الخصائص الوقائية للمواد من الإشعاع النيوتروني. الإشعاع النيوتروني الإشعاع المحايد

الإشعاع المؤين عبارة عن مزيج من أنواع مختلفة من الجسيمات الدقيقة والمجالات الفيزيائية التي لديها القدرة على تأين مادة ما، أي تكوين جزيئات مشحونة كهربائيًا فيها - أيونات. هناك عدة أنواع من الإشعاعات المؤينة: إشعاع ألفا، وبيتا، وغاما، والإشعاع النيوتروني.

إشعاع ألفا

يتضمن تكوين جسيمات ألفا موجبة الشحنة بروتونين ونيوترونين يشكلان جزءًا من نواة الهيليوم. تتشكل جسيمات ألفا أثناء اضمحلال نواة الذرة ويمكن أن يكون لها طاقة حركية أولية تتراوح من 1.8 إلى 15 ميجا فولت. السمات المميزة لإشعاع ألفا هي قدرة التأين العالية والاختراق المنخفض. عند التحرك، تفقد جزيئات ألفا طاقتها بسرعة كبيرة، وهذا يسبب حقيقة أنها لا تكفي حتى للتغلب على الأسطح البلاستيكية الرقيقة. بشكل عام، التعرض الخارجي لجسيمات ألفا، إذا لم تأخذ في الاعتبار جسيمات ألفا عالية الطاقة التي يتم الحصول عليها باستخدام مسرع، لا يسبب أي ضرر للإنسان، ولكن اختراق الجسيمات في الجسم يمكن أن يشكل خطرا على الصحة، لأن ألفا النويدات المشعة لها نصف عمر طويل ولها تأين قوي. في حالة ابتلاعها، يمكن أن تكون جسيمات ألفا في كثير من الأحيان أكثر خطورة من إشعاع بيتا وغاما.

إشعاع بيتا

تتشكل جسيمات بيتا المشحونة، والتي تقترب سرعتها من سرعة الضوء، نتيجة اضمحلال بيتا. تتمتع أشعة بيتا بقدرة اختراق أكبر من أشعة ألفا - فهي يمكن أن تسبب تفاعلات كيميائية وتألق وتأين غازات ولها تأثير على لوحات التصوير الفوتوغرافي. كحماية ضد تدفق جسيمات بيتا المشحونة (بطاقة لا تزيد عن 1 ميغا إلكترون فولت)، سيكون كافياً استخدام صفيحة ألومنيوم عادية بسمك 3-5 مم.

إشعاع الفوتون: أشعة جاما والأشعة السينية

يشمل إشعاع الفوتون نوعين من الإشعاع: الأشعة السينية (يمكن أن تكون bremsstrahlung ومميزة) وإشعاع جاما.

النوع الأكثر شيوعًا من إشعاع الفوتون هو جسيمات جاما عالية الطاقة جدًا وذات الطول الموجي القصير جدًا، وهي عبارة عن تيار من الفوتونات عالية الطاقة عديمة الشحنة. على عكس أشعة ألفا وبيتا، فإن جسيمات جاما لا تنحرف عن طريق المجالات المغناطيسية والكهربائية ولها قوة اختراق أكبر بكثير. بكميات معينة ولفترة معينة من التعرض لأشعة جاما يمكن أن تسبب مرض الإشعاع وتؤدي إلى أنواع مختلفة من السرطان. فقط العناصر الكيميائية الثقيلة مثل الرصاص واليورانيوم المنضب والتنغستن يمكنها منع انتشار تدفق جزيئات جاما.

الإشعاع النيوتروني

يمكن أن يكون مصدر الإشعاع النيوتروني هو التفجيرات النووية والمفاعلات النووية والمختبرات والمنشآت الصناعية. النيوترونات نفسها هي جزيئات محايدة كهربائيًا وغير مستقرة (عمر النصف للنيوترون الحر حوالي 10 دقائق)، والتي تتميز، بسبب عدم وجود شحنة بها، بقدرة اختراق عالية مع درجة ضعيفة من التفاعل مع المادة. يعد الإشعاع النيوتروني خطيرًا للغاية، لذلك يتم استخدام عدد من المواد الخاصة التي تحتوي بشكل أساسي على الهيدروجين للحماية منه. من الأفضل امتصاص الإشعاع النيوتروني بواسطة الماء العادي والبولي إيثيلين والبارافين ومحاليل هيدروكسيدات المعادن الثقيلة.

كيف يؤثر الإشعاع المؤين على المواد؟

جميع أنواع الإشعاعات المؤينة لها تأثير على المواد المختلفة بدرجة أو بأخرى، لكنه يكون أكثر وضوحا في جسيمات جاما والنيوترونات. وبالتالي، مع التعرض لفترات طويلة، يمكنهم تغيير خصائص المواد المختلفة بشكل كبير، وتغيير التركيب الكيميائي للمواد، وتأين العوازل ويكون لها تأثير مدمر على الأنسجة البيولوجية. لن يسبب إشعاع الخلفية الطبيعية ضررًا كبيرًا لأي شخص، ومع ذلك، عند التعامل مع المصادر الاصطناعية للإشعاع المؤين، يجب أن تكون حذرًا للغاية وتتخذ جميع التدابير اللازمة لتقليل مستوى التعرض للإشعاع على الجسم.

يتم تحديد الخصائص الوقائية للمواد من الإشعاع النيوتروني من خلال قدرتها على الاعتدال والامتصاص ودرجة التنشيط. يتم التحكم في النيوترونات السريعة بشكل أكثر فعالية بواسطة المواد ذات الأعداد الذرية المنخفضة، مثل الجرافيت والمواد التي تحتوي على الهيدروجين (الماء الخفيف والثقيل، والبلاستيك، والبولي إيثيلين، والبارافين). لامتصاص النيوترونات الحرارية بشكل فعال، يتم استخدام المواد ذات المقطع العرضي الكبير للامتصاص: المركبات التي تحتوي على البورون - فولاذ البورون، والبورال، وجرافيت البورون، وكربيد البورون، وكذلك الكادميوم والخرسانة (على الليمونيت والخامات الأخرى التي تحتوي على ماء مرتبط).

يستخدم الماء ليس فقط كمهدئ للنيوترونات، ولكن أيضًا كمادة وقائية ضد الإشعاع النيوتروني بسبب الكثافة العالية لذرات الهيدروجين. بعد اصطدامه بذرات الهيدروجين، يتباطأ النيوترون السريع ويتحول إلى طاقة حرارية ثم يمتصه الوسط. عندما تمتص نوى الهيدروجين النيوترونات الحرارية وفقًا للتفاعل H(n,γ)D، يظهر التقاط إشعاع γ بطاقة E = 2.23 MeV. يمكن تقليل التقاط الإشعاع بشكل كبير باستخدام الماء المشبع. في هذه الحالة، يمتص البورون النيوترونات الحرارية عبر تفاعل B(n,α)Li، وتكون طاقة إشعاع الالتقاط E = 0.5 MeV. تتم حماية المياه على شكل خزانات مقطعية مملوءة بالمياه مصنوعة من الفولاذ أو مواد أخرى.

يمتص الكادميوم النيوترونات بشكل جيد عند طاقات أقل من 0.5 فولت. تعمل طبقة من الكادميوم بسمك 0.1 سم على تقليل كثافة تدفق النيوترونات الحرارية بمقدار 109 مرات. في هذه الحالة، يظهر التقاط إشعاع γ بطاقة تصل إلى 7.5 ميجا فولت. لا يمتلك الكادميوم خواص ميكانيكية جيدة بما فيه الكفاية. لذلك، يتم استخدام سبيكة الكادميوم مع الرصاص في كثير من الأحيان، والتي، إلى جانب خصائص الحماية الجيدة من النيوترونات والإشعاع، لها خصائص ميكانيكية أفضل مقارنة بالكادميوم النقي.

