Sifat pelindung bahan daripada sinaran neutron. Sinaran Neutron Sinaran neutral

Sinaran mengion adalah gabungan pelbagai jenis mikrozarah dan medan fizikal yang mempunyai keupayaan untuk mengionkan bahan, iaitu, membentuk zarah bercas elektrik di dalamnya - ion. Terdapat beberapa jenis sinaran mengion: sinaran alfa, beta, sinaran gamma, dan sinaran neutron.

Sinaran alfa

Pembentukan zarah alfa bercas positif melibatkan 2 proton dan 2 neutron yang merupakan sebahagian daripada nukleus helium. Zarah alfa terbentuk semasa pereputan nukleus atom dan boleh mempunyai tenaga kinetik awal 1.8 hingga 15 MeV. Ciri ciri sinaran alfa ialah pengionan tinggi dan kebolehan penembusan rendah. Apabila bergerak, zarah alfa kehilangan tenaga mereka dengan cepat, dan ini menyebabkan fakta bahawa ia tidak mencukupi walaupun untuk mengatasi permukaan plastik nipis. Secara umum, pendedahan luaran kepada zarah alfa, jika anda tidak mengambil kira zarah alfa bertenaga tinggi yang diperoleh menggunakan pemecut, tidak menyebabkan sebarang bahaya kepada manusia, tetapi penembusan zarah ke dalam badan boleh berbahaya kepada kesihatan, kerana alfa radionuklid Mereka mempunyai separuh hayat yang panjang dan mempunyai pengionan yang kuat. Jika tertelan, zarah alfa selalunya boleh menjadi lebih berbahaya daripada sinaran beta dan gamma.

Sinaran beta

Zarah beta bercas, yang kelajuannya hampir dengan kelajuan cahaya, terbentuk hasil daripada pereputan beta. Sinar beta mempunyai kuasa penembusan yang lebih besar daripada sinar alfa - ia boleh menyebabkan tindak balas kimia, luminescence, mengionkan gas dan mempunyai kesan pada plat fotografi. Sebagai perlindungan terhadap aliran zarah beta bercas (dengan tenaga tidak lebih daripada 1 MeV), ia akan mencukupi untuk menggunakan plat aluminium biasa setebal 3-5 mm.

Sinaran foton: sinar gamma dan sinar-x

Sinaran foton merangkumi dua jenis sinaran: sinar-x (boleh bremsstrahlung dan ciri) dan sinaran gamma.

Jenis sinaran foton yang paling biasa ialah zarah gamma panjang gelombang ultra-pendek bertenaga sangat tinggi, yang merupakan aliran foton tanpa cas bertenaga tinggi. Tidak seperti sinar alfa dan beta, zarah gamma tidak dipesongkan oleh medan magnet dan elektrik dan mempunyai kuasa penembusan yang jauh lebih besar. Dalam kuantiti tertentu dan untuk tempoh pendedahan tertentu, sinaran gamma boleh menyebabkan penyakit radiasi dan membawa kepada pelbagai jenis kanser. Hanya unsur kimia berat seperti plumbum, uranium habis dan tungsten boleh menghalang penyebaran aliran zarah gamma.

Sinaran neutron

Sumber sinaran neutron boleh menjadi letupan nuklear, reaktor nuklear, makmal dan pemasangan industri. Neutron sendiri adalah zarah neutral elektrik, tidak stabil (separuh hayat neutron bebas adalah kira-kira 10 minit), yang, disebabkan oleh fakta bahawa mereka tidak mempunyai cas, dicirikan oleh keupayaan penembusan yang tinggi dengan tahap interaksi yang lemah dengan jirim. Sinaran neutron sangat berbahaya, jadi beberapa bahan khas, terutamanya yang mengandungi hidrogen digunakan untuk melindungi daripadanya. Sinaran neutron paling baik diserap oleh air biasa, polietilena, parafin, dan larutan hidroksida logam berat.

Bagaimanakah sinaran mengion menjejaskan bahan?

Semua jenis sinaran mengion mempunyai kesan ke atas pelbagai bahan pada satu darjah atau yang lain, tetapi ia paling ketara dalam zarah gamma dan neutron. Oleh itu, dengan pendedahan yang berpanjangan, mereka boleh mengubah sifat pelbagai bahan dengan ketara, mengubah komposisi kimia bahan, mengionkan dielektrik dan mempunyai kesan merosakkan pada tisu biologi. Sinaran latar belakang semulajadi tidak akan menyebabkan banyak kemudaratan kepada seseorang, namun, apabila mengendalikan sumber sinaran mengion tiruan, anda harus berhati-hati dan mengambil semua langkah yang perlu untuk meminimumkan tahap pendedahan kepada sinaran pada badan.

Sifat perlindungan bahan daripada sinaran neutron ditentukan oleh kebolehan penyederhanaan dan penyerapannya serta tahap pengaktifan. Neutron pantas disederhanakan dengan paling berkesan oleh bahan dengan nombor atom yang rendah, seperti grafit dan bahan yang mengandungi hidrogen (air ringan dan berat, plastik, polietilena, parafin). Untuk menyerap neutron haba dengan berkesan, bahan dengan keratan rentas penyerapan yang besar digunakan: sebatian dengan boron - keluli boron, boral, boron grafit, boron karbida, serta kadmium dan konkrit (pada limonit dan bijih lain yang mengandungi air terikat).

Air digunakan bukan sahaja sebagai penyederhana neutron, tetapi juga sebagai bahan pelindung terhadap sinaran neutron kerana ketumpatan tinggi atom hidrogen. Selepas perlanggaran dengan atom hidrogen, neutron pantas diperlahankan kepada tenaga haba dan kemudian diserap oleh medium. Apabila neutron haba diserap oleh nukleus hidrogen mengikut tindak balas H(n,γ)D, tangkapan sinaran γ dengan tenaga E = 2.23 MeV muncul. Tangkapan sinaran γ boleh dikurangkan dengan ketara dengan menggunakan air terborat. Dalam kes ini, neutron haba diserap oleh boron melalui tindak balas B(n,α)Li, dan sinaran tangkapan mempunyai tenaga E = 0.5 MeV. Perlindungan air dijalankan dalam bentuk tangki keratan yang diisi dengan air yang diperbuat daripada keluli atau bahan lain.

Kadmium menyerap neutron dengan baik dengan tenaga kurang daripada 0.5 eV. Lembaran kadmium setebal 0.1 cm mengurangkan ketumpatan fluks neutron haba sebanyak 109 kali. Dalam kes ini, tangkapan sinaran γ dengan tenaga sehingga 7.5 MeV muncul. Kadmium tidak mempunyai sifat mekanikal yang cukup baik. Oleh itu, aloi kadmium dengan plumbum lebih kerap digunakan, yang, bersama-sama dengan sifat perlindungan yang baik daripada neutron dan sinaran γ, mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik berbanding dengan kadmium tulen.

Konkrit ialah bahan utama untuk perisai sinaran melainkan jisim dan saiz perisai adalah terhad. Konkrit yang digunakan untuk perlindungan sinaran terdiri daripada agregat yang diikat bersama dengan simen. Komposisi simen terutamanya termasuk oksida kalsium, silikon, aluminium, besi dan nukleus ringan, yang secara intensif menyerap sinaran γ dan melambatkan neutron cepat akibat perlanggaran elastik dan tidak anjal. Pengecilan ketumpatan fluks neutron dalam konkrit bergantung kepada kandungan air bahan perisai, yang ditentukan terutamanya oleh jenis konkrit yang digunakan. Penyerapan neutron oleh perlindungan konkrit boleh ditingkatkan dengan ketara dengan memasukkan sebatian boron ke dalam komposisi bahan perlindungan. Reka bentuk perlindungan konkrit boleh menjadi monolitik (untuk reaktor besar) atau terdiri daripada blok berasingan (reaktor kecil).

