Malzemelerin nötron radyasyonundan koruyucu özellikleri. Nötron radyasyonu Nötr radyasyon

İyonlaştırıcı radyasyon, bir maddeyi iyonize etme, yani içinde elektrik yüklü parçacıklar oluşturma yeteneğine sahip çeşitli mikropartikül türlerinin ve fiziksel alanların bir kombinasyonudur - iyonlar. İyonlaştırıcı radyasyonun birkaç türü vardır: alfa, beta, gama radyasyonu ve nötron radyasyonu.

Alfa radyasyonu

Pozitif yüklü alfa parçacıklarının oluşumu, helyum çekirdeğinin bir parçası olan 2 proton ve 2 nötronu içerir. Alfa parçacıkları atom çekirdeğinin bozunması sırasında oluşur ve başlangıç kinetik enerjisi 1,8 ile 15 MeV arasında olabilir. Alfa radyasyonunun karakteristik özellikleri yüksek iyonizasyon ve düşük nüfuz etme yetenekleridir. Alfa parçacıkları hareket ederken enerjilerini çok çabuk kaybederler ve bu da ince plastik yüzeyleri aşmanın bile yeterli olmamasına neden olur. Genel olarak, alfa parçacıklarına harici maruz kalma, bir hızlandırıcı kullanılarak elde edilen yüksek enerjili alfa parçacıklarını hesaba katmazsanız, insanlara herhangi bir zarar vermez, ancak alfa parçacıklarının vücuda nüfuz etmesi sağlığa zararlı olabilir. radyonüklitler Uzun bir yarı ömre sahiptirler ve güçlü iyonizasyona sahiptirler. Alfa parçacıkları yutulursa genellikle beta ve gama radyasyonundan daha tehlikeli olabilir.

Beta radyasyonu

Beta bozunması sonucu hızı ışık hızına yakın olan yüklü beta parçacıkları oluşur. Beta ışınları, alfa ışınlarından daha büyük nüfuz gücüne sahiptir; kimyasal reaksiyonlara, ışıldamaya, gazları iyonize etmeye ve fotoğraf plakaları üzerinde etkiye neden olabilirler. Yüklü beta parçacıklarının (enerjisi 1 MeV'den fazla olmayan) akışına karşı koruma olarak, 3-5 mm kalınlığında sıradan bir alüminyum plakanın kullanılması yeterli olacaktır.

Foton radyasyonu: gama ışınları ve x-ışınları

Foton radyasyonu iki tür radyasyon içerir: x-ışını (bremsstrahlung ve karakteristik olabilir) ve gama radyasyonu.

En yaygın foton radyasyonu türü, yüksek enerjili, yüksüz fotonlardan oluşan çok yüksek enerjili, ultra kısa dalga boylu gama parçacıklarıdır. Alfa ve beta ışınlarının aksine, gama parçacıkları manyetik ve elektrik alanlar tarafından saptırılmaz ve önemli ölçüde daha fazla nüfuz etme gücüne sahiptir. Belirli miktarlarda ve belirli bir süre maruz kalındığında gama radyasyonu radyasyon hastalığına neden olabilir ve çeşitli kanserlere yol açabilir. Yalnızca kurşun, tükenmiş uranyum ve tungsten gibi ağır kimyasal elementler gama parçacıkları akışının yayılmasını önleyebilir.

Nötron radyasyonu

Nötron radyasyonunun kaynağı nükleer patlamalar, nükleer reaktörler, laboratuvar ve endüstriyel tesisler olabilir. Nötronların kendileri elektriksel olarak nötr, kararsız (serbest bir nötronun yarı ömrü yaklaşık 10 dakikadır) parçacıklardır; bunlar, yüksüz olmaları nedeniyle, madde ile zayıf derecede etkileşime sahip yüksek nüfuz etme kabiliyeti ile karakterize edilir. Nötron radyasyonu çok tehlikelidir, bu nedenle buna karşı korunmak için bir dizi özel, çoğunlukla hidrojen içeren malzemeler kullanılır. Nötron radyasyonu en iyi şekilde sıradan su, polietilen, parafin ve ağır metal hidroksit çözeltileri tarafından emilir.

İyonlaştırıcı radyasyon maddeleri nasıl etkiler?

Her türlü iyonlaştırıcı radyasyonun çeşitli maddeler üzerinde bir dereceye kadar etkisi vardır, ancak bu en çok gama parçacıkları ve nötronlarda belirgindir. Böylece, uzun süreli maruz kalma durumunda çeşitli malzemelerin özelliklerini önemli ölçüde değiştirebilir, maddelerin kimyasal bileşimini değiştirebilir, dielektrikleri iyonize edebilir ve biyolojik dokular üzerinde yıkıcı bir etkiye sahip olabilirler. Doğal arka plan radyasyonu kişiye çok fazla zarar vermez, ancak yapay iyonlaştırıcı radyasyon kaynaklarını kullanırken çok dikkatli olmalı ve vücuttaki radyasyona maruz kalma düzeyini en aza indirmek için gerekli tüm önlemleri almalısınız.

Malzemelerin nötron radyasyonundan koruyucu özellikleri, bunların yumuşatma ve soğurma yetenekleri ve aktivasyon derecesine göre belirlenir. Hızlı nötronlar, grafit ve hidrojen içeren maddeler (hafif ve ağır su, plastik, polietilen, parafin) gibi düşük atom numaralı maddeler tarafından en etkili şekilde yönetilir. Termal nötronları etkili bir şekilde absorbe etmek için, geniş bir emme kesitine sahip malzemeler kullanılır: bor - bor çeliği, boral, bor grafit, bor karbür içeren bileşiklerin yanı sıra kadmiyum ve beton (limonit ve bağlı su içeren diğer cevherler üzerinde).

Su sadece nötron moderatörü olarak değil, aynı zamanda hidrojen atomlarının yüksek yoğunluğundan dolayı nötron radyasyonuna karşı koruyucu bir malzeme olarak da kullanılıyor. Hidrojen atomlarıyla çarpışmanın ardından hızlı nötron, termal enerjiye kadar yavaşlar ve ardından ortam tarafından emilir. Termal nötronlar, H(n,γ)D reaksiyonuna göre hidrojen çekirdekleri tarafından absorbe edildiğinde, E = 2,23 MeV enerjili γ radyasyonunun yakalanması ortaya çıkar. Borlu su kullanılarak γ radyasyonunun yakalanması önemli ölçüde azaltılabilir. Bu durumda termal nötronlar B(n,α)Li reaksiyonu yoluyla bor tarafından emilir ve yakalama radyasyonunun enerjisi E = 0,5 MeV'dir. Su koruması, çelik veya diğer malzemelerden yapılmış suyla doldurulmuş kesit tankları şeklinde gerçekleştirilir.

Kadmiyum, enerjileri 0,5 eV'den düşük olan nötronları iyi emer. 0,1 cm kalınlığındaki kadmiyum tabakası, termal nötron akı yoğunluğunu 109 kat azaltır. Bu durumda, 7,5 MeV'ye kadar enerjiye sahip γ radyasyonunun yakalanması ortaya çıkar. Kadmiyum yeterince iyi mekanik özelliklere sahip değildir. Bu nedenle, nötron ve γ radyasyonuna karşı iyi koruyucu özelliklerin yanı sıra saf kadmiyuma kıyasla daha iyi mekanik özelliklere sahip olan kurşunlu bir kadmiyum alaşımı daha sık kullanılır.

