Neutronsugárzás nukleáris reakciók során fordul elő (nukleáris reaktorokban, ipari és laboratóriumi létesítményekben, nukleáris robbanások során). A szabad neutron instabil, elektromosan semleges részecske, élettartama körülbelül 15 perc (880,1 ± 1,1 másodperc).

A rugalmatlan kölcsönhatások másodlagos sugárzást eredményeznek, amely töltött részecskékből és gamma-kvantumokból is állhat.

Rugalmas kölcsönhatásokban lehetséges az anyag szokásos ionizációja. A neutronok áthatoló képessége nagyon magas a töltés hiánya és ennek következtében az anyaggal való gyenge kölcsönhatás miatt. A neutronok áthatoló képessége az energiájuktól és az anyag atomjainak összetételétől függ, amellyel kölcsönhatásba lépnek. A könnyű anyagok félcsillapító rétege a neutronsugárzás többszöröse, mint a nehéz anyagoké. A nehéz anyagok, például a fémek, kevésbé jól csillapítják a neutronsugárzást, mint a gamma-sugárzás. Hagyományosan a neutronokat kinetikus energiájuktól függően gyorsra (10 MeV-ig), ultragyorsra, közepesre, lassúra és termikusra osztják. A neutronsugárzásnak nagy áthatoló ereje van. A lassú és termikus neutronok nukleáris reakciókba lépnek, amelyek stabil vagy radioaktív izotópok képződését eredményezhetik.

Védelem

A gyors neutronokat bármely atommag rosszul nyeli el, ezért moderátor-abszorber kombinációt alkalmaznak a neutronsugárzás elleni védelemre. A legjobb moderátorok a hidrogéntartalmú anyagok. Általában vizet, paraffint és polietilént használnak. A berilliumot és a grafitot moderátorként is használják. A késleltetett neutronokat a bór- és kadmiummagok jól elnyelik.

Mivel a neutronsugárzás abszorpcióját gamma-sugárzás kíséri, többrétegű szűrőket kell használni, amelyek különböző anyagokból készülnek: ólom-polietilén, acél-víz stb. , neutron- és gamma-sugárzás (OH)3 egyidejű elnyelésére szolgálnak.

A radioaktív sugárzás a besugárzott környezettel kölcsönhatásba lépve különböző előjelű ionokat képez. Ezt a folyamatot ionizációnak nevezik, és hélium atommagok (α-részecskék), elektronok és pozitronok (β-részecskék), valamint töltetlen részecskék (test- és neutronsugárzás), elektromágneses (γ) besugárzott közegére gyakorolt ​​​​hatás okozza. -sugárzás), foton (karakterisztika, Bremsstrahlung és röntgen) és egyéb sugárzások. Az emberi érzékszervek egyik ilyen típusú radioaktív sugárzást sem érzékelik.

A neutronsugárzás elektromosan semleges részecskék áramlása az atommagból. A neutron úgynevezett másodlagos sugárzása, amikor bármilyen atommaggal vagy elektronnal ütközik, erős ionizáló hatást fejt ki. A neutronsugárzás csillapítását hatékonyan hajtják végre a könnyű elemek, különösen a hidrogén atommagjain, valamint az ilyen atommagokat tartalmazó anyagokon - víz, paraffin, polietilén stb.

A paraffint gyakran használják védőanyagként, amelynek vastagsága Po-Be és Po-B neutronforrások esetén körülbelül 1,2-szer kisebb lesz, mint a vízvédelem vastagsága. Megjegyzendő, hogy a radioizotóp forrásokból származó neutronsugárzást gyakran γ sugárzás kíséri, ezért ellenőrizni kell, hogy a neutronvédelem védelmet nyújt-e a γ sugárzás ellen is. Ha nem adja meg, akkor a védelembe nagy rendszámú alkatrészeket (vas, ólom) kell bevinni.

A külső besugárzásban a főszerep a gamma- és neutronsugárzásé. Az alfa- és béta-részecskék a fő károsító tényezők a magrobbanás során keletkező hasadási termékek, hasadási törmelék és másodlagos aktivált anyagok radioaktív felhőiben, de ezeket a részecskéket a ruházat és a bőr felszíni rétegei könnyen felszívják. A lassú neutronok hatására a szervezetben indukált radioaktivitás jön létre, amelyet sok Japánban sugárbetegségben elhunyt ember csontjaiban és más szöveteiben találtak.

Neutronbomba

A neutronbomba elsősorban erőben különbözik a nukleáris fegyverek „klasszikus” típusaitól – az atom- és hidrogénbombáktól. Kitermelése körülbelül 1 kt TNT, ami 20-szor kisebb, mint a hirosimai bomba teljesítménye, és körülbelül 1000-szer kisebb, mint a nagy (megatonnás) hidrogénbombáké. A neutronbomba robbanása által keltett lökéshullám és hősugárzás 10-szer gyengébb, mint egy hirosimai típusú atombomba légrobbanása. Így a neutronbomba felrobbanása 100 méteres magasságban a talaj felett csak 200-300 m sugarú körben okoz pusztítást A gyorsneutronok sugárzása, amelyek fluxussűrűsége a neutronbomba robbanása során 14. szor nagyobb, mint a „klasszikusok” robbanása során, pusztító hatással van minden élőlényre. A neutronok megölnek minden élőlényt 2,5 km-es körzetben. Mivel a neutronsugárzás rövid élettartamú radioizotópokat hoz létre, a neutronbomba robbanásának epicentruma – készítői szerint – 12 órán belül „biztonságosan” megközelíthető körülbelül 7 km sugarú körben radioaktív anyagokkal.

Írjon véleményt a "Neutronsugárzás" című cikkről

Megjegyzések

Irodalom

• Amirov Y. S.Életbiztonság. Kn2. Ch2, 1998, 270 p.
• Atamanyuk V. G. Polgári Védelem, 1987, 288 p.
• Belov S.V.Életbiztonság 2000, 2000, 345 p.
• Kuselev V. P. Munkavédelem az olajfinomító és petrolkémiai iparban (87-88. sz., 157-158 o.), 1983, 472 o.
• Panov G.E. Munkavédelem az olaj- és gázmezők fejlesztése során, 1982, 248 p.
• Eremin V. G. A munkavédelem biztosításának módszerei és eszközei a gépészetben, 2000, 328 p.
• Karpov B. D. Foglalkozás-egészségügyi kézikönyv, 1976, 536 pp.
• Kokorev N. P. Foglalkozás-egészségügy a termelésben 2. szám, 1973, 160 p.
• Patolin O. F. Sugárbiztonság az ipari hibák felderítésében, 1977, 136 p.
• Toldeshi Yu.N. Sugárzás – fenyegetés és remény, 1979, 416 p.
• Belov S.V. Védőeszközök a gépészetben Számítási és tervezési Címtár, 1989, 366 p.
• Shraga M. Kh. Toxikológiai alapismeretek (mérnöki szakokra), 2003, 211 p.
• Grinin A.S.Életbiztonság, 2002, 288 p.
• Ushakov K.Z.Életbiztonság - Tankönyv egyetemeknek, 2000, 427 p.
• Pochinok A.P. Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Enciklopédia T2, 2001, 926 pp.
• Kuselev V. P. Munkavédelem az olajfinomító és petrolkémiai iparban, 1983, 472 pp.
• Makarov G. V. Munkavédelem a vegyiparban, 568 p.

