Нейтроны-нейтральные частицы с единичной массой - обладают очень большой проникающей способностью. Нейтроны высокой энергии (быстрые нейтроны) взаимодействуют с ядрами, вызывая выброс протона. Нейтроны низкой энергии (тепловые нейтроны) при взаимодействии с ядрами образуют радиоактивные ядра, испускающие (3-частицы или улучи - Действие нейтронов на целлюлозу является результатом этих вторичных излучений.[ ...]
Излучение ионизирующее - электромагнитная (рентгеновские лучи, улучи) и корпускулярная] (ос-частицы, (3-частицы, поток протонов и нейтронов) радиация, в той или иной степени проникающая в живые ткани и вызывающая в них изменения, связанные с «выбиванием» электронов из атомов и молекул или прямым и опосредованным возникновением ионов. В дозах, превышающих естественные (природный радиационный фон), И.и. вредно для организмов.[ ...]
Нейтроны в районе взрыва захватываются атомами азота воздуха, создавая при этом гамма-излучение, механизм воздействия которого на окружающий воздух аналогичен первичному гамма-излучению, то есть способствует поддержанию электромагнитных полей и токов.[ ...]
Нейтронное излучение преобразует свою энергию в результате соударения с ядрами вещества. При неупругих взаимодействиях возможно возникновение вторичных излучений, которые могут иметь как заряженные частицы, так и у-излучения. При упругих столкновениях возможна ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов в значительной степени зависит от их энергии.[ ...]
Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ1), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). Среди медленных нейтронов различают тепловые нейтроны с энергией менее 0,2 эВ. Тепловые нейтроны находятся по существу в состоянии термодинамического равновесия с тепловым движением атомов среды. Наиболее вероятная скорость движения таких нейтронов при комнатной температуре составляет 2200 м/с. При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов - соотве-ственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтр./см2 с).[ ...]
Доля нейтронов в общей дозе облучения при проникающей радиации меньше дозы гамма-излучения, но с уменьшением мощности ЯБП она увеличивается. Нейтроны вызывают наведенную радиацию в металлических предметах и фунте в районе взрыва. Радиус зоны поражения проникающей радиацией значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым импульсом.[ ...]
Гамма-излучение представляет собой поток у - квантов, т. е. это электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны, у - лучи глубоко проникают в организм человека и представляют большую радиационную опасность. Нейтронное излучение также обладает большой проникающей способностью.[ ...]
Термин «излучения высокой энергии» используется в настоящем обзоре для обозначения излучений, которые взаимодействуют с веществом неспецифическим (в химическом отношении) образом, т. е. характер взаимодействия почти не зависит от химического строения вещества. Для излучения такого рода часто применяют также термин «ионизирующие излучения». Энергия излучений этого типа обычно во много раз превосходит энергию химической связи. Напротив, энергия ультрафиолетового или видимого света обычно представляет собой величину примерно того же порядка, что и энергия химической связи. Поглощение ультрафиолетового и видимого света зависит от химической структуры вещества (разд. В настоящем разделе описано в основном влияние рентгеновских и гамма-лучей , электронов и нейтронов на химические и физические свойства целлюлозы.[ ...]
Фотонное излучение, а также нейтроны и другие незаряженные частицы непосредственно ионизацию не производят, но в процессе взаимодействия со средой они высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны и т.д.), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую они проходят. Таким образом, ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц (например, нейтронов) или фотонов, которые в свою очередь могут создавать непосредственно ионизирующее излучение и (или) вызывать ядерные превращения, называется косвенным ионизирующим излучением.[ ...]
КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Корпускулярная радиация сложного состава с высокой энергией и большой проникающей способностью, пронизывающая всю толщу атмосферы с неизменной во времени интенсивностью. Первичное К. И., проникающее в атмосферу из мирового пространства с очень большими скоростями, это - протоны, альфа-частицы (ядра гелия) и атомные ядра ряда других элементов с очень высокой энергией (109-1016 эВ). Ионизируя атомы атмосферных газов, они дают начало вторичному К. И., которое содержит все известные виды элементарных частиц (электроны, мезоны, протоны, нейтроны, фотоны и др.). Поэтому с высотой интенсивность К. И. быстро увеличивается. На уровне 15 км она становится в 150 раз больше, чем у земной поверхности, затем убывает и в высоких слоях атмосферы остается постоянной (около 10 частиц на 1 см2/мнн). К. И. является важнейшим ионизатором атмосферного воздуха.[ ...]
Дозы быстрых нейтронов в 10 -20 раз меньше (выражают их в единицах поглощенной энергии - греях). После воздействия рентгеновским и гамма-излучением или быстрыми нейтронами семена можно сразу высевать.[ ...]
Ионизирующее излучение по своей природе неоднородно. Оно представляет собой корпускулярную радиацию (альфа- и бета-частицы, поток протонов и нейтронов) и электромагнитные колебания (гамма-лучи). Обычно говорят (хотя это и не совсем точно), что альфа-излучение - это испускание ядром частиц, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. Бета-излучение представляет собой испускание электронов. Когда нуклид частиц не выбрасывает, а испускает пучок чистой энергии (гамма-квант), говорят о гамма-излучении.[ ...]
Из всех видов излучения, используемых в активационном анализе (быстрые и медленные нейтроны, протоны, дейтроны, а-частицы, жесткие у-кванты), наибольшее применение находят медленные (тепловые) нейтроны.[ ...]
Ионизирующее излучение - любое излучение, за исключением видимого света и ультрафиолетового излучения, взаимодействие которого со средой приводит к ее ионизации, т. е. к образованию зарядов обоих знаков. Все виды ионизирующих излучений разделяют условно на электромагнитные (или волновые) и корпускулярные (а-, 3-, нейтронное, протонное, мезонное и другие излучения).[ ...]
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - поток частиц (электронов, позитронов, протонов, нейтронов) и квантов (рентгеновские и гамма-лучи) электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации возбуждению его атомов и молекул. И. и. в дозах, превышающих естественные, вредно для организма.[ ...]
Ионизирующие излучения - это рентгеновское излучение (Х-лучи), протоны и нейтроны космических лучей, а также а-, Р- и у-л учи, освобождаемые радиоактивными элементами изотопов (плутония, 82Р,МС, 8Н, кобальта-90 и др.). Источником ионизирующего излучения также являются радиоактивные отходы ядерных реакторов.[ ...]
Для защиты от у-излучения используются материалы, имеющие большой атомный номер (например, свинец), а от потока нейтронов - водородосодержащие материалы (вода, полиэтилен, парафин, каучук и др.).[ ...]
Чувствительность нейтронно-активационного анализа даже при отсутствии мешающих радионуклидов является функцией многих переменных, которые могут быть объединены в три основные группы. К первой группе относятся параметры, связанные с облучением проб (плотность потока нейтронов, продолжительность облучения); ко второй группе - параметры, определяющие условия измерения (продолжительность выдержки проб, эффективность регистрации уквантов, продолжительность измерений, уровень мешающих излучений); к третьей группе - ядерно-физические характеристики образующихся радионуклидов (сечение ядерной реакции, распространенность элемента, на котором происходит реакция, период полураспада и квантовый выход аналитической [ ...]
Продукты деления и нейтронной активации испытывают радиоактивные превращения в основном путем р-распада, а в некоторых случаях - испускания позитронов и захвата орбитальных электронов . Ядра тяжелых элементов (ТЬ232, и233, и235, и238, Ри239) распадаются путем а-превращений. Распад подавляющего большинства ядер сопровождается у-излучением..[ ...]
