Đặc tính bảo vệ của vật liệu khỏi bức xạ neutron. Bức xạ neutron Bức xạ trung tính

Bức xạ ion hóa là sự kết hợp của nhiều loại vi hạt và trường vật lý khác nhau có khả năng ion hóa một chất, nghĩa là tạo thành các hạt tích điện trong đó - các ion. Có một số loại bức xạ ion hóa: bức xạ alpha, beta, gamma và bức xạ neutron.

Bức xạ alpha

Sự hình thành các hạt alpha tích điện dương có sự tham gia của 2 proton và 2 neutron là một phần của hạt nhân helium. Các hạt alpha được hình thành trong quá trình phân rã của hạt nhân nguyên tử và có thể có động năng ban đầu từ 1,8 đến 15 MeV. Đặc điểm đặc trưng của bức xạ alpha là khả năng ion hóa cao và khả năng xuyên thấu thấp. Khi chuyển động, các hạt alpha mất năng lượng rất nhanh và điều này dẫn đến thực tế là nó không đủ để vượt qua các bề mặt nhựa mỏng. Nói chung, việc tiếp xúc bên ngoài với các hạt alpha, nếu không tính đến các hạt alpha năng lượng cao thu được bằng máy gia tốc, sẽ không gây hại cho con người, nhưng sự xâm nhập của các hạt vào cơ thể có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe, vì alpha hạt nhân phóng xạ Chúng có thời gian bán hủy dài và có khả năng ion hóa mạnh. Nếu nuốt phải, các hạt alpha thường có thể nguy hiểm hơn cả bức xạ beta và gamma.

Bức xạ bêta

Các hạt beta tích điện có tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, được hình thành do sự phân rã beta. Tia beta có khả năng xuyên thấu lớn hơn tia alpha - chúng có thể gây ra phản ứng hóa học, phát quang, ion hóa khí và có tác dụng lên các tấm ảnh. Để bảo vệ chống lại dòng hạt beta tích điện (có năng lượng không quá 1 MeV), chỉ cần sử dụng một tấm nhôm thông thường dày 3-5 mm là đủ.

Bức xạ photon: tia gamma và tia X

Bức xạ photon bao gồm hai loại bức xạ: tia X (có thể là bức xạ hãm và đặc trưng) và bức xạ gamma.

Loại bức xạ photon phổ biến nhất là các hạt gamma có bước sóng cực ngắn, năng lượng rất cao, là dòng photon năng lượng cao, không mang điện. Không giống như tia alpha và beta, các hạt gamma không bị lệch bởi từ trường và điện trường và có khả năng xuyên thấu lớn hơn đáng kể. Với số lượng nhất định và trong một khoảng thời gian phơi nhiễm nhất định, bức xạ gamma có thể gây ra bệnh tật do phóng xạ và dẫn đến nhiều bệnh ung thư khác nhau. Chỉ có các nguyên tố hóa học nặng như chì, uranium nghèo và vonfram mới có thể ngăn chặn sự lan rộng của dòng hạt gamma.

Bức xạ neutron

Nguồn bức xạ neutron có thể là các vụ nổ hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm và các cơ sở công nghiệp. Bản thân neutron là các hạt trung hòa về điện, không ổn định (chu kỳ bán rã của neutron tự do là khoảng 10 phút), do chúng không mang điện tích nên có đặc điểm là khả năng xuyên thấu cao với mức độ tương tác yếu với vật chất. Bức xạ neutron rất nguy hiểm nên một số vật liệu đặc biệt, chủ yếu chứa hydro, được sử dụng để bảo vệ chống lại nó. Bức xạ neutron được hấp thụ tốt nhất bởi nước thông thường, polyetylen, parafin và dung dịch hydroxit kim loại nặng.

Bức xạ ion hóa ảnh hưởng đến các chất như thế nào?