Kalkanın kütlesi ve boyutu başka şekilde sınırlı olmadığı sürece, beton radyasyondan korunma için birincil malzemedir. Radyasyondan korunmak için kullanılan beton, çimento ile birbirine bağlanmış agregalardan oluşur. Çimento bileşimi esas olarak, elastik ve elastik olmayan çarpışmaların bir sonucu olarak γ-radyasyonunu yoğun bir şekilde emen ve hızlı nötronları yavaşlatan kalsiyum, silikon, alüminyum, demir ve hafif çekirdek oksitlerini içerir. Betondaki nötron akı yoğunluğunun azalması, esas olarak kullanılan betonun türüne göre belirlenen koruyucu malzemenin su içeriğine bağlıdır. Beton korumayla nötron emilimi, koruma malzemesine bir bor bileşiği eklenerek önemli ölçüde artırılabilir. Beton korumanın tasarımı monolitik (büyük reaktörler için) olabilir veya ayrı bloklardan (küçük reaktörler) oluşabilir.

Nötron Radyasyon Dozimetrisi

Nötronların madde ile etkileşimi süreçleri, nötronların enerjisi ve emici ortamın atomik bileşimi ile belirlenir. Nötronları kaydetmek için, nükleer reaksiyonlardan veya nötronların çekirdeklere enerji aktarımıyla saçılmasından kaynaklanan çeşitli ikincil radyasyon türleri kullanılır. Termal ve supratermal nötronlar, 10B(n, α)7Li, 6Li(n, α)3H, 3He(n, p)3H reaksiyonlarının yanı sıra 235U ve 239Pu ağır çekirdeklerinin fisyonu kullanılarak kaydedilir.

Orantılı sayaçlar. Bor ile reaksiyon orantısal bir sayacın içinde meydana gelirse, ortaya çıkan sırasıyla 1,6 ve 0,9 MeV enerjilerle uçup giden 4He ve 7Li çekirdekleri kolayca kaydedilebilir. Tipik olarak nötron orantılı sayaçların oldukça kalın duvarları vardır; sayaçlar, moleküle 10B'nin girdiği BF3 gazıyla doldurulabilir. Karşı duvarın iç yüzeyine ince bir katı B4C tabakası uygulanabilir (bu durumda parçacıklardan yalnızca biri iyonizasyona katılır, çünkü diğeri duvar tarafından emilir). Bu nedenle, BF3 gaz dolgulu odalar, katı B4C katmanı olan odalardan daha verimlidir.Hızlı nötronların 10B çekirdeği tarafından yakalanma olasılığının çok küçük olduğunu unutmayın. Yalnızca termal nötronlar yüksek olasılıkla yakalanır. Öte yandan hızlı nötronlar yavaşladıklarında termal hale gelirler. Termal bir nötron detektörü, yüksek hidrojen içeriğine sahip bir madde (örneğin parafin) olan bir nötron moderatörü tabakasıyla çevrelenerek hızlı bir nötron detektörüne dönüştürülebilir. Bu tür "tüm dalga" dedektörleri, dahili bir bor sayacına sahip 2-3 hidrojen içeren koaksiyel silindirik katmanlardan veya dedektörün üzerine topun ortasına gelecek şekilde yerleştirilen çeşitli çaplardaki birkaç polietilen top - moderatörden yapılır.

Şekil 5 Tüm dalga sayacı

0,1 ila 5 MeV aralığındaki nötronları sabit verimlilikle tespit edebilen bir tüm dalga sayacının tasarımı Şekil 5'te gösterilmektedir. Sayaç, biri diğerine yerleştirilmiş iki silindirik parafin bloktan (1) oluşur (sırasıyla çap 380 ve 200 mm, uzunluk 500 ve 350 mm), bunların arasında B2O3 katmanından oluşan bir ekran (2) bulunur. Ekran ve dış silindirik parafin bloğu, tüm dalga sayacının, sayacın sağ ucundan başka bir yerden gelen dağınık nötronlara karşı hassasiyetini azaltmak için tasarlanmıştır. Parafin bloklarının içine, doğrudan termal nötron ışınından korunmak için sağ ucunda bir kadmiyum kapak (5) ile kapatılan orantılı bir bor sayacı (4) yerleştirilmiştir. Yavaş nötronların kaydedilme verimliliğini arttırmak için parafinin uç kısmının çevresine birkaç delik (3) açıldı. Hızlı nötronlar parafine nüfuz eder, burada yavaşlatılır ve bir sayaç tarafından kaydedilir. 1 nötron / (cm2 s) nötron akısı yoğunluğunda, tüm dalga sayacının sayma hızı 200 sayım / dakikaya ulaşır Bor sayacının verimliliği, h, çalışma hacminin uzunluğuna bağlı olarak l, nötron enerjisi En ve gaz basıncı p, aşağıdaki formülle belirlenebilir:

η = 1 - exp(-0,07 р l/En1/2) (4)

p = 0,1 MPa'da, l = 20 cm, En = 0,0253 eV, η = 0,9

Fisyon odaları. Herhangi bir enerjideki nötronları tespit etmek için, fisyon odalarındaki ağır çekirdeklerin (örneğin 235U ve 239Pu) fisyonu kullanılabilir. Onlar için fisyon kesitleri, geniş bir nötron enerjisi aralığında önemsiz derecede değişir ve diğer radyonüklitlerin fisyon kesitleriyle karşılaştırıldığında en yüksek değerlere sahiptir. Fisyon ürünlerinin kendiliğinden emilmesini önlemek için, bölünebilir madde, argon (0,5 - 1,0 MPa) ile doldurulmuş iyonizasyon odasının elektrotlarına ince bir tabaka (0,02 - 2 mg/cm2) halinde uygulanır.

Pirinç. 6. Yüksek verimli fisyon odası.

Fisyon odaları bor sayaçlarına göre daha dayanıklıdır ve yüksek sıcaklıklarda çalışabilmektedir. 235U'lu fisyon odalarının verimliliği %0,6'dır ve bu oran bor sayaçlarına göre önemli ölçüde düşüktür. Fisyon odalarının nötron radyasyonuna duyarlılığını arttırmak için oda elektrotlarının yüzeyinin arttırılması gerekir. Dört eşmerkezli alüminyum elektrotlu yüksek verimli bir fisyon odası Şekil 6'da gösterilmektedir.

Nötron radyasyonu nükleer reaksiyonlar sırasında meydana gelir (nükleer reaktörlerde, endüstriyel ve laboratuvar tesislerinde, nükleer patlamalar sırasında). Serbest bir nötron, yaklaşık 15 dakikalık (880,1 ± 1,1 saniye) ömrü olan kararsız, elektriksel olarak nötr bir parçacıktır.

Esnek olmayan etkileşimler, hem yüklü parçacıklardan hem de gama kuantumundan oluşabilen ikincil radyasyon üretir.

Elastik etkileşimlerde bir maddenin sıradan iyonlaşması mümkündür. Nötronların nüfuz etme yeteneği, yük eksikliği ve bunun sonucunda madde ile zayıf etkileşim nedeniyle çok yüksektir. Nötronların nüfuz etme yeteneği, enerjilerine ve etkileşime girdikleri maddenin atomlarının bileşimine bağlıdır. Nötron radyasyonu için hafif malzemelere yönelik yarı zayıflatma katmanı, ağır malzemelere göre birkaç kat daha küçüktür. Metaller gibi ağır malzemeler nötron radyasyonunu gama radyasyonuna göre daha az zayıflatır. Geleneksel olarak nötronlar kinetik enerjilerine bağlı olarak hızlı (10 MeV'ye kadar), ultra hızlı, orta, yavaş ve termal olarak ayrılır. Nötron radyasyonu büyük bir nüfuz gücüne sahiptir. Yavaş ve termal nötronlar nükleer reaksiyonlara girerek kararlı veya radyoaktif izotopların oluşmasına neden olabilir.

Koruma

Hızlı nötronlar herhangi bir çekirdek tarafından zayıf bir şekilde emilir, bu nedenle nötron radyasyonuna karşı koruma sağlamak için bir moderatör-soğurucu kombinasyonu kullanılır. En iyi moderatörler hidrojen içeren malzemelerdir. Genellikle su, parafin ve polietilen kullanılır. Berilyum ve grafit de moderatör olarak kullanılır. Gecikmiş nötronlar bor ve kadmiyum çekirdekleri tarafından iyi bir şekilde emilir.

