φορές ο πυρήνας εκπέμπει διαδοχικά μια σειρά από κβάντα γάμμα, κάθε φορά περνώντας σε μια λιγότερο διεγερμένη κατάσταση μέχρι να γίνει σταθερός. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται καταρράκτη ακτινοβολία.

Οι ακτίνες γάμμα δεν έχουν ούτε φορτίο ούτε μάζα ηρεμίας. Η εκπομπή τους δεν οδηγεί στο σχηματισμό πυρήνων νέων στοιχείων. Ένας διεγερμένος και σταθερός πυρήνας ενός στοιχείου διαφέρει μόνο σε ενέργεια, δηλ. Κατά τις μεταβάσεις γάμμα, το φορτίο Z και ο αριθμός μάζας Α δεν αλλάζουν. Η κβαντική εκπομπή γάμμα είναι μια διαδικασία που συμβαίνει αυθόρμητα στους πυρήνες και χαρακτηρίζει τις ιδιότητες των πυρήνων.

Εάν το σύμβολο * υποδηλώνει τη διεγερμένη κατάσταση του πυρήνα, τότε η διαδικασία εκπομπής του γάμμα κβαντικού hn μπορεί να γραφτεί ως εξής:

,

όπου h είναι η σταθερά του Planck (h = 6,626´10 –34 J×s); n – συχνότητα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Οι ακτίνες γάμμα που εκπέμπονται από τον πυρήνα χαρακτηρίζονται από υψηλή ενέργεια, καθεμία από αυτές μπορεί να ανιχνευθεί και να καταγραφεί από όργανα. Κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης των πυρήνων, συνήθως παρατηρούνται γάμμα κβάντα με ενέργειες από 10 keV έως 5 MeV κατά τη διάρκεια των πυρηνικών αντιδράσεων, συναντώνται γάμμα κβάντα με ενέργειες έως 20 MeV. Οι σύγχρονοι επιταχυντές παράγουν ακτίνες γάμμα με ενέργειες έως και 20 GeV.

Η ακτινοβολία γάμμα από μια πυρηνική έκρηξη παράγεται απευθείας κατά τη διαδικασία σχάσης των πυρήνων U ή Pu. Η πηγή του είναι επίσης θραύσματα σχάσης, τα οποία εκπέμπουν ένα κβαντικό γάμμα κατά τη μετάβαση από τη διεγερμένη κατάσταση στη βασική κατάσταση.

Μεταξύ των διαδικασιών αλληλεπίδρασης των ακτίνων γάμμα με την ύλη, οι πιο πιθανές είναι: το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, η σκέδαση Compton και ο σχηματισμός ζεύγους ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων.

Η διαδικασία αλληλεπίδρασης ενός γάμμα κβαντικού με μια ουσία, κατά την οποία το κβάντο γάμμα απορροφάται πλήρως από ένα άτομο της ουσίας και εκτοξεύει ένα ηλεκτρόνιο από το άτομο, ονομάζεται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο(φωτογραφικό εφέ). Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο εμφανίζεται συχνά σε χαμηλές τιμές ενέργειας ακτίνων γάμμα και μειώνεται απότομα με την αύξησή του.

Όταν η ενέργεια των ακτίνων γάμμα είναι από 0,2 έως 1 MeV, η πιο πιθανή διαδικασία γίνεται η αλληλεπίδραση μιας ακτίνας γάμμα με ένα από τα εξωτερικά ηλεκτρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της αλληλεπίδρασης, το κβαντικό γάμμα μεταφέρεται στο τμήμα ηλεκτρονίων της ενέργειάς του, το οποίο μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου (E e) και ξοδεύεται από το δευτερεύον ηλεκτρόνιο στον ιονισμό των ατόμων της ουσίας. Αντίστοιχα, η ενέργεια του κβαντικού γάμμα (E g) μειώνεται, ενώ αλλάζει η κατεύθυνση της κίνησής του. Η διαδικασία της μείωσης της ενέργειας των ακτίνων γάμμα και της σκέδασής τους από ηλεκτρόνια ονομάζεται Εφέ Compton(ανελαστική σκέδαση) (Εικ. 11).