При расчете защиты от нейтронного излучения следует помнить, что защита основывается на поглощении тепловых и холодных нейтронов, а быстрые нейтроны должны сначала замедлиться. Защитные свойства материалов определяются их замедляющей и поглощающей способностями. Для замедления быстрых нейтронов используют материалы, имеющие водородосодержащие вещества (вода, бетон, пластмассы и др.). Для эффективного поглощения тепловых нейтронов используют материалы, обладающие большим сечением захвата (борная сталь, борный графит, сплав кадмия со свинцом).[ ...]
Энергия ионизирующих излучений достаточна для того, чтобы вызвать деструкцию атомных и молекулярных связей в живой клетке, что очень часто и приводит к ее гибели. Чем интенсивнее процесс ионизации в живой ткани, тем больше биологическое воздействие этого излучения на живой организм. В результате сложных биофизических процессов, возникающих под воздействием ионизирующих излучений, в организме образуются разного рода радикалы, которые, в свою очередь, могут образовывать различные соединения, не свойственные здоровой ткани. Кроме того, вызванное ионизирующим действием радиоактивности расщепление молекул воды на водород и гидроксильную группу приводит к ряду нарушений в биохимических процессах. Под воздействием ионизирующих излучений в организме могут происходить торможение функций кроветворных органов, подавление иммунной системы и половых желез, расстройства желудочно-кишечного тракта, нарушения обмена веществ, канцерогенные реакции и т. д. При рассмотрении биологического действия радиоактивности различают внешнее и внутреннее облучения. Внешнее облучение представляет собой случай, когда источник радиации находится вне организма и продукты радиоактивности не попадают внутрь организма. При этом наиболее опасны /?-, у-, рентгеновское и нейтронное облучение. Этот случай на практике реализуется при работе на установках, имеющих рентгеновское и у-излучения, с радиоактивными веществами, запаянными в ампулах и т.п.[ ...]
Некоторые другие типы излучения также представляют хотя бы косвенный интерес для эколога. Нейтроны - это крупные незаряженные частицы, которые сами по себе не вызывают ионизации, но, выбивая атомы из их стабильных состояний, создают наведенную радиоактивность в нерадиоактивных материалах или тканях, сквозь которые они проходят. При равном количестве поглощенной энергии «быстрые» нейтроны вызывают в 10, а «медленные» - в 5 раз большие поражения, чем Гамма-лучи. С нейтронным излучением можно встретиться вблизи реакторов и в местах ядерных взрывов, но, как указано выше, они играют главную роль при образовании радиоактивных веществ, которые затем широко распространяются в природе. Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитное излучение, очень близкое гамма-лучам, но образующееся на внешних электронных оболочках, а не в ядре атома и не испускаемое радиоактивными веществами, рассеянными в окружающей среде. Так как действие рентгеновских и гамма-лучей одинаково и так как рентгеновские лучи легко получать на специальной установке, их удобно применять при экспериментальном изучении особей, популяций и даже небольших экосистем. Космические лучи - это излучение, приходящее к нам из космического пространства и состоящее из корпускулярной и электромагнитной компонент. Интенсивность космических лучей в биосфере мала, однако они представляют собой основную опасность при космическом путешествии (гл. 20). Космические лучи и ионизирующее излучение, испускаемое природными радиоактивными веществами, содержащимися в воде и почве, образуют так называемое фоновое излучение, к которому адаптирована ныне существующая биота. Возможно, что поток генов в биоте поддерживается благодаря наличию этого фонового излучения. В разных частях биосферы естественный фон различается в три-четыре раза. В этой главе мы сосредоточим внимание главным образом на искусственной радиоактивности, которая добавляется к фону.[ ...]