تعتبر الخرسانة المادة الأساسية للوقاية من الإشعاع ما لم تكن كتلة وحجم الدرع محدودين. تتكون الخرسانة المستخدمة للحماية من الإشعاع من ركام مرتبط مع الأسمنت. تشتمل تركيبة الأسمنت بشكل أساسي على أكاسيد الكالسيوم والسيليكون والألمنيوم والحديد والنوى الخفيفة، التي تمتص إشعاع جاما بشكل مكثف وتبطئ النيوترونات السريعة نتيجة الاصطدامات المرنة وغير المرنة. يعتمد تخفيف كثافة تدفق النيوترونات في الخرسانة على محتوى الماء في مادة التدريع، والذي يتحدد بشكل أساسي حسب نوع الخرسانة المستخدمة. يمكن زيادة امتصاص النيوترونات عن طريق التدريع الخرساني بشكل كبير عن طريق إدخال مركب البورون في مادة التدريع. يمكن أن يكون تصميم الحماية الخرسانية متجانسًا (للمفاعلات الكبيرة) أو يتكون من كتل منفصلة (للمفاعلات الصغيرة).

قياس جرعات الإشعاع النيوتروني

يتم تحديد عمليات تفاعل النيوترونات مع المادة من خلال طاقة النيوترونات والتركيب الذري للوسط الممتص. لتسجيل النيوترونات يتم استخدام أنواع مختلفة من الإشعاع الثانوي الناتج عن التفاعلات النووية أو تشتت النيوترونات على النوى مع انتقال الطاقة إليها. يتم تسجيل النيوترونات الحرارية وفوق الحرارية باستخدام التفاعلات 10B(n, α)7Li, 6Li(n, α)3H, 3He(n, p)3H، بالإضافة إلى انشطار النوى الثقيلة 235U و239Pu.

العدادات النسبيةإذا حدث التفاعل مع البورون داخل عداد متناسب، فيمكن بسهولة تسجيل النوى الناتجة 4He و7Li، التي تطير بعيدًا بطاقة 1.6 و0.9 MeV، على التوالي. عادةً ما تكون عدادات النيوترونات المتناسبة ذات جدران سميكة إلى حد ما، ويمكن ملء العدادات بغاز BF3، حيث يدخل 10B إلى الجزيء. يمكن تطبيق طبقة رقيقة من مادة B4C الصلبة على السطح الداخلي للجدار المضاد (في هذه الحالة، يشارك جزيء واحد فقط في التأين، حيث يمتص الجدار الآخر). لذلك، فإن الغرف المملوءة بالغاز BF3 أكثر كفاءة من الغرف ذات الطبقة الصلبة من B4C، لاحظ أن احتمال التقاط النيوترونات السريعة بواسطة النواة 10B صغير جدًا. يتم التقاط النيوترونات الحرارية فقط باحتمالية عالية. ومن ناحية أخرى، تصبح النيوترونات السريعة حرارية عندما تتباطأ. يمكن تحويل كاشف النيوترونات الحراري إلى كاشف نيوترون سريع من خلال إحاطته بطبقة من وسيط النيوترونات، وهي مادة تحتوي على نسبة عالية من الهيدروجين (على سبيل المثال، البارافين). تصنع هذه الكاشفات "كاملة الموجات" من 2-3 طبقات أسطوانية محورية تحتوي على الهيدروجين مع عداد بورون داخلي أو من عدة كرات بولي إيثيلين بأقطار مختلفة - يتم وضع المشرفين على الكاشف بحيث يكون في وسط الكرة.

الشكل 5: عداد كل الموجات

يظهر في الشكل 5 تصميم عداد الموجات الكاملة، والذي يمكنه اكتشاف النيوترونات في النطاق من 0.1 إلى 5 ميجا فولت بكفاءة ثابتة. يتكون العداد من كتلتين من البارافين الأسطوانية (1)، مدمجة واحدة في الأخرى (قطر 380 و 200 مم، طول 500 و 350 مم، على التوالي)، يوجد بينهما شاشة (2) مكونة من طبقة من B2O3. تم تصميم الشاشة وكتلة البارافين الأسطوانية الخارجية لتقليل حساسية عداد الموجات الكاملة للنيوترونات المتناثرة القادمة من غير الطرف الأيمن للعداد. يتم تركيب عداد البورون النسبي (4) داخل كتل البارافين، والذي يتم إغلاقه عند الطرف الأيمن بغطاء من الكادميوم (5) للحماية من شعاع مباشر من النيوترونات الحرارية. ولزيادة كفاءة تسجيل النيوترونات البطيئة، تم حفر عدة ثقوب (3) حول محيط الجزء النهائي من البارافين. تخترق النيوترونات السريعة البارافين، حيث يتم إبطاؤها وتسجيلها بواسطة عداد. عند كثافة تدفق نيوترون تبلغ 1 نيوترون / (cm2 s) يصل معدل العد لعداد الموجات الكاملة إلى 200 عداد / دقيقة كفاءة عداد البورون ح، اعتمادًا على طول حجم العمل l، طاقة النيوترونات En وضغط الغاز p، يمكن تحديده بالصيغة:

η = 1 - exp(-0.07 Р l/En1/2) (4)

عند p = 0.1 ميجاباسكال، l = 20 سم، En = 0.0253 فولت، η = 0.9

غرف الانشطار.للكشف عن النيوترونات مهما كانت طاقتها، يمكن استخدام انشطار النوى الثقيلة في غرف الانشطار، على سبيل المثال 235U و239Pu. تتغير المقاطع العرضية الانشطارية بشكل طفيف عبر نطاق واسع من طاقات النيوترونات ولها أعلى القيم مقارنة بالمقاطع العرضية الانشطارية للنويدات المشعة الأخرى. لتجنب الامتصاص الذاتي لمنتجات الانشطار، يتم تطبيق المادة الانشطارية في طبقة رقيقة (0.02 - 2 مجم/سم2) على أقطاب غرفة التأين المملوءة بالأرجون (0.5 - 1.0 ميجا باسكال).

أرز. 6. غرفة الانشطار ذات الكفاءة العالية.

بالمقارنة مع عدادات البورون، تعتبر غرف الانشطار أكثر متانة ويمكن أن تعمل في درجات حرارة عالية. تبلغ كفاءة غرف الانشطار التي تحتوي على 235U 0.6%، وهي أقل بكثير من عدادات البورون. لزيادة حساسية غرف الانشطار للإشعاع النيوتروني، من الضروري زيادة سطح أقطاب الغرفة. يظهر الشكل 6 غرفة انشطارية عالية الكفاءة تحتوي على أربعة أقطاب ألمنيوم متحدة المركز.

الإشعاع النيوترونييحدث أثناء التفاعلات النووية (في المفاعلات النووية والمنشآت الصناعية والمختبرية أثناء التفجيرات النووية). النيوترون الحر هو جسيم غير مستقر ومحايد كهربائيًا ويبلغ عمره حوالي 15 دقيقة (880.1 ± 1.1 ثانية).

تنتج التفاعلات غير المرنة إشعاعًا ثانويًا، والذي يمكن أن يتكون من جسيمات مشحونة وكميات جاما.

في التفاعلات المرنة، من الممكن التأين العادي للمادة. إن قدرة النيوترونات على الاختراق عالية جدًا بسبب نقص الشحنة، ونتيجة لذلك، ضعف التفاعل مع المادة. تعتمد قدرة النيوترونات على الاختراق على طاقتها وتركيب ذرات المادة التي تتفاعل معها. تكون طبقة نصف التوهين للمواد الخفيفة للإشعاع النيوتروني أصغر بعدة مرات من المواد الثقيلة. المواد الثقيلة، مثل المعادن، تخفف من إشعاع النيوترونات بشكل أقل من إشعاع جاما. تقليديًا، تنقسم النيوترونات، اعتمادًا على طاقتها الحركية، إلى سريعة (تصل إلى 10 ميغا إلكترون فولت)، وفائقة السرعة، ومتوسطة، وبطيئة، وحرارية. يتمتع الإشعاع النيوتروني بقدرة اختراق كبيرة. تدخل النيوترونات البطيئة والحرارية في تفاعلات نووية، مما قد يؤدي إلى تكوين نظائر مستقرة أو مشعة.

حماية

يتم امتصاص النيوترونات السريعة بشكل سيئ من قبل أي نواة، لذلك يتم استخدام مزيج من الممتص الوسيط للحماية من إشعاع النيوترونات. أفضل المشرفين هي المواد التي تحتوي على الهيدروجين. عادة ما يتم استخدام الماء والبارافين والبولي ايثيلين. كما يستخدم البريليوم والجرافيت كمشرفين. يتم امتصاص النيوترونات المتأخرة جيدًا بواسطة نوى البورون والكادميوم.

