Emetimi i neutroneve. Rrezatimi neutron

Navigimi i artikullit:

Rrezatimi dhe llojet e rrezatimit radioaktiv, përbërja e rrezatimit radioaktiv (jonizues) dhe karakteristikat kryesore të tij. Efekti i rrezatimit në materie.

Çfarë është rrezatimi

Së pari, le të përcaktojmë se çfarë është rrezatimi:

Në procesin e kalbjes së një lënde ose në sintezën e saj, elementet e një atomi (protonet, neutronet, elektronet, fotonet) çlirohen, përndryshe mund të themi ndodh rrezatimi këto elemente. Një rrezatim i tillë quhet - rrezatimi jonizues ose çfarë është më e zakonshme rrezatimi radioaktiv, apo edhe më e thjeshtë rrezatimi . Rrezatimi jonizues përfshin gjithashtu rrezet x dhe rrezatimin gama.

Rrezatimi është procesi i emetimit të grimcave elementare të ngarkuara nga materia, në formën e elektroneve, protoneve, neutroneve, atomeve të heliumit ose fotoneve dhe muoneve. Lloji i rrezatimit varet nga cili element emetohet.

Jonizimiështë procesi i formimit të joneve të ngarkuara pozitivisht ose negativisht ose elektroneve të lira nga atome ose molekula të ngarkuara neutralisht.

Rrezatimi radioaktiv (jonizues). mund të ndahet në disa lloje, në varësi të llojit të elementeve nga të cilët përbëhet. Llojet e ndryshme të rrezatimit shkaktohen nga mikrogrimca të ndryshme dhe për këtë arsye kanë efekte të ndryshme energjetike në materie, aftësi të ndryshme për të depërtuar përmes saj dhe, si rezultat, efekte të ndryshme biologjike të rrezatimit.

Rrezatimi alfa, beta dhe neutron- Këto janë rrezatime të përbëra nga grimca të ndryshme atomesh.

Gama dhe rrezet Xështë emetimi i energjisë.

Rrezatimi alfa

• emetuar: dy protone dhe dy neutrone
• aftësia depërtuese: të ulëta
• rrezatimi nga burimi: deri në 10 cm
• shpejtësia e emetimit: 20,000 km/s
• jonizimi: 30,000 çifte jonesh për 1 cm udhëtim
• lartë

Rrezatimi alfa (α) ndodh gjatë kalbjes së të paqëndrueshme izotopet elementet.

Rrezatimi alfa- ky është rrezatimi i grimcave alfa të rënda, të ngarkuara pozitivisht, të cilat janë bërthamat e atomeve të heliumit (dy neutrone dhe dy protone). Grimcat alfa emetohen gjatë kalbjes së bërthamave më komplekse, për shembull, gjatë prishjes së atomeve të uraniumit, radiumit dhe toriumit.

Grimcat alfa kanë një masë të madhe dhe emetohen me një shpejtësi relativisht të ulët prej 20 mijë km/s mesatarisht, që është afërsisht 15 herë më pak se shpejtësia e dritës. Meqenëse grimcat alfa janë shumë të rënda, në kontakt me një substancë, grimcat përplasen me molekulat e kësaj substance, fillojnë të ndërveprojnë me to, duke humbur energjinë e tyre, dhe për këtë arsye aftësia depërtuese e këtyre grimcave nuk është e madhe dhe madje një fletë e thjeshtë e letra mund t'i mbajë ato.

Megjithatë, grimcat alfa mbajnë shumë energji dhe, kur ndërveprojnë me materien, shkaktojnë jonizimin e konsiderueshëm. Dhe në qelizat e një organizmi të gjallë, përveç jonizimit, rrezatimi alfa shkatërron indet, duke çuar në dëmtime të ndryshme të qelizave të gjalla.

Nga të gjitha llojet e rrezatimit, rrezatimi alfa ka aftësinë më pak depërtuese, por pasojat e rrezatimit të indeve të gjalla me këtë lloj rrezatimi janë më të rëndat dhe më të rëndësishmet në krahasim me llojet e tjera të rrezatimit.

Ekspozimi ndaj rrezatimit alfa mund të ndodhë kur elementët radioaktivë hyjnë në trup, për shembull përmes ajrit, ujit ose ushqimit, ose përmes prerjeve ose plagëve. Me hyrjen në trup, këta elementë radioaktivë barten përmes qarkullimit të gjakut në të gjithë trupin, grumbullohen në inde dhe organe, duke ushtruar një efekt të fuqishëm energjetik mbi to. Meqenëse disa lloje të izotopeve radioaktive që lëshojnë rrezatim alfa kanë një jetëgjatësi të gjatë, kur ato hyjnë në trup, ato mund të shkaktojnë ndryshime serioze në qeliza dhe të çojnë në degjenerim dhe mutacione të indeve.

Izotopet radioaktive në fakt nuk eliminohen vetë nga trupi, kështu që sapo të futen brenda trupit, ata do të rrezatojnë indet nga brenda për shumë vite derisa të çojnë në ndryshime serioze. Trupi i njeriut nuk është në gjendje të neutralizojë, përpunojë, asimilojë ose përdorë shumicën e izotopeve radioaktive që hyjnë në trup.

Rrezatimi neutron

• emetuar: neutronet
• aftësia depërtuese: lartë
• rrezatimi nga burimi: kilometra
• shpejtësia e emetimit: 40,000 km/s
• jonizimi: nga 3000 deri në 5000 çifte jonesh për 1 cm vrapim
• Efektet biologjike të rrezatimit: lartë

Rrezatimi neutron- ky është rrezatim i krijuar nga njeriu që lind në reaktorë të ndryshëm bërthamorë dhe gjatë shpërthimeve atomike. Gjithashtu, rrezatimi neutron emetohet nga yjet në të cilët ndodhin reaksione aktive termonukleare.

Duke mos pasur ngarkesë, rrezatimi neutron që përplaset me lëndën ndërvepron dobët me elementët e atomeve në nivelin atomik, dhe për këtë arsye ka fuqi të lartë depërtuese. Ju mund të ndaloni rrezatimin neutron duke përdorur materiale me përmbajtje të lartë hidrogjeni, për shembull, një enë me ujë. Gjithashtu, rrezatimi neutron nuk depërton mirë në polietileni.

Rrezatimi neutron, kur kalon nëpër indet biologjike, shkakton dëme serioze në qeliza, pasi ka një masë të konsiderueshme dhe një shpejtësi më të madhe se rrezatimi alfa.

Rrezatimi beta

• emetuar: elektrone ose pozitrone
• aftësia depërtuese: mesatare
• rrezatimi nga burimi: deri në 20 m
• shpejtësia e emetimit: 300,000 km/s
• jonizimi: nga 40 deri në 150 çifte jonesh për 1 cm udhëtim
• Efektet biologjike të rrezatimit: mesatare

Rrezatimi beta (β). ndodh kur një element shndërrohet në një tjetër, ndërsa proceset ndodhin në vetë bërthamën e atomit të substancës me një ndryshim në vetitë e protoneve dhe neutroneve.

Me rrezatim beta, një neutron shndërrohet në një proton ose një proton në një neutron, gjatë këtij transformimi, një elektron ose pozitron (antigrimca elektronike) emetohet, në varësi të llojit të transformimit; Shpejtësia e elementeve të emetuara i afrohet shpejtësisë së dritës dhe është afërsisht e barabartë me 300,000 km/s. Elementet e emetuara gjatë këtij procesi quhen grimca beta.

Duke pasur një shpejtësi fillimisht të lartë rrezatimi dhe madhësi të vogla të elementeve të emetuara, rrezatimi beta ka një aftësi më të lartë depërtuese se rrezatimi alfa, por ka qindra herë më pak aftësi për të jonizuar lëndën në krahasim me rrezatimin alfa.