Όταν τα κβάντα γάμμα αλληλεπιδρούν με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του πυρήνα, μπορεί να πάψει να υπάρχει ως γάμμα κβάντο και να μετατραπεί σε δύο σωματίδια: ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο. Αυτή η διαδικασία αλληλεπίδρασης των ακτίνων γάμμα με την ύλη ονομάζεται σχηματισμός ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Μια τέτοια αλληλεπίδραση είναι δυνατή εάν το γάμμα κβάντο έχει ενέργεια ίση ή μεγαλύτερη από 1,02 MeV. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η ενέργεια ηρεμίας του ηλεκτρονίου και του ποζιτρονίου, αντίστοιχα, είναι 0,51 MeV, τότε δαπανάται 1,02 MeV για το σχηματισμό τους.

Εικ. 10. Φωτοεφέ Εικ. 11. Εφέ Compton

Όλη η περίσσεια ενέργειας που κατέχεται από ένα κβάντο γάμμα άνω του 1,02 MeV προσδίδεται εξίσου με τη μορφή κινητικής ενέργειας στο ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο. Το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο που εμφανίζονται κατά τον σχηματισμό του ζεύγους ξοδεύουν την κινητική τους ενέργεια στον ιονισμό του μέσου, μετά τον οποίο το ποζιτρόνιο εκμηδενίζεται, συνδυαζόμενο με ένα από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο μέσο (Εικ. 12).

Σε αντίθεση με τα σωματίδια άλφα και βήτα, που ιονίζουν απευθείας τα άτομα, τα κβάντα γάμμα σε όλες τις περιπτώσεις, αλληλεπιδρώντας με την ύλη, προκαλούν την εμφάνιση ελεύθερων δευτερογενών ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων σε αυτήν, τα οποία παράγουν ιονισμό.

Ρύζι. 12. Σχηματισμός ζεύγους ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων

Η ακτινοβολία γάμμα έχει πολύ μικρή πιθανότητα αλληλεπίδρασης με την ύλη. Αυτό σημαίνει ότι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, η σκέδαση Compton και ο σχηματισμός ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων όταν η ακτινοβολία γάμμα διέρχεται από την ύλη είναι αρκετά σπάνια.

Η ικανότητα ιοντισμού των γάμμα κβαντών στην ίδια ενέργεια των γάμμα κβαντών και των φορτισμένων σωματιδίων και με το ίδιο μέσο αλληλεπίδρασης είναι χιλιάδες φορές μικρότερη από την ικανότητα ιοντισμού των φορτισμένων σωματιδίων.

Στον αέρα, η γραμμική πυκνότητα ιοντισμού των γάμμα κβαντών είναι 2-3 ζεύγη ιόντων ανά 1 cm διαδρομής. Η διεισδυτική ικανότητα των ακτίνων γάμμα στον αέρα είναι εκατοντάδες μέτρα.

Η εξασθένηση (απορρόφηση) της έντασης της ακτινοβολίας γ σε μια ουσία καθορίζεται από το νόμο του Bouguer:

, (3.5)

όπου I είναι η ένταση της ακτινοβολίας γάμμα στο βάθος R στην ουσία. I 0 – ένταση ακτινοβολίας γάμμα κατά την είσοδο στην ουσία. m – γραμμικός συντελεστής εξασθένησης.

Ο συντελεστής m αποτελείται από τον συντελεστή απορρόφησης για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο m f, τον συντελεστή εξασθένησης για το φαινόμενο Compton m k και τον συντελεστή απορρόφησης για το σχηματισμό ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων m ζεύγη:

. (3.6)

Ο συντελεστής m εξαρτάται όχι μόνο από την ενέργεια των ακτίνων γάμμα, αλλά και από την πυκνότητα και τον μέσο ατομικό αριθμό του μέσου. Επομένως, είναι πιο βολικό να εκφράσουμε την απορρόφηση των ακτίνων γάμμα από μια ουσία μέσω του συντελεστή εξασθένησης μάζας m m = m/r. Μετά παίρνουμε

. (3.7)

. Δόση ακτινοβολίαςείναι η ποσότητα ενέργειας ιονίζουσας ακτινοβολίας που απορροφάται ανά μονάδα μάζας του ακτινοβολούμενου μέσου. Υπάρχουν απορροφημένες, έκθεσης και ισοδύναμες δόσεις ακτινοβολίας.

Απορροφημένη δόση ακτινοβολίας(D) είναι η ποσότητα ενέργειας οποιουδήποτε τύπου ιονίζουσας ακτινοβολίας που απορροφάται από μια μονάδα μάζας οποιασδήποτε ουσίας:

, (3.8)

όπου dE είναι η απορροφούμενη ενέργεια ακτινοβολίας. dm είναι η μάζα της ακτινοβολούμενης ουσίας.