نظرًا لأن امتصاص إشعاع النيوترون يكون مصحوبًا بإشعاع جاما، فمن الضروري استخدام شاشات متعددة الطبقات مصنوعة من مواد مختلفة: الرصاص والبولي إيثيلين والمياه الفولاذية وما إلى ذلك. وفي بعض الحالات، المحاليل المائية لهيدروكسيدات المعادن الثقيلة، على سبيل المثال الحديد الحديد ، تستخدم لامتصاص إشعاع النيوترون وجاما (OH)3 في وقت واحد.

يشكل الإشعاع المشع، الذي يتفاعل مع البيئة المشععة، أيونات ذات علامات مختلفة. تسمى هذه العملية بالتأين وهي ناتجة عن التأثير على الوسط المشعع لنواة ذرات الهيليوم (جسيمات ألفا) والإلكترونات والبوزيترونات (جسيمات بيتا) وكذلك الجسيمات غير المشحونة (الإشعاع الجسيمي والنيوتروني) والكهرومغناطيسي (جاما). -الإشعاع)، الفوتون (الخاصية، Bremsstrahlung والأشعة السينية) والإشعاعات الأخرى. ولا تدرك الحواس البشرية أيًا من هذه الأنواع من الإشعاعات المشعة.

الإشعاع النيوتروني هو تدفق جسيمات متعادلة كهربائيًا من النواة. إن ما يسمى بالإشعاع الثانوي للنيوترون، عندما يصطدم بأي نواة أو إلكترون، يكون له تأثير مؤين قوي. يتم تخفيف إشعاع النيوترونات بشكل فعال على نوى العناصر الخفيفة، وخاصة الهيدروجين، وكذلك على المواد التي تحتوي على هذه النوى - الماء، البارافين، البولي إيثيلين، إلخ.

غالبًا ما يستخدم البارافين كمادة واقية، حيث سيكون سمك مصادر النيوترونات Po-Be و Po-B أقل بحوالي 1.2 مرة من سمك الحماية المائية. تجدر الإشارة إلى أن الإشعاع النيوتروني الصادر عن مصادر النظائر المشعة غالبًا ما يكون مصحوبًا بإشعاع γ، لذلك من الضروري التحقق مما إذا كانت حماية النيوترونات توفر أيضًا حماية ضد إشعاع γ. إذا لم يتم توفيره، فمن الضروري إدخال مكونات ذات عدد ذري مرتفع (الحديد والرصاص) في الحماية.

في التشعيع الخارجي، يلعب الدور الرئيسي إشعاع جاما والنيوترون. تعد جسيمات ألفا وبيتا العامل المدمر الرئيسي في السحب المشعة التي تتكون من منتجات الانشطار والحطام الانشطاري والمواد المنشطة الثانوية الناتجة عن انفجار نووي، ولكن يتم امتصاص هذه الجسيمات بسهولة عن طريق الملابس والطبقات السطحية من الجلد. تحت تأثير النيوترونات البطيئة، يتم إنشاء النشاط الإشعاعي المستحث في الجسم، والذي تم العثور عليه في العظام والأنسجة الأخرى للعديد من الأشخاص الذين ماتوا في اليابان بسبب مرض الإشعاع.

قنبلة نيوترونية

تختلف القنبلة النيوترونية عن الأنواع "الكلاسيكية" من الأسلحة النووية - القنابل الذرية والهيدروجينية - في القوة بشكل أساسي. يبلغ إنتاجها حوالي 1 كيلو طن من مادة تي إن تي، وهو أقل 20 مرة من قوة قنبلة هيروشيما، وأقل بحوالي 1000 مرة من القنابل الهيدروجينية الكبيرة (ميجا طن). إن موجة الصدمة والإشعاع الحراري الناتج عن انفجار قنبلة نيوترونية أضعف بعشر مرات من الانفجار الجوي لقنبلة ذرية من نوع هيروشيما. وبالتالي فإن انفجار قنبلة نيوترونية على ارتفاع 100 متر فوق سطح الأرض لن يسبب الدمار إلا في دائرة نصف قطرها 200-300 متر إشعاع النيوترونات السريعة التي تبلغ كثافة تدفقها أثناء انفجار قنبلة نيوترونية 14 مرات أعلى مما كانت عليه أثناء انفجار القنابل "الكلاسيكية" لها تأثير مدمر على جميع الكائنات الحية القنابل النووية. تقتل النيوترونات جميع الكائنات الحية ضمن دائرة نصف قطرها 2.5 كم. وبما أن الإشعاع النيوتروني يخلق نظائر مشعة قصيرة العمر، فيمكنك "بأمان" الاقتراب من مركز انفجار القنبلة النيوترونية - بحسب صانعيها - خلال 12 ساعة. وللمقارنة، نشير إلى أن القنبلة الهيدروجينية تلوث منطقة ما بشكل دائم نصف قطرها حوالي 7 كم مع المواد المشعة.

اكتب مراجعة عن مقال "الإشعاع النيوتروني"

ملحوظات

الأدب

أميروف ي.س.سلامة الحياة. كن2. الفصل2، 1998، 270 ص.
أتامانيوك ف.ج.الدفاع المدني، 1987، 288 ص.
بيلوف إس.سلامة الحياة 2000، 2000، 345 ص.
كوشيليف ف.ب.حماية العمال في صناعة تكرير النفط والبتروكيماويات (رقم 87-88، 157-158 ص.)، 1983، 472 ص.
بانوف جي.إي.حماية العمل أثناء تطوير حقول النفط والغاز، 1982، 248 ص.
إرمين ف.ج.طرق ووسائل ضمان السلامة المهنية في الهندسة الميكانيكية، 2000، 328 ص.
كاربوف ب.د.دليل الصحة المهنية، 1976، 536 ص.
كوكوريف ن.ب.الصحة المهنية في الإنتاج العدد 2، 1973، 160 ص.
باتولين أو.ف.السلامة الإشعاعية في الكشف عن العيوب الصناعية، 1977، 136 ص.
تولديشي يو.ن.الإشعاع – التهديد والأمل، 1979، 416 ص.
بيلوف إس.وسائل الحماية في الهندسة الميكانيكية دليل الحساب والتصميم، 1989، 366 ص.
شراغا م.خ.أساسيات علم السموم (للتخصصات الهندسية)، 2003، 211 ص.
غرينين أ.س.سلامة الحياة، 2002، 288 ص.
أوشاكوف ك.ز.سلامة الحياة - كتاب مدرسي للجامعات، 2000، 427 ص.
بوشينوك أ.ب.موسوعة السلامة والصحة المهنية ط2، 2001، 926 ص.
كوشيليف ف.ب.حماية العمال في صناعة تكرير النفط والبتروكيماويات، 1983، 472 ص.
ماكاروف ج.ف.السلامة المهنية في الصناعة الكيميائية، 568 ص.