Tất cả các loại bức xạ ion hóa đều có tác dụng lên các chất khác nhau ở mức độ này hay mức độ khác, nhưng nó rõ rệt nhất ở các hạt gamma và neutron. Do đó, khi tiếp xúc kéo dài, chúng có thể thay đổi đáng kể tính chất của các vật liệu khác nhau, thay đổi thành phần hóa học của các chất, ion hóa chất điện môi và có tác động phá hủy các mô sinh học. Bức xạ nền tự nhiên sẽ không gây hại nhiều cho con người, tuy nhiên, khi xử lý các nguồn bức xạ ion hóa nhân tạo, bạn nên hết sức cẩn thận và thực hiện mọi biện pháp cần thiết để giảm thiểu mức độ tiếp xúc với bức xạ trên cơ thể.

Đặc tính bảo vệ của vật liệu khỏi bức xạ neutron được xác định bởi khả năng điều tiết và hấp thụ cũng như mức độ kích hoạt của chúng. Neutron nhanh được điều tiết hiệu quả nhất bởi các chất có số nguyên tử thấp, chẳng hạn như than chì và các chất chứa hydro (nước nhẹ và nước nặng, nhựa, polyetylen, parafin). Để hấp thụ hiệu quả neutron nhiệt, các vật liệu có tiết diện hấp thụ lớn được sử dụng: hợp chất với boron - thép boron, boral, than chì boron, cacbua boron, cũng như cadmium và bê tông (trên limonit và các quặng khác có chứa nước liên kết).

Nước không chỉ được sử dụng làm chất điều tiết neutron mà còn được sử dụng làm vật liệu bảo vệ chống lại bức xạ neutron do mật độ nguyên tử hydro cao. Sau khi va chạm với các nguyên tử hydro, neutron nhanh bị giảm tốc độ thành năng lượng nhiệt và sau đó được môi trường hấp thụ. Khi neutron nhiệt bị hạt nhân hydro hấp thụ theo phản ứng H(n,γ)D xuất hiện bắt giữ bức xạ γ với năng lượng E = 2,23 MeV. Việc thu giữ bức xạ γ có thể giảm đáng kể bằng cách sử dụng nước borat. Trong trường hợp này, neutron nhiệt được boron hấp thụ thông qua phản ứng B(n,α)Li và bức xạ bắt giữ có năng lượng E = 0,5 MeV. Việc bảo vệ nước được thực hiện dưới dạng các bể chứa từng phần chứa đầy nước làm bằng thép hoặc các vật liệu khác.

Cadmium hấp thụ tốt neutron có năng lượng nhỏ hơn 0,5 eV. Một tấm cadmium dày 0,1 cm làm giảm mật độ dòng neutron nhiệt tới 109 lần. Trong trường hợp này, xuất hiện bức xạ γ có năng lượng lên tới 7,5 MeV. Cadmium không có tính chất cơ học đủ tốt. Do đó, hợp kim của cadmium với chì thường được sử dụng nhiều hơn, cùng với đặc tính bảo vệ tốt khỏi bức xạ neutron và γ, hợp kim này có tính chất cơ học tốt hơn so với cadmium nguyên chất.

Bê tông là vật liệu chính để che chắn bức xạ trừ khi khối lượng và kích thước của tấm chắn bị hạn chế. Bê tông được sử dụng để bảo vệ bức xạ bao gồm các cốt liệu được liên kết với nhau bằng xi măng. Thành phần của xi măng chủ yếu bao gồm các oxit canxi, silicon, nhôm, sắt và các hạt nhân nhẹ, có tác dụng hấp thụ mạnh bức xạ γ và làm chậm các neutron nhanh do va chạm đàn hồi và không đàn hồi. Sự suy giảm mật độ dòng neutron trong bê tông phụ thuộc vào hàm lượng nước của vật liệu che chắn, được xác định chủ yếu bởi loại bê tông được sử dụng. Sự hấp thụ neutron bằng tấm chắn bê tông có thể tăng lên đáng kể bằng cách đưa hợp chất boron vào vật liệu che chắn. Thiết kế bảo vệ bê tông có thể là nguyên khối (đối với các lò phản ứng lớn) hoặc bao gồm các khối riêng biệt (đối với các lò phản ứng nhỏ).