Αυτή η τιμή καθιστά δυνατό τον ποσοτικό προσδιορισμό της επίδρασης διαφόρων τύπων ακτινοβολίας σε διάφορα περιβάλλοντα. Δεν εξαρτάται από τον όγκο και τη μάζα της ακτινοβολούμενης ουσίας και καθορίζεται κυρίως από την ιονιστική ικανότητα και ενέργεια της ακτινοβολίας, τις ιδιότητες της απορροφητικής ουσίας και τη διάρκεια της ακτινοβολίας.

Κατά τον προσδιορισμό της δόσης σε ένα βιολογικό αντικείμενο, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η εξωτερική και η εσωτερική ακτινοβολία, καθώς οι ραδιενεργές ουσίες μπορούν να εισέλθουν στο σώμα με τροφή, νερό και εισπνεόμενο αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, η ακτινοβολία των εσωτερικών οργάνων δεν συμβαίνει μόνο με γάμμα, αλλά και με ακτινοβολία άλφα και βήτα.

Η απορροφούμενη δόση είναι ένα ποσοτικό μέτρο της επίδρασης της ιονίζουσας ακτινοβολίας σε μια ουσία. Η μονάδα μέτρησης για την απορροφούμενη δόση είναι το γκρι (Gy) - η απορροφούμενη δόση ακτινοβολίας που αντιστοιχεί στην ενέργεια 1 joule ιονίζουσας ακτινοβολίας οποιουδήποτε είδους που μεταφέρεται σε μια ακτινοβολημένη ουσία βάρους 1 kg: 1 Gy = 1 J/kg.

Στην πράξη, χρησιμοποιείται μια μη συστημική μονάδα - χαρούμενος(Rad – σύμφωνα με τα πρώτα γράμματα της αγγλικής φράσης “radiation absorbet dose”). Μια δόση 1 rad σημαίνει ότι απορροφώνται 100 ergs ενέργειας σε κάθε γραμμάριο ακτινοβολούμενης ουσίας. 1 rad = 100 erg/g = 0,01 J/kg = 0,01 Gy, δηλ. 1 Gy = 100 rad (1 erg = 10 J).

Η απορροφούμενη δόση ακτινοβολίας εξαρτάται από τις ιδιότητες της ακτινοβολίας και του απορροφητικού μέσου. Για φορτισμένα σωματίδια (σωματίδια άλφα, βήτα, πρωτόνια) χαμηλής ενέργειας, γρήγορα νετρόνια και κάποια άλλη ακτινοβολία, όταν οι κύριες διαδικασίες της αλληλεπίδρασής τους με την ύλη είναι ο άμεσος ιονισμός και η διέγερση, η απορροφούμενη δόση χρησιμεύει ως αναμφισβήτητο χαρακτηριστικό της ιονίζουσας ακτινοβολίας. αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μπορούν να δημιουργηθούν επαρκείς άμεσες σχέσεις μεταξύ των παραμέτρων που χαρακτηρίζουν την ικανότητα ιονισμού της ακτινοβολίας στο μέσο και της απορροφούμενης δόσης.

Για τις ακτίνες Χ και την ακτινοβολία γάμμα τέτοιες εξαρτήσεις δεν παρατηρούνται, γιατί Αυτοί οι τύποι ακτινοβολίας είναι έμμεσα ιονίζουσες. Κατά συνέπεια, η απορροφούμενη δόση δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως χαρακτηριστικό αυτών των ακτινοβολιών όσον αφορά την επίδρασή τους στο περιβάλλον.

Ο όρος «ακτινοβολία» προέρχεται από τη λατινική λέξη radius και σημαίνει ακτίνα. Με την ευρεία έννοια της λέξης, η ακτινοβολία καλύπτει όλους τους τύπους ακτινοβολίας που υπάρχουν στη φύση: ραδιοκύματα, υπέρυθρη ακτινοβολία, ορατό φως, υπεριώδη και, τέλος, ιονίζουσα ακτινοβολία. Όλοι αυτοί οι τύποι ακτινοβολίας, που έχουν ηλεκτρομαγνητική φύση, διαφέρουν ως προς το μήκος κύματος, τη συχνότητα και την ενέργεια.

Υπάρχουν επίσης ακτινοβολίες που είναι διαφορετικής φύσης και είναι ρεύματα διαφόρων σωματιδίων, για παράδειγμα, σωματίδια άλφα, σωματίδια βήτα, νετρόνια κ.λπ.