مقتطف يميز الإشعاع النيوتروني

قال نابليون وهو يقترب مرة أخرى من الجنرال الذي يقترب: "أنت متحمس جدًا يا بيليارد". "من السهل أن ترتكب خطأً في حرارة النار." اذهب وانظر ثم تعال إلي.
قبل أن يتاح لبيليار الوقت للاختفاء عن الأنظار، ركض رسول جديد من ساحة المعركة من الجانب الآخر.
- إيه بيان، qu"est ce qu"il y a؟ [حسنًا، ماذا أيضًا؟] - قال نابليون بلهجة رجل منزعج من التدخل المستمر.
"سيدي، الأمير... [السيادي، الدوق...]،" بدأ المساعد.
- طلب تعزيزات؟ - قال نابليون بإشارة غاضبة. أحنى المساعد رأسه بالإيجاب وبدأ في تقديم التقرير؛ لكن الإمبراطور ابتعد عنه، واتخذ خطوتين، وتوقف، وعاد ودعا بيرتييه. قال وهو ينشر يديه قليلاً: "نحن بحاجة إلى تقديم احتياطيات". - من تعتقد أنه يجب إرساله إلى هناك؟ - التفت إلى بيرتييه، إلى هذا oison que j'ai fait aigle [الإوزة التي صنعتها نسرًا]، كما دعاه لاحقًا.
"سيدي، هل يجب أن أرسل فرقة كلاباريد؟" - قال بيرتييه الذي حفظ كل الفرق والأفواج والكتائب.
أومأ نابليون رأسه بالإيجاب.
انطلق المساعد نحو قسم كلاباريدي. وبعد دقائق قليلة، تحرك الحارس الشاب، الذي كان يقف خلف التل، من مكانه. نظر نابليون بصمت في هذا الاتجاه.
"لا،" التفت فجأة إلى بيرتييه، "لا أستطيع إرسال كلاباريد". قال: "أرسل فرقة فريانت".
على الرغم من عدم وجود أي فائدة في إرسال فرقة فريانت بدلاً من كلاباريد، وحتى أنه كان هناك إزعاج وتأخير واضح في إيقاف كلاباريد الآن وإرسال فريانت، فقد تم تنفيذ الأمر بدقة. لم ير نابليون أنه فيما يتعلق بقواته كان يلعب دور الطبيب الذي يتدخل في أدويته - وهو الدور الذي فهمه وأدانه بشكل صحيح.
اختفت فرقة فريانت، مثل الآخرين، في دخان ساحة المعركة. واصل المساعدون القفز من اتجاهات مختلفة، وقال الجميع نفس الشيء، كما لو كانوا متفقين. طلب الجميع تعزيزات، وقال الجميع إن الروس متمسكون بمواقعهم وينتجون un feu d'enfer [نار الجحيم] التي كان الجيش الفرنسي يذوب منها.
جلس نابليون مدروسًا على كرسي قابل للطي.
جائعًا في الصباح، اقترب السيد دي بوسيت، الذي كان يحب السفر، من الإمبراطور وتجرأ على تقديم وجبة الإفطار لجلالة الملك باحترام.
وقال: "آمل أن أتمكن الآن من تهنئة جلالتك على فوزك".
هز نابليون رأسه بصمت. معتقدًا أن النفي يشير إلى النصر وليس إلى الإفطار، سمح السيد دي بوسيت لنفسه بأن يقول مازحًا ومحترمًا إنه لا يوجد سبب في العالم يمكن أن يمنع المرء من تناول وجبة الإفطار عندما يكون بإمكانه فعل ذلك.
"Allez vous... [اخرج إلى...]،" قال نابليون فجأة كئيبًا واستدار بعيدًا. أشرقت ابتسامة سعيدة من الندم والتوبة والبهجة على وجه السيد بوس، ومشى بخطوة عائمة نحو الجنرالات الآخرين.
كان نابليون يشعر بشعور ثقيل، يشبه ذلك الذي يشعر به مقامر سعيد دائمًا يتخلص من أمواله بجنون، ويفوز دائمًا، وفجأة، فقط عندما يحسب كل فرص اللعبة، يشعر أنه كلما كانت حركته أكثر تفكيرًا، كلما كانت حركته أكثر ذكاءً. من المحتمل أنه كان سيخسر.
كانت القوات هي نفسها، والجنرالات هي نفسها، وكانت الاستعدادات هي نفسها، والتصرف هو نفسه، ونفس الإعلان Courte et energique [إعلان قصير ونشط]، وكان هو نفسه هو نفسه، كان يعرف ذلك، كان يعرف ذلك لقد كان أكثر خبرة بكثير والآن أصبح أكثر مهارة مما كان عليه من قبل، حتى أن العدو كان هو نفسه كما هو الحال في أوسترليتز وفريدلاند؛ لكن تأرجح اليد الرهيب سقط بطريقة سحرية بلا حول ولا قوة.
كل تلك الأساليب السابقة كانت تتوج بالنجاح دائمًا: تركيز البطاريات في نقطة واحدة، وهجوم الاحتياط لاختراق الخط، وهجوم فرسان الرجال الحديديين - كل هذه الأساليب كانت قد استخدمت بالفعل تم استخدامه، ولم يقتصر الأمر على النصر فحسب، بل جاءت نفس الأخبار من جميع الجهات عن قتلى وجرحى من الجنرالات، وعن الحاجة إلى تعزيزات، وعن استحالة إسقاط الروس، وعن اضطراب القوات.
في السابق، بعد أمرين أو ثلاثة، عبارات أو ثلاث عبارات، كان المارشالات والمساعدون يركضون بالتهاني والوجوه المرحة، معلنين عن فيلق السجناء، des faisceaux de drapeaux et d'aigles ennemis، [مجموعات من نسور العدو واللافتات،] والبنادق "، والقوافل، ومورات، كجوائز، طلب فقط الإذن بإرسال سلاح الفرسان لالتقاط القوافل. حدث هذا في لودي، مارينجو، أركول، جينا، أوسترليتز، فاجرام، وما إلى ذلك، وما إلى ذلك، الآن كان هناك شيء غريب يحدث له القوات.
على الرغم من الأخبار حول الاستيلاء على الهبات، رأى نابليون أنه لم يكن هو نفسه، وليس على الإطلاق كما هو الحال في جميع معاركه السابقة. لقد رأى أن نفس الشعور الذي عاشه قد شعر به جميع الأشخاص من حوله الذين كانوا من ذوي الخبرة في المعركة. كانت كل الوجوه حزينة، وكل العيون تجنبت بعضها البعض. فقط بوس لم يتمكن من فهم أهمية ما كان يحدث. لقد كان نابليون، بعد تجربته الطويلة في الحرب، يعرف جيدًا ما يعنيه أن لا ينتصر المهاجم في المعركة لمدة ثماني ساعات، بعد كل الجهود التي بذلها. كان يعلم أنها كانت معركة خاسرة تقريبًا وأن أدنى فرصة يمكن أن تدمره هو وقواته الآن - في تلك النقطة المتوترة من التردد التي وقفت عليها المعركة.
عندما قلب في مخيلته هذه الحملة الروسية الغريبة برمتها، والتي لم يتم فيها الفوز في معركة واحدة، والتي لم يتم فيها الاستيلاء على لافتات ولا مدافع ولا فيالق من القوات خلال شهرين، عندما نظر إلى الوجوه الحزينة سرًا لهؤلاء من حوله واستمع إلى تقارير تفيد بأن الروس ما زالوا واقفين - سيطر عليه شعور رهيب ، مشابه للشعور الذي عاشه في الأحلام ، وخطر في ذهنه كل الأحداث المؤسفة التي يمكن أن تدمره. يمكن للروس أن يهاجموا جناحه الأيسر، ويمكن أن يمزقوا وسطه، ويمكن أن تقتله قذيفة مدفع طائشة. كل هذا كان ممكنا. في معاركه السابقة، كان يفكر فقط في حوادث النجاح، ولكن الآن تعرض له عدد لا يحصى من الحوادث المؤسفة، وكان يتوقعها كلها. نعم كان الأمر كما في الحلم، عندما يتخيل الإنسان أن شريرًا يهاجمه، فيتأرجح الرجل في الحلم ويضرب شريره بتلك القوة الرهيبة التي يعلم أنها يجب أن تدمره، ويشعر أن يده عاجزة وناعمة، تسقط مثل قطعة قماش، ويسيطر رعب الموت الذي لا يقاوم على الرجل العاجز.

الإشعاع الإشعاعي هو تأثير قوي على جسم الإنسان، قادر على التسبب في عمليات لا رجعة فيها تؤدي إلى عواقب مأساوية.اعتمادا على القوة، يمكن لأنواع مختلفة من الإشعاع المشع أن تسبب أمراضا خطيرة، أو على العكس من ذلك، يمكن أن تشفي شخصا. يتم استخدام بعضها لأغراض التشخيص. بمعنى آخر، كل شيء يعتمد على إمكانية التحكم في العملية، أي. شدة ومدة تأثيرها على الأنسجة البيولوجية.

جوهر هذه الظاهرة

بشكل عام، يشير مصطلح الإشعاع إلى إطلاق الجسيمات وانتشارها على شكل موجات. يتضمن النشاط الإشعاعي التفكك التلقائي لنواة ذرات بعض المواد مع ظهور تيار من الجزيئات المشحونة عالية الطاقة. تسمى المواد القادرة على مثل هذه الظاهرة بالنويدات المشعة.