Rrezatimi beta depërton lehtësisht në veshje dhe pjesërisht nëpër indet e gjalla, por kur kalon nëpër struktura më të dendura të materies, për shembull, përmes metalit, ai fillon të ndërveprojë me të më intensivisht dhe humbet pjesën më të madhe të energjisë së tij, duke e transferuar atë në elementët e substancës. Një fletë metalike prej disa milimetrash mund të ndalojë plotësisht rrezatimin beta.

Nëse rrezatimi alfa paraqet rrezik vetëm në kontakt të drejtpërdrejtë me një izotop radioaktiv, atëherë rrezatimi beta, në varësi të intensitetit të tij, tashmë mund të shkaktojë dëm të konsiderueshëm për një organizëm të gjallë në një distancë prej disa dhjetëra metrash nga burimi i rrezatimit.

Nëse një izotop radioaktiv që lëshon rrezatim beta hyn në një organizëm të gjallë, ai grumbullohet në inde dhe organe, duke ushtruar një efekt energjik mbi to, duke çuar në ndryshime në strukturën e indeve dhe, me kalimin e kohës, duke shkaktuar dëme të konsiderueshme.

Disa izotope radioaktive me rrezatim beta kanë një periudhë të gjatë kalbjeje, domethënë, pasi të hyjnë në trup, ata do ta rrezatojnë atë për vite me radhë derisa të çojnë në degjenerim të indeve dhe, si pasojë, në kancer.

Rrezatimi gama

• emetuar: energji në formën e fotoneve
• aftësia depërtuese: lartë
• rrezatimi nga burimi: deri në qindra metra
• shpejtësia e emetimit: 300,000 km/s
• jonizimi:
• Efektet biologjike të rrezatimit: të ulëta

Rrezatimi gama (γ).është rrezatim elektromagnetik energjetik në formën e fotoneve.

Rrezatimi gama shoqëron procesin e kalbjes së atomeve të materies dhe manifestohet në formën e energjisë elektromagnetike të emetuar në formën e fotoneve, të lëshuara kur ndryshon gjendja energjetike e bërthamës atomike. Rrezet gama lëshohen nga bërthama me shpejtësinë e dritës.

Kur ndodh prishja radioaktive e një atomi, substanca të tjera formohen nga një substancë. Atomi i substancave të sapoformuara është në gjendje energjikisht të paqëndrueshme (të ngacmuar). Duke ndikuar njëri-tjetrin, neutronet dhe protonet në bërthamë vijnë në një gjendje ku forcat e ndërveprimit janë të balancuara dhe energjia e tepërt emetohet nga atomi në formën e rrezatimit gama.

Rrezatimi gama ka një aftësi të lartë depërtuese dhe depërton lehtësisht në veshje, në indet e gjalla dhe pak më vështirë përmes strukturave të dendura të substancave si metali. Për të ndaluar rrezatimin gama, do të kërkohet një trashësi e konsiderueshme prej çeliku ose betoni. Por në të njëjtën kohë, rrezatimi gama ka një efekt njëqind herë më të dobët në materie sesa rrezatimi beta dhe dhjetëra mijëra herë më i dobët se rrezatimi alfa.

Rreziku kryesor i rrezatimit gama është aftësia e tij për të udhëtuar në distanca të konsiderueshme dhe për të prekur organizmat e gjallë disa qindra metra nga burimi i rrezatimit gama.

Rrezatimi me rreze X

• emetuar: energji në formën e fotoneve
• fuqia depërtuese: lartë
• rrezatimi nga burimi: deri në qindra metra
• shpejtësia e emetimit: 300,000 km/s
• jonizimi: nga 3 deri në 5 çifte jonesh për 1 cm udhëtim
• Efektet biologjike të rrezatimit: të ulëta

Rrezatimi me rreze X- ky është rrezatim elektromagnetik energjetik në formën e fotoneve që lindin kur një elektron brenda një atomi lëviz nga një orbitë në tjetrën.

Rrezatimi me rreze X është i ngjashëm në efekt me rrezatimin gama, por ka më pak fuqi depërtuese sepse ka një gjatësi vale më të madhe.

Duke ekzaminuar llojet e ndryshme të rrezatimit radioaktiv, është e qartë se koncepti i rrezatimit përfshin lloje krejtësisht të ndryshme të rrezatimit që kanë efekte të ndryshme mbi materien dhe indet e gjalla, nga bombardimi i drejtpërdrejtë me grimcat elementare (rrezatimi alfa, beta dhe neutron) deri te efektet e energjisë. në formën e kurimit me rreze gama dhe rëntgen.

Secili prej rrezatimeve të diskutuara është i rrezikshëm!

Tabela krahasuese me karakteristikat e llojeve të ndryshme të rrezatimit

Siç shihet nga tabela, në varësi të llojit të rrezatimit, rrezatimi me të njëjtin intensitet, për shembull 0.1 Roentgen, do të ketë një efekt të ndryshëm shkatërrues në qelizat e një organizmi të gjallë. Për të marrë parasysh këtë ndryshim, u prezantua një koeficient k, duke reflektuar shkallën e ekspozimit ndaj rrezatimit radioaktiv në objektet e gjalla.

Sa më i lartë të jetë "koeficienti k", aq më i rrezikshëm është efekti i një lloji të caktuar rrezatimi në indet e një organizmi të gjallë.

Video:

Rrezatimi neutron

Rrezatimi neutron ndodh gjatë reaksioneve bërthamore (në reaktorët bërthamorë, instalimet industriale dhe laboratorike, gjatë shpërthimeve bërthamore). Një neutron i lirë është një grimcë e paqëndrueshme, neutrale elektrike, me jetëgjatësi prej 885 sekondash.

Ndërveprimet joelastike prodhojnë rrezatim dytësor, i cili mund të përbëhet nga grimca të ngarkuara dhe kuanta gama.

Në ndërveprimet elastike, jonizimi i zakonshëm i një substance është i mundur. Aftësia depërtuese e neutroneve është shumë e lartë për shkak të mungesës së ngarkesës dhe, si pasojë, ndërveprimit të dobët me lëndën. Aftësia depërtuese e neutroneve varet nga energjia e tyre dhe nga përbërja e atomeve të substancës me të cilën ndërveprojnë. Shtresa gjysmë zbutëse për materialet e lehta për rrezatim neutron është disa herë më e vogël se për materialet e rënda. Materialet e rënda, të tilla si metalet, pakësojnë rrezatimin neutron më pak se rrezatimi gama. Në mënyrë konvencionale, neutronet, në varësi të energjisë së tyre kinetike, ndahen në të shpejtë (deri në 10 MeV), ultra të shpejtë, të ndërmjetëm, të ngadaltë dhe termik. Rrezatimi neutron ka fuqi të madhe depërtuese. Neutronet e ngadalta dhe termike hyjnë në reaksione bërthamore, të cilat mund të rezultojnë në formimin e izotopeve të qëndrueshme ose radioaktive.

Materialet më të mira për mbrojtjen nga rrezatimi neutron janë materialet që përmbajnë hidrogjen. Zakonisht përdoret uji, parafina dhe polietileni. Përveç kësaj, rrezatimi neutron absorbohet mirë nga bor, beriliumi, kadmiumi dhe grafiti. Meqenëse rrezatimi neutron shoqërohet me rrezatim gama, është e nevojshme të përdoren ekrane me shumë shtresa të bëra nga materiale të ndryshme: plumb-polietileni, çelik-ujë etj. Në disa raste përdoren tretësirat ujore të hidroksideve të metaleve të rënda, për shembull, hekuri Fe. për të thithur njëkohësisht rrezatimin neutron dhe gama (OH)3.