Nötron radyasyonunun emilmesine gama radyasyonu eşlik ettiğinden, çeşitli malzemelerden yapılmış çok katmanlı ekranların kullanılması gerekir: kurşun-polietilen, çelik-su vb. Bazı durumlarda, ağır metallerin hidroksitlerinin sulu çözeltileri, örneğin demir Fe , nötron ve gama radyasyonunu (OH)3 aynı anda absorbe etmek için kullanılır.

Işınlanmış çevre ile etkileşime giren radyoaktif radyasyon, farklı işaretlerin iyonlarını oluşturur. Bu işleme iyonizasyon denir ve helyum atomlarının (α-parçacıkları), elektronların ve pozitronların (β-parçacıkları) ve ayrıca yüksüz parçacıkların (korpüsküler ve nötron radyasyonu), elektromanyetik (γ) çekirdeklerinin ışınlanmış ortamı üzerindeki etkiden kaynaklanır. -radyasyon), foton (karakteristik, Bremsstrahlung ve X-ışını) ve diğer radyasyonlar. Bu tür radyoaktif radyasyonların hiçbiri insan duyuları tarafından algılanmaz.

Nötron radyasyonu, çekirdekten elektriksel olarak nötr parçacıkların akışıdır. Bir nötronun herhangi bir çekirdek veya elektronla çarpıştığında ikincil radyasyon olarak adlandırılan radyasyonu güçlü bir iyonlaştırıcı etkiye sahiptir. Nötron radyasyonunun zayıflatılması, hafif elementlerin çekirdekleri, özellikle hidrojen üzerinde ve ayrıca bu tür çekirdekleri içeren malzemeler - su, parafin, polietilen vb. üzerinde etkili bir şekilde gerçekleştirilir.

Parafin sıklıkla koruyucu bir malzeme olarak kullanılır; Po-Be ve Po-B nötron kaynakları için kalınlığı su koruma kalınlığından yaklaşık 1,2 kat daha az olacaktır. Radyoizotop kaynaklarından gelen nötron radyasyonuna sıklıkla γ radyasyonunun eşlik ettiği dikkate alınmalıdır, dolayısıyla nötron korumasının aynı zamanda γ radyasyonuna karşı koruma sağlayıp sağlamadığının kontrol edilmesi gerekir. Sağlamıyorsa, yüksek atom numarasına (demir, kurşun) sahip bileşenlerin korumaya dahil edilmesi gerekir.

Dış ışınlamada ana rol gama ve nötron radyasyonu tarafından oynanır. Alfa ve beta parçacıkları, nükleer patlamadan kaynaklanan fisyon ürünleri, fisyon kalıntıları ve ikincil aktif maddelerin oluşturduğu radyoaktif bulutlardaki ana zarar verici faktördür, ancak bu parçacıklar giysiler ve cildin yüzey katmanları tarafından kolayca emilir. Yavaş nötronların etkisi altında, Japonya'da radyasyon hastalığından ölen birçok insanın kemiklerinde ve diğer dokularında bulunan vücutta indüklenmiş radyoaktivite yaratılır.

Nötron bombası

Bir nötron bombası, öncelikle güç açısından “klasik” nükleer silah türlerinden (atom ve hidrojen bombaları) farklıdır. Hiroşima bombasının gücünden 20 kat, büyük (megaton) hidrojen bombalarından ise yaklaşık 1000 kat daha az olan yaklaşık 1 kt TNT verimine sahiptir. Nötron bombasının patlaması sonucu oluşan şok dalgası ve termal radyasyon, Hiroşima tipi atom bombasının havada patlamasından 10 kat daha zayıftır. Böylece, yerden 100 m yükseklikte bir nötron bombasının patlaması, yalnızca 200-300 m yarıçapında yıkıma neden olacaktır.Bir nötron bombasının patlaması sırasında akı yoğunluğu 14 olan hızlı nötronların radyasyonu. “klasik” olanların patlamasından kat kat daha yüksek olan, tüm canlılar üzerinde yıkıcı etkiye sahip nükleer bombalar. Nötronlar 2,5 km yarıçapındaki tüm canlıları öldürür. Nötron radyasyonu kısa ömürlü radyoizotoplar oluşturduğundan, bir nötron bombasının patlamasının merkez üssüne - yaratıcılarına göre - 12 saat içinde "güvenli bir şekilde" yaklaşabilirsiniz. Karşılaştırma için, bir hidrojen bombasının bir alanı kalıcı olarak kirlettiğine dikkat çekiyoruz. radyoaktif maddelerle yaklaşık 7 km yarıçaplı.

"Nötron Radyasyonu" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Notlar

Edebiyat

Amirov Y.S. Can güvenliği. Kn2. Bölüm 2, 1998, 270 s.
Atamanyuk V. G. Sivil Savunma, 1987, 288 s.
Belov S.V. Can güvenliği 2000, 2000, 345 s.
Kuşelev V.P. Petrol rafinerisi ve petrokimya endüstrisinde işgücünün korunması (no. 87-88, 157-158 s.), 1983, 472 s.
Panov G.E. Petrol ve gaz sahalarının geliştirilmesi sırasında işgücünün korunması, 1982, 248 s.
Eremin V. G. Makine mühendisliğinde iş güvenliğini sağlama yöntem ve araçları, 2000, 328 s.
Karpov B.D.İş sağlığı el kitabı, 1976, 536 s.
Kokorev N.P.Üretimde iş sağlığı Sayı 2, 1973, 160 s.
Patolin O.F. Endüstriyel kusur tespitinde radyasyon güvenliği, 1977, 136 s.
Toldeshi Yu.N. Radyasyon - Tehdit ve Umut, 1979, 416 s.
Belov S.V. Makine mühendisliğinde koruyucu araçlar Hesaplama ve tasarım Rehberi, 1989, 366 s.
Shraga M. Kh. Toksikolojinin temelleri (mühendislik uzmanlıkları için), 2003, 211 s.
Grinin A.S. Can güvenliği, 2002, 288 s.
Ushakov K.Z. Can güvenliği - Üniversiteler için ders kitabı, 2000, 427 s.
Pochinok A.P.İş Sağlığı ve Güvenliği Ansiklopedisi T2, 2001, 926 s.
Kuşelev V.P. Petrol rafinerisi ve petrokimya endüstrisinde işgücünün korunması, 1983, 472 s.
Makarov G. V. Kimya endüstrisinde iş güvenliği, 568 s.