Энергетический спектр нейтронов деления практически непрерывен и простирается от тепловых энергий до энергий около 25 МэВ со средней энергией 1-2 МэВ и наиболее вероятной энергией 0,72 МэВ. При этом доля нейтронов с энергией более 0,1 МэВ (промежуточные и быстрые нейтроны) составляет около 99%- Для поддержания цепной реакции нейтроны замедляются в специальных устройствах - замедлителях, где они приходят в тепловое равновесие со средой и снова взаимодействуют с ядерным топливом. Соотношение потоков быстрых нейтронов спектра деления, резонансных, промежуточных и тепловых нейтронов в активной зоне реактора зависит от типа горючего, замедлителя, геометрии системы и некоторых других факторов. Поскольку в каналах реактора тепловые нейтроны составляют 90-95%, нейтронами других энергий обычно пренебрегают. Однако в практике НАА для повышения селективности определения какого-либо элемента (или группы элементов) используют трансформацию нейтронного излучения за счет применения фильтров из Сс1 или В. Эти фильтры являются сильными поглотителями тепловых нейтронов, что обеспечивает проведение анализа на резонансных и быстрых нейтронах.[ ...]
Энергия радиоактивного излучения измеряется в джоулях (Дж). Активность радиоизотопов определяется числом актов распада в единицу времени и измеряется в беккерелях (Бк), имеющих размерность с-1. В жидкостях удельную радиоактивность препарата выражают в Б к/кг. Важной единицей рентгеновского и 7-излучеиия является экспонирующая доза, измеряемая в кулонах (Кл) на 1 кг вещества. Мощность экспозиционной дозы выражается в А/кг. Мощность дозы - Р/с = = 2,58-10 4 Кл/кг, Р/мин = 4,30 10 6 Кл/кг. Доза излучения оценивается по его биологическому воздействию - коэффициенту качества К. Для рентгеновского и у-излучения К=1, для тепловых нейтронов К = 3.[ ...]
Ионизирующее (проникающее) излучение, или радиация, представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение: рентгеновские и 7-лучи, высокоэнергетические заряженные частицы - электроны, протоны, а-частицы и др., а также быстрые нейтроны - частицы, не имеющие заряда.[ ...]
Еще одной разновидностью радиоактивных излучений являются потоки нейтронов. Нейтроны - это составные части атомных ядер. Масса нейтрона примерно равна массе протона. Нейтроны не имеют электрического заряда. Быстрые нейтроны обладают большой энергией (до десятков Мэе). Они не отталкиваются электрически от положительно заряженных ядер атомов, а потому имеет место упругое соударение этих частиц, в результате которого возникают «протоны отдачи», движущиеся с энергией, примерно равной первоначальной энергии нейтрона. Проникающая способность быстрых нейтронов и «протонов отдачи» велика.[ ...]
Одним из видов физического загрязнения является ионизирующее излучение. Оно обладает энергией, достаточной для того, чтобы выбить один или более электронов из атомов и образовать положительно заряженные ионы, которые в свою очередь вступают в реакцию и разрушают ткани живых организмов. Примерами ионизирующего излучения являются ультрафиолетовое излучение Солнца и аппаратов ультрафиолетового облучения, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, возникающее в ходе реакции ядерного деления и ядерного синтеза, а также альфа-, бета- и гамма-излучение, испускаемое радиоактивными изотопами. У некоторых веществ все изотопы радиоактивные (технеций, прометий, а также все элементы таблицы Менделеева, начиная с полония и кончая трансурановыми).[ ...]
В основе большинства радиометрических приборов лежит способность излучений ионизировать среду, через которую они проникают. Альфа- и бета-излучение непосредственно ионизирует атомы среды, а нейтральное излучение, то есть гамма-лучи, рентгеновские лучи и потоки нейтронов ионизируют атомы среды в результате вторичных процессов.[ ...]
Методы, которые дают информацию о У-структуре,- это методы, использующие излучение или частицы, которые взаимодействуют с жидкостью только в течение короткого периода времени и обмениваются регистрируемой долей своей энергии с молекулами в жидкости. Инфракрасная и рамановская спектроскопия так же, как и неупругое рассеяние нейтронов, удовлетворяет этим требованиям и является главным источником информации о У-структуре жидкости (рис. 4.2). Рассеяние нейтронов дает информацию о промежутках времени продолжительностью 10 и с. Поскольку это время совпадает с периодом тп, рассеяние нейтронов является полезным методом исследования природы перемещения временных положений равновесия. Исследования релаксации диэлектрической поляризации и ядерного магнитного резонанса применяются для определения среднего времени между перемещениями. Порядок, в котором ниже рассматриваются свойства воды, основан на временном масштабе, о котором дают информацию указанные методы.[ ...]
Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло). От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.[ ...]
Экраны из свинца и парафина предотвращают попадание в воду частиц высоких энергий - электронов, протонов, нейтронов и т. д., которые образуются при взаимодействии космического излучения с веществом в верхних слоях земной атмосферы. Чтобы экран предотвращал от проникновения магнитных полей, он должен быть сделан из ферромагнитного материала. Такие устройства существуют, они называются гипомагнитными камерами. В гипомагнитной камере (т. е. под железным колпаком) магнитное поле Земли можно ослабить в 10-100 000 раз.[ ...]
Очень чувствительным является количественное определение мышьяка, основанное на измерении радиоактивного излучения изотопа мышьяка, получаемого действием медленных нейтронов . Этот метод был применен в Англии для определения мышьяка в морской воде.[ ...]
Для сравнения: обычный ядерный заряд аналогичной мощности поражает около 50 га леса, т.е. примерно в 6 раз меньше, чем нейтронная бомба. При этом все объекты и предметы в зоне воздействия сами станут источниками радиоактивного излучения. В отношении людей возможные последствия ядерного излучения нейтронных боеприпасов примерно в 7 раз опаснее гамма-излучения.[ ...]
Указанное утверждение вытекает из анализа результатов, полученных при изучении биологического действия ионизирующих излучений, которые убедительно свидетельствуют о высокой канцерогенности ионизирующих излучений. Следует, однако, отметить, что канцерогенность этих излучений подтверждалась, главным образом, данными, полученными при внешнем облучении рентгеновским, гамма-излучением, нейтронными потоками и в меньшей степени при внутреннем облучении излучениями инкорпорированных радионуклидов.[ ...]
Различают внешнее и внутреннее облучение организма. Под внешним облучением понимают воздействие на организм ионизирующих излучений от внешних по отношению к нему источников. Внутреннее облучение осуществляется радиоактивными веществами, попавшими внутрь организма через дыхательные органы, желудочно-кишечный тракт или через кожные покровы. Источники внешнего излучения - космические лучи, естественные радиоактивные источники, находящиеся в атмосфере, воде, почве, продуктах питания и др., источники альфа-, бета-, гамма-, рентгеновского и нейтронного излучений, используемые в технике и медицине, ускорители заряженных частиц, ядерные реакторы (в том числе и аварии на ядерных реакторах) и ряд других.[ ...]
В зависимости от типа используемых фотоядерных реакций и аналитических задач применяют различные типы источников активирующего у-излучения (изотопные источники большой активности высокоэнергетического у-излучения с Еу > > 1 МэВ, источники моноэнергетического у-излучения на основе использования протонных, нейтронных и других ядерных реакций, источники тормозного излучения: линейные ускорители электронов, бетатроны, синхротроны и др.).[ ...]
Вполне понятно, что новообразования (раковые опухоли) чаще всего появляются в наиболее облучаемых тканях. При равномерном облучении, что имеет место в поле гамма- или нейтронного излучения или при инкорпорации равномерно распределяющихся радионуклидов, вероятность возникновения опухоли определяется радиочувствительностью органа. Играет также роль путь поступления радиоактивных веществ в организм.[ ...]
В мире, окружающем нас, на первый взгляд, царит беспорядок и хаос, однако в нем все взаимосвязано и взаимообусловлено, схвачено обратными связями и кооперативно согласовано. Между всеми объектами Вселенной, начиная от элементарной частицы и живой клетки до нейтронной звезды и Галактики, постоянно происходит обмен энергией. Многие процессы на Земле теснейшим образом связаны с процессами, происходящими на Солнце и в космосе. Незначительные флюктуации электромагнитного и корпускулярного излучений Солнца вызывают значительные вариации процессов магнитосферы Земли под воздействием солнечного ветра, а, следовательно, и изменение состояния ее атмосферы, литосферы и гидросферы.[ ...]
