Ионизирующие излучения Москва — 2012 Сравнительные данные

Ионизирующие излучения Москва - 2012

Сравнительные данные элементарных частиц нейтронов, протонов и электронов. Частица Обозначение Заряд Вес в единицах массы Нейтрон n 0 ~1 Протон p +1 ~1 Электрон e, β -1 1/1800 Ионизация образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул. Москва - 2012 2

Радиоактивные изотопы характеризуются величиной активности, видом излучения, энергией излучаемых частиц и периодом полураспада. n n Явление радиоактивного распада – самопроизвольное (спонтанное) превращение атомных ядер некоторых элементов (например, урана, тория, радия и др. ) в ядра атомов других элементов с испусканием α (альфа) –, или β (бета) – частиц, сопровождающееся γ (гамма) – излучением называется радиоактивностью. α – частицы представляют собой ядра атома гелия, β – частицы – электроны или позитроны (антиэлектроны), γ – лучи – это коротковолновое электромагнитное излучение, обладающее в бóльшей степени корпускулярными, чем волновыми свойствами. Единица активности радиоактивного вещества - Беккерель (Бк, Bq). 1 Беккерель = 1 распад в секунду. Москва - 2012 3

Период полураспада - мера скорости распада вещества - время, которое требуется для того, чтобы радиоактивность вещества уменьшилась наполовину, или, время, которое требуется для того, чтобы распалась половина ядер. Скорость радиоактивного распада для каждого радионуклида - строго определенной величина, и никакие температурные воздействия, давление или катализаторы не в силах ее изменить. Чем короче период полураспада, тем быстрее идет распад. В зависимости от скорости распада радионуклиды делятся на: n - короткоживущие, период полураспада которых исчисляется секундами, минутами, часами, днями, неделями; n - среднеживущие (месяцы, годы); n - долгоживущие, чьи периоды полураспада составляют от десятков до миллиардов лет. n Москва - 2012 4

Самый короткоживущий из известных нуклидов – 5 Li: время его жизни составляет 4, 4· 10– 22 с. За это время даже свет пройдет всего 10– 11 см, т. е. расстояние, лишь в несколько десятков раз превышающее диаметр ядра и значительно меньшее размера любого атома. Самый долгоживущий – 128 Te (содержится в природном теллуре в количестве 31, 7%) с периодом полураспада восемь септиллионов (8· 1024) лет – его даже трудно назвать радиоактивным; для сравнения – нашей Вселенной по оценкам «всего» 1010 лет. n Москва - 2012 5

Ионизирующие излучения Излучение, несущее достаточное количество энергии, способно к удалению (вырыванию) электронов из атомов. Этот процесс называется ионизацией, а само излучение – ионизи-рующим излучением. Излучение должно обладать достаточной энергией для ионизации, тогда его можно характеризовать как ионизирующее. n ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к ионизации ее атомов и молекул. n Нестабильные нуклиды стремятся перейти в устойчивое состояние. Они могут выделять свою избыточную энергию в процессе распада. Распад означает, что радиоактивный нуклид испускает ионизирующее излучение в форме частиц или электромагнитных волн (гамма-квантов). n Москва - 2012 6

Ионизирующие излучения Ионизация атома требует приблизительно 30 -35 э. В электрон-вольт (e. V) энергии. Таким образом, альфачастица, обладающая 5 000 э. В энергии в начале ее движения может стать источником создания более чем 100 000 ионов прежде, чем она приходит в состояние покоя. Масса альфа-частиц в 7 000 раз больше массы электрона. Поэтому, большая масса альфа-частиц определяет прямолинейность их прохождения через электронные оболочки атомов при ионизации вещества. Москва - 2012 7

Ионизирующие излучения Москва - 2012 8

Ионизирующие излучения Москва - 2012 9

Излучение отдает свою энергию, ионизируя молекулы вещества. Эта энергия называется поглощенной дозой, единицей измерения которой является Грей (Gy, Гр). 1 Грей = 1 Джоуль / кг. Но поглощенная доза не является мерой для оценки вызванного ущерба для организма должен быть учтен также тип излучения. Один Грей альфа-излучения наносит вред организму в 20 раз больше, чем один Грей гамма- или бета-излучения. Это различие учитывается коэффициентом качества, отражающим способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Москва - 2012 10