Nötron radyasyonunu karakterize eden bir alıntı

Napolyon tekrar yaklaşan generale yaklaşarak, "Çok ateşlisin Beliard," dedi. "Ateşin sıcağında hata yapmak kolaydır." Gidin, görün, sonra yanıma gelin.
Beliar gözden kaybolmaya zaman bulamadan, savaş alanından yeni bir haberci diğer taraftan dörtnala geldi.
– Eh bien, ne dersin? [Peki, başka ne var?] - dedi Napolyon, sürekli müdahaleden rahatsız olan bir adamın ses tonuyla.
"Efendim, le prens... [Hükümdar, Dük...]," diye başladı emir subayı.
- Takviye mi istiyorsunuz? – dedi Napolyon öfkeli bir jestle. Komutan olumlu anlamda başını eğdi ve anlatmaya başladı; ama imparator ondan uzaklaştı, iki adım attı, durdu, geri döndü ve Berthier'i çağırdı. Ellerini hafifçe açarak, “Yedek vermemiz lazım” dedi. – Sizce oraya kim gönderilmeli? - Berthier'e döndü, bu oison que j'ai fait aigle'ye (kartal yaptığım kaz yavrusu), daha sonra ona sesleneceği gibi.
"Efendim, Claparède'in tümenini göndereyim mi?" - dedi tüm tümenleri, alayları ve taburları ezberleyen Berthier.
Napolyon olumlu anlamda başını salladı.
Komutan Claparede'nin tümenine doğru dörtnala koştu. Ve birkaç dakika sonra tümseğin arkasında duran genç muhafızlar yerlerinden ayrıldı. Napolyon sessizce bu yöne baktı.
"Hayır," aniden Berthier'ye döndü, "Claparède'i gönderemem." Friant'ın tümenini gönderin" dedi.
Her ne kadar Claparède yerine Friant tümenini göndermenin hiçbir avantajı olmasa da, hatta Claparède'i şimdi durdurup Friant'ı göndermede bariz bir sakınca ve gecikme olsa da, emir titizlikle yerine getirildi. Napolyon, birlikleriyle ilgili olarak, ilaçlarına müdahale eden bir doktor rolünü oynadığını göremedi - bu rolü çok doğru anladı ve kınadı.
Friant'ın tümeni, diğerleri gibi, savaş alanının dumanları arasında kayboldu. Yardımcılar farklı yönlerden atlamaya devam etti ve herkes sanki anlaşmış gibi aynı şeyi söyledi. Herkes takviye talebinde bulundu, herkes Rusların yerlerini koruduklarını ve Fransız ordusunun erimesine neden olan un feu d'enfer [cehennem ateşi] ürettiklerini söyledi.
Napolyon düşünceli bir şekilde katlanır bir sandalyeye oturdu.
Sabahları aç olan, seyahat etmeyi seven Bay de Beausset, imparatorun yanına yaklaştı ve Majestelerine saygıyla kahvaltı sunmaya cesaret etti.
"Umarım artık Majestelerini zaferinizden dolayı tebrik edebilirim" dedi.
Napolyon sessizce başını salladı. Olumsuzluğun kahvaltıya değil zafere işaret ettiğine inanan Bay de Beausset, şakacı ve saygılı bir şekilde, dünyada insanın kahvaltı edebildiği zaman kahvaltı yapmasını engelleyebilecek hiçbir neden olmadığını söylemesine izin verdi.
Napolyon aniden kasvetli bir tavırla, "Allez vous... [Dışarı çıkın...]" dedi ve arkasını döndü. Mösyö Bosse'un yüzünde pişmanlık, tövbe ve zevkten oluşan mutlu bir gülümseme parladı ve diğer generallere doğru yüzer bir adımla yürüdü.
Napolyon, parasını çılgınca çöpe atan, her zaman kazanan ve tam oyunun tüm şanslarını hesaplamışken birdenbire, hamlesi ne kadar düşünceli olursa, o kadar çok mutlu olan bir kumarbazın yaşadığına benzer ağır bir duygu yaşadı. muhtemelen kaybedecekti.
Birlikler aynıydı, generaller aynıydı, hazırlıklar aynıydı, mizaç aynıydı, aynı Courte et Energique bildirisi (kısa ve enerjik bildiri), kendisi de aynıydı, bunu biliyordu, biliyordu. çok daha deneyimliydi ve artık eskisinden daha becerikliydi; düşman bile Austerlitz ve Friedland'dakiyle aynıydı; ama elin korkunç salınımı sihirli bir şekilde güçsüzce düştü.
Önceki yöntemlerin tümü her zaman başarı ile taçlandırılmıştı: bataryaların bir noktada toplanması, hattı aşmak için yedeklerin saldırısı ve des hommes de fer [demir adamlar] süvarilerinin saldırısı - tüm bu yöntemler zaten uygulanmıştı. Kullanıldı ve sadece zafer değildi, aynı zamanda öldürülen ve yaralanan generaller, takviye ihtiyacı, Rusları alt etmenin imkansızlığı ve birliklerin düzensizliği hakkında her taraftan aynı haberler geldi.
Daha önceleri, iki veya üç emir, iki veya üç cümleden sonra, mareşaller ve emir subayları tebrikler ve neşeli yüzlerle dörtnala koşuyor, mahkumların birliklerini, des faisceaux de drapeaux et d'aigles ennemis'i, [düşman kartalları ve sancakları] ve silahları ilan ediyorlardı. , konvoylar ve Murat, ganimet olarak Sadece konvoyları almak için süvari göndermek için izin istedi.Bu Lodi, Marengo, Arcole, Jena, Austerlitz, Wagram vb. yerlerde oldu.Şimdi başına tuhaf bir şey geliyordu. birlikler.
Basmaların ele geçirildiği haberine rağmen Napolyon, bunun önceki savaşlardakiyle aynı olmadığını, hiç de aynı olmadığını gördü. Kendisinin yaşadığı duygunun, savaşta deneyimleyen etrafındaki herkesin de aynı duyguyu yaşadığını gördü. Bütün yüzler üzgündü, bütün gözler birbirinden kaçınıyordu. Olanların önemini yalnızca Bosse anlayamıyordu. Napolyon, uzun savaş deneyiminden sonra, harcanan onca çabaya rağmen sekiz saat boyunca saldıran tarafın savaşı kazanamamasının ne anlama geldiğini çok iyi biliyordu. Bunun neredeyse kaybedilmiş bir savaş olduğunu ve artık savaşın dayandığı o gergin tereddüt noktasında en ufak bir şansın kendisini ve birliklerini yok edebileceğini biliyordu.
Tek bir savaşın bile kazanılmadığı, iki ay içinde ne pankartların, ne topların, ne de birliklerin ele geçirildiği bu tuhaf Rus seferini hayalinde canlandırdığında, o gizli hüzünlü yüzlere baktığında, Etrafında ve Rusların hala ayakta olduğuna dair raporları dinledi - rüyalarda yaşanan duyguya benzer korkunç bir duygu onu yakaladı ve onu yok edebilecek tüm talihsiz olaylar aklına geldi. Ruslar sol kanadına saldırabilir, ortasını parçalayabilir, başıboş bir gülle onu öldürebilir. Bütün bunlar mümkündü. Daha önceki savaşlarında yalnızca başarının getirdiği kazaları düşünüyordu ama şimdi sayısız talihsiz kaza kendisini gösteriyordu ve bunların hepsini bekliyordu. Evet, tıpkı rüyadaki gibiydi, kişi bir kötü adamın kendisine saldırdığını hayal ediyordu ve rüyadaki adam sallanıp kötü adama onu yok etmesi gerektiğini bildiği o korkunç güçle vuruyordu ve elinin güçsüz olduğunu hissediyordu. ve yumuşak, bir paçavra gibi düşüyor ve karşı konulmaz ölümün dehşeti çaresiz adamı ele geçiriyor.

Radyoaktif radyasyon insan vücudu üzerinde trajik sonuçlara yol açan geri dönüşü olmayan süreçlere neden olabilecek güçlü bir etkidir. Gücüne bağlı olarak çeşitli radyoaktif radyasyon türleri ciddi hastalıklara neden olabilir veya tam tersine kişiyi iyileştirebilir. Bazıları teşhis amaçlı kullanılır. Başka bir deyişle her şey sürecin kontrol edilebilirliğine bağlıdır; biyolojik dokular üzerindeki etkinin yoğunluğu ve süresi.

Olayın özü

Genel olarak radyasyon terimi, parçacıkların salınmasını ve bunların dalga şeklinde yayılmasını ifade eder. Radyoaktivite, belirli maddelerin atom çekirdeklerinin, yüksek güçlü yüklü parçacıklardan oluşan bir akışın ortaya çıkmasıyla kendiliğinden parçalanmasını içerir. Böyle bir fenomeni gerçekleştirebilen maddelere radyonüklidler denir.

Peki radyoaktif radyasyon nedir? Tipik olarak bu terim hem radyoaktif hem de radyasyon emisyonlarını ifade eder. Özünde, yollarına çıkan herhangi bir ortamın iyonlaşmasına neden olan, önemli güce sahip temel parçacıkların yönlendirilmiş bir akışıdır: hava, sıvılar, metaller, mineraller ve diğer maddelerin yanı sıra biyolojik dokular. Herhangi bir malzemenin iyonlaşması, yapısında ve temel özelliklerinde değişikliğe yol açar. Biyolojik dokular dahil. insan vücudu yaşam aktiviteleriyle bağdaşmayan değişikliklere maruz kalır.