Dosimetri Sinaran Neutron

Proses interaksi neutron dengan jirim ditentukan oleh tenaga neutron dan komposisi atom medium penyerap. Untuk mendaftarkan neutron, pelbagai jenis sinaran sekunder digunakan, hasil daripada tindak balas nuklear atau penyerakan neutron pada nukleus dengan pemindahan tenaga kepada mereka. Neutron terma dan supraterma direkodkan menggunakan tindak balas 10B(n, α)7Li, 6Li(n, α)3H, 3He(n, p)3H, serta pembelahan nukleus berat 235U dan 239Pu.

Kaunter berkadar. Jika tindak balas dengan boron berlaku di dalam pembilang berkadar, maka nukleus 4He dan 7Li yang terhasil, terbang dengan tenaga masing-masing 1.6 dan 0.9 MeV, boleh direkodkan dengan mudah. Biasanya, pembilang berkadar neutron mempunyai dinding yang agak tebal pembilang boleh diisi dengan gas BF3, di mana 10B memasuki molekul. Lapisan nipis pepejal B4C boleh digunakan pada permukaan dalaman dinding kaunter (dalam kes ini, hanya satu daripada zarah yang mengambil bahagian dalam pengionan, kerana yang lain diserap oleh dinding). Oleh itu, ruang dengan pengisian gas BF3 adalah lebih cekap daripada ruang dengan lapisan pepejal B4C Perhatikan bahawa kebarangkalian neutron pantas ditangkap oleh nukleus 10B adalah sangat kecil. Hanya neutron terma ditangkap dengan kebarangkalian yang tinggi. Sebaliknya, neutron pantas menjadi haba apabila ia perlahan. Pengesan neutron terma boleh ditukar kepada pengesan neutron pantas dengan mengelilinginya dengan lapisan penyederhana neutron, bahan dengan kandungan hidrogen yang tinggi (contohnya, parafin). Pengesan "semua gelombang" sedemikian diperbuat daripada 2-3 lapisan silinder sepaksi yang mengandungi hidrogen dengan pembilang boron dalaman atau dari beberapa bola polietilena pelbagai diameter - penyederhana, diletakkan pada pengesan supaya ia berada di tengah-tengah bola.

Rajah5 Kaunter semua gelombang

Reka bentuk pembilang semua gelombang, yang boleh mengesan neutron dalam julat dari 0.1 hingga 5 MeV dengan kecekapan malar, ditunjukkan dalam Rajah 5. Kaunter terdiri daripada dua blok parafin silinder (1), dimasukkan satu ke dalam yang lain (diameter 380 dan 200 mm, panjang 500 dan 350 mm, masing-masing), di antaranya terdapat skrin (2) yang terdiri daripada lapisan B2O3. Skrin dan blok parafin silinder luar direka bentuk untuk mengurangkan sensitiviti pembilang semua gelombang kepada neutron berselerak yang datang dari selain hujung kanan pembilang. Pembilang boron berkadar (4) dipasang di dalam blok parafin, yang ditutup di hujung kanan dengan penutup kadmium (5) untuk melindungi daripada pancaran terus neutron haba. Untuk meningkatkan kecekapan merakam neutron perlahan, beberapa lubang (3) telah digerudi di sekeliling lilitan bahagian hujung parafin. Neutron pantas menembusi parafin, di mana ia diperlahankan dan direkodkan oleh pembilang. Pada ketumpatan fluks neutron 1 neutron / (cm2 s), kadar pengiraan pembilang semua gelombang mencapai 200 kiraan / min Kecekapan pembilang boron, h, bergantung pada panjang isipadu kerja l, tenaga neutron En dan tekanan gas p, boleh ditentukan dengan formula:

η = 1 - exp(-0.07 р l/En1/2) (4)

Pada p = 0.1 MPa, l = 20 cm, En = 0.0253 eV, η = 0.9

Bilik pembelahan. Untuk mengesan neutron sebarang tenaga, pembelahan nukleus berat dalam ruang pembelahan, contohnya 235U dan 239Pu, boleh digunakan. Keratan rentas pembelahan untuk mereka berubah secara tidak ketara ke atas julat tenaga neutron yang luas dan mempunyai nilai tertinggi berbanding dengan keratan rentas pembelahan untuk radionuklid lain. Untuk mengelakkan penyerapan sendiri produk pembelahan, bahan pembelahan digunakan dalam lapisan nipis (0.02 - 2 mg/cm2) ke elektrod kebuk pengionan yang diisi dengan argon (0.5 - 1.0 MPa).

nasi. 6. kebuk pembelahan kecekapan tinggi.

Berbanding dengan kaunter boron, kebuk pembelahan lebih tahan lama dan boleh beroperasi pada suhu tinggi. Kecekapan ruang pembelahan dengan 235U ialah 0.6%, yang jauh lebih rendah daripada pembilang boron. Untuk meningkatkan kepekaan ruang pembelahan kepada sinaran neutron, adalah perlu untuk meningkatkan permukaan elektrod ruang. Kebuk pembelahan kecekapan tinggi dengan empat elektrod aluminium sepusat ditunjukkan dalam Rajah 6.

Sinaran neutron berlaku semasa tindak balas nuklear (dalam reaktor nuklear, pemasangan industri dan makmal, semasa letupan nuklear). Neutron bebas ialah zarah neutral elektrik yang tidak stabil dengan jangka hayat kira-kira 15 minit (880.1 ± 1.1 saat).

Interaksi tak anjal menghasilkan sinaran sekunder, yang boleh terdiri daripada kedua-dua zarah bercas dan gamma quanta.

Dalam interaksi elastik, pengionan biasa sesuatu bahan adalah mungkin. Keupayaan penembusan neutron adalah sangat tinggi kerana kekurangan cas dan, sebagai akibatnya, interaksi yang lemah dengan jirim. Keupayaan penembusan neutron bergantung kepada tenaganya dan komposisi atom bahan yang berinteraksi dengannya. Lapisan separuh pengecilan untuk bahan ringan untuk sinaran neutron adalah beberapa kali lebih kecil daripada untuk bahan berat. Bahan berat, seperti logam, melemahkan sinaran neutron dengan kurang baik berbanding sinaran gamma. Secara konvensional, neutron, bergantung kepada tenaga kinetiknya, dibahagikan kepada cepat (sehingga 10 MeV), ultrafast, pertengahan, perlahan dan haba. Sinaran neutron mempunyai kuasa penembusan yang hebat. Neutron yang perlahan dan terma memasuki tindak balas nuklear, yang boleh mengakibatkan pembentukan isotop yang stabil atau radioaktif.

Perlindungan

Neutron pantas kurang diserap oleh mana-mana nukleus, jadi gabungan penyederhana-penyerap digunakan untuk melindungi daripada sinaran neutron. Penyederhana terbaik ialah bahan yang mengandungi hidrogen. Biasanya air, parafin, dan polietilena digunakan. Berilium dan grafit juga digunakan sebagai penyederhana. Neutron tertunda diserap dengan baik oleh nukleus boron dan kadmium.