Đo liều bức xạ neutron

Các quá trình tương tác của neutron với vật chất được xác định bởi năng lượng của neutron và thành phần nguyên tử của môi trường hấp thụ. Để ghi lại neutron, nhiều loại bức xạ thứ cấp khác nhau được sử dụng, phát sinh từ các phản ứng hạt nhân hoặc sự tán xạ neutron trên hạt nhân với sự truyền năng lượng cho chúng. Các neutron nhiệt và neutron siêu nhiệt được ghi lại bằng các phản ứng 10B(n, α)7Li, 6Li(n, α)3H, 3He(n, p)3H, cũng như sự phân hạch của hạt nhân nặng 235U và 239Pu.

Bộ đếm tỷ lệ. Nếu phản ứng với boron xảy ra bên trong một máy đếm tỷ lệ, thì hạt nhân 4He và 7Li thu được, bay đi với năng lượng lần lượt là 1,6 và 0,9 MeV, có thể dễ dàng được ghi lại. Thông thường, các máy đếm tỷ lệ neutron có thành khá dày; các máy đếm có thể chứa đầy khí BF3, trong đó 10B đi vào phân tử. Một lớp mỏng B4C rắn có thể được phủ lên bề mặt bên trong của thành quầy (trong trường hợp này, chỉ một trong các hạt tham gia quá trình ion hóa, vì hạt còn lại được hấp thụ bởi thành). Do đó, buồng chứa khí BF3 hiệu quả hơn buồng chứa lớp rắn B4C. Lưu ý rằng xác suất neutron nhanh bị hạt nhân 10B bắt giữ là rất nhỏ. Chỉ có neutron nhiệt mới bị bắt giữ với xác suất cao. Mặt khác, neutron nhanh trở thành nhiệt khi chúng chuyển động chậm lại. Máy dò neutron nhiệt có thể được chuyển đổi thành máy dò neutron nhanh bằng cách bao quanh nó bằng một lớp chất điều tiết neutron, một chất có hàm lượng hydro cao (ví dụ: parafin). Các máy dò “toàn sóng” như vậy được chế tạo từ 2-3 lớp hình trụ đồng trục chứa hydro với bộ đếm boron bên trong hoặc từ một số quả bóng polyetylen có đường kính khác nhau - bộ điều tiết, đặt trên máy dò sao cho nó ở giữa quả bóng.

Hình 5 Bộ đếm toàn sóng

Thiết kế của máy đếm toàn sóng, có thể phát hiện neutron trong khoảng từ 0,1 đến 5 MeV với hiệu suất không đổi, được thể hiện trên Hình 5. Bộ đếm bao gồm hai khối parafin hình trụ (1), được chèn vào khối kia (đường kính 380 và 200 mm, chiều dài lần lượt là 500 và 350 mm), giữa đó có một màn hình (2) gồm một lớp B2O3. Màn chắn và khối parafin hình trụ bên ngoài được thiết kế để giảm độ nhạy của máy đếm toàn sóng đối với các neutron phân tán đến từ đầu bên phải của máy đếm. Một bộ đếm boron tỷ lệ (4) được lắp đặt bên trong các khối parafin, được đóng ở đầu bên phải bằng nắp cadmium (5) để che chắn khỏi chùm neutron nhiệt trực tiếp. Để tăng hiệu quả ghi lại neutron chậm, một số lỗ (3) đã được khoan xung quanh chu vi phần cuối của parafin. Các neutron nhanh xuyên qua parafin, tại đó chúng bị làm chậm lại và được ghi lại bằng máy đếm. Ở mật độ dòng neutron là 1 neutron / (cm2 s), tốc độ đếm của máy đếm toàn sóng đạt 200 lần / phút. Hiệu suất của máy đếm boron, h, tùy thuộc vào độ dài của thể tích làm việc l, năng lượng neutron En và áp suất khí p, có thể được xác định theo công thức:

η = 1 - exp(-0,07 р l/En1/2) (4)