A neutronsugárzást jellemző részlet

– Nagyon lelkes vagy, Beliard – mondta Napóleon, és ismét a közeledő tábornokhoz lépett. "Könnyű hibázni a tűz hevében." Menj és nézd meg, aztán gyere hozzám.
Mielőtt Beliarnek ideje lett volna eltűnni a szem elől, egy új hírnök vágtatott fel a csatatérről a túloldalról.
– Eh bien, qu"est ce qu"il y a? [Nos, mi mást?] - mondta Napóleon a szüntelen beavatkozástól ingerült férfi hangján.
- Uram, le herceg... [Uram, herceg...] - kezdte az adjutáns.
- Erősítést kér? – mondta Napóleon dühös mozdulattal. Az adjutáns igenlően lehajtotta a fejét, és jelenteni kezdett; de a császár elfordult tőle, tett két lépést, megállt, visszatért és hívta Berthiert. – Tartalékot kell adnunk – mondta, és kissé széttárta a kezét. – Ön szerint kit kellene oda küldeni? - fordult Berthierhez, ehhez az oison que j"ai fait aigle [a kislibához, akit sast csináltam], ahogy később nevezte.
– Uram, elküldjem Claparède hadosztályát? - mondta Berthier, aki megjegyezte az összes hadosztályt, ezredet és zászlóaljat.
Napóleon igenlően bólintott.
Az adjutáns Claparede hadosztálya felé vágtatott. És néhány perccel később a halom mögött álló fiatal őr elmozdult a helyéről. Napóleon némán ebbe az irányba nézett.
– Nem – fordult hirtelen Berthierhez –, nem küldhetem el Claparède-ot. Küldje el Friant hadosztályát – mondta.
Bár nem járt előnyökkel, ha Friant hadosztályát küldték Claparède helyett, sőt nyilvánvaló kényelmetlenség és késés is volt Claparède mostani megállítása és Friant elküldése, a parancsot precízen végrehajtották. Napóleon nem látta, hogy csapataival kapcsolatban egy orvos szerepét tölti be, aki beleavatkozik a gyógyszereibe – ezt a szerepet olyan helyesen megértette és elítélte.
Friant hadosztálya a többiekhez hasonlóan eltűnt a csatatér füstjében. Az adjutánsok továbbra is különböző irányokból ugráltak befelé, és mindenki, mintha megegyezett volna, ugyanazt mondta. Mindenki erősítést kért, mindenki azt mondta, hogy az oroszok tartják a helyüket, és un feu d'enfer [pokoltüzet] termelnek, amitől a francia hadsereg elolvad.
Napóleon elgondolkodva ült egy összecsukható széken.
Reggel éhes de Beausset úr, aki szeretett utazni, odament a császárhoz, és tisztelettel meg merte kínálni őfelsége reggelit.
„Remélem, hogy most gratulálhatok Felségednek a győzelméhez” – mondta.
Napóleon némán megrázta a fejét. Mivel azt hitte, hogy a tagadás a győzelemre és nem a reggelire vonatkozik, Mr. de Beausset megengedte magának, hogy játékosan, tiszteletteljesen megjegyezze, hogy a világon nincs olyan ok, amely megakadályozhatná az embert abban, hogy reggelizzen, amikor megteheti.
„Allez vous... [Menj ki...]” – mondta Napóleon hirtelen komoran, és elfordult. Monsieur Bosse arcán a megbánás, a bűnbánat és az öröm boldog mosolya ragyogott, és lebegő léptekkel odasétált a többi tábornokhoz.
Napóleon olyan nehéz érzést élt át, mint egy mindig boldog szerencsejátékos, aki őrülten eldobta a pénzét, mindig nyert, és hirtelen, amikor kiszámolta a játék minden esélyét, úgy érezte, minél megfontoltabb a lépése, annál inkább. valószínűleg veszíteni kellett.
A csapatok ugyanazok, a tábornokok ugyanazok, az előkészületek ugyanazok, a beállítottság ugyanaz, ugyanaz a proklamáció courte et energique [kiáltvány rövid és energikus], ő maga is ugyanaz, tudta, tudta, még sokkal tapasztaltabb volt és most ügyesebb, mint azelőtt, még az ellenség is ugyanaz volt, mint Austerlitznél és Friedlandnél; de a kéz iszonyatos lendítése varázslatosan erőtlenül esett le.
Mindezeket a korábbi módszereket mindig siker koronázta: az ütegek egy ponton való koncentrálása, a tartalékok támadása a vonalon áttörni, és a lovasság des hommes de fer [vasemberek] támadása – mindezeket a módszereket már korábban is alkalmazták. használtak, és nem csak a győzelem, hanem minden oldalról ugyanazok a hírek érkeztek a megölt és megsebesült tábornokokról, az erősítések szükségességéről, az oroszok lebuktatásának lehetetlenségéről és a csapatok rendetlenségéről.
Korábban két-három parancs, két-három frázis után marsallok és adjutánsok gratulálva és vidám arccal vágtattak, kihirdetve a fogolytesteket, des faisceaux de drapeaux et d'aigles ennemis, [ellenséges sascsokrok és zászlók] és fegyverek. , és a konvojok, és Murat, mint trófeát, csak engedélyt kért, hogy lovasságot küldjön be, hogy felvegye a konvojokat. Ez történt Lodiban, Marengóban, Jénában, Austerlitzben, Wagramban stb csapataival történik.
Napóleon a flush-ek elfogásának híre ellenére látta, hogy ez nem ugyanaz, egyáltalán nem ugyanaz, mint minden korábbi csatájában. Látta, hogy ugyanazt az érzést, amit ő is átélt, minden körülötte lévő ember átélt, aki átélte a csatát. Minden arc szomorú volt, minden szem elkerülte egymást. Csak Bosse nem értette a történtek jelentőségét. Napóleon hosszú háborús tapasztalata után jól tudta, mit jelent nyolc órán keresztül, minden erőfeszítés után, hogy a támadó ne nyerjen csatát. Tudta, hogy ez már majdnem elveszett csata, és a legkisebb esély is most – azon a feszült tétovázási ponton, amelyen a csata állt – elpusztíthatja őt és csapatait.
Amikor képzeletében megfordította ezt az egész furcsa orosz hadjáratot, amelyben egyetlen csatát sem nyertek meg, amelyben két hónap alatt sem zászlókat, sem ágyúkat, sem hadtesteket nem vittek el, amikor megnézte azok titokban szomorú arcát. körülötte, és riportokat hallgatott arról, hogy az oroszok még mindig állnak - az álmokban tapasztalthoz hasonló szörnyű érzés kerítette hatalmába, és eszébe jutott minden szerencsétlen esemény, ami elpusztíthatta. Az oroszok megtámadhatták a bal szélét, elszakíthatják a középsőt, egy eltévedt ágyúgolyó megölheti. Mindez lehetséges volt. Korábbi csatáiban csak a siker balesetein töprengett, most azonban számtalan szerencsétlen baleset jelent meg előtte, és mindegyikre számított. Igen, olyan volt, mint egy álomban, amikor az ember azt képzeli, hogy egy gazember megtámadja, és az álomban lévő férfi meglendült, és megütötte a gonoszt azzal a szörnyű erővel, aminek, tudja, el kell pusztítania, és úgy érzi, hogy a keze tehetetlen. és puha, leesik, mint egy rongy, és az ellenállhatatlan halál réme ragadja el a tehetetlen embert.

CEvastopol Nemzeti Nukleáris Energia és Ipari Egyetem

Vizsga a tudományágból

Sugárbiztonság

Tantárgy: Természete, forrásai, az anyaggal való kölcsönhatás mechanizmusa, a neutronsugárzás emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásának jellemzői

Elkészült:

Részidős hallgató

A YACHT Kar

Burak L.A.

Szevasztopol

Bevezetés

A neutront 1932-ben fedezték fel. A neutron felfedezése fordulópontot jelentett a nukleáris reakciók tanulmányozásában. Mivel a neutronoknak nincs töltésük, akadályok nélkül behatolnak az atommagokba, és átalakulásokat okoznak. Fermi olasz fizikus, aki először kezdett neutronok által kiváltott reakciókat tanulmányozni, felfedezte, hogy a nukleáris átalakulásokat még a lassú, termikus sebességgel mozgó neutronok is okozzák. Az intranukleáris energia gyakorlati hasznosítása azáltal vált lehetségessé, hogy a maghasadás alapvető ténye két-három neutron kibocsátása a hasadási folyamat során. A hasadás során felszabaduló neutronok energiája eltérő értékű - több millió elektronvolttól egészen kicsi, nullához közeliig. Csak az atommagokban szerez stabilitást a neutron más nukleonokkal való kölcsönhatás miatt. Egy szabad neutron átlagosan 16 percig él. Ezt kísérletileg csak azután igazolták, hogy olyan atomreaktorokat építettek, amelyek erőteljes neutronsugarat termeltek.

Radioaktivitás– a radionuklidok azon képessége, hogy az atommag egyik energiaállapotból a másikba való átmenete következtében spontán átalakulnak más elemek atomjaivá, amit ionizáló sugárzás kísér. Normál állapotban a neutronok és a protonok számának aránya az atommagban szigorúan meghatározott. A köztük lévő távolság és kötési energiájuk minimális, a mag stabil. A neutronokkal (vagy más részecskékkel) történő besugárzás hatására az atommag gerjesztett állapotba kerül. Egy idő után stabil állapotba kerül, és a felesleges energia a magból radioaktív sugárzássá alakul. Az atommagok instabil állapotból stabil állapotba való átmenetét többletenergia kibocsátásával radioaktív bomlásnak nevezik.

1. Természete, forrásai, az anyaggal való kölcsönhatás mechanizmusa, a neutronsugárzás emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásának jellemzői

1 .1 Neutronsugárzás

A nukleáris bomlásból származó radioaktív sugárzás fő típusai a következők:

gamma-sugárzás;

· béta-sugárzás;

· alfa-sugárzás;

· neutronsugárzás.

Neutronsugárzás . A neutronokat az atommagok bocsátják ki magreakciók során, amikor az uránmagok hasadása következtében az atommagba kívülről kapott energia elegendő a neutron atommaggal való kötésének tönkretételéhez. Mivel nincs töltés, a neutronok nem lépnek kölcsönhatásba az elektronok és az atommagok elektromos mezőivel, amikor áthaladnak az anyagon, és akadálytalanul mozognak, amíg egy atommaggal nem ütköznek. És mivel az atommagok mérete mérhetetlenül kisebb, mint maguk az atomok, nagyon ritkák az ütközések, és a szabad út szilárd testben is eléri a több centimétert (levegőben több száz métert).

A neutronok anyaggal való kölcsönhatásának három típusát tekintjük:

· rugalmas szóródás magok által– amikor a neutronenergia egy része az atommagba kerül, a másik része a szórt neutronnál marad. A rugalmas szórás során az atommag belső energiája nem változik, csak mozgási energiára tesz szert;

· rugalmatlan szóródás a magokon - amikor a belső visszarúgási energia megváltozik. Az atommag izgatottá válik, és normál állapotába visszatérve gamma kvantumot bocsáthat ki;

· a neutronok magok általi befogása Amikor a neutronokat az atommagok befogják, erősen gerjesztett atommag keletkezik, amely normál állapotába visszatérve különféle részecskéket bocsáthat ki.