Космические лучи, возникающие в Галактике, достигают Земли, причем их интенсивность меняется во времени за счет процессов модуляции, обусловленных действием Солнца. Энергия этих частиц 10 Мэв - 100 Гэв, что позволяет им проникать в земную атмосферу и вызывать вторичное излучение в виде потоков нейтронов и протонов. Интенсивность этого излучения циклически изменяется, однако конкретное ее значение в конкретной точке земного шара зависит от высоты и магнитной широты места.[ ...]
Радиоизотопные источники. В настоящее время наибольшее распространение получили радиоизотопные источники, основанные на реакции (а, п). В качестве мишени обычно используют бериллий - Ве9(а, п)С12. Это приводит к тому, что спектр нейтронов Ро210-Ве-источника непрерывен и заключен в диапазоне энергий от долей электронвольта до 11,3 МэВ с максимумами в области 3 и 5 МэВ. Промышленность выпускает источники внешним излучением п-(10®-10ь) нейтр/с. Недостатком этих источников является относительно малый период полураспада Ро210, равный 138 сут.[ ...]
Роль трития как одного из основных компонентов длительного радиоактивного загрязнения внешней среды может выть весьма существенной, и это обстоятельство стимулирует разработку методов определения трития в объектах внешней среды. Вместе с тем тритий, являющийся изотопом водорода, по своим физико-химическим свойствам и энергии излучения значительно отличается от остальных компонентов радиоактивного загрязнения внешней среды (осколки деления, продукты нейтронной активации), поэтому и методы его определения специфичны.[ ...]
По своему назначению реакторы делятся на энергетические, экспериментальные и исследовательские . Экспериментальные реакторы - это реакторы, предназначенные для уточнения физических параметров и инженерных систем самих реакторов. Под исследовательскими реакторами понимаются такие реакторы, которые используются как мощные источники нейтронного и излучения для исследовательских работ и испытания твэлов. Такое деление не является четким, так как и экспериментальные и исследовательские реакторы предназначаются для различного рода исследований и более правильно их относить к одной группе.[ ...]
Показания дозиметрического прибора от измерения к измерению могут значительно отличаться, особенно при измерении малых значений, так как радиоактивный распад - процесс вероятностный. Поэтому для получения более достоверного результата рекомендуется проводить измерения несколько раз. В качестве результата измерения принимают среднее значение т измерений (т - 3...10 раз). Кроме того, следует учитывать, что дозиметрические приборы для населения обеспечивают измерения или оценку мощности дозы внешнего гамма-излучения и практически не чувствительны к альфа-, бета- и нейтронному излучениям, а также к «мягкому» рентгеновскому и тормозному излучениям (цветного телевизора, цветных дисплеев компьютеров, рентгеновских установок с ускоряющим напряжением на трубке менее 60...80 кВ и др.).
Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).
Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.
Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).
Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.
Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.
Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.
Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.
Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.
Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.
Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).
В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.
Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.
Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).
При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма-квантов .
При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов очень велика по причине отсутствия заряда и, как следствие, слабого взаимодействия с веществом. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которыми они взаимодействуют. Слой половинного ослабления нейтронного излучения для лёгких материалов в несколько раз меньше, чем для тяжёлых. Тяжёлые материалы, например металлы, хуже ослабляют нейтронное излучение, чем гамма-излучение. Условно нейтроны в зависимости от кинетической энергии разделяются на быстрые (до 10 МэВ), сверхбыстрые, промежуточные, медленные и тепловые. Медленные и тепловые нейтроны вступают в ядерные реакции, в результате могут образовываться стабильные или радиоактивные изотопы.