Oleh kerana penyerapan sinaran neutron disertai oleh sinaran gamma, adalah perlu untuk menggunakan skrin berbilang lapisan yang diperbuat daripada pelbagai bahan: plumbum-polietilena, keluli-air, dll. Dalam beberapa kes, larutan akueus hidroksida logam berat, contohnya besi Fe. , digunakan untuk menyerap neutron dan sinaran gamma (OH)3 secara serentak.

Sinaran radioaktif, berinteraksi dengan persekitaran yang disinari, membentuk ion tanda yang berbeza. Proses ini dipanggil pengionan dan disebabkan oleh tindakan ke atas medium penyinaran nukleus atom helium (α-zarah), elektron dan positron (β-zarah), serta zarah tidak bercas (sinaran korpuskular dan neutron), elektromagnet (γ). -radiasi), foton (ciri, Bremsstrahlung dan X-ray) dan sinaran lain. Tiada satu pun daripada jenis sinaran radioaktif ini dapat dilihat oleh deria manusia.

Sinaran neutron ialah aliran zarah neutral elektrik daripada nukleus. Sinaran sekunder yang dipanggil neutron, apabila ia berlanggar dengan mana-mana nukleus atau elektron, mempunyai kesan pengionan yang kuat. Pengecilan sinaran neutron dilakukan dengan berkesan pada nukleus unsur cahaya, terutamanya hidrogen, serta pada bahan yang mengandungi nukleus tersebut - air, parafin, polietilena, dll.

Parafin sering digunakan sebagai bahan pelindung, yang ketebalannya untuk sumber neutron Po-Be dan Po-B akan lebih kurang 1.2 kali kurang daripada ketebalan perlindungan air. Perlu diingatkan bahawa sinaran neutron dari sumber radioisotop selalunya disertai dengan sinaran γ, jadi perlu untuk memeriksa sama ada perlindungan neutron juga memberikan perlindungan terhadap sinaran γ. Jika ia tidak menyediakan, maka perlu untuk memasukkan komponen dengan nombor atom yang tinggi (besi, plumbum) ke dalam perlindungan.

Dalam penyinaran luaran, peranan utama dimainkan oleh sinaran gamma dan neutron. Zarah alfa dan beta adalah faktor kerosakan utama dalam awan radioaktif yang dibentuk oleh produk pembelahan, serpihan pembelahan dan bahan aktif sekunder daripada letupan nuklear, tetapi zarah ini mudah diserap oleh pakaian dan lapisan permukaan kulit. Di bawah pengaruh neutron perlahan, radioaktiviti teraruh tercipta di dalam badan, yang ditemui dalam tulang dan tisu lain ramai orang yang meninggal dunia di Jepun akibat penyakit radiasi.

Bom neutron

Bom neutron berbeza daripada jenis senjata nuklear "klasik" - bom atom dan hidrogen - terutamanya berkuasa. Ia mempunyai hasil kira-kira 1 kt TNT, iaitu 20 kali lebih rendah daripada kuasa bom Hiroshima, dan kira-kira 1000 kali kurang daripada bom hidrogen (megaton) yang besar. Gelombang kejutan dan sinaran terma yang dihasilkan oleh letupan bom neutron adalah 10 kali lebih lemah daripada letupan udara bom atom jenis Hiroshima. Oleh itu, letupan bom neutron pada ketinggian 100 m di atas tanah akan menyebabkan kemusnahan hanya dalam radius 200-300 m Radiasi neutron cepat, ketumpatan fluksnya semasa letupan bom neutron ialah 14. kali lebih tinggi daripada semasa letupan "klasik", mempunyai kesan yang merosakkan pada semua makhluk hidup. Neutron membunuh semua hidupan dalam radius 2.5 km. Memandangkan sinaran neutron menghasilkan radioisotop jangka pendek, anda boleh "selamat" mendekati pusat letupan bom neutron - menurut penciptanya - dalam masa 12 jam, sebagai perbandingan, kami menunjukkan bahawa bom hidrogen secara kekal mencemarkan kawasan dengan a radius kira-kira 7 km dengan bahan radioaktif.

Tulis ulasan tentang artikel "Radiasi Neutron"

Nota

kesusasteraan

Amirov Y. S. Keselamatan nyawa. Kn2. Ch2, 1998, 270 hlm.
Atamanyuk V. G. Pertahanan Awam, 1987, 288 hlm.
Belov S.V. Keselamatan nyawa 2000, 2000, 345 p.
Kushelev V. P. Perlindungan buruh dalam industri penapisan minyak dan petrokimia (no. 87-88, 157-158 ms.), 1983, 472 ms.
Panov G. E. Perlindungan buruh semasa pembangunan ladang minyak dan gas, 1982, 248 hlm.
Eremin V. G. Kaedah dan cara untuk memastikan keselamatan pekerjaan dalam kejuruteraan mekanikal, 2000, 328 p.
Karpov B. D. Buku panduan kesihatan pekerjaan, 1976, 536 hlm.
Kokorev N. P. Kesihatan pekerjaan dalam pengeluaran Isu 2, 1973, 160 p.
Patolin O. F. Keselamatan sinaran dalam pengesanan kecacatan industri, 1977, 136 p.
Toldeshi Yu.N. Sinaran - ancaman dan harapan, 1979, 416 p.
Belov S.V. Cara perlindungan dalam kejuruteraan mekanikal Direktori Pengiraan dan reka bentuk, 1989, 366 p.
Shraga M. Kh. Asas toksikologi (untuk kepakaran kejuruteraan), 2003, 211 p.
Grinin A. S. Keselamatan nyawa, 2002, 288 hlm.
Ushakov K.Z. Keselamatan nyawa - Buku teks untuk universiti, 2000, 427 p.
Pochinok A.P. Ensiklopedia Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan T2, 2001, 926 pp.
Kushelev V. P. Perlindungan buruh dalam industri penapisan minyak dan petrokimia, 1983, 472 pp.
Makarov G.V. Keselamatan pekerjaan dalam industri kimia, 568 p.