Rrezatimi radioaktiv, duke ndërvepruar me mjedisin e rrezatuar, formon jone të shenjave të ndryshme. Ky proces quhet jonizimi dhe shkaktohet nga veprimi në mjedisin e rrezatuar të bërthamave të atomeve të heliumit (grimcat α), elektroneve dhe pozitroneve (grimcat β), si dhe grimcave të pakarikuara (rrezatimet korpuskulare dhe neutronet), elektromagnetike ( rrezatimi γ), fotoni (karakteristik, Bremsstrahlung dhe rreze X) dhe rrezatime të tjera. Asnjë nga këto lloje të rrezatimit radioaktiv nuk perceptohet nga shqisat njerëzore.

Rrezatimi neutron është një rrjedhje e grimcave elektrike neutrale nga bërthama. I ashtuquajturi rrezatim dytësor i një neutroni, kur ai përplaset me ndonjë bërthamë ose elektron, ka një efekt të fortë jonizues. Zbutja e rrezatimit neutron kryhet në mënyrë efektive në bërthamat e elementeve të lehta, veçanërisht hidrogjenin, si dhe në materialet që përmbajnë bërthama të tilla - ujë, parafinë, polietileni, etj.

Parafina përdoret shpesh si një material mbrojtës, trashësia e të cilit për burimet e neutroneve Po-Be dhe Po-B do të jetë afërsisht 1.2 herë më pak se trashësia e mbrojtjes nga uji. Duhet të theksohet se rrezatimi neutron nga burimet radioizotopike shpesh shoqërohet me rrezatim γ, ndaj është e nevojshme të kontrollohet nëse mbrojtja neutronike siguron mbrojtje edhe nga rrezatimi γ. Nëse nuk siguron, atëherë është e nevojshme të futni përbërës me një numër atomik të lartë (hekur, plumb) në mbrojtje.

Në rrezatimin e jashtëm, rolin kryesor e luan rrezatimi gama dhe neutron. Grimcat alfa dhe beta janë faktori kryesor dëmtues në retë radioaktive të formuara nga produktet e ndarjes, mbeturinat e ndarjes dhe substancat sekondare të aktivizuara nga një shpërthim bërthamor, por këto grimca thithen lehtësisht nga veshjet dhe shtresat sipërfaqësore të lëkurës. Nën ndikimin e neutroneve të ngadalta, në trup krijohet radioaktivitet i induktuar, i cili u gjet në kockat dhe indet e tjera të shumë njerëzve që vdiqën në Japoni nga sëmundja e rrezatimit.

Një bombë neutron ndryshon nga llojet "klasike" të armëve bërthamore - bombat atomike dhe hidrogjeni - kryesisht në fuqi. Ka një rendiment prej rreth 1 kt TNT, që është 20 herë më pak se fuqia e bombës së Hiroshimës dhe rreth 1000 herë më pak se bombat e mëdha (megaton) me hidrogjen. Vala goditëse dhe rrezatimi termik i krijuar nga shpërthimi i një bombe neutron është 10 herë më i dobët se shpërthimi ajror i një bombe atomike të tipit Hiroshima. Kështu, shpërthimi i një bombe neutron në një lartësi prej 100 m mbi tokë do të shkaktojë shkatërrim vetëm brenda një rrezeje prej 200-300 m. herë më e lartë se gjatë shpërthimit të atyre "klasike", ka një efekt shkatërrues në të gjitha bombat bërthamore. Neutronet vrasin të gjitha gjallesat brenda një rrezeje prej 2.5 km. Meqenëse rrezatimi neutron krijon radioizotope jetëshkurtër, ju mund t'i afroheni "i sigurt" epiqendrës së shpërthimit të një bombe neutronike - sipas krijuesve të saj - brenda 12 orëve rreze rreth 7 km me lëndë radioaktive.

Letërsia

• Amirov Y. S. Siguria e jetës. Kn2. Ch2, 1998, 270 f.
• Atamanyuk V. G. Mbrojtja Civile, 1987, 288 f.
• Belov S.V. Siguria e jetës 2000, 2000, 345 f.
• Kushelev V. P. Mbrojtja e punës në industrinë e rafinimit të naftës dhe petrokimike (nr. 87-88, 157-158 f.), 1983, 472 f.
• Panov G. E. Mbrojtja e punës gjatë zhvillimit të fushave të naftës dhe gazit, 1982, 248 f.
• Eremin V. G. Metodat dhe mjetet e sigurimit të sigurisë në punë në inxhinierinë mekanike, 2000, 328 f.
• Karpov B. D. Manual i shëndetit në punë, 1976, 536 pp.
• Kokorev N. P. Shëndeti në punë në prodhim Issue 2, 1973, 160 f.
• Patolin O. F. Siguria nga rrezatimi në zbulimin e defekteve industriale, 1977, 136 f.
• Toldeshi Yu.N. Rrezatimi - kërcënim dhe shpresë, 1979, 416 f.
• Belov S.V. Mjetet mbrojtëse në inxhinierinë mekanike Drejtoria e llogaritjes dhe projektimit, 1989, 366 f.
• Shraga M. Kh. Bazat e toksikologjisë (për specialitetet inxhinierike), 2003, 211 f.
• Grinin A. S. Siguria e jetës, 2002, 288 f.
• Ushakov K.Z. Siguria e jetës - Libër mësuesi për universitetet, 2000, 427 f.
• Pochinok A.P. Encyclopedia of Occupational Safety and Health T2, 2001, 926 f.
• Kushelev V. P. Mbrojtja e punës në industrinë e rafinimit të naftës dhe petrokimike, 1983, 472 f.
• Makarov G.V. Siguria në punë në industrinë kimike, 568 f.

Fondacioni Wikimedia.

2010.

Rrezatimi neutron- një rrjedhë grimcash të pakarikuara (neutrone) me aftësi të lartë depërtuese... Burimi: Urdhri i Ministrisë së Shëndetësisë së Federatës Ruse, datë 24 janar 2000 N 20 PËR ZBATIMIN E UDHËZIMEVE PËR ORGANIZIMIN E ORGANIZIMIT TË SANITARIK DHE HIPREPEUTIK. MASAT PËR...... Terminologjia zyrtare

rrezatimi neutron- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Fjalori anglisht-rus i inxhinierisë elektrike dhe inxhinierisë së energjisë, Moskë, 1999] Temat e inxhinierisë elektrike, konceptet themelore EN rrezatimi neutron ...

rrezatimi neutron- neutroninė spinduliuotė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jonizuojančioji spinduliuotė, sudaryta iš neutronų. atitikmenys: angl. rrezatimi neutron vok. Neutronenstrahlung, f rus. emetimi i neutronit, n; neutron...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

rrezatimi neutron- neutroninė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rrezatimi neutron vok. Neutronenstrahlung, f rus. rrezatim neutron, n pranc. rrezatimi i neutroneve, f; neutronika e rrezatimit, f … Fizikos terminų žodynas

Rrezatimi neutron- emetimi i neutroneve nga pajisje të ndryshme (përshpejtuesit e grimcave të ngarkuara, reaktorët bërthamorë etj.) në të cilat zhvillohen reaksionet bërthamore. Ndodh gjatë shpërthimit të armëve bërthamore dhe është një nga faktorët dëmtues të armëve bërthamore... Fjalor i termave ushtarakë

rrezatimi i vet neutron- savasis neutronų spinduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. vetë rrezatimi neutron vok. Neutroneneigenstrahlung, f rus. rrezatimi i vet neutron, n pranc. rayonnement neutronique propre, m … Fizikos terminų žodynas

rrezatimi neutron anizotrop- - [A.S. Goldberg. Fjalori anglisht-rusisht i energjisë. 2006] Temat: energjia në përgjithësi EN rrezatimi neutron anizotropik ... Udhëzues teknik i përkthyesit

rrezatimi me izotop neutron- - [A.S. Goldberg. Fjalori anglisht-rusisht i energjisë. 2006] Temat: energjia në përgjithësi rrezatimi izotop i neutronit EN ... Udhëzues teknik i përkthyesit

rrezatimi neutron i drejtuar- - [A.S. Goldberg. Fjalori anglisht-rusisht i energjisë. 2006] Temat: energjia në përgjithësi rrezatimi neutron i drejtuar EN ... Udhëzues teknik i përkthyesit