Измеряемая величина Единица измерения Название Активность источника - число распадов в секунду Распады в секунду Беккерель (Bq, Бк) Поглощенная доза - количество энергии, поглощенной единицей массы вещества Джоуль на килограмм Грей (Gy, Гр) Доза облучения - поглощенная доза, умноженная на коэффициент качества для определенного типа излучения. Коэффициент качества зависит от способности ионизации вещества излучением Джоуль на килограмм Зиверт (Sv, Зв) Москва - 2012 11

Острая лучевая болезнь - пороговое значение 1 Зв. Москва - 2012 12

Для уменьшения воздействия внешнего излучения применяются три главных метода защиты: -временем; -расстоянием; -экранирование (установка защиты). Оптимальная толщина защитного экрана зависит от энергии излучения и активности источника излучения. Москва - 2012 13

Для защиты от космического ИИ используют многослойные экраны (в) из металлов с высоким кулоновским барьером (например, свинец, вольфрам) 5 и поглощающие прослойки 6, 7. Большее число слоев (г) требует гамма-нейтронная защита, при которой, наряду с кожухом РЭА 8, используют полиэтилено-свинцовый экран 9 для защиты от γизлучения, термический противонейтронный экран 10 из полиэтилена с окисью бора, полиэтилено-графитовый замедлитель быстрых нейтронов 11 и нержавеющую сталь 12. Защита РЭА от ИИ общим (а), теневым (б) и многослойным экраном (в) и поглощающей прослойкой (г). Схема гамма-нейтронной защиты (д). Москва - 2012 14

1 сантиметр свинца уменьшит мощность дозы гамма-излучения (кобальт-60) в два раза. 5 сантиметров бетона уменьшит мощность дозы гамма-излучения (кобальт-60) в два раза. 10 сантиметров воды уменьшит мощность дозы гамма-излучения (кобальт-60) в два раза. Пробег альфа-излучения довольно маленький. Оно останавливается тонким слоем кожи, тем более листом бумаги. Бета- и гамма-излучение лист бумаги не остановит. Плексиглас остановит бета-излучение полностью. Гамма-излучение будет несколько ослаблено, в целом, свободно проникает сквозь плексиглас. Свинцовый защитный экран - гамма-излучение будет уменьшено, но оно не будет остановлено полностью. Гамма - излучение, наиболее опасный вид излучения на атомной электростанции, полностью не может быть экранировано, оно может только быть уменьшено. Лучшими материалами экранирования являются бетон и вода. Москва - 2012 15

Москва - 2012 16

Москва - 2012 17

Москва - 2012 18

Нейтроны Москва - 2012 19

Бутин В. И. 2012 20

Состав и особенности ИИ, воздействующих на ИЭТ и РЭА

Состав радиационных факторов: -излучения, создаваемые ядерным взрывом (ИИ ЯВ), излучения ядерных силовых и энергетических установок (ИИ ЯЭУ), -излучения, существующие в космическом пространстве (ИИ КП).

2012 23

2012 24

2012 25

2012 26

2012 27

28

2012 29

Диапазон изменения основных параметров ИИ ЯВ: - флюенс нейтронов 1011 -1015 нейтр. см-2; - доза гамма-квантов 10 -105 Р; -рентгеновское излучение 1, 0 – 104 кал. см-2.

Время прихода нейтронов зависит от расстояния и энергии нейтронов: , с где L – расстояние между центром ЯВ и облучаемым объектом, км; En – энергия нейтронов, Мэ. В.

Смешанное поле излучений ЯЭУ состоит из мгновенных нейтронов деления с энергией от 0, 025 э. В до 1 -2 Мэ. В, запаздывающих нейтронов со средней энергией 0, 5 Мэ. В, мгновенных гаммаквантов с энергией 0, 5 -6, 5 Мэ. В, гаммаквантов продуктов деления от 0, 1 до 1 -2 Мэ. В и захватных гамма-квантов с максимальной энергией до 10 Мэ. В

2012 33

2012 34

ИИ КП: естественные радиационные пояса Земли (ЕРПЗ) -искуственные радиационные пояса Земли (ИРПЗ), - галактические космические лучи (ГКИ), -солнечные космические лучи (СКИ). -

2012 37

2012 38

2012 39

2012 40

2012 41

2012 42