Az energia alapján a neutronokat termikusra, közbensőre és gyorsra osztják. A neutronsugárzás elleni védelem érdekében magas moderáló és elnyelő képességű anyagokat használnak - víz, paraffin, grafit, bór, kadmium stb.

A neutronok fő forrása a működő reaktor. A reaktorban a neutronok hatására aktiválódik a hűtőközeg, a szerkezeti anyagok, valamint a berendezések és csővezetékek korróziós termékei. A keletkező radioaktív izotópok gamma- és béta-sugárzás forrásai. Az urán reaktorban történő hasadása során főleg gamma- és béta-aktivitású hasadási töredéktermékek, valamint gáznemű hasadási termékek keletkeznek.

1 .2 Sugárforrások az atomerőművekben

Az atomerőműben telepített reaktor típusától és technológiai felépítésétől függetlenül az atomerőműben a fő sugárforrások a reaktormag, a folyamatkör csővezetékei és berendezései, a kiégett fűtőelem-medencék, a speciális vízkezelő rendszerek, ill. berendezéseik, és maga a reaktorvédelem.

1. ábra Neutronforrások.

A működő reaktor zónájában lévő neutronforrások négy csoportra oszthatók:

· prompt neutronok, i.e. az üzemanyagmagok hasadási folyamatát kísérő neutronok;

· késleltetett neutronok – a hasadási fragmentumok erősen gerjesztett magjai által kibocsátott neutronok;

· aktivációs neutronok – bizonyos nukleáris reakciók termékeinek radioaktív bomlása során bocsátanak ki;

· fotoneutronok - egyes atommagokon (γ, n) reakciók eredményeként jönnek létre.

A reaktor teljesítménye mellett a sugárdózishoz a legnagyobb mértékben a gyors neutronok járulnak hozzá.

Neutronforrások. Az azonnali neutronok szinte egyidejűleg keletkeznek a maghasadással. Az azonnali neutronok átlagos száma a 235 U, 233 U, 239 Pu hasadása során 2,5 ± 0,03, 2,47 ± 0,03 és 2,9 ± 0,04. A késleltetett neutronok lényegesen kisebb mennyiségben keletkeznek (0,002 - 0,007 neutron/hasadás), és egyes hasadási termékek bocsátják ki őket, amelyek felezési ideje 0,18 - 54,5 s.

A gyors és késleltetett neutronok energiaeloszlását különféle empirikus képletekkel írják le, de gyakrabban a következő képlettel:

ahol S(E n) a neutronok száma.

E n - neutronenergia, MeV.

A 4 és 12 MeV közötti energiatartományban - sugárvédelmi szempontból a legfontosabb - a hasadási neutronok spektruma egy egyszerű exponenciálissal írható le:

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

ennek az aránynak a hibája nem több, mint 15%.

A sugárvédelem érdekében szükség van a hasadási neutronok integrál spektrumára, azaz az E n-t meghaladó energiájú hasadási neutronok spektrumában lévő neutronok számára (1):

A megelőző munkához a hasadási neutronok spektrumát (6.2. ábra) és a hasadási neutronok integrálspektrumát (6.3. ábra) táblázatok formájában mutatjuk be, amelyekben S(E n) és χ(E n) egységnyire normalizálva vannak. . A hasadási neutronok legvalószínűbb energiája 0,6 - 0,8 MeV, az átlag pedig 2 MeV, a maximumot 12 MeV-nak feltételezzük.

A hasadás során keletkező neutronok és az aktív zónát alkotó elemek atommagjai közötti kölcsönhatás következtében (rugalmas és rugalmatlan szórás, abszorpció, hasadás) a hasadási neutronok spektruma (6.2. ábra) deformálódik és formát ölt. ábrán látható. 4. A gyorsneutronok csoportjának megfelelő energiatartományban gyakorlatilag nem tér el a hasadási neutronok spektrumától, a köztes energiatartományban a moderáló neutronok spektruma, azaz az 1/E n spektrum, ill. a termikus és szupratermális energiarégióban a Maxwell-spektrum. A 4. ábra természetesen a spektrum alapvető nézetét mutatja, a tényleges a mag összetételétől és az arra vonatkozó információktól, valamint a magból kiszivárgó neutronok spektrumától és mennyiségétől (neutronfluxussűrűség a a mag felülete), a mag fizikai jellemzőinek számítási eredményeiből nyerhető.

Rizs. 4. A neutronok spektruma az atomreaktor zónájában.

1.3 Anyagok neutronsugárzás elleni védelmi tulajdonságai

Az anyagok neutronsugárzás elleni védő tulajdonságait moderáló és elnyelő képességük, valamint az aktiválás mértéke határozza meg. A gyors neutronokat leghatékonyabban az alacsony rendszámú anyagok mérséklik, mint például a grafit és hidrogéntartalmú anyagok (könnyű- és nehézvíz, műanyagok, polietilén, paraffin). A termikus neutronok hatékony elnyeléséhez nagy abszorpciós keresztmetszetű anyagokat használnak: bórvegyületeket - bór-acél, borál, bór-grafit, bór-karbid, valamint kadmium és beton (limoniton és más kötött vizet tartalmazó érceken).

Víz Nemcsak neutronmoderátorként, hanem a hidrogénatomok nagy sűrűsége miatt a neutronsugárzás elleni védőanyagként is használják. Hidrogénatomokkal való ütközés után a gyors neutron hőenergiává lelassul, majd a közeg elnyeli. Amikor a H(n,γ)D reakció szerint a hidrogénatommagok elnyelik a termikus neutronokat, E = 2,23 MeV energiájú γ-sugárzás jelenik meg. A γ-sugárzás felfogása jelentősen csökkenthető bórtartalmú víz használatával. Ebben az esetben a termikus neutronokat a bór abszorbeálja a B(n,α)Li reakció révén, és a befogó sugárzás energiája E = 0,5 MeV. A vízvédelem acélból vagy más anyagból készült vízzel töltött szekcionált tartályok formájában történik.

Kadmium jól elnyeli a 0,5 eV-nál kisebb energiájú neutronokat. A 0,1 cm vastag kadmiumlemez 10 9-szeresére csökkenti a termikus neutronfluxus sűrűségét. Ebben az esetben akár 7,5 MeV energiájú γ-sugárzás befogása jelenik meg. A kadmium nem rendelkezik elég jó mechanikai tulajdonságokkal. Ezért gyakrabban használnak kadmium és ólom ötvözetet, amely a neutron- és γ-sugárzással szembeni jó védő tulajdonságokkal együtt jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a tiszta kadmium.

Konkrét a sugárvédelem fő anyaga, ha a védelem tömegét és méretét egyéb feltételek nem korlátozzák. A sugárvédelemre használt beton cementtel összekötött adalékanyagokból áll. A cement összetétele elsősorban kalcium-, szilícium-, alumínium-, vas-oxidokat és könnyű atommagokat tartalmaz, amelyek a rugalmas és rugalmatlan ütközések következtében intenzíven elnyelik a γ-sugárzást és lelassítják a gyors neutronokat. A neutronfluxussűrűség csillapítása betonban az árnyékolóanyag víztartalmától függ, amit elsősorban a felhasznált beton típusa határoz meg. A betonárnyékolás neutronelnyelése jelentősen növelhető, ha bórvegyületet juttatunk az árnyékolóanyagba. A betonvédelem kialakítása lehet monolit (nagy reaktoroknál) vagy különálló blokkokból (kis reaktorok) állhat.

1 .4 Neutronsugárzási dozimetria

A neutronok anyaggal való kölcsönhatásának folyamatait a neutronok energiája és az elnyelő közeg atomi összetétele határozza meg. A neutronok regisztrálásához különböző típusú másodlagos sugárzásokat használnak, amelyek nukleáris reakciókból vagy a neutronok atommagokon való szétszóródásából származnak, és energiát adnak át nekik. A termikus és szupratermális neutronokat a 10 B(n, α) 7 Li, 6 Li(n, α) 3 H, 3 He(n, p) 3 H reakciók, valamint a nehéz atommagok hasadása 235 U ill. 239 Pu.

Arányos számlálók. Ha a bórral való reakció arányos számlálón belül megy végbe, akkor a keletkező 4 He és 7 Li atommagok, amelyek 1,6 és 0,9 MeV energiával repülnek el, könnyen rögzíthetők. A neutronarányos számlálók jellemzően meglehetősen vastag falúak, a számlálókat meg lehet tölteni BF 3 gázzal, amelyben 10 B jut be a molekulába. Az ellenfal belső felületére vékony réteg B 4 C szilárd anyagot lehet felvinni (ebben az esetben csak az egyik részecskék vesznek részt az ionizációban, mivel a másikat a fal elnyeli). Ezért a BF 3 gáztöltetű kamrák hatékonyabbak, mint a B 4 C szilárd rétegű kamrák. Megjegyzendő, hogy nagyon kicsi annak a valószínűsége, hogy egy 10 B atommag befogja a gyors neutronokat. Csak a termikus neutronokat fogják be nagy valószínűséggel. Másrészt a gyors neutronok termikussá válnak, amikor lelassulnak. A termikus neutrondetektor gyorsneutrondetektorrá alakítható, ha egy neutronmoderátor réteggel veszi körül, amely egy magas hidrogéntartalmú anyag (például paraffin). Az ilyen „all-wave” detektorok 2-3 hidrogéntartalmú koaxiális hengeres rétegből készülnek belső bórszámlálóval vagy több különböző átmérőjű polietilén golyóból - moderátorból, amelyeket úgy helyeznek el a detektorra, hogy az a labda közepén legyen.