Rrezatimi i shkaktuar nga grimca të mëdha të pangarkuara, të cilat nuk shkaktojnë vetë jonizimin, por, duke “rrëzuar” elektronet nga gjendja e tyre e qëndrueshme, krijojnë radioaktivitet të induktuar në materialet ose indet nëpër të cilat kalojnë. Fjalor ekologjik

librat

• Bazat teorike të proceseve fizike të një shpërthimi bërthamor, Lyubomudrov A.A. , Janë përshkruar bazat teorike të proceseve që ndodhin gjatë një shpërthimi bërthamor. Janë marrë në konsideratë proceset fillestare të një shpërthimi bërthamor, valë goditëse, valët e ngjeshjes në tokë dhe jepen metodat e llogaritjes... Kategoria:

Hyrje

Neutroni u zbulua në vitin 1932. Zbulimi i neutronit ishte një pikë kthese në studimin e reaksioneve bërthamore. Meqenëse neutronet nuk kanë ngarkesë, ato depërtojnë në bërthamat atomike pa pengesa dhe shkaktojnë shndërrimet e tyre. Fizikani italian Fermi, i cili fillimisht filloi të studionte reaksionet e shkaktuara nga neutronet, zbuloi se transformimet bërthamore shkaktohen edhe nga neutronet e ngadalta që lëvizin me shpejtësi termike. Përdorimi praktik i energjisë intranukleare doli të jetë i mundur për faktin se fakti themelor i ndarjes bërthamore është emetimi i dy ose tre neutroneve gjatë procesit të ndarjes. Energjia e neutroneve të lëshuara gjatë ndarjes ka një vlerë të ndryshme - nga disa milionë elektron volt në ato shumë të vogla, afër zeros. Një neutron i lirë jeton mesatarisht 16 minuta. Kjo u vërtetua eksperimentalisht vetëm pasi u ndërtuan reaktorë bërthamorë që prodhonin rreze të fuqishme neutronesh.

Radioaktiviteti– aftësia e radionuklideve për t'u shndërruar spontanisht në atome të elementeve të tjerë për shkak të kalimit të bërthamës nga një gjendje energjetike në tjetrën, e cila shoqërohet me rrezatim jonizues. Në gjendjen normale, raporti midis numrit të neutroneve dhe protoneve në bërthamë është i përcaktuar rreptësisht. Distanca midis tyre dhe energjia e tyre lidhëse janë minimale, thelbi është i qëndrueshëm. Si rezultat i rrezatimit me neutrone (ose grimca të tjera), bërthama kalon në një gjendje të ngacmuar. Pas një periudhe kohe, ajo kalon në një gjendje të qëndrueshme dhe energjia e tepërt kthehet në rrezatim radioaktiv nga bërthama. Procesi i kalimit të bërthamave nga një gjendje e paqëndrueshme në një gjendje të qëndrueshme me emetimin e energjisë së tepërt quhet zbërthim radioaktiv.

Rrezatimi neutron

Llojet kryesore të rrezatimit radioaktiv gjatë kalbjes bërthamore janë:

· rrezatimi gama;

· rrezatimi beta;

· rrezatimi alfa;

· rrezatimi neutron.

Rrezatimi neutron. Neutronet emetohen nga bërthamat gjatë reaksioneve bërthamore, kur energjia e marrë nga jashtë nga bërthama është e mjaftueshme për të shkatërruar lidhjen e neutronit me bërthamën, si rezultat i ndarjes së bërthamave të uraniumit. Duke mos pasur ngarkesë, neutronet nuk ndërveprojnë me fushat elektrike të elektroneve dhe bërthamave kur kalojnë nëpër materie dhe lëvizin të papenguar derisa të përplasen me një bërthamë. Dhe meqenëse madhësia e bërthamave është pa masë më e vogël se vetë atomet, përplasjet janë shumë të rralla dhe rruga e lirë edhe në trupat e ngurtë arrin disa centimetra (qindra metra në ajër).

Janë konsideruar tre lloje të bashkëveprimit të neutroneve me lëndën:

· shpërndarje elastike nga bërthamat– kur një pjesë e energjisë së neutronit bartet në bërthamë, pjesa tjetër mbetet me neutronin e shpërndarë. Gjatë shpërndarjes elastike, energjia e brendshme e bërthamës nuk ndryshon, ajo merr vetëm energji kinetike;

· shpërndarje joelastike në bërthama - kur ndryshon energjia e brendshme e tërheqjes. Bërthama ngacmohet dhe, duke u kthyer në gjendjen e saj normale, mund të lëshojë një kuantë gama;

· kapja e neutroneve nga bërthamat - Kur neutronet kapen nga bërthamat, formohet një bërthamë shumë e ngacmuar, e cila, duke u kthyer në gjendjen e saj normale, mund të lëshojë grimca të ndryshme.

Në bazë të energjisë, neutronet ndahen në termike, të ndërmjetme dhe të shpejta. Për t'u mbrojtur nga rrezatimi neutron, përdoren materiale me aftësi të larta moderatore dhe thithëse - ujë, parafina, grafitë, bor, kadmium, etj.

Burimi kryesor i neutroneve është reaktori operativ. Nën ndikimin e neutroneve në reaktor, aktivizohet ftohësi, materialet strukturore, si dhe produktet e korrozionit të pajisjeve dhe tubacioneve. Izotopet radioaktive që rezultojnë janë burime të rrezatimit gama dhe beta. Kur uraniumi shpërbëhet në një reaktor, formohen produkte të fragmenteve të ndarjes, të cilat kanë kryesisht aktivitet gama dhe beta, si dhe produkte të zbërthimit të gaztë.

Burimet e rrezatimit në termocentralet bërthamore

Pavarësisht nga lloji i reaktorit të instaluar në një central bërthamor dhe skema e tij teknologjike, burimet kryesore të rrezatimit në një termocentral bërthamor janë bërthama e reaktorit, tubacionet dhe pajisjet e lakut të procesit, pishinat e karburantit bërthamor të harxhuar, sistemet speciale të trajtimit të ujit dhe pajisjet e tyre dhe vetë mbrojtja e reaktorit.

Fig.1 Burimet neutronike.

Burimet e neutroneve në thelbin e një reaktori operativ mund të ndahen në katër grupe:

· neutronet e shpejta, d.m.th. neutronet që shoqërojnë procesin e ndarjes së bërthamave të karburantit;

· neutronet e vonuara - të emetuara nga bërthama shumë të ngacmuara të fragmenteve të ndarjes;

· neutronet e aktivizimit - të emetuara gjatë zbërthimit radioaktiv të produkteve të disa reaksioneve bërthamore;

· fotoneutronet - formohen si rezultat i reaksioneve (γ, n) në disa bërthama.

Kontributi më i madh në dozën e rrezatimit kur reaktori funksionon me fuqi jepet nga neutronet e menjëhershme.

Burimet e neutroneve. Neutronet e menjëhershme prodhohen pothuajse njëkohësisht me ndarjen bërthamore. Numri mesatar i neutroneve të shpejtë gjatë ndarjes së 235U, 233U, 239Pu është përkatësisht 2,5 ± 0,03, 2,47 ± 0,03 dhe 2,9 ± 0,04. Neutronet e vonuara prodhohen në sasi dukshëm më të vogla (0.002 - 0.007 neutrone/ndarje) dhe emetohen nga disa produkte të ndarjes me gjysmë jetëgjatësi 0.18 - 54.5 s.

Shpërndarja e energjisë e neutroneve të shpejta dhe të vonuara përshkruhet nga formula të ndryshme empirike, por më shpesh nga formula:

ku S(En) është numri i neutroneve.

En është energji neutron, MeV.