Κάθε φορά που εμφανίζεται ένα φράγμα στο μονοπάτι της ακτινοβολίας, μεταφέρει μέρος ή όλη την ενέργειά του σε αυτό το φράγμα. Και η τελική επίδραση της ακτινοβολίας εξαρτάται από το πόση ενέργεια μεταφέρθηκε και απορροφήθηκε στο σώμα. Όλοι γνωρίζουν την ευχαρίστηση ενός χάλκινου μαυρίσματος και την απογοήτευση του σοβαρού ηλιακού εγκαύματος. Είναι προφανές ότι η υπερβολική έκθεση σε κάθε είδους ακτινοβολία είναι γεμάτη με δυσάρεστες συνέπειες.

Οι ιονίζοντες τύποι ακτινοβολίας είναι οι πιο σημαντικοί για την ανθρώπινη υγεία. Καθώς η ιονίζουσα ακτινοβολία περνά μέσα από τον ιστό, μεταφέρει ενέργεια και ιονίζει άτομα σε μόρια που παίζουν σημαντικούς βιολογικούς ρόλους. Επομένως, η έκθεση σε οποιοδήποτε είδος ιονίζουσας ακτινοβολίας μπορεί να επηρεάσει την υγεία με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Αυτά περιλαμβάνουν:

Ακτινοβολία άλφαΑυτά είναι βαριά θετικά φορτισμένα σωματίδια, που αποτελούνται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια, στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Στη φύση, τα σωματίδια άλφα προκύπτουν από τη διάσπαση των ατόμων βαρέων στοιχείων όπως το ουράνιο, το ράδιο και το θόριο. Στον αέρα, η ακτινοβολία άλφα ταξιδεύει όχι περισσότερο από πέντε εκατοστά και, κατά κανόνα, μπλοκάρεται εντελώς από ένα φύλλο χαρτιού ή το εξωτερικό νεκρό στρώμα του δέρματος. Ωστόσο, εάν μια ουσία που εκπέμπει σωματίδια άλφα εισέλθει στο σώμα μέσω τροφής ή εισπνεόμενου αέρα, ακτινοβολεί εσωτερικά όργανα και καθίσταται δυνητικά επικίνδυνη.

Ακτινοβολία βήταΑυτά είναι ηλεκτρόνια που είναι πολύ μικρότερα από τα σωματίδια άλφα και μπορούν να διεισδύσουν αρκετά εκατοστά βαθιά στο σώμα. Μπορείτε να προστατευθείτε από αυτό με ένα λεπτό φύλλο μετάλλου, γυαλί παραθύρου, ακόμα και με συνηθισμένα ρούχα. Όταν η ακτινοβολία βήτα φτάνει σε μη προστατευμένες περιοχές του σώματος, συνήθως επηρεάζει τα ανώτερα στρώματα του δέρματος. Κατά τη διάρκεια του ατυχήματος του πυρηνικού εργοστασίου του Τσερνομπίλ το 1986, οι πυροσβέστες υπέστησαν δερματικά εγκαύματα ως αποτέλεσμα της πολύ ισχυρής έκθεσης σε σωματίδια βήτα. Εάν μια ουσία που εκπέμπει σωματίδια βήτα εισέλθει στο σώμα, θα ακτινοβολήσει τους εσωτερικούς ιστούς.

Ακτινοβολία γάμμααυτά είναι φωτόνια, δηλ. ηλεκτρομαγνητικό κύμα που μεταφέρει ενέργεια. Στον αέρα μπορεί να ταξιδέψει μεγάλες αποστάσεις, χάνοντας σταδιακά ενέργεια ως αποτέλεσμα των συγκρούσεων με άτομα του μέσου. Η έντονη ακτινοβολία γάμμα, εάν δεν προστατεύεται από αυτήν, μπορεί να βλάψει όχι μόνο το δέρμα, αλλά και τους εσωτερικούς ιστούς. Τα πυκνά και βαριά υλικά όπως ο σίδηρος και ο μόλυβδος αποτελούν εξαιρετικά εμπόδια στην ακτινοβολία γάμμα.

Ακτινοβολία ακτίνων Χπαρόμοια με την ακτινοβολία γάμμα που εκπέμπεται από τους πυρήνες, αλλά παράγεται τεχνητά σε ένα σωλήνα ακτίνων Χ, ο οποίος από μόνος του δεν είναι ραδιενεργός. Δεδομένου ότι ο σωλήνας ακτίνων Χ τροφοδοτείται από ηλεκτρισμό, η εκπομπή ακτίνων Χ μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί χρησιμοποιώντας έναν διακόπτη.