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

Buồng phân hạch.Để phát hiện neutron ở bất kỳ năng lượng nào, có thể sử dụng sự phân hạch của hạt nhân nặng trong buồng phân hạch, ví dụ 235U và 239Pu. Mặt cắt phân hạch của chúng thay đổi không đáng kể trên một phạm vi năng lượng neutron rộng và có giá trị cao nhất so với mặt cắt phân hạch của các hạt nhân phóng xạ khác. Để tránh sự tự hấp thụ của các sản phẩm phân hạch, chất phân hạch được phủ một lớp mỏng (0,02 - 2 mg/cm2) lên các điện cực của buồng ion hóa chứa đầy argon (0,5 - 1,0 MPa).

Cơm. 6. Buồng phân hạch hiệu quả cao.

So với máy đếm boron, buồng phân hạch bền hơn và có thể hoạt động ở nhiệt độ cao. Hiệu suất của buồng phân hạch với 235U là 0,6%, thấp hơn đáng kể so với máy đếm boron. Để tăng độ nhạy của buồng phân hạch với bức xạ neutron, cần phải tăng bề mặt của các điện cực trong buồng. Buồng phân hạch hiệu suất cao với bốn điện cực nhôm đồng tâm được thể hiện trong Hình 6.

Bức xạ neutron xảy ra trong các phản ứng hạt nhân (trong các lò phản ứng hạt nhân, các cơ sở công nghiệp và phòng thí nghiệm, trong các vụ nổ hạt nhân). Neutron tự do là một hạt trung hòa về điện, không ổn định với thời gian tồn tại khoảng 15 phút (880,1 ± 1,1 giây).

Tương tác không đàn hồi tạo ra bức xạ thứ cấp, có thể bao gồm cả các hạt tích điện và lượng tử gamma.

Trong các tương tác đàn hồi, sự ion hóa thông thường của một chất là có thể xảy ra. Khả năng xuyên thấu của neutron rất cao do thiếu điện tích và do đó tương tác yếu với vật chất. Khả năng xuyên thấu của neutron phụ thuộc vào năng lượng của chúng và thành phần nguyên tử của chất mà chúng tương tác. Lớp suy giảm một nửa đối với vật liệu nhẹ đối với bức xạ neutron nhỏ hơn nhiều lần so với vật liệu nặng. Các vật liệu nặng như kim loại làm suy giảm bức xạ neutron kém hơn bức xạ gamma. Thông thường, neutron, tùy thuộc vào động năng của chúng, được chia thành nhanh (lên đến 10 MeV), cực nhanh, trung bình, chậm và nhiệt. Bức xạ neutron có khả năng xuyên thấu rất lớn. Các neutron chậm và nhiệt tham gia vào các phản ứng hạt nhân, có thể dẫn đến sự hình thành các đồng vị ổn định hoặc phóng xạ.

Sự bảo vệ

Neutron nhanh bị hấp thụ kém bởi bất kỳ hạt nhân nào, do đó, sự kết hợp chất điều tiết-hấp thụ được sử dụng để bảo vệ chống lại bức xạ neutron. Chất điều tiết tốt nhất là vật liệu chứa hydro. Thông thường nước, parafin và polyetylen được sử dụng. Beryllium và than chì cũng được sử dụng làm chất điều tiết. Neutron bị trễ được hấp thụ tốt bởi hạt nhân boron và cadimi.

Vì sự hấp thụ bức xạ neutron đi kèm với bức xạ gamma nên cần phải sử dụng màn chắn nhiều lớp làm từ nhiều vật liệu khác nhau: chì-polyethylene, thép-nước, v.v. Trong một số trường hợp, dung dịch nước chứa hydroxit của kim loại nặng, ví dụ như sắt Fe , được sử dụng để hấp thụ đồng thời bức xạ neutron và gamma (OH)3.