إذن ما هو الإشعاع المشع؟ عادة، يشير هذا المصطلح إلى كل من الانبعاثات المشعة والإشعاعية. إنه في جوهره تدفق موجه للجزيئات الأولية ذات الطاقة الكبيرة، مما يسبب تأين أي وسيلة تقع في طريقها: الهواء والسوائل والمعادن والمعادن وغيرها من المواد، وكذلك الأنسجة البيولوجية. يؤدي تأين أي مادة إلى تغيير في بنيتها وخصائصها الأساسية. الأنسجة البيولوجية، بما في ذلك. يتعرض جسم الإنسان لتغيرات لا تتوافق مع نشاطه الحياتي.

الأنواع المختلفة من الإشعاعات المشعة لها قوى اختراق وتأين مختلفة. تعتمد الخصائص الضارة على الخصائص الرئيسية التالية للنويدات المشعة: نوع الإشعاع، وقوة التدفق، ونصف العمر. يتم تقييم قدرة التأين من خلال مؤشر محدد: عدد أيونات المادة المتأينة المتكونة على مسافة 10 ملم على طول مسار اختراق الإشعاع.

آثار سلبية على الإنسان

التعرض للإشعاع عند البشر يؤدي إلى تغيرات هيكلية في أنسجة الجسم. ونتيجة التأين تظهر فيها الجذور الحرة، وهي جزيئات نشطة كيميائيا تعمل على إتلاف الخلايا وقتلها. إن الجهاز الهضمي والجهاز البولي التناسلي وجهاز المكونة للدم هو الأول والأكثر تضرراً. وتظهر أعراض حادة لخللها: الغثيان والقيء، والحمى، وخلل في وظيفة الأمعاء.

نموذجي تمامًا هو إعتام عدسة العين الإشعاعي الناجم عن التعرض للإشعاع على أنسجة العين. ويلاحظ أيضًا عواقب وخيمة أخرى للتعرض للإشعاع: تصلب الأوعية الدموية وانخفاض حاد في المناعة ومشاكل دموية. يعد الضرر الذي يلحق بالآلية الوراثية خطيرًا بشكل خاص. الجذور النشطة الناتجة قادرة على تغيير بنية الناقل الرئيسي للمعلومات الوراثية - الحمض النووي. يمكن أن تؤدي مثل هذه الاضطرابات إلى طفرات غير متوقعة تؤثر على الأجيال اللاحقة.

تعتمد درجة الضرر الذي يلحق بجسم الإنسان على أنواع الإشعاع المشع التي حدثت وشدتها وقابلية الجسم الفردية.المؤشر الرئيسي هو جرعة الإشعاع، والتي توضح مقدار الإشعاع الذي دخل الجسم. لقد ثبت أن جرعة واحدة كبيرة أكثر خطورة بكثير من تراكم هذه الجرعة أثناء التعرض لفترات طويلة للإشعاع منخفض الطاقة. يتم قياس كمية الإشعاع التي يمتصها الجسم بوحدة إيفرت (Ev).

أي بيئة معيشية لديها مستوى معين من الإشعاع. يعتبر مستوى الإشعاع الخلفي الذي لا يزيد عن 0.18-0.2 مللي إلكترون فولت/ساعة أو 20 ميكرورونتجين أمرًا طبيعيًا. ويقدر المستوى الحرج الذي يؤدي إلى الوفاة بـ 5.5-6.5 إيف.

أنواع الإشعاع

كما ذكرنا، فإن الإشعاع الإشعاعي وأنواعه يمكن أن يؤثر على جسم الإنسان بطرق مختلفة. يمكن تمييز الأنواع الرئيسية التالية من الإشعاع.

الإشعاع الجسيمي، وهو عبارة عن تيار من الجسيمات:

إشعاع ألفا. وهو تيار يتكون من جسيمات ألفا التي تتمتع بقدرة تأين هائلة، ولكن عمق الاختراق صغير. حتى قطعة من الورق السميك يمكنها إيقاف مثل هذه الجزيئات. تلعب ملابس الشخص دور الحماية بشكل فعال.
ينجم إشعاع بيتا عن تيار من جسيمات بيتا التي تنتقل بسرعات قريبة من سرعة الضوء. ونظرًا للسرعة الهائلة، فقد زادت قدرة هذه الجزيئات على الاختراق، لكن قدراتها المؤينة أقل مما كانت عليه في الإصدار السابق. يمكن أن تكون نوافذ النوافذ أو الصفائح المعدنية بسمك 8-10 مم بمثابة حاجز من هذا الإشعاع. إنه خطير جدًا على البشر إذا لامس الجلد بشكل مباشر.
يتكون الإشعاع النيوتروني من نيوترونات وله أكبر تأثير ضار. يتم توفير الحماية الكافية ضدها من خلال المواد التي تحتوي على الهيدروجين في بنيتها: الماء، البارافين، البولي إيثيلين، إلخ.

الإشعاع الموجي وهو الانتشار الشعاعي للطاقة:

إشعاع جاما هو، في جوهره، مجال كهرومغناطيسي ينشأ أثناء التحولات الإشعاعية في الذرات. تنبعث الموجات على شكل كمات ونبضات. يتمتع الإشعاع بنفاذية عالية جدًا، ولكن قدرته على التأين منخفضة. للحماية من هذه الأشعة، هناك حاجة إلى شاشات مصنوعة من المعادن الثقيلة.
الأشعة السينية، أو الأشعة السينية. تشبه هذه الأشعة الكمومية في كثير من النواحي أشعة جاما، لكن قدراتها على الاختراق تكون أقل إلى حد ما. يتم إنتاج هذا النوع من الموجات في وحدات الأشعة السينية الفراغية عن طريق ضرب الإلكترونات ضد هدف خاص. والغرض التشخيصي لهذا الإشعاع معروف جيدا. ومع ذلك، ينبغي أن نتذكر أن تأثيره لفترات طويلة يمكن أن يسبب ضررا خطيرا لجسم الإنسان.

كيف يمكن أن يصبح الشخص مشععا؟

يتلقى الشخص إشعاعًا مشعًا إذا اخترق الإشعاع جسده. يمكن أن يحدث بطريقتين: التأثير الخارجي والداخلي. في الحالة الأولى، يقع مصدر الإشعاع المشع في الخارج، ولأسباب مختلفة يقع الشخص في مجال نشاطه دون حماية مناسبة. يحدث التعرض الداخلي عندما تخترق النويدة المشعة الجسم. يمكن أن يحدث هذا عند تناول الأطعمة أو السوائل المشععة، مع الغبار والغازات، عند استنشاق الهواء الملوث، وما إلى ذلك.

يمكن تقسيم مصادر الإشعاع الخارجية إلى ثلاث فئات:

المصادر الطبيعية: العناصر الكيميائية الثقيلة والنظائر المشعة.
المصادر الاصطناعية: الأجهزة التقنية التي توفر الإشعاع أثناء التفاعلات النووية المناسبة.
الإشعاع المستحث: البيئات المختلفة، بعد تعرضها للإشعاع المؤين المكثف، تصبح هي نفسها مصدرًا للإشعاع.

تشمل أخطر الأجسام من حيث التعرض الإشعاعي المحتمل مصادر الإشعاع التالية:

الصناعات المتعلقة باستخراج ومعالجة وتخصيب النويدات المشعة وإنتاج الوقود النووي للمفاعلات، وخاصة صناعة اليورانيوم.
المفاعلات النووية من أي نوع، بما في ذلك. في محطات الطاقة والسفن.
تعمل شركات الكيمياء الإشعاعية في تجديد الوقود النووي.
أماكن تخزين (التخلص) من نفايات المواد المشعة، وكذلك مؤسسات معالجتها.
عند استخدام الإشعاع في مختلف الصناعات: الطب والجيولوجيا والزراعة والصناعة وغيرها.
اختبار الأسلحة النووية والتفجيرات النووية للأغراض السلمية.

مظهر من مظاهر الأضرار التي لحقت الجسم

تلعب خصائص الإشعاع الإشعاعي دورًا حاسمًا في درجة الضرر الذي يلحق بجسم الإنسان.نتيجة التعرض، يتطور مرض الإشعاع، والذي يمكن أن يكون له اتجاهين: الضرر الجسدي والجيني. بناءً على وقت ظهور المرض، يتم التمييز بين التأثيرات المبكرة والمتأخرة.