Petikan yang mencirikan sinaran Neutron

"Anda sangat bersemangat, Beliard," kata Napoleon, sekali lagi mendekati jeneral yang menghampiri. "Mudah untuk membuat kesilapan dalam kepanasan api." Pergi dan lihat, kemudian datang kepada saya.
Sebelum Beliar sempat hilang dari pandangan, seorang utusan baru dari medan perang telah berlari dari seberang.
– Eh bien, qu"est ce qu"il y a? [Nah, apa lagi?] - kata Napoleon dalam nada seorang lelaki yang jengkel dengan gangguan yang tidak henti-henti.
"Tuan, putera raja... [Sovereign, Duke...]," ajudan itu memulakan.
- Meminta bantuan? – Napoleon berkata dengan isyarat marah. Ajudan menundukkan kepalanya dan mula melaporkan; tetapi maharaja berpaling darinya, mengambil dua langkah, berhenti, kembali dan memanggil Berthier. "Kami perlu memberikan simpanan," katanya sambil menghulurkan tangannya sedikit. – Siapa yang anda fikir perlu dihantar ke sana? - dia menoleh ke Berthier, kepada oison que j"ai fait aigle [angsa yang saya jadikan helang] ini, sebagaimana dia kemudian memanggilnya.
"Tuan, patutkah saya menghantar bahagian Claparède?" - kata Berthier, yang menghafal semua bahagian, rejimen dan batalion.
Napoleon menganggukkan kepalanya mengiyakan.
Ajudan itu berlari ke arah bahagian Claparede. Dan beberapa minit kemudian pengawal muda itu, berdiri di belakang bukit itu, bergerak dari tempat mereka. Napoleon diam-diam memandang ke arah ini.
"Tidak," dia tiba-tiba menoleh ke Berthier, "Saya tidak boleh menghantar Claparède." Hantar bahagian Friant,” katanya.
Walaupun tidak ada kelebihan dalam menghantar bahagian Friant dan bukannya Claparède, malah terdapat ketidakselesaan dan kelewatan yang jelas untuk menghentikan Claparède sekarang dan menghantar Friant, perintah itu dilaksanakan dengan tepat. Napoleon tidak melihat bahawa berhubung dengan tenteranya dia memainkan peranan sebagai doktor yang mengganggu ubat-ubatannya - peranan yang dia fahami dan kutuk dengan betul.
Bahagian Friant, seperti yang lain, hilang ke dalam asap medan perang. Ajudan terus melompat masuk dari arah yang berbeza, dan semua orang, seolah-olah dengan persetujuan, berkata perkara yang sama. Semua orang meminta bantuan, semua orang berkata bahawa Rusia berpegang teguh pada pendirian mereka dan menghasilkan un feu d'enfer [api neraka], dari mana tentera Perancis telah lebur.
Napoleon duduk termenung di atas kerusi lipat.
Kelaparan pada waktu pagi, Encik de Beausset, yang gemar mengembara, menghampiri maharaja dan memberanikan diri mempersembahkan sarapan pagi baginda dengan hormat.
“Saya harap sekarang saya boleh mengucapkan tahniah kepada Tuanku di atas kemenangan Tuanku,” katanya.
Napoleon menggelengkan kepalanya secara senyap. Percaya bahawa penafian merujuk kepada kemenangan dan bukan sarapan pagi, Encik de Beausset membenarkan dirinya dengan penuh hormat menyatakan bahawa tidak ada sebab di dunia ini yang boleh menghalang seseorang daripada bersarapan apabila seseorang itu boleh melakukannya.
“Allez vous... [Keluar ke...],” tiba-tiba Napoleon berkata dengan muram dan berpaling. Senyuman penuh penyesalan, keinsafan dan kegembiraan terpancar di wajah Tuan Bosse, dan dia berjalan dengan langkah terapung kepada jeneral lain.
Napoleon mengalami perasaan yang berat, sama seperti yang dialami oleh seorang penjudi yang sentiasa gembira yang membuang wangnya secara gila-gila, sentiasa menang dan tiba-tiba, apabila dia telah mengira semua kontingensi permainan, merasakan bahawa semakin bijak langkahnya, semakin banyak kemungkinan dia akan kalah.
Pasukannya sama, jeneralnya sama, persiapannya sama, perangainya sama, proklamasi yang sama courte et energique [proklamasi pendek dan bertenaga], dia sendiri pun sama, dia tahu, dia tahu itu. dia lebih berpengalaman dan kini dia lebih mahir daripada sebelumnya, malah musuhnya sama seperti di Austerlitz dan Friedland; tetapi hayunan tangan yang dahsyat itu jatuh secara ajaib tanpa daya.
Semua kaedah sebelumnya selalu dinobatkan dengan kejayaan: kepekatan bateri pada satu titik, dan serangan rizab untuk menembusi garisan, dan serangan pasukan berkuda des hommes de fer [orang besi] - semua kaedah ini telah pun dilakukan. digunakan, dan bukan sahaja mereka bukan kemenangan, tetapi berita yang sama datang dari semua pihak tentang jeneral yang terbunuh dan cedera, tentang keperluan untuk bala bantuan, tentang kemustahilan untuk menjatuhkan Rusia dan tentang kekacauan tentera.
Sebelum ini, selepas dua atau tiga perintah, dua atau tiga frasa, marshal dan ajudan berlari dengan ucapan tahniah dan wajah ceria, mengisytiharkan korps tawanan, des faisceaux de drapeaux et d'aigles ennemis, [kumpulan helang dan sepanduk musuh,] dan senjata api. , dan konvoi, dan Murat, sebagai trofi dia hanya meminta kebenaran untuk menghantar pasukan berkuda untuk mengambil konvoi Ini berlaku di Lodi, Marengo, Arcole, Jena, Austerlitz, Wagram, dan sebagainya, dan seterusnya berlaku kepada tenteranya.
Walaupun berita penangkapan flushes, Napoleon melihat bahawa ia tidak sama, tidak sama sekali seperti dalam semua pertempuran sebelumnya. Dia melihat bahawa perasaan yang sama yang dialaminya dialami oleh semua orang di sekelilingnya yang berpengalaman dalam pertempuran. Semua muka sedih, semua mata mengelak antara satu sama lain. Hanya Bosse yang tidak dapat memahami kepentingan apa yang berlaku. Napoleon, selepas pengalaman perangnya yang panjang, tahu betul apa yang dimaksudkan selama lapan jam, selepas semua usaha yang dilakukan, untuk penyerang tidak memenangi pertempuran. Dia tahu bahawa ia hampir satu pertempuran yang kalah dan peluang yang sedikit sekarang boleh - pada titik teragak-agak yang tegang di mana pertempuran itu berlaku - memusnahkan dia dan tenteranya.
Apabila dia membalikkan dalam imaginasinya seluruh kempen Rusia yang aneh ini, di mana tidak ada satu pertempuran pun yang dimenangi, di mana dalam dua bulan tidak ada sepanduk, mahupun meriam, mahupun korps tentera yang diambil, apabila dia melihat wajah-wajah sedih yang diam-diam mereka. di sekelilingnya dan mendengar laporan tentang bahawa orang Rusia masih berdiri - perasaan yang mengerikan, sama seperti perasaan yang dialami dalam mimpi, mencengkamnya, dan semua peristiwa malang yang boleh memusnahkannya datang ke fikirannya. Rusia boleh menyerang sayap kirinya, mereka boleh merobek bahagian tengahnya, bola meriam yang sesat boleh membunuhnya. Semua ini mungkin. Dalam pertempuran sebelumnya, dia hanya memikirkan kemalangan kejayaan, tetapi kini kemalangan malang yang tidak terkira banyaknya datang kepadanya, dan dia mengharapkan semuanya. Ya, ia seperti dalam mimpi, apabila seseorang membayangkan penjahat menyerangnya, dan lelaki dalam mimpi itu menghayun dan memukul penjahatnya dengan kekuatan yang dahsyat yang, dia tahu, harus memusnahkannya, dan dia merasakan tangannya, tidak berdaya. dan lembut, jatuh seperti kain buruk, dan kengerian kematian yang tidak dapat ditahan merebut lelaki yang tidak berdaya.

Sinaran radioaktif adalah kesan yang kuat pada tubuh manusia, yang mampu menyebabkan proses tidak dapat dipulihkan yang membawa kepada akibat yang tragis. Bergantung pada kuasa, pelbagai jenis sinaran radioaktif boleh menyebabkan penyakit serius, atau, sebaliknya, boleh menyembuhkan seseorang. Sebahagian daripada mereka digunakan untuk tujuan diagnostik. Dalam erti kata lain, segala-galanya bergantung pada kebolehkawalan proses, i.e. keamatan dan tempoh kesannya pada tisu biologi.

Intipati fenomena

Secara umum, istilah sinaran merujuk kepada pembebasan zarah dan perambatannya dalam bentuk gelombang. Radioaktiviti melibatkan perpecahan spontan nukleus atom bahan tertentu dengan penampilan aliran zarah bercas berkuasa tinggi. Bahan yang mampu melakukan fenomena sedemikian dipanggil radionuklid.