5. ábra Összhullámú számláló

A 0,1 és 5 MeV közötti neutronokat állandó hatásfokkal érzékelni képes összhullámú számláló kialakítását az 5. ábra mutatja. A számláló két hengeres paraffin tömbből (1) áll, amelyek egymásba vannak helyezve (átmérő 380 és 200 mm, hossza 500 és 350 mm), amelyek között egy B 2 O rétegből álló szita (2) található. 3. A képernyőt és a külső hengeres paraffinblokkot úgy tervezték, hogy csökkentsék az összhullámú számláló érzékenységét a számláló jobb végétől eltérő, szórt neutronokra. A paraffintömbök belsejébe egy arányos bórszámláló (4) van beépítve, amely a jobb oldalon egy kadmium kupakkal (5) van lezárva a közvetlen termikus neutronnyaláb ellen. A lassú neutronok rögzítésének hatékonyságának növelése érdekében több lyukat (3) fúrtunk a paraffin végrészének kerületére. A gyors neutronok behatolnak a paraffinba, ahol lelassítják és egy számláló rögzíti őket. 1 neutron / (cm 2 s) neutronfluxussűrűségnél az összhullámszámláló számlálási sebessége eléri a 200 count/min értéket. A bórszámláló h hatásfoka a munkatérfogat hosszától függően l, neutronenergia E n és a gáznyomás p, a következő képlettel határozható meg:

η = 1 - exp(-0,07 p l/H n 1/2) (4)

p = 0,1 MPa-nál, l= 20 cm, E n = 0,0253 eV, η = 0,9

Hasadási kamrák. Bármilyen energiájú neutronok kimutatására a nehéz atommagok hasadási kamrákban történő hasadása használható, például 235 U és 239 Pu. Ezek hasadási keresztmetszete jelentéktelen mértékben változik a neutronenergiák széles tartományában, és más radionuklidok hasadási keresztmetszetéhez képest a legmagasabbak. A hasadási termékek önabszorpciójának elkerülése érdekében a hasadó anyagot vékony rétegben (0,02 - 2 mg/cm 2) visszük fel az ionizációs kamra argonnal (0,5 - 1,0 MPa) töltött elektródáira.

Rizs. 6. Nagy hatékonyságú hasadókamra.

A bórszámlálókhoz képest a hasadókamrák tartósabbak és magas hőmérsékleten is működhetnek. A 235 U-os hasadókamrák hatásfoka 0,6%, ami lényegesen alacsonyabb, mint a bórszámlálóké. A hasadási kamrák neutronsugárzással szembeni érzékenységének növelése érdekében meg kell növelni a kamraelektródák felületét. A 6. ábrán egy nagy hatásfokú hasadási kamra látható négy koncentrikus alumíniumelektródával.

Rizs. 7. Szcintillációs neutronszámláló gömbi moderátorral.

A neutronfluxus mérésére a 10 -2 és 10 7 eV közötti energiatartományban szcintillációs detektort (7. ábra) használhat, amely egy képsokszorozóból (4) és egy képernyővel (5), egy előerősítőből (6) áll. , fényvezető (3), szcintillátor 6 LiI(Eu) (2) cserélhető polietilén golyós lassítókkal (1).

Nyomon követési dozimetriás detektorok. A neutronsugárzási dozimetriában szilárdtest-nyomdetektorokat használnak érzékeny térfogatban, amelyben rögzítik a töltött részecskék nyomvonalainak számát. Ezen detektorok dozimetriai alkalmazása a nyomvonalak száma és a sugárdózis közötti összefüggésen alapul.

A neutrondozimetria aktiválási módszere A neutronok hatására lejátszódó magreakciók eredményeként radioaktív atommagok keletkeznek Az aktiválási módszer alkalmazásakor az A detektor indukált aktivitását mérjük, egyenlő

ahol λ a keletkező radioaktív atommagok bomlási állandója;

N t a radioaktív atommagok száma a detektor egységnyi térfogatára vonatkoztatva, ha t ideig besugározzák;

n a célnuklid magok száma egységnyi térfogatban;

φ(E) . dE az E-től E+dE-ig terjedő energiájú neutronok fluxussűrűsége;

σ(Ε) az E energiájú neutronok aktiválási keresztmetszete a detektor anyagában. Az E 1 és E 2 integrációs határértékek megfelelnek a neutronspektrum energia alsó és felső határának.

Közvetlen töltésű neutrondetektorok. A reaktormagban a neutronfluxussűrűség mérésére közvetlen töltésű neutrondetektorokat (DCN) használnak. Ezek a detektorok elsődleges hatásokon alapulnak: neutronbefogás és β-bomlás (a neutronbefogást γ-sugarak pillanatnyi kibocsátása és a gerjesztett atommagokból származó nagy energiájú elektronok kibocsátása kíséri); az elektrontranszfer és a fotoelektronok hozama külső γ-sugárzás elnyelésekor.

Egyedi neutrondózismérők.

Példaként vegyünk egy egyedi vészdózismérőt A nukleáris reaktorok, kritikus szerelvények és egyéb olyan rendszerek vészhelyzeti besugárzása során, ahol fennáll a kritikus tömeg váratlan túllépésének lehetősége, termolumineszcens neutronpálya detektorokat fejlesztettek ki. az egyedi vészhelyzeti doziméterek készletében GNEIS, 8. ábra.

8. ábra A β-, γ- és neutronsugárzás GNEIS vészdózismérőjének kialakítása

1 - béta doziméter, 2 - kazettás GNEIS személyi doziméter, 3 - tű, 4 - celluloid, 5 - fénykép kezdőbetűkkel és vezetéknévvel, 6 - közepes és gyorsneutron dózismérő, 7 - γ~ sugárzási dózismérő, 8 - termikus neutron doziméterek , 9 kazettás GNEIS személyi dózismérő test.

1.5 A neutronsugárzás hatása az emberi szervezetre

Külső expozíció az egész test, figyelembe véve az egyéni és kollektív dózisokhoz való hozzájárulását, az atomerőműveknél a fő. Forrásai az atomreaktorból származó γ-sugárzás, a technológiai áramkörök, a radioaktív közeggel ellátott berendezések és a radioaktív anyagokkal szennyezett felületek. A neutronok és a β-sugárzás lényegesen kisebb mértékben járulnak hozzá az atomerőmű személyzetének külső expozíciójához. Az ember élete során természetes (természetes) és mesterséges (az ember által tevékenysége eredményeként létrehozott) ionizáló sugárforrásból származó sugárzásnak van kitéve. A mesterséges sugárforrások közül az orvosi eljárások (röntgendiagnosztika, röntgen- és sugárterápia) során történő expozíciónak van a legnagyobb jelentősége. Az ebből a forrásból származó átlagos egyéni dózis körülbelül 1,4 mSv évente. A globális radioaktív csapadék miatti lakossági sugárterhelés a légköri nukleáris kísérletek 1963-as leállítása után csökkenni kezdett, és az éves dózisok 1966-ban a természetes forrásból származó dózis 7%-át, 1969-ben 2%-át, a korai szakaszban 1%-át tették ki. 80-as évek. Meg kell jegyezni, hogy egy színes TV-t néző átlagosan évi 0,25 mSv dózist kap, ami a természetes háttér 25%-a.

Az atomerőművek normál körülmények közötti üzemeltetése az ipari reaktorok személyzete számára 7,5 - 10 mSv/év, az atomerőmű közelében élő lakosság esetében pedig 0,002-0,01 mSv/év átlagos effektív egyendózist eredményez. .

Ezek az adatok az atomerőmű normál működése során kialakult helyzetet tükrözik. A balesetveszély azonban mindig fennáll, amelyek következményei lényegesen nagyobb lakossági károkat okozhatnak. Ezen sérülések lehetséges nagysága jól szemlélteti a csernobili atomerőmű balesetének következményeit.

Az első megfigyelés azt állapította meg, hogy ha egy sejtet ionizáló sugárzásnak tesznek ki, akkor egy percnyi energia elnyelése jelentős biológiai hatást válthat ki. Például az ionizáló sugárzás halálos dózisa emlősök számára 10 Gy. Az ennek a dózisnak megfelelő elnyelt energia legfeljebb 0,0001 0 C-kal emeli meg az emberi test hőmérsékletét. A test halálának oka általában bármely, az adott helyzetben kritikus szerv károsodása. A 3-9 Gy dózistartományban a keringési rendszer kritikus. A besugárzott szervezet halálát a sugárterhelés után 7-15 nappal figyelik meg. A hematopoiesis károsodása nem halálos sugársérülések esetén is előfordul. Ezzel párhuzamosan csökken a vérlemezkék száma, ami a vérzés egyik oka.

Ha a sugárdózist 10-100 Gy-ra emelik, az élőlények 3-5 napon belül elpusztulnak, vagyis amikor a „csontvelő-szindróma” még nem alakult ki. Ez azért történik, mert egy másik kritikus szerv, a belek meghibásodnak. Alacsonyabb dózisokban is érinti, abban a tartományban, ahol a vérképzés gátlása miatti halálozás következik be, de a „bélszindróma” nem határozza meg a sugárbetegség kimenetelét, bár súlyosbítja annak súlyosságát.