Në intervalin e energjisë nga 4 në 12 MeV - më e rëndësishmja nga pikëpamja e mbrojtjes nga rrezatimi - spektri i neutroneve të ndarjes mund të përshkruhet me një eksponencial të thjeshtë:

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

gabimi i këtij raporti nuk është më shumë se 15%.

Për qëllime të mbrojtjes nga rrezatimi, është e nevojshme të kemi një spektër integral të neutroneve të ndarjes, domethënë numrin e neutroneve në spektrin e neutroneve të ndarjes (1) me një energji që tejkalon En:

(3)

Për punë parandaluese, spektri i neutroneve të ndarjes (Fig. 6.2) dhe spektri integral i neutroneve të ndarjes (Fig. 6.3) janë paraqitur në formën e tabelave në të cilat S(En) dhe χ(Εn) janë normalizuar në unitet. Energjia më e mundshme e neutroneve të ndarjes është 0.6 - 0.8 MeV, dhe mesatarja është 2 MeV, maksimumi supozohet të jetë 12 MeV.

Si rezultat i bashkëveprimit të neutroneve të prodhuara gjatë ndarjes me bërthamat e elementeve që përbëjnë zonën aktive (shpërndarja elastike dhe joelastike, përthithja, ndarja), spektri i neutroneve të ndarjes (Fig. 6.2) deformohet dhe merr formën. treguar në Fig. 4. Në rajonin energjetik që korrespondon me grupin e neutroneve të shpejtë, praktikisht nuk ndryshon nga spektri i neutroneve të ndarjes, në rajonin e energjisë së ndërmjetme është spektri i neutroneve të moderuar, domethënë spektri 1/En, dhe në rajonet e energjisë termike dhe mbitermale është spektri Maxwell. Natyrisht, Fig. 4 tregon pamjen themelore të spektrit, ajo aktuale varet nga përbërja e bërthamës dhe informacioni rreth tij, si dhe nga spektri i neutroneve që rrjedhin nga bërthama dhe sasia e tyre (densiteti i fluksit të neutronit në sipërfaqja e bërthamës), mund të merret nga rezultatet e llogaritjes së karakteristikave fizike të bërthamës.

Rrezatimi beta

Grimcat beta janë një rrjedhë e elektroneve ose pozitroneve të emetuara nga bërthamat e elementeve radioaktive gjatë zbërthimit beta. Një elektron (b – grimca) ka një masë m e = 9,109´10 -31 kg dhe një ngarkesë negative e = 1,6´10 -19 C. Një pozitron (b + -grimcë) është një grimcë elementare me ngarkesë elektrike pozitive, një antigrimcë në raport me elektronin. Masat e elektronit dhe pozitronit janë të barabarta, dhe ngarkesat e tyre elektrike dhe momentet magnetike janë të barabarta në vlerë absolute, por të kundërta në shenjë. Pozitroni është i qëndrueshëm, por ekziston në materie vetëm për një kohë të shkurtër (fraksione të sekondës) për shkak të asgjësimit me elektrone.

Grimcat beta të të njëjtit element radioaktiv kanë sasi të ndryshme energjie. Kjo shpjegohet me natyrën e zbërthimit beta të bërthamave radioaktive, në të cilën energjia që rezulton shpërndahet midis bërthamës së bijës, grimcave beta dhe neutrinës në përmasa të ndryshme. Kështu, spektri i energjisë i grimcave beta është kompleks dhe i vazhdueshëm. Energjia maksimale varion nga 0.018 në 13.5 MeV. Prishja beta mund të ndodhë jo vetëm në nivelin e tokës, por edhe në nivelet e ngacmuara të bërthamës së bijës. Rrjedha e grimcave beta quhet rrezatim beta. Si rezultat zbërthimi i elektroneve beta bërthama origjinale shndërrohet në një bërthamë të re, masa e së cilës mbetet e njëjtë, dhe ngarkesa rritet me një, dhe shfaqet një grimcë - një antineutrino:

Zbërthimi beta i Positronitçon në formimin e një bërthame me të njëjtën masë dhe ngarkesë, të reduktuar me një, dhe formohet një neutrino:

Një neutrino ndryshon nga një antineutrino në drejtimin e rrotullimit të tij në raport me momentin e tij.

Prishja beta i referohet një lloji tjetër të transformimit bërthamor - kapja elektronike, në të cilën bërthama tërheq një nga elektronet e vendosura në orbitat e brendshme të atomit (zakonisht në shtresën K):

;

Vendndodhja e elektronit të kapur menjëherë mbushet me një elektron nga një nivel më i lartë, dhe rrezet X lëshohen. Bërthama e një atomi të tillë mbetet e pandryshuar në masë dhe shndërrohet në një bërthamë të re me një ngarkesë të reduktuar me një.

Shpesh i njëjti radionuklid i nënshtrohet disa llojeve të kalbjes në të njëjtën kohë. Për shembull, K-40 i nënshtrohet zbërthimit të elektroneve dhe kapjes së elektroneve (K-capture).

Kështu, për të gjitha llojet e zbërthimit beta, numri masiv i bërthamës mbetet i pandryshuar, por numri i ngarkesës ndryshon me një.

Kur grimcat beta ndërveprojnë me lëndën, ndodh jonizimi dhe ngacmimi i atomeve, ndërsa grimcat beta transferojnë energjinë e tyre kinetike në atome dhe shpërndahen. Humbja e energjisë nga një grimcë beta gjatë çdo akti të ndërveprimit me lëndën shoqërohet me një ulje të shpejtësisë së saj në shpejtësinë termike të lëvizjes së substancës. Grimca negative beta ose mbetet si një elektron i lirë ose ngjitet në një atom neutral ose jon pozitiv, duke e kthyer të parën në një jon negativ dhe të dytën në një atom neutral. Një grimcë pozitive beta (pozitron) në fund të rrugës së saj, duke u përplasur me një elektron, bashkohet me të dhe asgjësohet.

Ndryshimet e përsëritura në drejtimin e një grimce beta gjatë ndërveprimit të saj me materien çojnë në faktin se thellësia e depërtimit të saj në substancë - gjatësia e rrugës - rezulton të jetë dukshëm më e vogël se gjatësia e vërtetë e shtegut të grimcës beta në substanca, dhe jonizimi ka natyrë vëllimore.

Vlera mesatare specifike e jonizimit - dendësia lineare e jonizimit- në ajër varet nga energjia e grimcave beta dhe arrin në 100-300 çifte jonesh për 1 cm rrugë, dhe diapazoni maksimal në ajër arrin disa metra, në indet biologjike - centimetra, në metale - dhjetëra mikronë. Shpejtësia e grimcave beta në ajër është afër shpejtësisë së dritës (250,000–270,000 km/s).

Për t'u mbrojtur nga rrezatimi beta përdoren: qelqi, alumini, pleksiglas, polimere - materiale të përbëra nga elementë me numër serie të ulët.

Trashësia e shtresës së materies në të cilën grimcat beta absorbohen plotësisht korrespondon me gjatësinë maksimale të rrugës - gjatësia e rrugës së grimcave beta që kanë energjinë më të lartë në një spektër të caktuar mund të përcaktohet me formulën

ku R max është gjatësia maksimale e drejtimit (trashësia e shtresës), cm; E max – energjia maksimale e grimcave beta në spektër, MeV; r është dendësia e substancës, g/cm3.

Humbja e energjisë nga grimcat beta dhe shpërndarja e tyre në materie çon në një dobësim gradual të fluksit të grimcave beta, i cili shprehet me një varësi eksponenciale.

, (3.4)

ku N është numri i grimcave beta që kalojnë nëpër një shtresë materie me trashësi R për njësi të kohës; N 0 – numri fillestar i grimcave beta që bien për njësi të kohës në shtresën thithëse; m l – koeficienti linear i absorbimit, cm -1; R – trashësia e shtresës thithëse, cm.