Farklı radyoaktif radyasyon türleri farklı nüfuz etme ve iyonlaştırıcı güçlere sahiptir. Zarar verici özellikler radyonüklitlerin aşağıdaki ana özelliklerine bağlıdır: radyasyon türü, akış gücü, yarı ömür. İyonlaşma yeteneği belirli bir gösterge ile değerlendirilir: radyasyon nüfuz etme yolu boyunca 10 mm mesafede oluşan iyonize maddenin iyonlarının sayısı.

İnsanlar üzerindeki olumsuz etkiler

İnsanlarda radyasyona maruz kalma vücut dokularında yapısal değişikliklere yol açar. İyonlaşmanın bir sonucu olarak, hücrelere zarar veren ve öldüren kimyasal olarak aktif moleküller olan serbest radikaller ortaya çıkar. Gastrointestinal, genitoüriner ve hematopoietik sistemler ilk ve en ciddi şekilde etkilenir. İşlev bozukluklarının ciddi belirtileri ortaya çıkar: mide bulantısı ve kusma, ateş, bağırsak fonksiyon bozukluğu.

Oldukça tipik olan, göz dokusundaki radyasyona maruz kalmanın neden olduğu radyasyon kataraktıdır. Radyasyona maruz kalmanın diğer ciddi sonuçları da gözlenmektedir: vasküler skleroz, bağışıklıkta keskin bir azalma, hematojen sorunlar. Genetik mekanizmanın zarar görmesi özellikle tehlikelidir. Ortaya çıkan aktif radikaller, genetik bilginin ana taşıyıcısı olan DNA'nın yapısını değiştirme yeteneğine sahiptir. Bu tür bozukluklar sonraki nesilleri etkileyen öngörülemeyen mutasyonlara yol açabilir.

İnsan vücuduna verilen hasarın derecesi, hangi tür radyoaktif radyasyonun meydana geldiğine, vücudun yoğunluğuna ve bireysel duyarlılığına bağlıdır. Ana gösterge, vücuda ne kadar radyasyonun nüfuz ettiğini gösteren radyasyon dozudur. Tek bir büyük dozun, düşük güçlü radyasyona uzun süre maruz kalma sırasında böyle bir dozun birikmesinden çok daha tehlikeli olduğu tespit edilmiştir. Vücut tarafından emilen radyasyon miktarı evert (Ev) cinsinden ölçülür.

Her yaşam ortamının belli bir düzeyde radyasyonu vardır. 0,18-0,2 mEv/saat veya 20 mikroröntgenden yüksek olmayan bir arka plan radyasyon seviyesi normal kabul edilir. Ölüme yol açan kritik seviyenin 5,5-6,5 Ev olduğu tahmin ediliyor.

Radyasyon türleri

Belirtildiği gibi radyoaktif radyasyon ve türleri insan vücudunu farklı şekillerde etkileyebilir. Aşağıdaki ana radyasyon türleri ayırt edilebilir.

Bir parçacık akışı olan korpüsküler tip radyasyon:

Alfa radyasyonu. Bu, muazzam iyonlaşma kabiliyetine sahip alfa parçacıklarından oluşan bir akıştır, ancak nüfuz derinliği küçüktür. Bir parça kalın kağıt bile bu tür parçacıkları durdurabilir. Bir kişinin giyimi oldukça etkili bir şekilde koruma rolünü oynar.
Beta radyasyonu, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden beta parçacıkları akışından kaynaklanır. Muazzam hız nedeniyle bu parçacıkların nüfuz etme yetenekleri arttı, ancak iyonlaşma yetenekleri önceki versiyona göre daha düşük. Pencere pencereleri veya 8-10 mm kalınlığındaki bir metal levha bu radyasyondan perde görevi görebilir. Deriyle doğrudan teması halinde insanlar için çok tehlikelidir.
Nötron radyasyonu nötronlardan oluşur ve en büyük zarar verici etkiye sahiptir. Bunlara karşı yeterli koruma, yapısında hidrojen içeren malzemelerle sağlanır: su, parafin, polietilen vb.

Enerjinin radyal yayılımı olan dalga radyasyonu:

Gama radyasyonu özünde atomlardaki radyoaktif dönüşümler sırasında oluşan bir elektromanyetik alandır. Dalgalar kuantum, darbe şeklinde yayılır. Radyasyonun geçirgenliği çok yüksektir, ancak iyonlaşma yeteneği düşüktür. Bu tür ışınlardan korunmak için ağır metallerden yapılmış ekranlara ihtiyaç vardır.
X-ışınları veya X-ışınları. Bu kuantum ışınları birçok yönden gama ışınlarına benzer, ancak nüfuz etme yetenekleri bir miktar azalmıştır. Bu tip dalga, vakumlu X-ışını ünitelerinde elektronların özel bir hedefe çarpmasıyla üretilir. Bu radyasyonun teşhis amacı iyi bilinmektedir. Ancak uzun süreli etkisinin insan vücuduna ciddi zararlar verebileceği unutulmamalıdır.

Bir kişi nasıl ışınlanabilir?

Radyasyon vücuduna nüfuz ederse kişi radyoaktif radyasyon alır. Bu 2 şekilde gerçekleşebilir: dış ve iç etki. İlk durumda, radyoaktif radyasyonun kaynağı dışarıda bulunur ve çeşitli nedenlerden dolayı kişi uygun koruma olmadan faaliyet alanına girer. Dahili maruz kalma, bir radyonüklidin vücuda nüfuz etmesiyle meydana gelir. Bu, ışınlanmış gıdaları veya sıvıları, toz ve gazları tüketirken, kirli havayı solurken vb. meydana gelebilir.

Dış radyasyon kaynakları 3 kategoriye ayrılabilir:

Doğal kaynaklar: ağır kimyasal elementler ve radyoaktif izotoplar.
Yapay kaynaklar: Uygun nükleer reaksiyonlar sırasında radyasyon sağlayan teknik cihazlar.
İndüklenmiş radyasyon: Çeşitli ortamlar yoğun iyonlaştırıcı radyasyona maruz kaldıktan sonra kendileri radyasyon kaynağı haline gelir.

Olası radyasyona maruz kalma açısından en tehlikeli nesneler aşağıdaki radyasyon kaynaklarını içerir:

Radyonüklitlerin çıkarılması, işlenmesi, zenginleştirilmesi, reaktörler için nükleer yakıt üretimi, özellikle uranyum endüstrisi ile ilgili endüstriler.
Her türlü nükleer reaktörler, dahil. enerji santrallerinde ve gemilerde.
Nükleer yakıtın yenilenmesiyle uğraşan radyokimyasal işletmeler.
Radyoaktif maddelerin atıklarının depolandığı (bertaraf edildiği) yerler ve bunların işlenmesi için işletmeler.
Radyasyonun çeşitli endüstrilerde kullanılması durumunda: tıp, jeoloji, tarım, sanayi vb.
Nükleer silahların test edilmesi, barışçıl amaçlı nükleer patlamalar.

Vücuttaki hasarın tezahürü

Radyoaktif radyasyonun özellikleri insan vücuduna verilen hasarın derecesinde belirleyici bir rol oynar. Maruz kalmanın bir sonucu olarak, iki yönü olabilen radyasyon hastalığı gelişir: somatik ve genetik hasar. Ortaya çıkma zamanına bağlı olarak erken ve geç etkiler ayırt edilir.

Erken etki, 1 saatten 2 aya kadar olan sürede karakteristik semptomları ortaya çıkarır. Aşağıdaki belirtiler tipik olarak kabul edilir: ciltte kızarıklık ve soyulma, göz merceğinin bulanıklığı, hematopoietik sürecin bozulması. Yüksek dozda radyasyonun en uç seçeneği ölümdür. Lokal hasar, ciltte ve mukoza zarında radyasyon yanıkları gibi belirtilerle karakterize edilir.