Még nagyobb (200-1000 Gy) sugárdózis esetén a besugárzott szervezet halálának közvetlen oka a központi idegrendszer sejtjeinek tömeges pusztulása. És ha megszerkesztjük a besugárzott szervezetek halálozási időzítésének a sugárdózistól való függésének görbéjét, akkor három jellemző metszet látható rajta egyértelműen, amelyek megfelelnek a „csontvelő”, „bél” és „ideg” formák tartományának. halál.

A reproduktív rendszer sugárzásállóbb. Bergonier és Tribond törvénye szerint azonban a férfiaknál a spermiumok (fiatal hímivarsejtek) termelése csökken vagy leáll alacsony dózisoknál. Az ivarmirigyek (ivarszervek) 250 rem dózisa átmeneti sterilitást eredményez akár egy évig. A teljes sterilitáshoz 500-600 rem adag szükséges.

A női ivarmirigyek 170 rem dózisa 1-3 éves időszakra sterilitást eredményez. A teljes sterilitás életkortól függően 300-600 rem adagnál következik be.

Az ionizáló sugárzás szervezetre gyakorolt ​​hatása szomatikusra és genetikaira osztható. Magán a besugárzott személynél szomatikus hatások, utódaiban genetikai hatások jelentkeznek. Sugárbetegségnek nevezzük a sugárzás szervezetre káros hatásainak különböző megnyilvánulási formáit. Másrészt számos sugárbiológus tanulmány kimutatta, hogy a kis dózisú sugárzás nemhogy nincs nyomasztó hatással, hanem éppen ellenkezőleg, sok esetben még serkenti is az élő rendszerek (hormes) élettevékenységét. Különösen az emlősöknél figyeljük meg: felgyorsult fejlődés, fokozott ellenállás a kedvezőtlen körülményekkel szemben, az utódok számának növekedése stb. Egyes sugárbiológusok szerint a kis dózisok emberre gyakorolt ​​serkentő hatását számos tanulmány (radonfürdő) igazolta. Véleményük szerint a rendelkezésre álló tények összessége egyöntetűen megerősíti, bár nem bizonyítja: az ionizáló sugárzás hatásának van valódi biológiai küszöbe.

Irodalom

1. Myakishev G.Ya. Bukhovtsev B.B. Fizika. Moszkva, 1976, 366. o.

2. Népszerű orvosi enciklopédia. Főszerkesztő B.V. Petrovsky Moszkva 1987.704.

3. Bornnikov V.K., Voloshko V.P., Kopchinsky G.A., Shteinberg N.A. A nukleáris energia helyzete és problémái Ukrajnában // Az Ukrajnai Mérnöki Akadémia hírei. – 1998. - 2. sz

A neutronsugárzás a nukleáris sugárzás, amely neutronfolyamokból áll. A különböző energiájú neutronok fő forrása egy atomreaktor (lásd Atomreaktorok). A szövetekkel való kölcsönhatás során a neutronsugárzás ionizálja a környezetet. Mivel a neutronok nem hordoznak elektromos töltést (lásd Atom), az ionizáció a magreakciók eredményeként keletkező másodlagos nukleáris részecskék (protonok stb.) miatt megy végbe. Az energiától függően a neutronokat lassú neutronokra osztják, amelyek energiája legfeljebb 100 MeV, és gyorsakra, amelyek energiája legfeljebb 10 MeV. A lassú neutronokat a közegben lévő atommagok könnyen befogják, és erősen ionizáló másodlagos részecskék keletkeznek. A lassú neutronoknak ezt a tulajdonságát a neutronbefogási terápiában használják (lásd: Neutronterápia). Az elektromos töltés hiánya miatt a neutronok jelentős távolságokat tesznek meg az anyagban. Ebben a tekintetben, amikor nagy térfogatú objektumokat sugároznak be neutronokkal, a dózismező nagyfokú egyenletessége érhető el. A lassú és gyors neutronok olyan nehéz elemek magjának hasadását okozhatják, mint a plutónium (lásd), a tórium (lásd), az urán (lásd). Az ilyen hasadási reakciókat széles körben alkalmazzák a különböző iparágakban.

38. Gamma-sugárzás.

A gammasugárzás (gamma-sugárzás) 1A-nél kisebb hullámhosszú, fénysebességgel terjedő elektromágneses sugárzás; A gammasugárzás egyes természetes és mesterséges radioaktív izotópok atommagjainak bomlása során (lásd, a töltött részecskék gátlása és egyéb nukleáris reakciók) során lép fel. Jelenleg az orvostudományban a mesterségesen radioaktív izotópokat (radioaktív kobalt Co 60, cézium Cs 137 és Cs 134, ezüst Ag 111, tantál Ta 182, iridium Ir 192, nátrium Na 24 stb.) elsősorban gamma-sugárzás (gamma) forrásként használják. sugárzók). .). Természetes radioaktív gamma-sugárforrásként (balneológiában) radon Rn 222, rádium Ra 226 és rádium mezotórium MsTh 228 (onkológiai gyakorlatban) használatos. A radioaktív izotópok gamma-kvantumainak energiája 0,1 és 2,6 MeV között változik. Egyes izotópok (Co 60, Cs 137, Tu 170) gamma-sugárzásának energiája homogén, míg másoké (rádium, tantál stb.) széles spektrummal rendelkezik. Terápiás célokra homogén (azonos energiájú) sugárzás szükséges; Ezért fémszűrőket használnak a béta-részecskék (lásd Béta-sugárzás) és a lágy gamma-sugárzás elnyelésére. A lágy béta sugárzás kiszűrésére elegendőek a 0,1 mm vastagságú nikkelből és alumíniumból készült szűrők. A nagyobb energiájú béta részecskék és a lágy gamma-sugárzás elnyeléséhez platinából és aranyból készült 0,5-1 mm vastag szűrőkre van szükség. A gammasugárzás más ionizáló sugárzásokhoz hasonlóan a testszövetekkel való kölcsönhatás során az atomok és molekulák ionizációját és gerjesztését idézi elő, ami sugárzás-kémiai reakciókat eredményez. Változást okoznak a sejtek, elsősorban a daganatos sejtek morfológiai és funkcionális tulajdonságaiban, mivel a sugárterápia során a sugárzás mindig a daganatos területen koncentrálódik. Megfelelően nagy dózisú sugárzás esetén a daganatsejtek elpusztulnak, és helyüket hegszövet veszi át. Lásd még: Gammaterápia, Ionizáló sugárzás.

A sugárzás ionizáló sugárzás, amely helyrehozhatatlan károkat okoz mindenben, ami körülvesz bennünket. Emberek, állatok és növények szenvednek. A legnagyobb veszélyt az jelenti, hogy emberi szemmel nem látható, ezért fontos tudni a főbb tulajdonságairól, hatásairól a védekezés érdekében.

A sugárzás egész életében elkíséri az embert. Megtalálható a környezetben és mindannyiunkban is. A legnagyobb hatást külső források érik. Sokan hallottak a csernobili atomerőmű balesetéről, amelynek következményeivel még mindig találkozunk életünkben. Az emberek nem voltak felkészülve egy ilyen találkozóra. Ez ismét megerősíti, hogy vannak olyan események a világban, amelyek az emberiség irányításán kívül esnek.

A sugárzás típusai

Nem minden vegyszer stabil. A természetben vannak bizonyos elemek, amelyek magjai átalakulnak, és hatalmas mennyiségű energia felszabadulásával különálló részecskékre bomlanak. Ezt a tulajdonságot radioaktivitásnak nevezzük. A kutatás eredményeként a tudósok többféle sugárzást fedeztek fel:

1. Az alfa-sugárzás nehéz radioaktív részecskék áramlása héliummagok formájában, amelyek a legnagyobb kárt okozhatják másoknak. Szerencsére alacsony a behatolási képességük. A légtérben csak néhány centimétert nyúlnak ki. Szövetben hatótávolságuk a milliméter töredéke. Így a külső sugárzás nem jelent veszélyt. Megvédheti magát vastag ruházattal vagy papírlappal. A belső sugárzás azonban lenyűgöző fenyegetést jelent.
2. A béta-sugárzás a levegőben néhány métert mozgó fényrészecskék áramlása. Ezek elektronok és pozitronok, amelyek két centiméterre hatolnak be a szövetbe. Emberi bőrrel érintkezve ártalmas. Belülről kitéve azonban nagyobb veszélyt jelent, de kevésbé, mint az alfa. E részecskék hatása elleni védelem érdekében speciális tartályokat, védőernyőket és bizonyos távolságot használnak.
3. A gamma- és röntgensugárzás olyan elektromágneses sugárzás, amely keresztül-kasul behatol a testbe. Az ilyen expozíció elleni védőintézkedések közé tartozik az ólomhálók létrehozása és a betonszerkezetek építése. A besugárzások közül a legveszélyesebb a külső károsodásokra, mivel az egész szervezetet érinti.
4. A neutronsugárzás neutronok áramlásából áll, amelyek áthatoló ereje nagyobb, mint a gammáé. Reaktorokban és speciális kutatólétesítményekben lezajló nukleáris reakciók eredményeként jön létre. Nukleáris robbanások során jelenik meg, és megtalálható az atomreaktorokból származó hulladék üzemanyagban. Az ilyen becsapódások elleni páncél ólomból, vasból és betonból készül.