Энциклопедичный YouTube
1 / 3
✪ Урок 463. Открытие естественной радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучение
✪ Урок 470. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерной реакции
✪ ✅Самодельная МАГНЕТРОННАЯ ПУШКА из микроволновки и электрошокера
Субтитры
Защита
Быстрые нейтроны плохо поглощаются любыми ядрами, поэтому для защиты от нейтронного излучения применяют комбинацию замедлитель-поглотитель. Наилучшие замедлители - водородсодержащие материалы. Обычно применяют воду, парафин , полиэтилен . Также в качестве замедлителей применяют бериллий и графит . Замедленные нейтроны хорошо поглощается ядрами бора , кадмия .
Поскольку поглощение нейтронного излучения сопровождается гамма-излучением, необходимо применять многослойные экраны из различных материалов: свинец-полиэтилен, сталь - вода и т. д. В ряде случаев для одновременного поглощения нейтронного и гамма-излучений применяют водные растворы гидроксидов тяжёлых металлов, например железа Fe(OH) 3 .
Радиоактивное излучение, взаимодействуя с облучаемой средой, образует ионы разных знаков. Этот процесс называется ионизацией и обусловлен действием на облучаемую среду ядер атомов гелия (α-частицы), электронов и позитронов (β-частицы), а также незаряженных частиц (корпускулярное и нейтронное излучение), электромагнитного (γ-излучение), фотонного (характеристическое, тормозное и рентгеновское) и другого излучений. Ни один из этих видов радиоактивного излучения не воспринимается органами чувств человека.
Нейтронное излучение является потоком электронейтральных частиц ядра. Так называемое вторичное излучение нейтрона, когда он сталкивается с каким-либо ядром или электроном, оказывает сильное ионизирующее воздействие. Ослабление нейтронного излучения эффективно осуществляется на ядрах лёгких элементов, особенно водорода, а также на материалах, содержащих такие ядра - воде, парафине, полиэтилене и др.
В качестве защитного материала часто используют парафин, толщина которого для Ро-Be- и Ро-В-источников нейтронов будет примерно в 1,2 раза меньше, чем толщина водной защиты. Следует отметить, что нейтронное излучение радиоизотопных источников часто сопровождается γ-излучением, поэтому необходимо проверять, обеспечивает ли защита от нейтронов также защиту от γ-излучения. Если не обеспечивает, то необходимо вводить в защиту компоненты с высоким атомным номером (железо, свинец).
При внешнем облучении основную роль играют гамма- и нейтронное излучение. Альфа- и бета-частицы составляют главный поражающий фактор радиоактивных облаков, образуемых продуктами деления, остатками расщепляющегося материала и вторично активированными веществами при ядерном взрыве, однако эти частицы легко поглощаются одеждой и поверхностными слоями кожи. Под действием медленных нейтронов в организме создаётся наведенная радиоактивность , которая была обнаружена в костях и других тканях многих людей, умерших в Японии от лучевой болезни.
Нейтронная бомба
Нейтронная бомба отличается от «классических» видов ядерного оружия - атомной и водородной бомб - прежде всего мощностью. Она имеет мощность около 1 кт ТНТ, что в 20 раз меньше мощности бомбы, сброшенной на Хиросиму, и примерно в 1000 раз меньше больших (мегатонных) водородных бомб. Ударная волна и тепловое излучение, возникающие при взрыве нейтронной бомбы, в 10 раз слабее, чем при воздушном взрыве атомной бомбы типа «Хиросима». Так, взрыв нейтронной бомбы на высоте 100 м над землёй, вызовет разрушения только в радиусе 200-300 м. Губительное для всего живого действие оказывает излучение быстрых нейтронов, плотность потока которых при взрыве нейтронной бомбы в 14 раз выше, чем при взрыве «классических» ядерных бомб. Нейтроны убивают всё живое в радиусе 2,5 км. Поскольку нейтронное излучение создаёт короткоживущие Панов Г. Е. Охрана труда при разработке нефтяных и газовых месторождений, 1982, 248 с.