Uzun vadeli belirtiler 3-5 ay sonra, hatta birkaç yıl sonra ortaya çıkar. Bu durumda, kalıcı cilt lezyonları, çeşitli lokalizasyonlardaki kötü huylu tümörler, bağışıklıkta keskin bir bozulma, kan bileşimindeki değişiklikler (kırmızı kan hücreleri, lökositler, trombositler ve nötrofillerin seviyesinde önemli bir azalma) not edilir. Sonuç olarak, sıklıkla çeşitli bulaşıcı hastalıklar gelişir ve yaşam beklentisi önemli ölçüde azalır.

İnsanların iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmasını önlemek için radyasyonun türüne bağlı olarak çeşitli koruma türleri kullanılır. Ayrıca kişinin radyasyon bölgesinde maksimum kalış süresi, radyasyon kaynağına minimum mesafe, kişisel koruyucu ekipman kullanımı ve koruyucu ekranların kurulumu konusunda katı standartlar düzenlenmiştir.

Göğüs Hastalıkları Uzmanı, Terapist, Kardiyolog, Fonksiyonel Tanı Doktoru. En yüksek kategorideki doktor. İş deneyimi: 9 yıl. Habarovsk Devlet Tıp Enstitüsü'nden mezun oldu, terapide klinik ihtisası yaptı. İç organ hastalıklarının teşhisi, tedavisi ve önlenmesiyle ilgileniyorum ve ayrıca tıbbi muayeneler yapıyorum. Solunum sistemi, gastrointestinal sistem ve kardiyovasküler sistem hastalıklarını tedavi ediyorum.

Beta radyasyonu

Beta parçacıkları, beta bozunması sırasında radyoaktif elementlerin çekirdekleri tarafından yayılan bir elektron veya pozitron akışıdır. Bir elektronun (b – parçacığı) m e = 9,109´10 -31 kg kütlesi ve e = 1,6´10 -19 C negatif yükü vardır. Bir pozitron (b + -parçacığı), pozitif elektrik yüküne sahip temel bir parçacıktır, elektrona göre bir antiparçacıktır. Elektronun ve pozitronun kütleleri eşittir ve elektrik yükleri ve manyetik momentleri mutlak değerde eşit, ancak işaret bakımından zıttır. Pozitron kararlıdır, ancak elektronlarla yok olma nedeniyle maddede yalnızca kısa bir süre (saniyenin kesirleri) için var olur.

Aynı radyoaktif elementin beta parçacıkları farklı miktarlarda enerjiye sahiptir. Bu, ortaya çıkan enerjinin yavru çekirdek, beta parçacığı ve nötrino arasında farklı oranlarda dağıtıldığı radyoaktif çekirdeklerin beta bozunmasının doğasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle beta parçacıklarının enerji spektrumu karmaşık ve süreklidir. Maksimum enerji 0,018 ile 13,5 MeV arasında değişir. Beta bozunması yalnızca zemin seviyesinde değil, aynı zamanda yavru çekirdeğin uyarılmış seviyelerinde de meydana gelebilir. Beta parçacıklarının akışına beta radyasyonu denir. Sonuç olarak elektron beta bozunması orijinal çekirdek, kütlesi aynı kalan yeni bir çekirdeğe dönüşür ve yük bir artar ve bir parçacık ortaya çıkar - bir antinötrino:

Pozitron beta bozunması aynı kütle ve yüke sahip, bir azaltılmış bir çekirdeğin oluşumuna yol açar ve bir nötrino oluşur:

Bir nötrino, antinötrinodan momentumuna göre spini yönünde farklılık gösterir.

Beta bozunması başka bir tür nükleer dönüşümü ifade eder - elektronik yakalamaçekirdeğin atomun iç yörüngelerinde (genellikle K katmanı) bulunan elektronlardan birini çektiği:

;

Yakalanan elektronun yeri hemen daha yüksek seviyedeki bir elektronla dolar ve X-ışınları yayılır. Böyle bir atomun çekirdeği kütle olarak değişmeden kalır ve yükü bir azaltılmış yeni bir çekirdeğe dönüşür.

Çoğunlukla aynı radyonüklit aynı anda birden fazla bozunuma uğrar. Örneğin, K-40 elektron bozunmasına ve elektron yakalamaya (K-yakalama) maruz kalır.

Böylece, tüm beta bozunma türleri için çekirdeğin kütle numarası değişmeden kalır, ancak yük numarası bir değişir.

Beta parçacıkları madde ile etkileşime girdiğinde atomların iyonlaşması ve uyarılması meydana gelirken, beta parçacıkları kinetik enerjilerini atomlara aktararak dağılırlar. Maddeyle her etkileşim eylemi sırasında beta parçacığının enerji kaybına, hızının maddenin termal hareket hızına azalması eşlik eder. Negatif beta parçacığı ya serbest bir elektron olarak kalır ya da nötr bir atoma ya da pozitif iyona bağlanarak birincisini negatif iyona, ikincisini ise nötr atoma dönüştürür. Yolun sonundaki pozitif beta parçacığı (pozitron) bir elektronla çarpışarak onunla birleşerek yok olur.

Bir beta parçacığının maddeyle etkileşimi sırasında yönünde tekrarlanan değişiklikler, maddeye nüfuz etme derinliğinin - yol uzunluğunun - beta parçacığının yolunun gerçek uzunluğundan önemli ölçüde daha az olduğu ortaya çıkmasına neden olur. madde ve iyonlaşma hacimsel niteliktedir.

Ortalama spesifik iyonizasyon değeri – doğrusal iyonizasyon yoğunluğu Havada beta parçacıklarının enerjisine bağlıdır ve 1 cm'lik yol başına 100-300 çift iyon içerir ve havadaki maksimum menzil birkaç metreye, biyolojik dokuda santimetreye, metallerde ise onlarca mikrona ulaşır. Beta parçacıklarının havadaki hızı ışık hızına (250.000-270.000 km/s) yakındır.

Beta radyasyonuna karşı koruma sağlamak için aşağıdakiler kullanılır: cam, alüminyum, pleksiglas, polimerler - düşük seri numaralı elementlerden oluşan malzemeler.

Beta parçacıklarının tamamen emildiği madde katmanının kalınlığı maksimum yol uzunluğuna karşılık gelir - belirli bir spektrumda en yüksek enerjiye sahip beta parçacıklarının yol uzunluğu formülle belirlenebilir

burada Rmax maksimum çalışma uzunluğudur (katman kalınlığı), cm; Emax – spektrumdaki beta parçacıklarının maksimum enerjisi, MeV; r maddenin yoğunluğudur, g/cm3.

Beta parçacıklarının enerji kaybı ve bunların madde içinde saçılması, üstel bağımlılıkla ifade edilen beta parçacıkları akışının kademeli olarak zayıflamasına yol açar.

, (3.4)

burada N, birim zamanda R kalınlığındaki bir madde tabakasından geçen beta parçacıklarının sayısıdır; N 0 – birim zamanda emici katman üzerine düşen beta parçacıklarının başlangıç sayısı; ml – doğrusal absorpsiyon katsayısı, cm -1; R – emici tabakanın kalınlığı, cm.

Nötron radyasyonu

Kendiliğinden nükleer fisyon sürecinde serbest nötronlar oluşur, bu da onun bölünmesi anlamına gelir, yani. iki parçaya bölündüğünde, kütlelerinin toplamı yaklaşık olarak orijinal çekirdeğin kütlesine eşittir. Nükleer fisyon sırasında üretilen nötronların enerjisi yaklaşık 2 MeV'dir.