يكشف التأثير المبكر عن أعراض مميزة في الفترة من ساعة إلى شهرين. تعتبر العلامات التالية نموذجية: احمرار الجلد وتقشيره، غيوم عدسة العين، انتهاك عملية المكونة للدم. الخيار المتطرف بجرعة كبيرة من الإشعاع هو الموت. يتميز الضرر الموضعي بعلامات مثل الحروق الإشعاعية للجلد والأغشية المخاطية.

يتم الكشف عن المظاهر طويلة المدى بعد 3-5 أشهر، أو حتى بعد عدة سنوات. في هذه الحالة، هناك آفات جلدية مستمرة، وأورام خبيثة من مواقع مختلفة، وتدهور حاد في المناعة، وتغيرات في تكوين الدم (انخفاض كبير في مستوى خلايا الدم الحمراء والكريات البيض والصفائح الدموية والعدلات). ونتيجة لذلك، غالبًا ما تتطور أمراض معدية مختلفة وينخفض متوسط العمر المتوقع بشكل كبير.

ولمنع تعرض الإنسان للإشعاعات المؤينة، يتم استخدام أنواع مختلفة من الحماية، والتي تعتمد على نوع الإشعاع. بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم معايير صارمة بشأن الحد الأقصى لمدة بقاء الشخص في منطقة الإشعاع، والحد الأدنى للمسافة إلى مصدر الإشعاع، واستخدام معدات الحماية الشخصية وتركيب الشاشات الواقية.

طبيب أمراض الرئة، معالج، طبيب القلب، طبيب التشخيص الوظيفي. طبيب من أعلى فئة. الخبرة العملية : 9 سنوات . تخرج من معهد خاباروفسك الطبي الحكومي، الإقامة السريرية في العلاج. أقوم بتشخيص وعلاج والوقاية من أمراض الأعضاء الداخلية، وكذلك إجراء الفحوصات الطبية. أعالج أمراض الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي والجهاز القلبي الوعائي.

إشعاع بيتا

جسيمات بيتا هي تيار من الإلكترونات أو البوزيترونات المنبعثة من نوى العناصر المشعة أثناء اضمحلال بيتا. الإلكترون (ب - جسيم) له كتلة m e = 9.109´10 -31 كجم وشحنة سالبة e = 1.6´10 -19 C. البوزيترون (b + -particle) هو جسيم أولي ذو شحنة كهربائية موجبة، وهو جسيم مضاد بالنسبة للإلكترون. كتلتا الإلكترون والبوزيترون متساويتان، وشحناتهما الكهربائية وعزمهما المغناطيسي متساويان في القيمة المطلقة، ولكنهما متضادان في الإشارة. البوزيترون مستقر، ولكنه موجود في المادة فقط لفترة قصيرة (أجزاء من الثانية) بسبب الفناء بالإلكترونات.

تحتوي جسيمات بيتا لنفس العنصر المشع على كميات مختلفة من الطاقة. ويفسر ذلك طبيعة اضمحلال بيتا للنوى المشعة، حيث يتم توزيع الطاقة الناتجة بين النواة الابنة وجسيم بيتا والنيوترينو بنسب مختلفة. وبالتالي، فإن طيف الطاقة لجسيمات بيتا معقد ومستمر. تتراوح الطاقة القصوى من 0.018 إلى 13.5 ميجا فولت. يمكن أن يحدث اضمحلال بيتا ليس فقط على مستوى الأرض، ولكن أيضًا على المستويات المثارة للنواة الابنة. يسمى تدفق جسيمات بيتا بإشعاع بيتا. نتيجة ل اضمحلال بيتا الإلكترونتتحول النواة الأصلية إلى نواة جديدة، وتبقى كتلتها كما هي، وتزداد الشحنة بمقدار واحد، ويظهر جسيم - مضاد النيوترينو:

اضمحلال البوزيترون بيتايؤدي إلى تكوين نواة لها نفس الكتلة والشحنة، مخفضة بمقدار واحد، ويتكون النيوترينو:

ويختلف النيوترينو عن النيوترينو المضاد في اتجاه دورانه بالنسبة إلى زخمه.

يشير اضمحلال بيتا إلى نوع آخر من التحول النووي - التقاط الإلكترونية، حيث تجذب النواة أحد الإلكترونات الموجودة في المدارات الداخلية للذرة (عادة الطبقة K):

;

يتم ملء موقع الإلكترون الملتقط على الفور بإلكترون من مستوى أعلى، وتنبعث الأشعة السينية. تظل نواة هذه الذرة دون تغيير في الكتلة وتتحول إلى نواة جديدة مع انخفاض الشحن بمقدار واحد.

في كثير من الأحيان، تخضع نفس النويدة المشعة لعدة أنواع من الاضمحلال في وقت واحد. على سبيل المثال، يخضع K-40 لاضمحلال الإلكترون وأسر الإلكترون (K-capture).

وهكذا، بالنسبة لجميع أنواع اضمحلال بيتا، يظل العدد الكتلي للنواة دون تغيير، لكن عدد الشحنة يتغير بمقدار واحد.

عندما تتفاعل جسيمات بيتا مع المادة، يحدث تأين وإثارة للذرات، بينما تنقل جسيمات بيتا طاقتها الحركية إلى الذرات وتتبدد. إن فقدان الطاقة بواسطة جسيم بيتا أثناء كل تفاعل مع المادة يكون مصحوبًا بانخفاض في سرعته إلى السرعة الحرارية لحركة المادة. يبقى جسيم بيتا السالب كإلكترون حر أو يرتبط بذرة متعادلة أو أيون موجب، فيحول الأول إلى أيون سالب والثاني إلى ذرة متعادلة. جسيم بيتا الموجب (البوزيترون) في نهاية مساره يصطدم بالإلكترون ويتحد معه ويفني.

التغيرات المتكررة في اتجاه جسيم بيتا أثناء تفاعله مع المادة تؤدي إلى أن عمق تغلغله في المادة - طول المسار - تبين أنه أقل بكثير من الطول الحقيقي لمسار جسيم بيتا في المادة، والتأين حجمي بطبيعته.

متوسط قيمة التأين المحددة – كثافة التأين الخطية– في الهواء يعتمد على طاقة جسيمات بيتا ويصل إلى 100-300 زوج من الأيونات لكل 1 سم من المسار، ويصل أقصى مدى في الهواء إلى عدة أمتار، في الأنسجة البيولوجية – سنتيمترات، في المعادن – عشرات الميكرونات. سرعة جسيمات بيتا في الهواء قريبة من سرعة الضوء (250.000-270.000 كم/ثانية).

للحماية من إشعاع بيتا، يتم استخدام ما يلي: الزجاج والألومنيوم والزجاج شبكي والبوليمرات - مواد تتكون من عناصر ذات رقم تسلسلي منخفض.

إن سمك طبقة المادة التي يتم فيها امتصاص جسيمات بيتا بالكامل يتوافق مع الحد الأقصى لطول المسار - يمكن تحديد طول مسار جسيمات بيتا التي تتمتع بأعلى طاقة في طيف معين بواسطة الصيغة

حيث R max هو الحد الأقصى لطول التشغيل (سمك الطبقة)، سم؛ E max – الطاقة القصوى لجسيمات بيتا في الطيف، MeV؛ r هي كثافة المادة، جم/سم3.

يؤدي فقدان الطاقة بواسطة جسيمات بيتا وتشتتها في المادة إلى إضعاف تدريجي لتدفق جسيمات بيتا، وهو ما يتم التعبير عنه بالاعتماد الأسي

, (3.4)

حيث N هو عدد جسيمات بيتا التي تمر عبر طبقة من المادة ذات سمك R لكل وحدة زمنية؛ N 0 – العدد الأولي لجسيمات بيتا التي تسقط في وحدة الزمن على الطبقة الماصة؛ م ل – معامل الامتصاص الخطي، سم -1؛ R - سمك الطبقة الماصة، سم.

الإشعاع النيوتروني

تتشكل النيوترونات الحرة أثناء عملية الانشطار النووي التلقائي، مما يعني انشطارها، أي انشطارها. تتحلل إلى شظيتين، فإن مجموع كتلتهما يساوي تقريبًا كتلة النواة الأصلية. تبلغ طاقة النيوترونات الناتجة أثناء الانشطار النووي حوالي 2 ميغا إلكترون فولت.