Ионизирующее излучение - это совокупность различных видов микрочастиц и физических полей, обладающих способностью ионизировать вещество, то есть образовывать в нем электрически заряженные частицы - ионы. Различают несколько видов ионизирующих излучений: альфа-, бета-, гамма-излучение, а также нейтронное излучение.
Альфа-излучение
В формировании положительно заряженных альфа-частиц принимают участие 2 протона и 2 нейтрона, входящих в состав ядер гелия. Альфа-частицы образуются при распаде ядра атома и могут иметь начальную кинетическую энергию от 1,8 до 15 МэВ. Характерными особенностями альфа-излучения являются высокая ионизирующая и малая проникающая способности. При движении альфа-частицы очень быстро теряют свою энергию, и это обуславливает тот факт, что ее не хватает даже для преодоления тонких пластмассовых поверхностей. В целом, внешнее облучение альфа-частицами, если не брать в расчет высокоэнергичные альфа-частицы, полученные с помощью ускорителя, не несет в себе никакого вреда для человека, а вот проникновение частиц внутрь организма может быть опасно для здоровья., поскольку альфа-радионуклиды отличаются большим периодом полураспада и обладают сильной ионизацией. В случае попадания внутрь организма альфа-частицы часто могут быть даже опаснее, чем бета- и гамма-излучение.
Бета-излучение
Заряженные бета-частицы, скорость которых близка к скорости света, образуются в результате бета-распада. Бета-лучи обладают большей проникающей способностью, чем альфа-лучи - они могут вызывать химические реакции, люминесценцию, ионизировать газы, оказывать эффект на фотопластинки. В качестве защиты от потока заряженных бета-частиц (энергией не более 1МэВ) достаточно будет использовать обычную алюминиевую пластину толщиной 3-5 мм.
Фотонное излучение: гамма-излучение и рентгеновское излучение
Фотонное излучение включает в себя два вида излучений: рентгеновское (может быть тормозным и характеристическим) и гамма-излучение.
Наиболее распространенным видом фотонного излучения являются обладающие очень высокой энергией при ультракороткой длине волны гамма-частицы, которые представляют собой поток высокоэнергичных, не обладающих зарядом фотонов. В отличие от альфа- и бета-лучей гамма-частицы не отклоняются магнитными и электрическими полями и обладают значительно большей проникающей способностью. В определенных количествах и при определенной продолжительности воздействия гамма-излучение может вызвать лучевую болезнь, привести к возникновению различных онкологических заболеваний. Препятствовать распространению потока гамма-частиц могут только такие тяжелые химические элементы, как, например, свинец, обедненный уран и вольфрам.
Нейтронное излучение
Источником возникновения нейтронного излучения могут быть ядерные взрывы, ядерные реакторы, лабораторные и промышленные установки. Сами нейтроны представляют собой электрически нейтральные, нестабильные (период полураспада свободного нейтрона составляет около 10 минут) частицы, которые благодаря тому, что у них отсутствует заряд, отличаются большой проникающей способностью при слабой степени взаимодействия с веществом. Нейтронное излучение очень опасно, поэтому для защиты от него используют ряд специальных, в основном водородосодержащих, материалов. Лучше всего нейтронное излучение поглощается обычной водой, полиэтиленом, парафином, а также растворами гидроксидов тяжелых металлов.
Как ионизирующие излучения воздействуют на вещества?
Все виды ионизирующих излучений в той или иной степени оказывают воздействие на различные вещества, но сильнее всего оно выражено у гамма-частиц и у нейтронов. Так, при длительном воздействии они могут существенно изменить свойства различных материалов, изменить химический состав веществ, ионизировать диэлектрики и оказывать разрушительный эффект на биологические ткани. Естественный радиационный фон не принесет человеку особого вреда, однако при обращении с искусственными источниками ионизирующих излучений стоит быть очень осторожными и предпринимать все необходимые меры, чтобы до минимума снизить уровень воздействия излучения на организм.