Jadi apakah sinaran radioaktif? Biasanya, istilah ini merujuk kepada pelepasan radioaktif dan radiasi. Pada terasnya, ia adalah aliran terarah zarah asas yang mempunyai kuasa ketara, menyebabkan pengionan mana-mana medium yang masuk ke laluan mereka: udara, cecair, logam, mineral dan bahan lain, serta tisu biologi. Pengionan mana-mana bahan membawa kepada perubahan dalam struktur dan sifat asasnya. Tisu biologi, termasuk. badan manusia tertakluk kepada perubahan yang tidak serasi dengan aktiviti kehidupan mereka.

Jenis sinaran radioaktif yang berbeza mempunyai kuasa penembusan dan pengionan yang berbeza. Sifat merosakkan bergantung pada ciri utama radionuklid berikut: jenis sinaran, kuasa aliran, separuh hayat. Keupayaan mengion dinilai oleh penunjuk khusus: bilangan ion bahan terion yang terbentuk pada jarak 10 mm di sepanjang laluan penembusan sinaran.

Kesan negatif kepada manusia

Pendedahan sinaran pada manusia membawa kepada perubahan struktur dalam tisu badan. Hasil daripada pengionan, radikal bebas muncul di dalamnya, yang merupakan molekul aktif kimia yang merosakkan dan membunuh sel. Sistem gastrousus, genitouriner dan hematopoietik adalah yang pertama dan paling teruk terjejas. Gejala yang teruk disfungsi mereka muncul: loya dan muntah, demam, disfungsi usus.

Katarak sinaran, disebabkan oleh pendedahan kepada sinaran pada tisu mata, adalah tipikal. Akibat serius lain dari pendedahan radiasi juga diperhatikan: sklerosis vaskular, penurunan mendadak dalam imuniti, masalah hematogen. Kerosakan pada mekanisme genetik amat berbahaya. Radikal aktif yang terhasil mampu mengubah struktur pembawa utama maklumat genetik - DNA. Gangguan sedemikian boleh membawa kepada mutasi yang tidak dapat diramalkan yang menjejaskan generasi berikutnya.

Tahap kerosakan pada tubuh manusia bergantung pada jenis sinaran radioaktif yang berlaku, keamatan dan kerentanan individu badan. Penunjuk utama ialah dos sinaran, yang menunjukkan berapa banyak sinaran telah menembusi ke dalam badan. Telah ditetapkan bahawa satu dos besar adalah lebih berbahaya daripada pengumpulan dos sedemikian semasa pendedahan berpanjangan kepada sinaran kuasa rendah. Jumlah sinaran yang diserap oleh badan diukur dalam everts (Ev).

Mana-mana persekitaran hidup mempunyai tahap radiasi tertentu. Tahap sinaran latar belakang tidak lebih tinggi daripada 0.18-0.2 mEv/j atau 20 mikroroentgen dianggap normal. Tahap kritikal yang membawa kepada kematian dianggarkan pada 5.5-6.5 Ev.

Jenis-jenis sinaran

Seperti yang dinyatakan, sinaran radioaktif dan jenisnya boleh menjejaskan tubuh manusia dengan cara yang berbeza. Jenis sinaran utama berikut boleh dibezakan.

Sinaran jenis korpuskular, yang merupakan aliran zarah:

Sinaran alfa. Ini adalah aliran yang terdiri daripada zarah alfa yang mempunyai keupayaan mengion yang sangat besar, tetapi kedalaman penembusan adalah kecil. Malah sekeping kertas tebal boleh menghalang zarah tersebut. Pakaian seseorang memainkan peranan perlindungan dengan cukup berkesan.
Sinaran beta disebabkan oleh aliran zarah beta yang bergerak pada kelajuan yang hampir dengan kelajuan cahaya. Disebabkan oleh kelajuan yang sangat besar, zarah-zarah ini telah meningkatkan keupayaan penembusan, tetapi keupayaan mengionnya adalah lebih rendah daripada versi sebelumnya. Tingkap tingkap atau kepingan logam setebal 8-10 mm boleh berfungsi sebagai skrin dari sinaran ini. Ia sangat berbahaya bagi manusia jika terkena secara langsung dengan kulit.
Sinaran neutron terdiri daripada neutron dan mempunyai kesan kerosakan yang paling besar. Perlindungan yang mencukupi terhadap mereka disediakan oleh bahan yang mengandungi hidrogen dalam strukturnya: air, parafin, polietilena, dll.

Sinaran gelombang, yang merupakan perambatan jejari tenaga:

Sinaran gamma adalah, pada terasnya, medan elektromagnet yang dicipta semasa transformasi radioaktif dalam atom. Gelombang dipancarkan dalam bentuk kuanta, denyutan. Sinaran mempunyai kebolehtelapan yang sangat tinggi, tetapi keupayaan mengion rendah. Untuk melindungi daripada sinaran sedemikian, skrin yang diperbuat daripada logam berat diperlukan.
X-ray, atau X-ray. Sinar kuantum ini dalam banyak cara serupa dengan sinar gamma, tetapi keupayaan penembusannya agak berkurangan. Gelombang jenis ini dihasilkan dalam unit sinar-X vakum dengan memukul elektron terhadap sasaran khas. Tujuan diagnostik sinaran ini diketahui umum. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa kesannya yang berpanjangan boleh menyebabkan kemudaratan yang serius kepada tubuh manusia.

Bagaimanakah seseorang boleh disinari?

Seseorang menerima sinaran radioaktif jika sinaran menembusi badannya. Ia boleh berlaku dalam 2 cara: pengaruh luaran dan dalaman. Dalam kes pertama, sumber sinaran radioaktif terletak di luar, dan seseorang, atas pelbagai sebab, jatuh ke dalam bidang aktivitinya tanpa perlindungan yang betul. Pendedahan dalaman berlaku apabila radionuklid menembusi ke dalam badan. Ini boleh berlaku apabila mengambil makanan atau cecair yang disinari, dengan habuk dan gas, apabila menghirup udara yang tercemar, dsb.

Sumber sinaran luaran boleh dibahagikan kepada 3 kategori:

Sumber semula jadi: unsur kimia berat dan isotop radioaktif.
Sumber buatan: peranti teknikal yang memberikan sinaran semasa tindak balas nuklear yang sesuai.
Sinaran teraruh: pelbagai persekitaran, selepas terdedah kepada sinaran mengion yang sengit, mereka sendiri menjadi sumber sinaran.

Objek yang paling berbahaya dari segi kemungkinan pendedahan sinaran termasuk sumber sinaran berikut:

Industri yang berkaitan dengan pengekstrakan, pemprosesan, pengayaan radionuklid, pengeluaran bahan api nuklear untuk reaktor, khususnya industri uranium.
Reaktor nuklear dari sebarang jenis, termasuk. dalam loji janakuasa dan kapal.
Perusahaan radiokimia yang terlibat dalam penjanaan semula bahan api nuklear.
Tempat untuk menyimpan (pembuangan) sisa bahan radioaktif, serta perusahaan untuk pemprosesannya.
Apabila menggunakan sinaran dalam pelbagai industri: perubatan, geologi, pertanian, industri, dll.
Ujian senjata nuklear, letupan nuklear untuk tujuan damai.

Manifestasi kerosakan pada badan

Ciri-ciri sinaran radioaktif memainkan peranan yang menentukan dalam tahap kerosakan pada tubuh manusia. Akibat pendedahan, penyakit radiasi berkembang, yang boleh mempunyai dua arah: kerosakan somatik dan genetik. Berdasarkan masa manifestasi, kesan awal dan lewat dibezakan.