235 92 يو + 1 0 ن – 56 144 فا + 89 36 كر + 2 0 1 ن + س

نيوترون(ن) – جسيم أولي متعادل كهربائياً وكتلته m n = 1.6748´10 -27 كجم. النيوترون في الحالة الحرة غير مستقر؛ فهو يتحول تلقائيًا إلى بروتون مع انبعاث إلكترون ونيوترينو مضاد: 1 0 ; عمر النيوترون حوالي 16 دقيقة.

ينبعث حوالي 1% من النيوترونات من شظايا الانشطار المثارة للنواة الأصلية. في هذه الحالة، تتغير حالة الطاقة لنواة الشظية مع انخفاض عدد الكتلة بمقدار واحد:

وتحدث مثل هذه التحولات بعد إتمام عملية الانشطار النووي بزمن يتراوح من الكسور إلى عشرات الثواني. يتم استدعاء النيوترونات المنبعثة بعد فترة من الزمن في حدود الثانية بعد حدث الانشطار متخلفة. تبلغ طاقة النيوترونات المتأخرة حوالي 0.5 ميجا إلكترون فولت.

النيوترونات، التي تتفاعل مع المادة، إما أن تكون متناثرة أو ملتقطة بواسطة نوى ذرات المادة. يتم التمييز بين التشتت المرن وغير المرن والالتقاط الإشعاعي مع انبعاث الجسيمات المشحونة.

المرنوهذا ما يسمى بالتشتت، حيث يصطدم النيوترون بنواة الذرة، وينقل إليها جزءًا من الطاقة الحركية ويرتد عن النواة، ويغير اتجاه حركته، مع انخفاض الطاقة. أثناء الاصطدامات تتحول الطاقة التي ينقلها النيوترون إلى النواة إلى طاقة حركية للنواة التي تبدأ بالحركة وتسمى نواة الارتداد(الشكل 7 ) . النوى المرتدة التي تلقت طاقة عالية بما فيه الكفاية من النيوترون قد يتم إخراجها من الذرات وسوف تتفاعل مع المادة كجسيمات مشحونة، مما يؤدي إلى التأين.

يفقد النيوترون أكبر قدر من الطاقة عند تفاعله مع النوى التي تساويه أو تقترب منه في الكتلة. وبما أنه يتم إبطاء النيوترونات في هذه الحالة، فإن العناصر الخفيفة (الهيدروجين، والبريليوم، والجرافيت) تعتبر عناصر وسيطة فعالة بشكل خاص. يزداد احتمال التشتت المرن مع انخفاض طاقة النيوترونات والشحنة النووية.

أرز. 7. الاصطدام المرن للنيوترون بالنواة

تشتت غير مرنهذا هو تفاعل النيوترون مع النواة، عندما يخترقها نيوترون، فيطرد أحد النيوترونات ذات الطاقة الأقل وباتجاه مختلف عن الاتجاه الأصلي، وينقل النواة إلى حالة مثارة، منها بسرعة كبيرة يمر إلى الحالة الأرضية بانبعاث كمية جاما ( الشكل 8).

التشتت غير المرن هو سمة من سمات تفاعل النيوترونات ذات الطاقات العالية بما فيه الكفاية مع نوى العناصر الثقيلة.

أرز. 8. الاصطدام غير المرن للنيوترون بالنواة

تسمى الظاهرة التي يخترق فيها النيوترون النواة نظيرًا أثقل من النواة ويتفاعل معها التقاط النيوترونات. تدخل النواة التي استحوذت على نيوترون في حالة مثارة، ثم تعود إلى الحالة الأرضية، وتنبعث منها واحدة أو أكثر من كوانتا جاما بطاقة تبلغ ميجا إلكترون فولت أو جسيمات مشحونة (الشكل 9).

يصاحب التقاط النيوترون بواسطة النواة انبعاث كمات جاما وفقًا للمخطط التالي:

0 1 ن + 13 27 آل – 13 28 آل *

13 28 آل * –– 13 28 آل + جاما الكم

يصبح التقاط النيوترونات بواسطة النوى ممكنًا نظرًا لحقيقة أنه نظرًا لعدم وجود شحنة وعدم التعرض لتأثير كهربائي تنافر من النواة نتيجة لذلك، فإن النيوترون قادر على الاقتراب منها على مسافات قصيرة بحيث تؤثر عليها قوى الجذب النووية. يزداد احتمال التقاط النيوترونات منخفضة الطاقة بسبب طول الوقت الذي يبقى فيه النيوترون بالقرب من النواة.

أرز. 9. التقاط النيوترونات بواسطة النواة

السمة النوعية الرئيسية للإشعاع النيوتروني هي طيف الطاقة– توزيع الطاقة النيوترونية. في هذه الحالة، يتم تمييز أطياف الطاقة النيوترونية التالية: بطيءبطاقة تصل إلى 0.5 فولت، متوسط- مع طاقة من 0.5 فولت إلى 200 كيلو فولت، سريع- مع طاقة من 200 كيلو فولت إلى 20 ميجا فولت و بسرعة فائقة- بطاقة أعلى من 20 ميغا إلكترون فولت.

يتأين الإشعاع النيوتروني بشكل غير مباشر، وهذا ما يفسره حقيقة أن النيوترونات لا تتفاعل عمليا مع الأغلفة الإلكترونية للذرات ولا تتأين الذرات بشكل مباشر. تتحرك النيوترونات عبر المادة دون فقدان الطاقة حتى تصطدم بالنوى.

تبلغ قوة اختراق النيوترونات في الهواء مئات الأمتار، وهي قابلة للمقارنة بقوة اختراق إشعاع جاما، أو حتى أكبر منها. في الهواء، يسافر النيوترون مسافة حوالي 300 متر بين تصادمين متتاليين، وفي السوائل والمواد الصلبة الأكثر كثافة، يتحرك حوالي 1 سم.

أشعة غاما

أشعة غاما- الإشعاع الكهرومغناطيسي قصير الموجة المنبعث من النوى الذرية المثارة. يتم ملاحظة إشعاع جاما أثناء التحلل الإشعاعي للنواة الذرية والتفاعلات النووية. إن انبعاث أشعة جاما لا يؤدي إلى تحول العناصر ولذلك لا يعتبر نوعا من التحول الإشعاعي. يصاحب إشعاع جاما فقط بعض التحولات الإشعاعية التي تتشكل فيها النوى في الحالات المثارة. تمر النوى المثارة إلى الحالة الأرضية خلال 10 -12 ثانية، وتنبعث منها طاقة زائدة على شكل كم غاما. في بعض الأحيان تُصدر النواة سلسلة من كمات جاما بالتتابع، وفي كل مرة تمر إلى حالة أقل إثارة حتى تصبح مستقرة. وتسمى هذه الظاهرة الإشعاع المتتالي.

أشعة جاما ليس لها شحنة ولا كتلة ساكنة. انبعاثها لا يؤدي إلى تكوين نوى عناصر جديدة. تختلف النواة المثارة والمستقرة لعنصر واحد فقط في الطاقة، أي. أثناء انتقالات جاما، لا تتغير الشحنة Z والعدد الكتلي A. انبعاث جاما الكمي هو عملية تحدث تلقائيًا في النوى وتميز خصائص النوى.

إذا كان الرمز * يدل على الحالة المثارة للنواة فيمكن كتابة عملية انبعاث جاما الكم hn على النحو التالي:

حيث h هو ثابت بلانك (h = 6.626´10 –34 J×s)؛ ن – تردد الموجات الكهرومغناطيسية.

وتتميز أشعة جاما المنبعثة من النواة بالطاقة العالية، ويمكن اكتشاف كل منها وتسجيلها بواسطة الأجهزة. أثناء التحلل الإشعاعي للنواة، تُلاحظ عادة كمات جاما ذات طاقات تتراوح من 10 كيلو إلكترون فولت إلى 5 ميجا إلكترون فولت؛ أثناء التفاعلات النووية، تتم ملاحظة كمات جاما ذات طاقات تصل إلى 20 ميجا إلكترون فولت. تنتج المسرعات الحديثة أشعة جاما بطاقة تصل إلى 20 جيجا إلكترون فولت.