Rrezatimi neutron

Neutronet e lira formohen në procesin e ndarjes spontane bërthamore, që nënkupton ndarjen e saj, d.m.th. zbërthehen në dy fragmente, shuma e masave të tyre është afërsisht e barabartë me masën e bërthamës origjinale. Neutronet e prodhuara gjatë ndarjes bërthamore kanë një energji prej rreth 2 MeV.

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

Neutron(n) – një grimcë elementare, elektrikisht neutrale me masë m n = 1,6748´10 -27 kg. Një neutron në gjendje të lirë është i paqëndrueshëm ai kthehet spontanisht në një proton me emetimin e një elektroni dhe një antineutrino: 1 0; ; Jetëgjatësia e neutronit është rreth 16 minuta.

Rreth 1% e neutroneve emetohen nga fragmente të ngacmuara të ndarjes së bërthamës origjinale. Në këtë rast, gjendja energjetike e bërthamës së fragmentit ndryshon me një ulje të numrit të masës me një:

.

Transformime të tilla ndodhin pas përfundimit të procesit të ndarjes bërthamore në një kohë nga fraksionet në dhjetëra sekonda. Neutronet e emetuara pas një periudhe kohe në rendin e një sekonde pas ngjarjes së ndarjes quhen ngecje. Energjia e neutroneve të vonuar është rreth 0,5 MeV.

Neutronet, duke bashkëvepruar me lëndën, ose shpërndahen ose kapen nga bërthamat e atomeve të substancës. Bëhet dallimi midis shpërndarjes elastike dhe joelastike dhe kapjes rrezatuese me emetim të grimcave të ngarkuara.

Elastike Kjo quhet shpërndarje në të cilën një neutron, duke u përplasur me bërthamën e një atomi, transferon një pjesë të energjisë kinetike tek ai dhe kthehet nga bërthama, duke ndryshuar drejtimin e lëvizjes së tij, me energji të reduktuar. Gjatë përplasjeve, energjia e transferuar nga neutroni në bërthamë shndërrohet në energji kinetike të bërthamës, e cila fillon të lëvizë dhe quhet bërthama zmbrapsëse(Fig. 7 ) . Bërthamat e kthimit që kanë marrë energji mjaftueshëm të lartë nga një neutron mund të rrëzohen nga atomet dhe do të ndërveprojnë me lëndën si grimca të ngarkuara, duke prodhuar jonizimin.

Një neutron humbet energjinë më të madhe kur ndërvepron me bërthama që janë të barabarta ose afër tij në masë. Meqenëse neutronet ngadalësohen në këtë rast, elementët e lehtë (hidrogjeni, beriliumi, grafiti) janë moderatorë veçanërisht efektivë. Probabiliteti i shpërndarjes elastike rritet me zvogëlimin e energjisë së neutronit dhe ngarkesës bërthamore.

Oriz. 7. Përplasja elastike e një neutroni me një bërthamë

Shpërndarje joelastike Ky është ndërveprimi i një neutroni me një bërthamë, kur një neutron depërton në të, duke rrëzuar një nga neutronet me energji më të ulët dhe një drejtim të ndryshëm nga ai origjinal, dhe e transferon bërthamën në një gjendje të ngacmuar, nga e cila shumë shpejt kalon në gjendjen bazë me emetimin e një kuantike gama (Fig. 8).

Shpërndarja joelastike është karakteristikë e ndërveprimit të neutroneve me energji mjaft të lartë me bërthamat e elementeve të rënda.

Oriz. 8. Përplasja joelastike e një neutroni me një bërthamë

Fenomeni në të cilin një neutron, duke depërtuar në një bërthamë, formon një izotop më të rëndë të bërthamës që ndërvepron me të quhet kapja e neutronit. Një bërthamë që ka kapur një neutron shkon në një gjendje të ngacmuar dhe, duke u kthyer në gjendjen bazë, lëshon një ose më shumë kuanta gama me një energji të rendit të megaelektronvolteve ose grimcave të ngarkuara (Fig. 9).

Kapja e një neutroni nga një bërthamë shoqërohet me emetimin e kuanteve gama sipas skemës së mëposhtme:

0 1 n + 13 27 Al – 13 28 Al *

13 28 Al * –– 13 28 Al + gama kuantike

Kapja e neutroneve nga bërthamat bëhet e mundur për shkak të faktit se, duke mos pasur ngarkesë dhe duke mos përjetuar, si rezultat, ndikim elektrik të neveritshëm nga bërthama, një neutron është në gjendje t'i afrohet atij në distanca kaq të shkurtra saqë forcat tërheqëse bërthamore ndikojnë në të. Probabiliteti i kapjes rritet për neutronet me energji të ulët për shkak të kohës më të gjatë që neutroni qëndron pranë bërthamës.

Oriz. 9. Kapja e neutronit nga një bërthamë

Karakteristika kryesore cilësore e rrezatimit neutron është spektri i energjisë– shpërndarja e energjisë neutronike. Në këtë rast, dallohen spektrat e mëposhtëm të energjisë neutronike: i ngadalshëm me energji deri në 0,5 eV, e ndërmjetme– me energji nga 0,5 eV deri në 200 keV, shpejtë– me energji nga 200 keV deri në 20 MeV dhe ultra të shpejtë– me energji mbi 20 MeV.

Rrezatimi neutron është indirekt jonizues, kjo shpjegohet me faktin se neutronet praktikisht nuk ndërveprojnë me predha elektronike të atomeve dhe nuk jonizojnë drejtpërdrejt atomet. Neutronet lëvizin nëpër materie pa humbje të energjisë derisa të ndeshen me bërthama.

Fuqia depërtuese e neutroneve në ajër është qindra metra dhe është e krahasueshme me fuqinë depërtuese të rrezatimit gama, ose edhe më e madhe se ajo. Në ajër, një neutron udhëton rreth 300 metra ndërmjet dy përplasjeve të njëpasnjëshme, dhe në lëngjet dhe trupat e ngurtë më të dendur udhëton rreth 1 cm.

Rrezatimi gama

Rrezatimi gama– rrezatimi elektromagnetik me valë të shkurtër i emetuar nga bërthamat atomike të ngacmuara. Rrezatimi gama vërehet gjatë zbërthimit radioaktiv të bërthamave atomike dhe reaksioneve bërthamore. Emetimi i rrezeve gama nuk çon në transformimin e elementeve dhe për këtë arsye nuk konsiderohet një lloj transformimi radioaktiv. Rrezatimi gama shoqëron vetëm disa transformime radioaktive në të cilat bërthamat formohen në gjendje të ngacmuar. Bërthamat e ngacmuara kalojnë në gjendjen bazë brenda 10 -12 s, duke emetuar energji të tepërt në formën e një kuantike gama. Ndonjëherë bërthama lëshon në mënyrë sekuenciale një seri kuantesh gama, çdo herë duke kaluar në një gjendje më pak të ngacmuar derisa të bëhet e qëndrueshme. Ky fenomen quhet rrezatimi kaskadë.

Rrezet gama nuk kanë as ngarkesë dhe as masë pushimi. Emetimi i tyre nuk çon në formimin e bërthamave të elementeve të reja. Një bërthamë e ngacmuar dhe e qëndrueshme e një elementi ndryshon vetëm në energji, d.m.th. Gjatë tranzicionit gama, ngarkesa Z dhe numri i masës A nuk ndryshojnë. Emetimi gama-kuantik është një proces që ndodh spontanisht në bërthama dhe karakterizon vetitë e bërthamave.

Nëse simboli * tregon gjendjen e ngacmuar të bërthamës, atëherë procesi i emetimit të gama kuantike hn mund të shkruhet si më poshtë:

,

ku h është konstanta e Planck-ut (h = 6,626´10 –34 J×s); n – frekuenca e valëve elektromagnetike.