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

Nötron(n) – kütlesi m n = 1,6748'10 -27 kg olan temel, elektriksel olarak nötr bir parçacık. Serbest durumdaki bir nötron kararsızdır; bir elektron ve bir antinötrinonun emisyonu ile kendiliğinden protona dönüşür: 1 0 ; Nötron ömrü yaklaşık 16 dakikadır.

Nötronların yaklaşık %1'i orijinal çekirdeğin uyarılmış fisyon fragmanları tarafından yayılır. Bu durumda parça çekirdeğinin enerji durumu, kütle numarasındaki bir azalmayla değişir:

Bu tür dönüşümler, nükleer fisyon sürecinin tamamlanmasından sonra kesirlerden onlarca saniyeye kadar bir sürede meydana gelir. Fisyon olayından bir saniye kadar sonra yayılan nötronlara denir. gecikme. Gecikmiş nötronların enerjisi yaklaşık 0,5 MeV'dir.

Maddeyle etkileşime giren nötronlar ya dağılır ya da maddenin atomlarının çekirdekleri tarafından yakalanır. Elastik ve elastik olmayan saçılma ve yüklü parçacıkların emisyonu ile ışınımsal yakalama arasında bir ayrım yapılır.

Elastik Buna, bir atomun çekirdeğiyle çarpışan bir nötronun kinetik enerjinin bir kısmını ona aktardığı ve çekirdeğin dışına sıçradığı, hareketinin yönünü azaltılmış enerjiyle değiştirdiği saçılma denir. Çarpışma sırasında nötronun çekirdeğe aktardığı enerji, çekirdeğin hareket etmeye başlayan kinetik enerjisine dönüştürülür ve buna denir. geri tepme çekirdeği(Şek. 7 ) . Bir nötrondan yeterince yüksek enerji alan geri tepme çekirdekleri, atomlardan ayrılabilir ve madde ile yüklü parçacıklar olarak etkileşime girerek iyonizasyona neden olabilir.

Bir nötron, kütle olarak kendisine eşit veya ona yakın olan çekirdeklerle etkileşime girdiğinde en büyük enerjiyi kaybeder. Bu durumda nötronlar yavaşladığı için hafif elementler (hidrojen, berilyum, grafit) özellikle etkili moderatörlerdir. Nötron enerjisi ve nükleer yük azaldıkça elastik saçılma olasılığı artar.

Pirinç. 7. Bir nötronun çekirdekle elastik çarpışması

Esnek olmayan saçılma Bu, bir nötronun çekirdekle etkileşimidir; bir nötron içine girdiğinde, daha düşük enerjili ve orijinalinden farklı bir yöndeki nötronlardan birini devre dışı bırakır ve çekirdeği çok hızlı bir şekilde uyarılmış bir duruma aktarır. bir gama kuantumunun emisyonu ile temel duruma geçer ( Şekil 8).

Esnek olmayan saçılma, yeterince yüksek enerjilerdeki nötronların ağır elementlerin çekirdekleriyle etkileşiminin karakteristiğidir.

Pirinç. 8. Bir nötronun çekirdekle esnek olmayan çarpışması

Bir çekirdeğe giren nötronun, onunla etkileşime girerek çekirdeğin daha ağır bir izotopunu oluşturması olgusuna ne ad verilir? nötron yakalama. Bir nötron yakalayan çekirdek uyarılmış bir duruma geçer ve temel duruma geri dönerek megaelektronvolt veya yüklü parçacık düzeyinde enerjiye sahip bir veya daha fazla gama kuantumu yayar (Şekil 9).

Bir nötronun bir çekirdek tarafından yakalanmasına, aşağıdaki şemaya göre gama kuantasının emisyonu eşlik eder:

0 1 n + 13 27 Al – 13 28 Al *

13 28 Al * –– 13 28 Al + gama kuantumu

Nötronların çekirdekler tarafından yakalanması, hiçbir yükü olmayan ve bunun sonucunda çekirdekten gelen itici elektriksel etkiyi deneyimlemeyen bir nötronun, nükleer çekici kuvvetlerin onu etkileyeceği kadar kısa mesafelerde ona yaklaşabilmesi nedeniyle mümkün hale gelir. Nötronun çekirdeğin yakınında kalma süresi uzadıkça, düşük enerjili nötronların yakalanma olasılığı artar.

Pirinç. 9. Bir nötronun çekirdek tarafından yakalanması

Nötron radyasyonunun temel niteliksel özelliği enerji spektrumu– nötron enerji dağılımı. Bu durumda aşağıdaki nötron enerji spektrumları ayırt edilir: yavaş 0,5 eV'ye kadar enerji ile, orta seviye– 0,5 eV ila 200 keV arası enerjiyle, hızlı– 200 keV ila 20 MeV arası enerjiyle ve ultra hızlı– enerjisi 20 MeV'nin üzerinde olan.

Nötron radyasyonu dolaylı olarak iyonlaştırıcıdır, bu, nötronların pratik olarak atomların elektron kabukları ile etkileşime girmemesi ve atomları doğrudan iyonize etmemesi ile açıklanmaktadır. Nötronlar, çekirdeklerle karşılaşıncaya kadar enerji kaybı olmadan madde içinde hareket ederler.

Nötronların havadaki nüfuz etme gücü yüzlerce metredir ve gama radyasyonunun nüfuz etme gücüyle karşılaştırılabilir, hatta ondan daha fazladır. Bir nötron, havada birbirini takip eden iki çarpışma arasında yaklaşık 300 metre yol alır; daha yoğun sıvı ve katılarda ise yaklaşık 1 cm yol alır.

Gama radyasyonu

Gama radyasyonu– Uyarılmış atom çekirdekleri tarafından yayılan kısa dalga elektromanyetik radyasyon. Gama radyasyonu, atom çekirdeğinin radyoaktif bozunması ve nükleer reaksiyonlar sırasında gözlenir. Gama ışınlarının emisyonu elementlerin dönüşümüne yol açmaz ve bu nedenle bir tür radyoaktif dönüşüm olarak kabul edilmez. Gama radyasyonu yalnızca çekirdeklerin uyarılmış hallerde oluştuğu belirli radyoaktif dönüşümlere eşlik eder. Uyarılmış çekirdekler 10-12 saniye içinde temel duruma geçerek gama kuantumu biçiminde fazla enerji yayarlar. Bazen çekirdek sırayla bir dizi gama kuantumu yayar ve her seferinde kararlı hale gelinceye kadar daha az uyarılmış bir duruma geçer. Bu fenomene denir kademeli radyasyon.

Gama ışınlarının ne yükü ne de dinlenme kütlesi vardır. Emisyonları yeni elementlerin çekirdeklerinin oluşumuna yol açmaz. Bir elementin uyarılmış ve kararlı çekirdeği yalnızca enerji açısından farklılık gösterir; Gama geçişleri sırasında Z yükü ve A kütle numarası değişmez. Gama kuantum emisyonu, çekirdeklerde kendiliğinden oluşan ve çekirdeklerin özelliklerini karakterize eden bir süreçtir.

* sembolü çekirdeğin uyarılmış durumunu gösteriyorsa, gama kuantumu hn'nin emisyon süreci şu şekilde yazılabilir:

burada h, Planck sabitidir (h = 6,626´10 –34 J×s); n – elektromanyetik dalgaların frekansı.

Çekirdeğin yaydığı gama ışınları yüksek enerjiye sahiptir ve her biri aletlerle tespit edilip kaydedilebilmektedir. Çekirdeklerin radyoaktif bozunması sırasında genellikle 10 keV ila 5 MeV enerjili gama kuantumları gözlenir; nükleer reaksiyonlar sırasında 20 MeV'ye kadar enerjili gama kuantumlarıyla karşılaşılır. Modern hızlandırıcılar enerjileri 20 GeV'a kadar olan gama ışınları üretir.

Bir nükleer patlamadan kaynaklanan gama radyasyonu doğrudan U veya Pu çekirdeklerinin fisyon süreci sırasında üretilir. Kaynağı aynı zamanda uyarılmış durumdan temel duruma geçiş sırasında bir gama kuantumu yayan fisyon parçalarıdır.