Kesan awal mendedahkan gejala ciri dalam tempoh dari 1 jam hingga 2 bulan. Tanda-tanda berikut dianggap tipikal: kulit kemerahan dan mengelupas, kekeruhan kanta mata, gangguan proses hematopoietik. Pilihan yang melampau dengan dos radiasi yang besar adalah kematian. Kerosakan tempatan dicirikan oleh tanda-tanda seperti luka bakar radiasi pada kulit dan membran mukus.

Manifestasi jangka panjang didedahkan selepas 3-5 bulan, atau bahkan selepas beberapa tahun. Dalam kes ini, lesi kulit yang berterusan, tumor malignan pelbagai penyetempatan, kemerosotan mendadak dalam imuniti, perubahan dalam komposisi darah (penurunan ketara dalam tahap sel darah merah, leukosit, platelet dan neutrofil) dicatatkan. Akibatnya, pelbagai penyakit berjangkit sering berkembang dan jangka hayat berkurangan dengan ketara.

Untuk mengelakkan pendedahan manusia kepada sinaran mengion, pelbagai jenis perlindungan digunakan, yang bergantung kepada jenis sinaran. Di samping itu, piawaian yang ketat dikawal pada tempoh maksimum penginapan seseorang di zon sinaran, jarak minimum ke sumber sinaran, penggunaan peralatan pelindung diri dan pemasangan skrin pelindung.

Pakar Pulmonologi, Pakar Terapi, Pakar Kardiologi, Doktor Diagnostik Fungsian. Doktor kategori tertinggi. Pengalaman kerja: 9 tahun. Lulus dari Institut Perubatan Negeri Khabarovsk, residensi klinikal dalam terapi. Saya terlibat dalam diagnosis, rawatan dan pencegahan penyakit organ dalaman, dan juga menjalankan pemeriksaan perubatan. Saya merawat penyakit sistem pernafasan, saluran gastrousus, dan sistem kardiovaskular.

Sinaran beta

Zarah beta ialah aliran elektron atau positron yang dipancarkan oleh nukleus unsur radioaktif semasa pereputan beta. Elektron (b – zarah) mempunyai jisim m e = 9.109'10 -31 kg dan cas negatif e = 1.6'10 -19 C. Positron (b + -zarah) ialah zarah asas dengan cas elektrik positif, antizarah berhubung dengan elektron. Jisim elektron dan positron adalah sama, dan cas elektrik dan momen magnetnya adalah sama dalam nilai mutlak, tetapi bertentangan dalam tanda. Positron adalah stabil, tetapi wujud dalam jirim hanya untuk masa yang singkat (pecahan sesaat) kerana penghapusan dengan elektron.

Zarah beta unsur radioaktif yang sama mempunyai jumlah tenaga yang berbeza. Ini dijelaskan oleh sifat pereputan beta nukleus radioaktif, di mana tenaga yang terhasil diagihkan antara nukleus anak perempuan, zarah beta dan neutrino dalam perkadaran yang berbeza. Oleh itu, spektrum tenaga zarah beta adalah kompleks dan berterusan. Tenaga maksimum berjulat dari 0.018 hingga 13.5 MeV. Pereputan beta boleh berlaku bukan sahaja pada paras tanah, tetapi juga pada paras teruja nukleus anak perempuan. Aliran zarah beta dipanggil sinaran beta. Akibatnya pereputan beta elektron nukleus asal berubah menjadi nukleus baru, jisimnya tetap sama, dan caj meningkat satu, dan zarah muncul - antineutrino:

Pereputan beta positron membawa kepada pembentukan nukleus dengan jisim dan cas yang sama, dikurangkan dengan satu, dan neutrino terbentuk:

Neutrino berbeza daripada antineutrino dalam arah putarannya berbanding dengan momentumnya.

Pereputan beta merujuk kepada satu lagi jenis transformasi nuklear - tangkapan elektronik, di mana nukleus menarik salah satu elektron yang terletak di orbit dalaman atom (biasanya lapisan K):

;

Lokasi elektron yang ditangkap segera diisi dengan elektron dari tahap yang lebih tinggi, dan sinar-X dipancarkan. Nukleus atom sedemikian kekal tidak berubah dalam jisim dan bertukar menjadi nukleus baru dengan cas dikurangkan sebanyak satu.

Selalunya radionuklid yang sama mengalami beberapa jenis pereputan secara serentak. Sebagai contoh, K-40 mengalami pereputan elektron dan penangkapan elektron (K-capture).

Oleh itu, untuk semua jenis pereputan beta, nombor jisim nukleus kekal tidak berubah, tetapi nombor caj berubah sebanyak satu.

Apabila zarah beta berinteraksi dengan jirim, pengionan dan pengujaan atom berlaku, manakala zarah beta memindahkan tenaga kinetiknya kepada atom dan hilang. Kehilangan tenaga oleh zarah beta semasa setiap tindakan interaksi dengan jirim disertai dengan penurunan kelajuannya kepada kelajuan terma pergerakan bahan. Zarah beta negatif sama ada kekal sebagai elektron bebas atau melekat pada atom neutral atau ion positif, mengubah yang pertama menjadi ion negatif dan yang kedua menjadi atom neutral. Zarah beta positif (positron) di hujung laluannya, berlanggar dengan elektron, bergabung dengannya dan musnah.

Perubahan berulang dalam arah zarah beta semasa interaksinya dengan jirim membawa kepada fakta bahawa kedalaman penembusannya ke dalam bahan - panjang laluan - ternyata kurang ketara daripada panjang sebenar laluan zarah beta dalam bahan, dan pengionan adalah sifat isipadu.

Nilai pengionan spesifik purata - ketumpatan pengionan linear– dalam udara bergantung kepada tenaga zarah beta dan berjumlah 100-300 pasang ion setiap 1 cm laluan, dan julat maksimum dalam udara mencapai beberapa meter, dalam tisu biologi – sentimeter, dalam logam – berpuluh-puluh mikron. Kelajuan zarah beta di udara adalah hampir dengan kelajuan cahaya (250,000–270,000 km/s).

Untuk melindungi daripada sinaran beta, yang berikut digunakan: kaca, aluminium, kaca plexiglass, polimer - bahan yang terdiri daripada unsur dengan nombor siri yang rendah.

Ketebalan lapisan bahan di mana zarah beta diserap sepenuhnya sepadan dengan panjang laluan maksimum - panjang laluan zarah beta yang mempunyai tenaga tertinggi dalam spektrum tertentu boleh ditentukan oleh formula

di mana R max ialah panjang larian maksimum (ketebalan lapisan), cm; E max – tenaga maksimum zarah beta dalam spektrum, MeV; r ialah ketumpatan bahan, g/cm3.

Kehilangan tenaga oleh zarah beta dan penyerakannya dalam jirim membawa kepada kelemahan beransur-ansur fluks zarah beta, yang dinyatakan oleh pergantungan eksponen

, (3.4)

di mana N ialah bilangan zarah beta yang melalui lapisan jirim dengan ketebalan R per unit masa; N 0 – bilangan awal zarah beta yang jatuh setiap unit masa ke lapisan penyerap; m l – pekali serapan linear, cm -1; R – ketebalan lapisan penyerap, cm.