Ακτινοβολία νετρονίωνσχηματίζεται κατά τη διάσπαση του ατομικού πυρήνα και έχει υψηλή διεισδυτική ικανότητα. Τα νετρόνια μπορούν να σταματήσουν από ένα παχύ φράγμα από σκυρόδεμα, νερό ή παραφίνη. Ευτυχώς, στην ειρηνική ζωή, πρακτικά δεν υπάρχει ακτινοβολία νετρονίων πουθενά εκτός από την άμεση γειτνίαση με πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Σε σχέση με την ακτινοβολία ακτίνων Χ και γάμμα, οι ορισμοί που χρησιμοποιούνται συχνά είναι: "σκληρά"Και "μαλακός". Αυτό είναι ένα σχετικό χαρακτηριστικό της ενέργειάς του και της σχετικής διεισδυτικής ισχύος της ακτινοβολίας («σκληρή» μεγαλύτερη ενέργεια και διεισδυτική ισχύς, «μαλακή» λιγότερο). Η ιονίζουσα ακτινοβολία και η διεισδυτική της ικανότητα

Ο αριθμός των νετρονίων σε έναν πυρήνα καθορίζει εάν ένας δεδομένος πυρήνας είναι ραδιενεργός. Για να είναι ο πυρήνας σε σταθερή κατάσταση, ο αριθμός των νετρονίων, κατά κανόνα, πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων. Σε έναν σταθερό πυρήνα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι τόσο στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους από πυρηνικές δυνάμεις που δεν μπορεί να διαφύγει ούτε ένα σωματίδιο. Ένας τέτοιος πυρήνας θα παραμένει πάντα σε μια ισορροπημένη και ήρεμη κατάσταση. Ωστόσο, η κατάσταση είναι εντελώς διαφορετική εάν ο αριθμός των νετρονίων διαταράξει την ισορροπία. Σε αυτή την περίπτωση, ο πυρήνας έχει περίσσεια ενέργειας και απλά δεν μπορεί να διατηρηθεί ανέπαφος. Αργά ή γρήγορα θα απελευθερώσει την περίσσεια ενέργειά του.

Διαφορετικοί πυρήνες απελευθερώνουν την ενέργειά τους με διαφορετικούς τρόπους: με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ή ρευμάτων σωματιδίων. Αυτή η ενέργεια ονομάζεται ακτινοβολία. Ραδιενεργή διάσπαση

Η διαδικασία κατά την οποία τα ασταθή άτομα εκπέμπουν την περίσσεια ενέργειά τους ονομάζεται ραδιενεργή διάσπαση και τα ίδια τα άτομα ονομάζονται ραδιονουκλίδια. Οι ελαφροί πυρήνες με μικρό αριθμό πρωτονίων και νετρονίων γίνονται σταθεροί μετά από μία διάσπαση. Όταν βαρείς πυρήνες, όπως το ουράνιο, αποσυντίθενται, ο πυρήνας που προκύπτει είναι ακόμα ασταθής και, με τη σειρά του, διασπάται περαιτέρω, σχηματίζοντας έναν νέο πυρήνα κ.λπ. Η αλυσίδα των πυρηνικών μετασχηματισμών τελειώνει με το σχηματισμό ενός σταθερού πυρήνα. Τέτοιες αλυσίδες μπορούν να σχηματίσουν ραδιενεργές οικογένειες. Οι ραδιενεργές οικογένειες ουρανίου και θορίου είναι γνωστές στη φύση.

Μια ιδέα για την ένταση της αποσύνθεσης δίνεται από την έννοια της ημιζωής - η περίοδος κατά την οποία οι μισοί από τους ασταθείς πυρήνες μιας ραδιενεργής ουσίας θα διασπαστούν. Ο χρόνος ημιζωής κάθε ραδιονουκλιδίου είναι μοναδικός και αμετάβλητος. Ένα ραδιονουκλίδιο, για παράδειγμα, το κρυπτόν-94, γεννιέται σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα και διασπάται πολύ γρήγορα. Ο χρόνος ημιζωής του είναι λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Ένα άλλο, για παράδειγμα, το κάλιο-40, σχηματίστηκε κατά τη γέννηση του Σύμπαντος και εξακολουθεί να διατηρείται στον πλανήτη. Ο χρόνος ημιζωής του μετριέται σε δισεκατομμύρια χρόνια.