يتم إنتاج إشعاع جاما الناتج عن انفجار نووي مباشرة أثناء عملية انشطار نواة U أو Pu. مصدرها أيضًا هو شظايا الانشطار، والتي تنبعث منها كمية جاما أثناء الانتقال من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية.

ومن بين عمليات تفاعل أشعة جاما مع المادة، العمليات الأكثر احتمالا هي: التأثير الكهروضوئي، وتشتت كومبتون، وتكوين زوج إلكترون-بوزيترون.

تسمى عملية تفاعل كم جاما مع مادة ما، حيث يتم امتصاص كم جاما بالكامل بواسطة ذرة المادة ويطرد إلكترونًا من الذرة، التأثير الكهروضوئي(تأثير الصورة). يحدث التأثير الكهروضوئي غالبًا عند قيم منخفضة من طاقة أشعة جاما ويتناقص بشكل حاد مع زيادتها.

عندما تكون طاقة أشعة جاما من 0.2 إلى 1 ميجا فولت، فإن العملية الأكثر احتمالا تصبح تفاعل أشعة جاما مع أحد الإلكترونات الخارجية. وخلال هذا التفاعل ينتقل كم جاما إلى الجزء الإلكتروني من طاقته، والتي تتحول إلى طاقة حركية للإلكترون (E e) ويصرفها الإلكترون الثانوي على تأين ذرات المادة. وبناء على ذلك تتناقص طاقة كم جاما (E g) بينما يتغير اتجاه حركتها. تسمى عملية تقليل طاقة أشعة جاما وتشتتها بواسطة الإلكترونات تأثير كومبتون(التشتت غير المرن) (الشكل 11).

عندما تتفاعل كوانتا جاما مع المجال الكهرومغناطيسي للنواة، يمكن أن تتوقف عن الوجود ككم جاما وتتحول إلى جسيمين: إلكترون وبوزيترون. تسمى عملية تفاعل أشعة جاما مع المادة تشكيل أزواج الإلكترون والبوزيترون. مثل هذا التفاعل ممكن إذا كان لكم جاما طاقة تساوي أو تزيد عن 1.02 ميجا إلكترون فولت. ويفسر ذلك حقيقة أن الطاقة المتبقية للإلكترون والبوزيترون، على التوالي، تبلغ 0.51 ميغا إلكترون فولت، ثم يتم إنفاق 1.02 ميغا إلكترون فولت في تكوينهما.

الشكل 10. التأثير الضوئي الشكل 11. تأثير كومبتون

كل الطاقة الزائدة التي يمتلكها كم جاما أعلى من 1.02 ميجا فولت تنتقل بالتساوي في شكل طاقة حركية إلى الإلكترون والبوزيترون. ينفق الإلكترون والبوزيترون اللذان يظهران أثناء تكوين الزوج طاقتهما الحركية على تأين الوسط، وبعد ذلك يفنى البوزيترون، ويتحد مع أحد الإلكترونات الحرة الموجودة في الوسط (الشكل 12).

على عكس جزيئات ألفا وبيتا، التي تؤين الذرات مباشرة، فإن جاما كوانتا في جميع الحالات، تتفاعل مع المادة، تسبب ظهور إلكترونات ثانوية مجانية وبوزيترونات فيها، والتي تنتج التأين.

أرز. 12. تكوين زوج الإلكترون والبوزيترون

لدى إشعاع جاما احتمالية منخفضة جدًا للتفاعل مع المادة. وهذا يعني أن التأثير الكهروضوئي وتشتت كومبتون وتكوين أزواج الإلكترون والبوزيترون عندما يمر إشعاع جاما عبر المادة أمر نادر جدًا.

إن قدرة التأين لكمات جاما بنفس طاقة كمات جاما والجسيمات المشحونة وبنفس الوسط التفاعلي أقل بآلاف المرات من قدرة التأين للجسيمات المشحونة.

في الهواء، تبلغ كثافة التأين الخطي لكمات جاما 2-3 أزواج من الأيونات لكل 1 سم من المسار. تبلغ قدرة اختراق أشعة جاما في الهواء مئات الأمتار.

يتم تحديد التوهين (الامتصاص) لشدة إشعاع جاما في المادة بواسطة قانون بوغير:

, (3.5)

حيث I هي شدة إشعاع جاما عند العمق R في المادة؛ I 0 - شدة إشعاع جاما عند دخول المادة؛ م - معامل التوهين الخطي.

يتكون المعامل m من معامل الامتصاص للتأثير الكهروضوئي m f ومعامل التوهين لتأثير كومبتون m k ومعامل الامتصاص لتكوين أزواج الإلكترون والبوزيترون m أزواج:

. (3.6)

لا يعتمد المعامل m على طاقة أشعة جاما فحسب، بل يعتمد أيضًا على الكثافة ومتوسط العدد الذري للوسط. لذلك، يكون من الأنسب التعبير عن امتصاص مادة ما لأشعة جاما من خلال معامل التوهين الشامل m m = m/r. ثم نحصل

. (3.7)

. جرعة الإشعاعهي كمية طاقة الإشعاع المؤين الممتصة لكل وحدة كتلة من الوسط المشعع. هناك جرعات الإشعاع الممتصة والتعرضية والمكافئة.

الجرعة الممتصة من الإشعاع(د) هي كمية الطاقة لأي نوع من الإشعاعات المؤينة التي تمتصها وحدة الكتلة من أي مادة:

, (3.8)

حيث dE هي الطاقة الإشعاعية الممتصة؛ dm هي كتلة المادة المشععة.

تتيح هذه القيمة قياس تأثير أنواع مختلفة من الإشعاع في بيئات مختلفة. ولا يعتمد على حجم وكتلة المادة المشععة ويتم تحديده بشكل أساسي من خلال قدرة الإشعاع المؤينة وطاقته وخصائص المادة الممتصة ومدة التشعيع.

عند تحديد الجرعة في جسم بيولوجي، يجب أن يؤخذ التشعيع الخارجي والداخلي بعين الاعتبار، حيث أن المواد المشعة يمكن أن تدخل الجسم مع الطعام والماء والهواء المستنشق. في هذه الحالة، يحدث تشعيع الأعضاء الداخلية ليس فقط بأشعة جاما، ولكن أيضًا بإشعاع ألفا وبيتا.

الجرعة الممتصة هي مقياس كمي لتأثير الإشعاع المؤين على المادة. وحدة قياس الجرعة الممتصة هي الرمادي (Gy) - الجرعة الممتصة من الإشعاع المقابلة لطاقة 1 جول من الإشعاع المؤين من أي نوع ينتقل إلى مادة مشععة تزن 1 كجم: 1 جراي = 1 جول/كجم.

في الممارسة العملية، يتم استخدام وحدة غير نظامية - مسرور(راد – حسب الحروف الأولى من العبارة الإنجليزية “جرعة امتصاص الإشعاع”). جرعة قدرها 1 راد تعني أنه يتم امتصاص 100 إرج من الطاقة في كل جرام من المادة المشععة. 1 راد = 100 إرج/جم = 0.01 جول/كجم = 0.01 جراي، أي 1 غراي = 100 راد (1 إرج = 10 ي).

تعتمد الجرعة الممتصة من الإشعاع على خصائص الإشعاع والوسط الممتص. بالنسبة للجسيمات المشحونة (جسيمات ألفا وبيتا والبروتونات) ذات الطاقات المنخفضة والنيوترونات السريعة وبعض الإشعاعات الأخرى، عندما تكون العمليات الرئيسية لتفاعلها مع المادة هي التأين والإثارة المباشرين، فإن الجرعة الممتصة تكون بمثابة خاصية لا لبس فيها للإشعاع المؤين من خلال خصائصها. التفاعل مع البيئة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يمكن إنشاء علاقات مباشرة كافية بين المعلمات التي تميز قدرة الإشعاع المؤينة في الوسط والجرعة الممتصة.

بالنسبة للأشعة السينية وإشعاع جاما، لا يتم ملاحظة مثل هذه التبعيات، لأن هذه الأنواع من الإشعاع مؤينة بشكل غير مباشر. وبالتالي فإن الجرعة الممتصة لا يمكن أن تكون خاصية لهذه الإشعاعات من حيث تأثيرها على البيئة.