Sinaran neutron

Neutron bebas terbentuk dalam proses pembelahan nuklear spontan, yang bermaksud pemisahannya, i.e. pereputan kepada dua serpihan, jumlah jisimnya adalah lebih kurang sama dengan jisim nukleus asal. Neutron yang dihasilkan semasa pembelahan nuklear mempunyai tenaga kira-kira 2 MeV.

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

Neutron(n) – zarah asas neutral elektrik dengan jisim m n = 1.6748'10 -27 kg. Neutron dalam keadaan bebas tidak stabil secara spontan bertukar menjadi proton dengan pancaran elektron dan antineutrino: 1 0 ; Hayat neutron adalah kira-kira 16 minit.

Kira-kira 1% daripada neutron dipancarkan oleh serpihan pembelahan teruja nukleus asal. Dalam kes ini, keadaan tenaga nukleus serpihan berubah dengan penurunan nombor jisim sebanyak satu:

Transformasi sedemikian berlaku selepas selesainya proses pembelahan nuklear dalam satu masa daripada pecahan kepada berpuluh-puluh saat. Neutron yang dipancarkan selepas tempoh masa mengikut tertib sesaat selepas peristiwa pembelahan dipanggil ketinggalan. Tenaga neutron tertunda adalah kira-kira 0.5 MeV.

Neutron, berinteraksi dengan jirim, sama ada bertaburan atau ditangkap oleh nukleus atom bahan. Perbezaan dibuat antara penyerakan anjal dan tak anjal dan tangkapan sinaran dengan pelepasan zarah bercas.

anjal Ini dipanggil serakan di mana neutron, berlanggar dengan nukleus atom, memindahkan sebahagian daripada tenaga kinetik kepadanya dan melantun keluar dari nukleus, mengubah arah pergerakannya, dengan tenaga yang berkurangan. Semasa perlanggaran, tenaga yang dipindahkan oleh neutron ke nukleus ditukar kepada tenaga kinetik nukleus, yang mula bergerak dan dipanggil teras berundur(Gamb. 7 ) . Nukleus berundur yang telah menerima tenaga yang cukup tinggi daripada neutron mungkin tersingkir daripada atom dan akan berinteraksi dengan jirim sebagai zarah bercas, menghasilkan pengionan.

Neutron kehilangan tenaga terbesar apabila berinteraksi dengan nukleus yang sama atau hampir dengannya dalam jisim. Memandangkan neutron diperlahankan dalam kes ini, unsur cahaya (hidrogen, berilium, grafit) adalah penyederhana yang berkesan. Kebarangkalian penyerakan anjal meningkat dengan pengurangan tenaga neutron dan cas nuklear.

nasi. 7. Perlanggaran kenyal neutron dengan nukleus

Penyerakan tidak anjal Ini adalah interaksi neutron dengan nukleus, apabila neutron menembusi ke dalamnya, mengetuk keluar salah satu neutron tenaga yang lebih rendah dan arah yang berbeza daripada yang asal, dan memindahkan nukleus ke dalam keadaan teruja, dari mana ia sangat cepat. melepasi keadaan dasar dengan pancaran kuantum gamma (Rajah 8).

Penyerakan tak elastik adalah ciri interaksi neutron tenaga yang cukup tinggi dengan nukleus unsur berat.

nasi. 8. Perlanggaran tak kenyal neutron dengan nukleus

Fenomena di mana neutron, menembusi ke dalam nukleus, membentuk isotop yang lebih berat daripada nukleus yang berinteraksi dengannya dipanggil. penangkapan neutron. Nukleus yang telah menangkap neutron masuk ke dalam keadaan teruja dan, kembali ke keadaan dasar, memancarkan satu atau lebih gamma quanta dengan tenaga tertib megaelektronvolt atau zarah bercas (Rajah 9).

Penangkapan neutron oleh nukleus disertai dengan pelepasan gamma quanta mengikut skema berikut:

0 1 n + 13 27 Al – 13 28 Al *

13 28 Al * –– 13 28 Al + gamma kuantum

Penangkapan neutron oleh nukleus menjadi mungkin disebabkan oleh fakta bahawa, tanpa cas dan tidak mengalami, akibatnya, pengaruh elektrik yang menjijikkan dari nukleus, neutron dapat mendekatinya pada jarak yang begitu singkat sehingga daya tarikan nuklear mempengaruhinya. Kebarangkalian penangkapan meningkat untuk neutron tenaga rendah disebabkan oleh masa yang lebih lama neutron kekal berhampiran nukleus.

nasi. 9. Tangkapan neutron oleh nukleus

Ciri kualitatif utama sinaran neutron ialah spektrum tenaga– pengagihan tenaga neutron. Dalam kes ini, spektrum tenaga neutron berikut dibezakan: lambat dengan tenaga sehingga 0.5 eV, perantaraan– dengan tenaga dari 0.5 eV hingga 200 keV, cepat– dengan tenaga dari 200 keV hingga 20 MeV dan sangat pantas– dengan tenaga melebihi 20 MeV.

Sinaran neutron secara tidak langsung mengion, ini dijelaskan oleh fakta bahawa neutron secara praktikal tidak berinteraksi dengan kulit elektron atom dan tidak mengionkan atom secara langsung. Neutron bergerak melalui jirim tanpa kehilangan tenaga sehingga mereka menemui nukleus.

Kuasa penembusan neutron di udara adalah ratusan meter dan setanding dengan kuasa penembusan sinaran gamma, atau lebih besar daripadanya. Di udara, neutron bergerak kira-kira 300 meter antara dua perlanggaran berturut-turut, dan dalam cecair dan pepejal yang lebih tumpat ia bergerak kira-kira 1 cm.

Sinaran gamma

Sinaran gamma– sinaran elektromagnet gelombang pendek yang dipancarkan oleh nukleus atom teruja. Sinaran gamma diperhatikan semasa pereputan radioaktif nukleus atom dan tindak balas nuklear. Pembebasan sinar gamma tidak membawa kepada transformasi unsur dan oleh itu tidak dianggap sebagai sejenis transformasi radioaktif. Sinaran gamma hanya mengiringi transformasi radioaktif tertentu di mana nukleus terbentuk dalam keadaan teruja. Nukleus yang teruja masuk ke dalam keadaan dasar dalam masa 10 -12 s, memancarkan tenaga berlebihan dalam bentuk kuantum gamma. Kadangkala nukleus memancarkan satu siri sinar gamma secara berurutan, setiap kali melalui keadaan kurang teruja sehingga ia menjadi stabil. Fenomena ini dipanggil sinaran lata.

Sinar gama tidak mempunyai cas mahupun jisim rehat. Pelepasan mereka tidak membawa kepada pembentukan nukleus unsur-unsur baru. Nukleus teruja dan stabil bagi satu unsur hanya berbeza dalam tenaga, i.e. Semasa peralihan gamma, cas Z dan nombor jisim A tidak berubah. Pelepasan gamma-kuantum ialah proses yang berlaku secara spontan dalam nukleus dan mencirikan sifat nukleus.

Jika simbol * menunjukkan keadaan teruja nukleus, maka proses pelepasan gamma kuantum hn boleh ditulis seperti berikut:

di mana h ialah pemalar Planck (h = 6.626'10 –34 J×s); n – kekerapan gelombang elektromagnet.

Sinar gamma yang dipancarkan oleh nukleus dicirikan oleh tenaga yang tinggi, setiap satunya boleh dikesan dan direkodkan oleh instrumen. Semasa pereputan radioaktif nukleus, gamma quanta dengan tenaga dari 10 keV hingga 5 MeV biasanya diperhatikan semasa tindak balas nuklear, gamma quanta dengan tenaga sehingga 20 MeV ditemui. Pemecut moden menghasilkan sinar gamma dengan tenaga sehingga 20 GeV.