Gama ışınlarının madde ile etkileşimi süreçleri arasında en muhtemel olanlar şunlardır: fotoelektrik etki, Compton saçılması ve bir elektron-pozitron çiftinin oluşumu.

Bir gama kuantumunun, gama kuantumunun maddenin bir atomu tarafından tamamen emildiği ve bir elektronu atomdan çıkardığı bir madde ile etkileşimi sürecine denir. fotoelektrik etki(fotoğraf efekti). Fotoelektrik etki genellikle gama ışını enerjisinin düşük değerlerinde meydana gelir ve artmasıyla keskin bir şekilde azalır.

Gama ışınlarının enerjisi 0,2 ila 1 MeV arasında olduğunda, en olası süreç gama ışınının dış elektronlardan biriyle etkileşimi olur. Bu etkileşim sırasında gama kuantumu, enerjisinin elektron kısmına aktarılır, bu da elektronun kinetik enerjisine (E e) dönüşür ve ikincil elektron tarafından maddenin atomlarının iyonlaşmasına harcanır. Buna göre gama kuantumunun (E g) enerjisi azalırken hareketinin yönü değişir. Gama ışınlarının enerjisinin azaltılması ve elektronlar tarafından saçılması işlemine denir. Compton etkisi(esnek olmayan saçılma) (Şekil 11).

Gama kuantumu, çekirdeğin elektromanyetik alanıyla etkileşime girdiğinde, gama kuantumu olarak varlığı sona erebilir ve iki parçacığa dönüşebilir: bir elektron ve bir pozitron. Gama ışınlarının madde ile etkileşimi sürecine denir. elektron-pozitron çiftlerinin oluşumu. Böyle bir etkileşim, gama kuantumunun enerjisi 1,02 MeV'ye eşit veya daha büyükse mümkündür. Bu, elektronun ve pozitronun dinlenme enerjisinin sırasıyla 0,51 MeV olması, ardından bunların oluşumuna 1,02 MeV harcanması ile açıklanmaktadır.

Şekil 10. Fotoğraf efekti Şek. 11. Compton etkisi

1,02 MeV'nin üzerindeki bir gama kuantumunun sahip olduğu tüm fazla enerji, elektron ve pozitrona kinetik enerji biçiminde eşit olarak aktarılır. Çiftin oluşumu sırasında ortaya çıkan elektron ve pozitron, kinetik enerjilerini ortamın iyonlaşmasına harcar, ardından pozitron ortamda bulunan serbest elektronlardan biriyle birleşerek yok olur (Şekil 12).

Atomları doğrudan iyonlaştıran alfa ve beta parçacıklarından farklı olarak, her durumda madde ile etkileşime giren gama kuantumu, içinde iyonizasyon üreten serbest ikincil elektronların ve pozitronların ortaya çıkmasına neden olur.

Pirinç. 12. Elektron-pozitron çiftinin oluşumu

Gama radyasyonunun maddeyle etkileşime girme olasılığı çok düşüktür. Bu, gama radyasyonu maddeden geçtiğinde fotoelektrik etkinin, Compton saçılımının ve elektron-pozitron çiftlerinin oluşumunun oldukça nadir olduğu anlamına gelir.

Gama kuantumunun, gama kuantumunun ve yüklü parçacıkların aynı enerjisinde ve aynı etkileşim ortamıyla iyonlaşma yeteneği, yüklü parçacıkların iyonlaşma yeteneğinden binlerce kat daha azdır.

Havada, gama kuantumunun doğrusal iyonizasyon yoğunluğu, 1 cm'lik yol başına 2-3 çift iyondur. Gama ışınlarının havadaki nüfuz kabiliyeti yüzlerce metredir.

Bir maddedeki gama radyasyon yoğunluğunun zayıflaması (absorbsiyonu) Bouguer yasasıyla belirlenir:

, (3.5)

burada I, maddedeki R derinliğindeki gama radyasyonunun yoğunluğudur; I 0 – maddeye girdikten sonra gama radyasyonunun yoğunluğu; m – doğrusal zayıflama katsayısı.

Katsayı m, fotoelektrik etki m f için soğurma katsayısından, Compton etkisi m k için zayıflama katsayısından ve m çifti elektron-pozitron çiftlerinin oluşumu için soğurma katsayısından oluşur:

. (3.6)

m katsayısı sadece gama ışınlarının enerjisine değil aynı zamanda ortamın yoğunluğuna ve ortalama atom numarasına da bağlıdır. Bu nedenle gama ışınlarının bir madde tarafından soğurulmasını kütle zayıflama katsayısı m m = m/r ile ifade etmek daha uygundur. Sonra alırız

. (3.7)

. Radyasyon dozuışınlanmış ortamın birim kütlesi başına emilen iyonlaştırıcı radyasyon enerjisi miktarıdır. Absorbe edilen, maruz kalınan ve eşdeğer radyasyon dozları vardır.

Emilen radyasyon dozu(D), herhangi bir maddenin birim kütlesi tarafından emilen herhangi bir tür iyonlaştırıcı radyasyonun enerji miktarıdır:

, (3.8)

burada dE emilen radyasyon enerjisidir; dm ışınlanmış maddenin kütlesidir.

Bu değer, çeşitli ortamlardaki çeşitli radyasyon türlerinin etkisinin ölçülmesini mümkün kılar. Işınlanmış maddenin hacmine ve kütlesine bağlı değildir ve esas olarak radyasyonun iyonlaşma kabiliyeti ve enerjisi, emici maddenin özellikleri ve ışınlama süresi ile belirlenir.

Biyolojik bir nesnedeki dozu belirlerken, radyoaktif maddeler vücuda yiyecek, su ve solunan hava ile girebileceğinden, dış ve iç ışınlama dikkate alınmalıdır. Bu durumda iç organların ışınlanması sadece gama ile değil aynı zamanda alfa ve beta radyasyonu ile de meydana gelir.

Emilen doz, iyonlaştırıcı radyasyonun bir madde üzerindeki etkisinin niceliksel bir ölçüsüdür. Soğurulan dozun ölçüm birimi gridir (Gy) - 1 kg ağırlığındaki ışınlanmış bir maddeye aktarılan herhangi bir türden 1 joule iyonlaştırıcı radyasyonun enerjisine karşılık gelen soğurulan radyasyon dozu: 1 Gy = 1 J/kg.

Pratikte sistemik olmayan bir birim kullanılır - memnun(Rad – İngilizce “radyasyon absorbet dozu” deyiminin ilk harflerine göre). 1 rad'lık bir doz, ışınlanmış maddenin her gramında 100 erg'lik enerjinin emildiği anlamına gelir. 1 rad = 100 erg/g = 0,01 J/kg = 0,01 Gy, yani. 1 Gy = 100 rad (1 erg = 10 J).

Emilen radyasyon dozu, radyasyonun ve soğuran ortamın özelliklerine bağlıdır. Düşük enerjili yüklü parçacıklar (alfa, beta parçacıkları, protonlar), hızlı nötronlar ve diğer bazı radyasyonlar için, madde ile etkileşimlerinin ana süreçleri doğrudan iyonizasyon ve uyarma olduğunda, emilen doz, iyonlaştırıcı radyasyonun kesin bir özelliği olarak hizmet eder. çevre ile etkileşim. Bunun nedeni, ortamdaki radyasyonun iyonlaştırma yeteneğini karakterize eden parametreler ile emilen doz arasında yeterli doğrudan ilişkilerin kurulabilmesidir.

X-ışını ve gama radyasyonu için bu tür bağımlılıklar gözlenmez çünkü Bu tür radyasyon dolaylı olarak iyonlaştırıcıdır. Sonuç olarak, emilen doz, çevre üzerindeki etkileri açısından bu radyasyonların bir özelliği olarak hizmet edemez.