A Földön található összes radioaktivitás két fő típusra osztható: természetes és mesterséges. Az első az űrből, a talajból és a gázokból származó sugárzást foglalja magában. A mesterséges az atomerőműveket, az orvostudományban használt különféle berendezéseket és a nukleáris vállalkozásokat használó embernek köszönhetően jelent meg.

Természetes források

A természetben előforduló radioaktivitás mindig is jelen volt a bolygón. A sugárzás mindenben jelen van, ami az emberiséget körülveszi: állatokban, növényekben, talajban, levegőben, vízben. Az alacsony sugárzási szintről úgy tartják, hogy nincs káros hatása. Bár néhány tudósnak más a véleménye. Mivel az emberek nem tudják befolyásolni ezt a veszélyt, kerülni kell azokat a körülményeket, amelyek növelik a megengedett értékeket.

Természetes források fajtái

1. A kozmikus sugárzás és a napsugárzás erős források, amelyek képesek minden életet eltüntetni a Földön. Szerencsére a bolygót a légkör védi ettől a becsapódástól. Az emberek azonban megpróbálták korrigálni ezt a helyzetet olyan tevékenységek kidolgozásával, amelyek ózonlyukak kialakulásához vezetnek. Kerülje el, hogy hosszú ideig közvetlen napfénynek tegye ki.
2. A földkéreg sugárzása veszélyes a különféle ásványi lelőhelyek közelében. A szén elégetésével vagy foszforműtrágyák használatával a radionuklidok aktívan beszivárognak az ember belsejébe a belélegzett levegővel és az elfogyasztott étellel.
3. A radon az építőanyagokban található radioaktív kémiai elem. Színtelen, szagtalan és íztelen gáz. Ez az elem aktívan felhalmozódik a talajban, és a bányászattal együtt jön ki. A lakásokba háztartási gázzal, valamint csapvízzel együtt kerül be. Szerencsére koncentrációja könnyen csökkenthető a helyiségek folyamatos szellőztetésével.

Mesterséges források

Ez a faj az embereknek köszönhetően jelent meg. Segítségükkel fokozódik, terjed a hatása. Az atomháború kitörésekor a fegyverek ereje és ereje nem olyan szörnyű, mint a radioaktív sugárzás következményei a robbanások után. Még ha nem is kapja el egy robbanáshullám vagy fizikai tényezők, a sugárzás végez veled.

A mesterséges források a következők:

• Atomfegyver;
• Orvosi felszerelés;
• Vállalkozásokból származó hulladék;
• Bizonyos drágakövek;
• Néhány antik tárgy veszélyes területekről. Csernobilból is.

A radioaktív sugárzás normája

A tudósoknak sikerült megállapítaniuk, hogy a sugárzás eltérő hatással van az egyes szervekre és az egész testre. A krónikus expozícióból eredő károk felmérésére bevezették az egyenértékű dózis fogalmát. A képlet alapján számítják ki, és egyenlő a kapott, a szervezetben felszívódó és egy adott szervre vagy az egész emberi testre vonatkoztatott, súlyszorzóval átlagolt dózis szorzatával.

Az egyenértékű dózis mértékegysége a Joule és a kilogramm aránya, amelyet sievertnek (Sv) neveznek. Segítségével egy skálát hoztak létre, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük a sugárzás emberiségre gyakorolt ​​sajátos veszélyét:

• 100 Sv. Azonnali halál. Az áldozatnak néhány órája, legfeljebb néhány napja van.
• 10-50 Sv. Aki ilyen jellegű sérüléseket kap, az néhány héten belül belehal a súlyos belső vérzésbe.
• 4-5 Sv. Ha ezt a mennyiséget lenyeljük, a szervezet az esetek 50%-ában megbirkózik. Ellenkező esetben a szomorú következmények pár hónappal később halálhoz vezetnek csontvelő-károsodás és keringési zavarok miatt.
• 1 Sv. Ilyen dózis elnyelésekor elkerülhetetlen a sugárbetegség.
• 0,75 Sv. Változások a keringési rendszerben rövid ideig.
• 0,5 Sv. Ez a mennyiség elegendő ahhoz, hogy a beteg daganatos megbetegedést okozzon. Egyéb tünet nincs.
• 0,3 Sv. Ez az érték a gyomor röntgenfelvételét végző készülékben rejlik.
• 0,2 Sv. Radioaktív anyagokkal végzett munka megengedett szintje.
• 0,1 Sv. Ezzel a mennyiséggel uránt bányásznak.
• 0,05 Sv. Ez az érték az orvostechnikai eszközök sugárterhelési aránya.
• 0,0005 Sv. Atomerőművek közelében megengedett sugárzási szint. Ez egyben a lakosság éves kitettségének értéke is, amely megegyezik a normával.

Az ember számára biztonságos sugárdózis 0,0003-0,0005 Sv/óra értékeket tartalmaz. A megengedett legnagyobb expozíció 0,01 Sv óránként, ha ez a kitettség rövid ideig tart.

A sugárzás hatása az emberre

A radioaktivitás óriási hatással van a lakosságra. Nemcsak a veszéllyel szembesülő emberek vannak kitéve a káros hatásoknak, hanem a következő generáció is. Az ilyen körülményeket a sugárzás genetikai szintű hatása okozza. Kétféle befolyás létezik:

• Szomatikus. Betegségek fordulnak elő olyan áldozatnál, aki sugárdózist kapott. Sugárbetegség, leukémia, különböző szervek daganatai és helyi sugársérülések megjelenéséhez vezet.
• Genetikai. A genetikai apparátus hibájával kapcsolatos. A következő generációkban jelenik meg. Gyerekek, unokák és távolabbi leszármazottak szenvednek. Génmutációk és kromoszómális változások lépnek fel

A negatív hatás mellett van egy kedvező pillanat is. A sugárzás tanulmányozásának köszönhetően a tudósok olyan orvosi vizsgálatot tudtak létrehozni, amely lehetővé teszi életek megmentését.

Mutáció sugárzás után

A sugárzás következményei

Krónikus sugárzás esetén helyreállító intézkedések történnek a szervezetben. Ez ahhoz vezet, hogy az áldozat kisebb terhelést kap, mint amennyit ugyanannyi sugárzás egyszeri behatolásával kapna. A radionuklidok egyenlőtlenül oszlanak el az emberben. Leggyakrabban érintett: a légzőrendszer, az emésztőszervek, a máj, a pajzsmirigy.

Az ellenség még 4-10 évvel a besugárzás után sem alszik. Vérrák alakulhat ki az emberben. Különös veszélyt jelent a 15 év alatti serdülőkre. Megfigyelték, hogy a röntgenberendezésekkel dolgozó emberek halálozási aránya nő a leukémia miatt.

A sugárterhelés leggyakoribb következménye a sugárbetegség, amely egyszeri dózisnál és hosszú időn keresztül is fellép. Ha nagy mennyiségű radionuklid van, az halálhoz vezet. A mell- és pajzsmirigyrák gyakori.

Rengeteg szerv szenved. Az áldozat látása és mentális állapota károsodott. A tüdőrák gyakori az uránbányászoknál. A külső sugárzás szörnyű égési sérüléseket okoz a bőrön és a nyálkahártyán.

Mutációk

Radionuklidoknak való kitettség után kétféle mutáció fordulhat elő: domináns és recesszív. Az első közvetlenül a besugárzás után következik be. A második típust hosszú idő után nem az áldozatban, hanem az őt követő generációban fedezik fel. A mutáció okozta rendellenességek a magzat belső szerveinek fejlődésében eltérésekhez, külső deformitásokhoz és mentális elváltozásokhoz vezetnek.

Sajnos a mutációkat rosszul tanulmányozzák, mivel általában nem jelennek meg azonnal. Idővel nehéz megérteni, hogy pontosan mi volt az uralkodó befolyása annak előfordulására.

Béta sugárzás

A béta-részecskék olyan elektronok vagy pozitronok, amelyeket a radioaktív elemek magjai bocsátanak ki a béta-bomlás során. Egy elektron (b – részecske) tömege m e = 9,109´10 -31 kg, negatív töltése e = 1,6´10 -19 C. A pozitron (b + -részecske) egy pozitív elektromos töltésű elemi részecske, az elektronhoz képest antirészecske. Az elektron és a pozitron tömege egyenlő, elektromos töltéseik és mágneses momentumaik abszolút értékűek, de ellentétes előjelűek. A pozitron stabil, de az elektronokkal való megsemmisülése miatt csak rövid ideig (a másodperc töredékei) létezik az anyagban.

Ugyanazon radioaktív elem béta-részecskéi eltérő energiájúak. Ezt a radioaktív atommagok béta-bomlásának természete magyarázza, melynek során a keletkező energia eltérő arányban oszlik meg a leánymag, a béta-részecske és a neutrínó között. Így a béta részecskék energiaspektruma összetett és folytonos. A maximális energia 0,018 és 13,5 MeV között van. A béta-bomlás nemcsak a talajszinten, hanem a leánymag gerjesztett szintjein is előfordulhat. A béta-részecskék áramlását béta-sugárzásnak nevezzük. Ennek eredményeként elektron béta bomlás az eredeti mag egy új atommaggá változik, amelynek tömege változatlan marad, és a töltés eggyel nő, és megjelenik egy részecske - egy antineutrínó:

Pozitron béta bomlás azonos tömegű és töltésű, eggyel csökkentett mag kialakulásához vezet, és neutrínó képződik:

A neutrínó a lendületéhez viszonyított forgásának irányában különbözik az antineutrínótól.