Sinaran gamma daripada letupan nuklear dihasilkan secara langsung semasa proses pembelahan nukleus U atau Pu. Sumbernya juga adalah serpihan pembelahan, yang mengeluarkan kuantum gamma semasa peralihan dari keadaan teruja ke keadaan dasar.

Antara proses interaksi sinar gamma dengan jirim, yang paling berkemungkinan ialah: kesan fotoelektrik, hamburan Compton dan pembentukan pasangan elektron-positron.

Proses interaksi kuantum gamma dengan bahan, di mana kuantum gamma diserap sepenuhnya oleh atom bahan dan mengetuk elektron daripada atom, dipanggil kesan fotoelektrik(kesan foto). Kesan fotoelektrik sering berlaku pada nilai tenaga sinar gamma yang rendah dan berkurangan secara mendadak dengan peningkatannya.

Apabila tenaga sinar gamma adalah dari 0.2 hingga 1 MeV, proses yang paling berkemungkinan menjadi interaksi sinar gamma dengan salah satu elektron luar. Semasa interaksi ini, kuantum gamma dipindahkan ke bahagian elektron tenaganya, yang bertukar menjadi tenaga kinetik elektron (E e) dan dibelanjakan oleh elektron sekunder pada pengionan atom bahan. Sehubungan itu, tenaga kuantum gamma (E g) berkurangan, manakala arah pergerakannya berubah. Proses mengurangkan tenaga sinar gamma dan menyerakkannya oleh elektron dipanggil Kesan Compton(taburan tak anjal) (Rajah 11).

Apabila gamma quanta berinteraksi dengan medan elektromagnet nukleus, ia boleh berhenti wujud sebagai kuantum gamma dan bertukar menjadi dua zarah: elektron dan positron. Proses interaksi sinar gamma dengan jirim ini dipanggil pembentukan pasangan elektron-positron. Interaksi sedemikian mungkin jika kuantum gamma mempunyai tenaga yang sama atau lebih besar daripada 1.02 MeV. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa tenaga baki elektron dan positron, masing-masing, ialah 0.51 MeV, maka 1.02 MeV dibelanjakan untuk pembentukannya.

Rajah 10. Kesan foto Rajah. 11. Kesan Compton

Semua tenaga berlebihan yang dimiliki oleh kuantum gamma melebihi 1.02 MeV diberikan sama dalam bentuk tenaga kinetik kepada elektron dan positron. Elektron dan positron yang muncul semasa pembentukan pasangan menghabiskan tenaga kinetiknya pada pengionan medium, selepas itu positron musnah, bergabung dengan salah satu elektron bebas yang terdapat dalam medium (Rajah 12).

Tidak seperti zarah alfa dan beta, yang secara langsung mengionkan atom, gamma quanta dalam semua kes, berinteraksi dengan jirim, menyebabkan penampilan elektron sekunder bebas dan positron di dalamnya, yang menghasilkan pengionan.

nasi. 12. Pembentukan pasangan elektron-positron

Sinaran gamma mempunyai kebarangkalian interaksi yang sangat rendah dengan jirim. Ini bermakna kesan fotoelektrik, penyerakan Compton dan pembentukan pasangan elektron-positron apabila sinaran gamma melalui jirim agak jarang berlaku.

Keupayaan mengion gamma quanta pada tenaga yang sama gamma quanta dan zarah bercas dan dengan medium berinteraksi yang sama adalah beribu-ribu kali kurang daripada keupayaan mengion zarah bercas.

Di udara, ketumpatan pengionan linear gamma quanta ialah 2-3 pasang ion setiap 1 cm laluan. Keupayaan menembusi sinar gamma di udara adalah ratusan meter.

Pengecilan (penyerapan) keamatan sinaran gamma dalam bahan ditentukan oleh hukum Bouguer:

, (3.5)

di mana I ialah keamatan sinaran gamma pada kedalaman R dalam bahan; I 0 – keamatan sinaran gamma apabila memasuki bahan; m – pekali pengecilan linear.

Pekali m terdiri daripada pekali serapan untuk kesan fotoelektrik m f, pekali pengecilan untuk kesan Compton m k dan pekali serapan untuk pembentukan pasangan elektron-positron m:

. (3.6)

Pekali m bergantung bukan sahaja pada tenaga sinar gamma, tetapi juga pada ketumpatan dan nombor atom purata medium. Oleh itu, adalah lebih mudah untuk menyatakan penyerapan sinar gamma oleh bahan melalui pekali pengecilan jisim m m = m/r. Kemudian kita dapat

. (3.7)

. Dos sinaran ialah jumlah tenaga sinaran mengion yang diserap per unit jisim medium yang disinari. Terdapat dos sinaran yang diserap, pendedahan dan setara.

Dos sinaran yang diserap(D) ialah jumlah tenaga sebarang jenis sinaran mengion yang diserap oleh unit jisim sebarang bahan:

, (3.8)

di mana dE ialah tenaga sinaran yang diserap; dm ialah jisim bahan yang disinari.

Nilai ini memungkinkan untuk mengukur kesan pelbagai jenis sinaran dalam pelbagai persekitaran. Ia tidak bergantung kepada isipadu dan jisim bahan yang disinari dan ditentukan terutamanya oleh keupayaan mengion dan tenaga sinaran, sifat bahan penyerap dan tempoh penyinaran.

Apabila menentukan dos dalam objek biologi, penyinaran luaran dan dalaman mesti diambil kira, kerana bahan radioaktif boleh memasuki badan dengan makanan, air dan udara yang disedut. Dalam kes ini, penyinaran organ dalaman berlaku bukan sahaja dengan gamma, tetapi juga dengan sinaran alfa dan beta.

Dos yang diserap ialah ukuran kuantitatif kesan sinaran mengion pada bahan. Unit ukuran untuk dos yang diserap ialah kelabu (Gy) - dos sinaran yang diserap sepadan dengan tenaga 1 joule sinaran mengion dalam apa-apa jenis dipindahkan ke bahan penyinaran seberat 1 kg: 1 Gy = 1 J/kg.

Dalam amalan, unit bukan sistemik digunakan - gembira(Rad – mengikut huruf pertama frasa Inggeris "dos penyerap sinaran"). Dos 1 rad bermakna 100 erg tenaga diserap dalam setiap gram bahan yang disinari. 1 rad = 100 erg/g = 0.01 J/kg = 0.01 Gy, i.e. 1 Gy = 100 rad (1 erg = 10 J).

Dos sinaran yang diserap bergantung pada sifat sinaran dan medium penyerap. Untuk zarah bercas (alfa, zarah beta, proton) tenaga rendah, neutron cepat dan beberapa sinaran lain, apabila proses utama interaksinya dengan jirim adalah pengionan langsung dan pengujaan, dos yang diserap berfungsi sebagai ciri sinaran pengion yang tidak jelas olehnya. interaksi dengan persekitaran. Ini disebabkan oleh fakta bahawa hubungan langsung yang mencukupi boleh diwujudkan antara parameter yang mencirikan keupayaan mengion sinaran dalam medium dan dos yang diserap.

Untuk sinaran X-ray dan gamma kebergantungan tersebut tidak diperhatikan, kerana Jenis sinaran ini secara tidak langsung mengion. Akibatnya, dos yang diserap tidak boleh berfungsi sebagai ciri sinaran ini dari segi kesannya terhadap alam sekitar.