Rrezet gama të emetuara nga bërthama karakterizohen nga energji e lartë, secila prej tyre mund të zbulohet dhe regjistrohet nga instrumentet. Gjatë zbërthimit radioaktiv të bërthamave zakonisht vërehen kuanta gama me energji nga 10 keV deri në 5 MeV gjatë reaksioneve bërthamore, kuanta gama me energji deri në 20 MeV; Përshpejtuesit modernë prodhojnë rreze gama me energji deri në 20 GeV.

Rrezatimi gama nga një shpërthim bërthamor prodhohet drejtpërdrejt gjatë procesit të ndarjes së bërthamave U ose Pu. Burimi i tij janë gjithashtu fragmente të ndarjes, të cilat lëshojnë një kuantë gama gjatë kalimit nga gjendja e ngacmuar në gjendjen bazë.

Ndër proceset e bashkëveprimit të rrezeve gama me lëndën, më të mundshmit janë: efekti fotoelektrik, shpërndarja e Compton dhe formimi i një çifti elektron-pozitron.

Procesi i bashkëveprimit të një kuantike gama me një substancë, në të cilën kuanti gama absorbohet plotësisht nga një atom i substancës dhe nxjerr një elektron nga atomi, quhet efekt fotoelektrik(efekt foto). Efekti fotoelektrik shpesh ndodh në vlera të ulëta të energjisë së rrezeve gama dhe zvogëlohet ndjeshëm me rritjen e tij.

Kur energjia e rrezeve gama është nga 0,2 në 1 MeV, procesi më i mundshëm është ndërveprimi i një rreze gama me një nga elektronet e jashtme. Gjatë këtij bashkëveprimi, kuanti gama kalon në pjesën elektronike të energjisë së saj, e cila shndërrohet në energji kinetike të elektronit (E e) dhe shpenzohet nga elektroni dytësor në jonizimin e atomeve të substancës. Prandaj, energjia e kuantit gama (E g) zvogëlohet, ndërsa drejtimi i lëvizjes së tij ndryshon. Procesi i zvogëlimit të energjisë së rrezeve gama dhe shpërndarjes së tyre nga elektronet quhet Efekti Compton(shpërndarje joelastike) (Fig. 11).

Kur kuantet gama ndërveprojnë me fushën elektromagnetike të bërthamës, ajo mund të pushojë së ekzistuari si një kuant gama dhe të kthehet në dy grimca: një elektron dhe një pozitron. Ky proces i bashkëveprimit të rrezeve gama me materien quhet formimi i çifteve elektron-pozitron. Një ndërveprim i tillë është i mundur nëse kuanti gama ka një energji të barabartë ose më të madhe se 1.02 MeV. Kjo shpjegohet me faktin se energjia e pushimit të elektronit dhe pozitronit, përkatësisht, është 0.51 MeV, pastaj 1.02 MeV shpenzohet për formimin e tyre.

Fig. 10. Fotoefekti Fig. 11. Efekti Compton

E gjithë energjia e tepërt e zotëruar nga një kuant gama mbi 1.02 MeV shpërndahet në mënyrë të barabartë në formën e energjisë kinetike tek elektroni dhe pozitroni. Elektroni dhe pozitroni që shfaqen gjatë formimit të çiftit shpenzojnë energjinë e tyre kinetike në jonizimin e mediumit, pas së cilës pozitroni asgjësohet, duke u kombinuar me një nga elektronet e lira të pranishme në mjedis (Fig. 12).

Ndryshe nga grimcat alfa dhe beta, të cilat jonizojnë drejtpërdrejt atomet, kuantet gama në të gjitha rastet, duke ndërvepruar me lëndën, shkaktojnë shfaqjen e elektroneve dytësore dhe pozitroneve të lira në të, të cilat prodhojnë jonizimin.

Oriz. 12. Formimi i një çifti elektron-pozitron

Rrezatimi gama ka një probabilitet shumë të ulët të ndërveprimit me materien. Kjo do të thotë se efekti fotoelektrik, shpërndarja e Compton dhe formimi i çifteve elektron-pozitron kur rrezatimi gama kalon nëpër materie janë mjaft të rralla.

Aftësia jonizuese e kuanteve gama me të njëjtën energji të kuanteve gama dhe grimcave të ngarkuara dhe me të njëjtin mjedis ndërveprues është mijëra herë më e vogël se aftësia jonizuese e grimcave të ngarkuara.

Në ajër, dendësia lineare e jonizimit të gama kuanteve është 2-3 çifte jonesh për 1 cm rrugë. Aftësia depërtuese e rrezeve gama në ajër është qindra metra.

Zbutja (përthithja) e intensitetit të rrezatimit gama në një substancë përcaktohet nga ligji i Bouguer:

, (3.5)

ku I është intensiteti i rrezatimit gama në thellësinë R në substancë; I 0 – intensiteti i rrezatimit gama me hyrjen në substancë; m – koeficienti linear i dobësimit.

Koeficienti m përbëhet nga koeficienti i përthithjes për efektin fotoelektrik m f, koeficienti i dobësimit për efektin Compton m k dhe koeficienti i përthithjes për formimin e çifteve elektron-pozitron m çifte:

. (3.6)

Koeficienti m varet jo vetëm nga energjia e rrezeve gama, por edhe nga dendësia dhe numri mesatar atomik i mediumit. Prandaj, është më e përshtatshme të shprehet thithja e rrezeve gama nga një substancë përmes koeficientit të dobësimit të masës m m = m/r. Pastaj marrim

. (3.7)

. Doza e rrezatimitështë sasia e energjisë së rrezatimit jonizues të absorbuar për njësi masë të mjedisit të rrezatuar. Ekzistojnë doza të rrezatimit të përthithur, të ekspozimit dhe ekuivalente.

Doza e absorbuar e rrezatimit(D) është sasia e energjisë së çdo lloji të rrezatimit jonizues të përthithur nga një njësi masë e çdo substance:

, (3.8)

ku dE është energjia e rrezatimit të absorbuar; dm është masa e substancës së rrezatuar.

Kjo vlerë bën të mundur përcaktimin sasior të efektit të llojeve të ndryshme të rrezatimit në mjedise të ndryshme. Nuk varet nga vëllimi dhe masa e substancës së rrezatuar dhe përcaktohet kryesisht nga aftësia jonizuese dhe energjia e rrezatimit, vetitë e substancës thithëse dhe kohëzgjatja e rrezatimit.

Gjatë përcaktimit të dozës në një objekt biologjik, duhet të merret parasysh rrezatimi i jashtëm dhe i brendshëm, pasi substancat radioaktive mund të hyjnë në trup me ushqim, ujë dhe ajër të thithur. Në këtë rast, rrezatimi i organeve të brendshme ndodh jo vetëm me gama, por edhe me rrezatim alfa dhe beta.

Doza e absorbuar është një masë sasiore e efektit të rrezatimit jonizues në një substancë. Njësia e matjes për dozën e absorbuar është gri (Gy) - doza e rrezatimit e përthithur që korrespondon me energjinë e 1 xhaulit të rrezatimit jonizues të çdo lloji të transferuar në një substancë të rrezatuar që peshon 1 kg: 1 Gy = 1 J/kg.

Në praktikë, përdoret një njësi josistematike - i gëzuar(Rad – sipas shkronjave të para të frazës angleze “radiation absorbet dose”). Një dozë prej 1 rad do të thotë që 100 erge energjie përthithen në çdo gram substancë të rrezatuar. 1 rad = 100 erg/g = 0,01 J/kg = 0,01 Gy, d.m.th. 1 Gy = 100 rad (1 erg = 10 J).

Doza e absorbuar e rrezatimit varet nga vetitë e rrezatimit dhe mediumit absorbues. Për grimcat e ngarkuara (grimcat alfa, beta, protonet) me energji të ulët, neutrone të shpejta dhe disa rrezatime të tjera, kur proceset kryesore të ndërveprimit të tyre me materien janë jonizimi dhe ngacmimi i drejtpërdrejtë, doza e absorbuar shërben si një karakteristikë e paqartë e rrezatimit jonizues nga ana e tij. ndërveprimi me mjedisin. Kjo për faktin se mund të vendosen marrëdhënie adekuate të drejtpërdrejta midis parametrave që karakterizojnë aftësinë jonizuese të rrezatimit në mjedis dhe dozës së absorbuar.