A béta-bomlás a nukleáris átalakulás egy másik típusára utal - elektronikus rögzítés, amelyben az atommag vonzza az atom belső pályáján (általában a K-rétegben) elhelyezkedő elektronok egyikét:

;

A befogott elektron helyét azonnal megtelik egy magasabb szintről származó elektronnal, és röntgensugarakat bocsátanak ki. Az ilyen atom magja tömege változatlan marad, és egy új atommaggá alakul, amelynek töltése eggyel csökkent.

Gyakran ugyanaz a radionuklid egyszerre többféle bomláson megy keresztül. Például a K-40 elektronbomláson és elektronbefogáson (K-befogáson) megy keresztül.

Így minden típusú béta-bomlás esetén az atommag tömegszáma változatlan marad, de a töltésszám eggyel változik.

Amikor a béta-részecskék kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, az atomok ionizációja és gerjesztése következik be, míg a béta-részecskék kinetikus energiájukat átadják az atomoknak, és szétoszlanak. A béta-részecske energiavesztesége minden egyes anyaggal való kölcsönhatás során sebességének az anyag termikus mozgási sebességére való csökkenésével jár. A negatív béta-részecske vagy szabad elektronként marad, vagy semleges atomhoz vagy pozitív ionhoz kapcsolódik, az elsőt negatív ionná, a másodikat pedig semleges atommá alakítva. Egy pozitív béta részecske (pozitron) az útja végén, elektronnal ütközve egyesül vele és megsemmisül.

A béta részecske irányának ismétlődő változásai az anyaggal való kölcsönhatás során ahhoz a tényhez vezetnek, hogy az anyagba való behatolás mélysége - az út hossza - lényegesen kisebbnek bizonyul, mint a béta részecske útjának valódi hossza. az anyag, és az ionizáció térfogati jellegű.

Átlagos fajlagos ionizációs érték – lineáris ionizációs sűrűség– levegőben a béta-részecskék energiájától függ, és 100-300 ionpárt tesz ki 1 cm-es úton, és a maximális hatótávolság levegőben eléri a több métert, a biológiai szövetben a centimétert, a fémekben a több tíz mikront. A béta-részecskék sebessége a levegőben megközelíti a fénysebességet (250 000-270 000 km/s).

A béta-sugárzás elleni védelem érdekében a következőket használják: üveg, alumínium, plexi, polimerek - alacsony sorozatszámú elemekből álló anyagok.

Annak az anyagrétegnek a vastagsága, amelyben a béta részecskék teljesen elnyelődnek, megfelel a maximális úthossznak - az adott spektrumban a legnagyobb energiájú béta részecskék úthossza a képlettel határozható meg.

ahol R max a maximális futáshossz (rétegvastagság), cm; E max – a béta részecskék maximális energiája a spektrumban, MeV; r az anyag sűrűsége, g/cm3.

A béta-részecskék energiavesztesége és az anyagban való szétszóródása a béta-részecskék fluxusának fokozatos gyengüléséhez vezet, amit exponenciális függés fejez ki.

, (3.4)

ahol N az R vastagságú anyagrétegen egységnyi idő alatt áthaladó béta-részecskék száma; N 0 – az egységnyi idő alatt az abszorbeáló rétegre eső béta részecskék kezdeti száma; m l – lineáris abszorpciós együttható, cm -1; R – nedvszívó réteg vastagsága, cm.

Neutronsugárzás

A spontán maghasadás folyamatában szabad neutronok keletkeznek, ami a felhasadást, i.e. két részre bomlik, tömegük összege megközelítőleg megegyezik az eredeti mag tömegével. A maghasadás során keletkező neutronok energiája körülbelül 2 MeV.

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

Neutron(n) – elemi, elektromosan semleges részecske, tömege m n = 1,6748´10 -27 kg. A szabad állapotú neutron instabil, egy elektron és egy antineutrínó kibocsátásával spontán protonná alakul: 1 0; ; A neutron élettartama körülbelül 16 perc.

A neutronok körülbelül 1%-át az eredeti mag gerjesztett hasadási fragmentumai bocsátják ki. Ebben az esetben a fragmens magjának energiaállapota a tömegszám eggyel történő csökkenésével változik:

.

Az ilyen átalakulások a maghasadási folyamat befejezése után töredékektől tíz másodpercig terjedő idő alatt következnek be. A hasadási esemény után egy másodperc nagyságrendű idő elteltével kibocsátott neutronokat hívják lemaradva. A késleltetett neutronok energiája körülbelül 0,5 MeV.

Az anyaggal kölcsönhatásba lépő neutronokat vagy szétszórják, vagy befogják az anyag atommagjai. Megkülönböztetik a rugalmas és rugalmatlan szórást, valamint a töltött részecskék kibocsátásával járó sugárzási befogást.

Rugalmas Ezt szóródásnak nevezik, amikor egy neutron egy atommaggal ütközve átadja neki a mozgási energia egy részét, és csökkentett energiával mozgási irányát megváltoztatva visszapattan az atommagról. Az ütközések során a neutron által az atommagnak átadott energia az atommag mozgási energiájává alakul, amely mozgásba kezd és ún. visszacsapó mag(7. ábra ) . A visszapattanó magok, amelyek kellően nagy energiát kaptak egy neutrontól, kiütődhetnek az atomokból, és töltött részecskékként kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, ionizációt okozva.

Egy neutron veszít a legnagyobb energiából, ha olyan atommagokkal lép kölcsönhatásba, amelyek tömege azonos vagy ahhoz közeli. Mivel ebben az esetben a neutronok lelassulnak, a könnyű elemek (hidrogén, berillium, grafit) különösen hatékony moderátorok. A rugalmas szórás valószínűsége a neutronenergia és a magtöltés csökkenésével nő.

Rizs. 7. Neutron és atommag rugalmas ütközése

Rugalmatlan szóródásÍgy nevezik a neutron és az atommag kölcsönhatását, amikor egy neutron behatol a neutronba, kiüti belőle az egyik alacsonyabb energiájú és az eredetitől eltérő irányú neutront, és az atommagot gerjesztett állapotba helyezi. ahonnan egy gamma-kvantum kibocsátásával nagyon gyorsan alapállapotba kerül (8. ábra).

A rugalmatlan szórás jellemző a kellően nagy energiájú neutronok és a nehéz elemek atommagjai közötti kölcsönhatásra.

Rizs. 8. Neutron rugalmatlan ütközése atommaggal

Azt a jelenséget, amikor egy neutron az atommagba hatolva a vele kölcsönhatásba lépő atommag nehezebb izotópját képezi, ún. neutron befogás. A neutront befogó atommag gerjesztett állapotba kerül, és az alapállapotba visszatérve egy vagy több megaelektronvolt nagyságrendű energiájú gamma-kvantumot vagy töltött részecskéket bocsát ki (9. ábra).

A neutron mag általi befogását gamma-kvantumok kibocsátása kíséri a következő séma szerint:

0 1 n + 13 27 Al – 13 28 Al *

13 28 Al * –– 13 28 Al + gamma kvantum

A neutronok atommagok általi befogása annak köszönhető, hogy töltés nélkül, és ennek következtében az atommag taszító elektromos hatását nem tapasztalva, a neutron olyan kis távolságra képes megközelíteni, hogy a magvonzó erők hatnak rá. Az alacsony energiájú neutronok befogásának valószínűsége megnő, mivel a neutron hosszabb ideig tartózkodik az atommag közelében.

Rizs. 9. Neutron befogása atommag által

A neutronsugárzás fő minőségi jellemzője az energia spektrum– neutronenergia-eloszlás. Ebben az esetben a következő neutronenergia-spektrumokat különböztetjük meg: lassú 0,5 eV-ig terjedő energiával, közbülső– 0,5 eV és 200 keV közötti energiával, gyors– 200 keV-tól 20 MeV-ig terjedő energiával és ultragyors– 20 MeV feletti energiával.

A neutronsugárzás közvetetten ionizál, ez azzal magyarázható, hogy a neutronok gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba az atomok elektronhéjával, és nem ionizálják közvetlenül az atomokat. A neutronok energiaveszteség nélkül mozognak az anyagon, amíg atommaggal nem találkoznak.

A levegőben lévő neutronok áthatoló ereje több száz méter, és összemérhető a gamma-sugárzás áthatoló erejével, vagy még annál is nagyobb. Levegőben egy neutron körülbelül 300 métert tesz meg két egymást követő ütközés között, sűrűbb folyadékokban és szilárd anyagokban pedig körülbelül 1 cm-t.