Për rrezatimin me rreze X dhe gama nuk vërehen varësi të tilla, sepse Këto lloje të rrezatimit janë indirekt jonizues. Për rrjedhojë, doza e absorbuar nuk mund të shërbejë si karakteristikë e këtyre rrezatimeve për sa i përket efektit të tyre në mjedis.

Termi "rrezatim" vjen nga fjala latine radius dhe do të thotë rreze. Në kuptimin më të gjerë të fjalës, rrezatimi mbulon të gjitha llojet e rrezatimit që ekzistojnë në natyrë: valët e radios, rrezatimi infra të kuqe, drita e dukshme, ultravjollcë dhe, së fundi, rrezatimi jonizues. Të gjitha këto lloje rrezatimi, që kanë një natyrë elektromagnetike, ndryshojnë në gjatësi vale, frekuencë dhe energji.

Ka edhe rrezatime që janë të një natyre të ndryshme dhe janë rrjedha grimcash të ndryshme, për shembull, grimcat alfa, grimcat beta, neutronet, etj.

Sa herë që një pengesë shfaqet në rrugën e rrezatimit, ajo transferon një pjesë ose të gjithë energjinë e saj në atë pengesë. Dhe efekti përfundimtar i rrezatimit varet nga sa energji u transferua dhe përthithej në trup. Të gjithë e dinë kënaqësinë e një nxirjeje prej bronzi dhe zhgënjimin e djegies së rëndë nga dielli. Është e qartë se ekspozimi i tepërt ndaj çdo lloj rrezatimi është i mbushur me pasoja të pakëndshme.

Llojet jonizuese të rrezatimit janë më të rëndësishmet për shëndetin e njeriut. Ndërsa rrezatimi jonizues kalon nëpër inde, ai transferon energji dhe jonizon atomet në molekula që luajnë role të rëndësishme biologjike. Prandaj, ekspozimi ndaj çdo lloj rrezatimi jonizues mund të ndikojë në shëndetin në një mënyrë ose në një tjetër. Këto përfshijnë:

Rrezatimi alfa këto janë grimca të rënda të ngarkuara pozitivisht, të përbëra nga dy protone dhe dy neutrone, të lidhura fort së bashku. Në natyrë, grimcat alfa lindin nga prishja e atomeve të elementeve të rënda si uraniumi, radiumi dhe toriumi. Në ajër, rrezatimi alfa udhëton jo më shumë se pesë centimetra dhe, si rregull, bllokohet plotësisht nga një fletë letre ose shtresa e jashtme e vdekur e lëkurës. Megjithatë, nëse një substancë që lëshon grimca alfa hyn në trup përmes ushqimit ose ajrit të thithur, ajo rrezaton organet e brendshme dhe bëhet potencialisht e rrezikshme.

Rrezatimi beta këto janë elektrone që janë shumë më të vogla se grimcat alfa dhe mund të depërtojnë disa centimetra thellë në trup. Ju mund të mbroheni prej tij me një fletë të hollë metali, xhami të dritares dhe madje edhe veshje të zakonshme. Kur rrezatimi beta arrin në zona të pambrojtura të trupit, zakonisht prek shtresat e sipërme të lëkurës. Gjatë aksidentit të termocentralit bërthamor të Çernobilit në vitin 1986, zjarrfikësit pësuan djegie të lëkurës si rezultat i ekspozimit shumë të fortë ndaj grimcave beta. Nëse një substancë që lëshon grimca beta hyn në trup, ajo do të rrezatojë indet e brendshme.

Rrezatimi gama këto janë fotone, d.m.th. valë elektromagnetike që bart energji. Në ajër mund të udhëtojë në distanca të gjata, duke humbur gradualisht energjinë si rezultat i përplasjeve me atomet e mediumit. Rrezatimi gama intensive, nëse nuk mbrohet prej tij, mund të dëmtojë jo vetëm lëkurën, por edhe indet e brendshme. Materialet e dendura dhe të rënda si hekuri dhe plumbi janë barriera të shkëlqyera ndaj rrezatimit gama.

Rrezatimi me rreze X i ngjashëm me rrezatimin gama të emetuar nga bërthamat, por ai prodhohet artificialisht në një tub me rreze X, i cili në vetvete nuk është radioaktiv. Meqenëse tubi i rrezeve X mundësohet nga energjia elektrike, emetimi i rrezeve X mund të ndizet ose fiket duke përdorur një çelës.

Rrezatimi neutron formohet gjatë zbërthimit të bërthamës atomike dhe ka aftësi të lartë depërtuese. Neutronet mund të ndalen nga një pengesë e trashë betoni, uji ose parafine. Për fat të mirë, në jetën paqësore, praktikisht nuk ka rrezatim neutron askund, përveç në afërsi të reaktorëve bërthamorë.

Në lidhje me rrezatimin me rreze X dhe gama, përkufizimet e përdorura shpesh janë: "e veshtire" Dhe "i butë". Kjo është një karakteristikë relative e energjisë së saj dhe fuqisë depërtuese të lidhur me rrezatimin (energjia "e fortë" më e madhe dhe fuqia depërtuese, "e butë" më pak). Rrezatimi jonizues dhe aftësia e tij depërtuese

Numri i neutroneve në një bërthamë përcakton nëse një bërthamë e caktuar është radioaktive. Në mënyrë që bërthama të jetë në një gjendje të qëndrueshme, numri i neutroneve, si rregull, duhet të jetë pak më i lartë se numri i protoneve. Në një bërthamë të qëndrueshme, protonet dhe neutronet janë aq fort të lidhur së bashku nga forcat bërthamore sa që asnjë grimcë e vetme nuk mund të shpëtojë. Një bërthamë e tillë do të mbetet gjithmonë në një gjendje të ekuilibruar dhe të qetë. Megjithatë, situata është krejtësisht e ndryshme nëse numri i neutroneve prish ekuilibrin. Në këtë rast, bërthama ka energji të tepërt dhe thjesht nuk mund të mbahet e paprekur. Herët a vonë do të çlirojë energjinë e tepërt.

Bërthamat e ndryshme lëshojnë energjinë e tyre në mënyra të ndryshme: në formën e valëve elektromagnetike ose rrymave të grimcave. Kjo energji quhet rrezatim. Prishja radioaktive

Procesi gjatë të cilit atomet e paqëndrueshme lëshojnë energjinë e tyre të tepërt quhet zbërthim radioaktiv dhe vetë atome të tilla quhen radionuklide. Bërthamat e lehta me një numër të vogël të protoneve dhe neutroneve bëhen të qëndrueshme pas një zbërthimi. Kur bërthamat e rënda, të tilla si uraniumi, prishen, bërthama që rezulton është ende e paqëndrueshme dhe, nga ana tjetër, prishet më tej, duke formuar një bërthamë të re, etj. Zinxhiri i transformimeve bërthamore përfundon me formimin e një bërthame të qëndrueshme. Zinxhirë të tillë mund të formojnë familje radioaktive. Familjet radioaktive të uraniumit dhe toriumit janë të njohura në natyrë.

Një ide e intensitetit të kalbjes jepet nga koncepti i gjysmë-jetës - periudha gjatë së cilës gjysma e bërthamave të paqëndrueshme të një lënde radioaktive do të kalbet. Gjysma e jetës së çdo radionuklidi është unike dhe e pandryshuar. Një radionuklid, për shembull, krypton-94, lind në një reaktor bërthamor dhe kalbet shumë shpejt. Gjysma e jetës së tij është më pak se një sekondë. Një tjetër, për shembull, kalium-40, u formua në lindjen e Universit dhe ruhet ende në planet. Gjysma e jetës së tij matet në miliarda vjet.