Gamma sugárzás

Gamma sugárzás– gerjesztett atommagok által kibocsátott rövidhullámú elektromágneses sugárzás. Gamma-sugárzás az atommagok radioaktív bomlása és a magreakciók során figyelhető meg. A gamma-sugárzás kibocsátása nem vezet az elemek átalakulásához, ezért nem tekinthető radioaktív átalakulásnak. A gammasugárzás csak bizonyos radioaktív átalakulásokat kísér, amelyek során gerjesztett állapotban magok keletkeznek. A gerjesztett magok 10-12 másodpercen belül alapállapotba kerülnek, és gamma-kvantum formájában többletenergiát bocsátanak ki. Néha az atommag egymás után gamma-kvantumok sorozatát bocsát ki, minden alkalommal kevésbé gerjesztett állapotba kerülve, amíg stabillá válik. Ezt a jelenséget az ún kaszkád sugárzás.

A gamma-sugárzásnak nincs sem töltése, sem nyugalmi tömege. Kibocsátásuk nem vezet új elemek magjainak kialakulásához. Egy elem gerjesztett és stabil magja csak energiájában különbözik, azaz. A gamma-átmenetek során a Z töltés és az A tömegszám nem változik. A gamma-kvantum emisszió olyan folyamat, amely spontán módon megy végbe az atommagokban, és az atommagok tulajdonságait jellemzi.

Ha a * szimbólum az atommag gerjesztett állapotát jelöli, akkor a hn gamma-kvantum kibocsátási folyamata a következőképpen írható fel:

,

ahol h Planck-állandó (h = 6,626´10 –34 J×s); n – az elektromágneses hullámok frekvenciája.

Az atommag által kibocsátott gamma-sugarakat nagy energia jellemzi, ezek mindegyike műszerekkel detektálható és rögzíthető. Az atommagok radioaktív bomlása során általában 10 keV-tól 5 MeV-ig terjedő energiájú gamma-kvantumokat figyelnek meg, 20 MeV-ig terjedő energiájú gamma-kvantumokat. A modern gyorsítók 20 GeV energiájú gamma-sugarakat állítanak elő.

A nukleáris robbanásból származó gammasugárzás közvetlenül az U vagy Pu atommagok hasadási folyamata során keletkezik. Forrása is hasadási töredékek, amelyek a gerjesztett állapotból az alapállapotba való átmenet során gamma kvantumot bocsátanak ki.

A gamma-sugarak anyaggal való kölcsönhatásának folyamatai közül a legvalószínűbbek: a fotoelektromos hatás, a Compton-szórás és az elektron-pozitron pár kialakulása.

A gamma-kvantumnak az anyaggal való kölcsönhatásának folyamatát, amelyben a gamma-kvantumot az anyag atomja teljesen elnyeli, és egy elektront kiüt az atomból, az ún. fotoelektromos hatás(fotó hatás). A fotoelektromos hatás gyakran a gamma-sugárzás energia alacsony értékeinél jelentkezik, és ennek növekedésével élesen csökken.

Ha a gamma-sugárzás energiája 0,2-1 MeV, akkor a legvalószínűbb folyamat a gamma-sugárzás és az egyik külső elektron kölcsönhatása. E kölcsönhatás során a gamma-kvantum energiájának elektronrészére kerül át, amely az elektron mozgási energiájává (E e) alakul, és a másodlagos elektron az anyag atomjainak ionizálására fordítja. Ennek megfelelően a gamma-kvantum energiája (E g) csökken, míg mozgásának iránya megváltozik. A gamma-sugarak energiájának csökkentésének és az elektronok általi szórásának folyamatát ún Compton hatás(rugalmatlan szórás) (11. ábra).

Amikor a gamma-kvantumok kölcsönhatásba lépnek az atommag elektromágneses mezőjével, az megszűnhet gamma-kvantumként létezni, és két részvé alakulhat át: elektronná és pozitronná. A gamma-sugárzásnak az anyaggal való kölcsönhatásának ezt a folyamatát nevezzük elektron-pozitron párok kialakulása. Ilyen kölcsönhatás akkor lehetséges, ha a gamma-kvantum energiája egyenlő vagy nagyobb, mint 1,02 MeV. Ez azzal magyarázható, hogy az elektron és a pozitron nyugalmi energiája 0,51 MeV, majd 1,02 MeV-ot fordítanak a képződésükre.

10. ábra. Fotóeffektus Fig. 11. Compton effektus

Az 1,02 MeV feletti gamma-kvantum által birtokolt összes felesleges energia kinetikus energia formájában egyenlő mértékben kerül át az elektronra és a pozitronra. A pár képződése során megjelenő elektron és pozitron kinetikai energiáját a közeg ionizációjára fordítja, ami után a pozitron megsemmisül, egyesülve a közegben lévő szabad elektronok egyikével (12. ábra).

Az atomokat közvetlenül ionizáló alfa és béta részecskékkel ellentétben a gamma kvantumok minden esetben az anyaggal kölcsönhatásba lépve szabad szekunder elektronok és pozitronok megjelenését idézik elő benne, amelyek ionizációt váltanak ki.

Rizs. 12. Elektron-pozitron pár kialakulása

A gammasugárzásnak nagyon kicsi a valószínűsége, hogy kölcsönhatásba lép az anyaggal. Ez azt jelenti, hogy a fotoelektromos hatás, a Compton-szórás és az elektron-pozitron párok kialakulása, amikor a gamma-sugárzás áthalad az anyagon, meglehetősen ritkák.

A gamma-kvantumok ionizáló képessége a gamma-kvantumok és a töltött részecskék azonos energiájánál és ugyanazon kölcsönható közeg mellett ezerszer kisebb, mint a töltött részecskék ionizáló képessége.

Levegőben a gamma-kvantumok lineáris ionizációs sűrűsége 2-3 ionpár 1 cm-es úton. A gamma-sugarak áthatoló képessége a levegőben több száz méter.

A gamma-sugárzás intenzitásának csillapítását (abszorpcióját) egy anyagban a Bouguer-törvény határozza meg:

, (3.5)

ahol I a gamma-sugárzás intenzitása az R mélységben az anyagban; I 0 – a gamma-sugárzás intenzitása az anyagba való belépéskor; m – lineáris csillapítási együttható.

Az m együttható az m f fotoelektromos effektus abszorpciós együtthatójából, a Compton-effektus m k csillapítási együtthatójából és az m pár elektron-pozitron párok képződésének abszorpciós együtthatójából áll:

. (3.6)

Az m együttható nemcsak a gamma-sugarak energiájától függ, hanem a közeg sűrűségétől és átlagos atomszámától is. Ezért kényelmesebb a gamma-sugárzás anyag általi elnyelését az m m = m/r tömegcsillapítási együtthatóval kifejezni. Akkor kapunk

. (3.7)

. Sugárdózis a besugárzott közeg egységnyi tömegére vonatkoztatva elnyelt ionizáló sugárzási energia mennyisége. Vannak elnyelt, expozíciós és egyenértékű sugárzási dózisok.

Az elnyelt sugárdózis(D) bármely típusú ionizáló sugárzás energiamennyisége, amelyet bármely anyag egységnyi tömege elnyel:

, (3.8)

ahol dE az elnyelt sugárzási energia; dm a besugárzott anyag tömege.

Ez az érték lehetővé teszi a különböző típusú sugárzások hatásának számszerűsítését különböző környezetben. Nem függ a besugárzott anyag térfogatától és tömegétől, és főként a sugárzás ionizáló képessége és energiája, az elnyelő anyag tulajdonságai és a besugárzás időtartama határozza meg.

Biológiai objektumban a dózis meghatározásakor figyelembe kell venni a külső és belső besugárzást, mivel a radioaktív anyagok étellel, vízzel és belélegzett levegővel kerülhetnek a szervezetbe. Ebben az esetben a belső szervek besugárzása nemcsak gamma-, hanem alfa- és béta-sugárzással is történik.

Az elnyelt dózis az ionizáló sugárzás anyagra gyakorolt ​​hatásának mennyiségi mértéke. Az elnyelt dózis mértékegysége a szürke (Gy) - az 1 joule 1 kg tömegű besugárzott anyagra átvitt bármilyen ionizáló sugárzás energiájának megfelelő elnyelt sugárzási dózis: 1 Gy = 1 J/kg.

A gyakorlatban nem rendszerszintű egységet használnak - boldog(Rad – az angol „radiation absorbet dose” kifejezés kezdőbetűi szerint). 1 rad dózis azt jelenti, hogy 100 erg energia nyelődik el minden gramm besugárzott anyagban. 1 rad = 100 erg/g = 0,01 J/kg = 0,01 Gy, azaz. 1 Gy = 100 rad (1 erg = 10 J).

Az elnyelt sugárzás dózisa a sugárzás és az elnyelő közeg tulajdonságaitól függ. Az alacsony energiájú töltött részecskék (alfa, béta részecskék, protonok), gyors neutronok és más sugárzások esetében, amikor az anyaggal való kölcsönhatásuk fő folyamata a közvetlen ionizáció és a gerjesztés, az elnyelt dózis az ionizáló sugárzás egyértelmű jellemzőjeként szolgál. interakció a környezettel. Ez annak köszönhető, hogy a közegben lévő sugárzás ionizáló képességét jellemző paraméterek és az elnyelt dózis között megfelelő közvetlen összefüggések állapíthatók meg.

Röntgen- és gammasugárzásnál ilyen függőségek nem figyelhetők meg, mert Az ilyen típusú sugárzások közvetetten ionizálnak. Következésképpen az elnyelt dózis nem szolgálhat e sugárzások jellemzőjeként a környezetre gyakorolt ​​hatás szempontjából.