Bức xạ phóng xạ, tương tác với môi trường được chiếu xạ, tạo thành các ion có dấu hiệu khác nhau. Quá trình này được gọi là ion hóa và được gây ra bởi tác động lên môi trường chiếu xạ của hạt nhân của các nguyên tử helium (hạt α), electron và positron (hạt β), cũng như các hạt không tích điện (bức xạ hạt và neutron), điện từ (γ) -bức xạ), photon (đặc trưng, Bremsstrahlung và tia X) và các bức xạ khác. Các giác quan của con người không cảm nhận được loại bức xạ phóng xạ nào trong số này.

Bức xạ neutron là dòng các hạt trung hòa điện từ hạt nhân. Cái gọi là bức xạ thứ cấp của neutron khi va chạm với bất kỳ hạt nhân hoặc electron nào sẽ có tác dụng ion hóa mạnh. Sự suy giảm bức xạ neutron được thực hiện một cách hiệu quả trên hạt nhân của các nguyên tố nhẹ, đặc biệt là hydro, cũng như trên các vật liệu chứa hạt nhân như vậy - nước, parafin, polyetylen, v.v.

Paraffin thường được sử dụng làm vật liệu bảo vệ, độ dày của nó đối với nguồn neutron Po-Be và Po-B sẽ nhỏ hơn khoảng 1,2 lần so với độ dày bảo vệ nước. Cần lưu ý rằng bức xạ neutron từ các nguồn đồng vị phóng xạ thường đi kèm với bức xạ γ, do đó cần kiểm tra xem việc bảo vệ neutron có bảo vệ chống lại bức xạ γ hay không. Nếu không cung cấp thì cần đưa các linh kiện có số nguyên tử cao (sắt, chì) vào bảo vệ.

Trong chiếu xạ bên ngoài, vai trò chính của bức xạ gamma và neutron. Các hạt alpha và beta là tác nhân gây hại chính trong các đám mây phóng xạ được hình thành bởi các sản phẩm phân hạch, mảnh vụn phân hạch và các chất kích hoạt thứ cấp từ vụ nổ hạt nhân, nhưng những hạt này dễ dàng bị hấp thụ bởi quần áo và các lớp bề mặt của da. Dưới ảnh hưởng của neutron chậm, chất phóng xạ cảm ứng được tạo ra trong cơ thể, chất này được tìm thấy trong xương và các mô khác của nhiều người đã chết ở Nhật Bản vì bệnh phóng xạ.

Bom neutron

Bom neutron khác với các loại vũ khí hạt nhân “cổ điển” - bom nguyên tử và bom hydro - chủ yếu ở sức mạnh. Nó có năng suất khoảng 1 kt TNT, nhỏ hơn 20 lần so với sức mạnh của quả bom ở Hiroshima và nhỏ hơn khoảng 1000 lần so với bom hydro lớn (megaton). Sóng xung kích và bức xạ nhiệt do vụ nổ bom neutron tạo ra yếu hơn 10 lần so với vụ nổ trong không khí của bom nguyên tử kiểu Hiroshima. Như vậy, vụ nổ bom neutron ở độ cao 100 m so với mặt đất sẽ chỉ gây ra sự hủy diệt trong bán kính 200-300 m. Bức xạ của neutron nhanh, mật độ thông lượng của nó khi nổ bom neutron là 14 cao hơn gấp nhiều lần so với vụ nổ của những quả “cổ điển”, có tác dụng hủy diệt mọi sinh vật. Neutron giết chết mọi sinh vật trong bán kính 2,5 km. Vì bức xạ neutron tạo ra các đồng vị phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn, nên bạn có thể tiếp cận “một cách an toàn” tâm chấn vụ nổ của bom neutron - theo những người tạo ra nó - trong vòng 12 giờ. Để so sánh, chúng tôi chỉ ra rằng một quả bom hydro làm ô nhiễm vĩnh viễn một khu vực có chất phóng xạ bán kính khoảng 7km có chứa chất phóng xạ.

Viết bình luận về bài viết “Bức xạ neutron”

Ghi chú

Văn học

Amirov Y. S. An toàn cuộc sống. Kn2. Ch2, 1998, 270 tr.
Atamanyuk V. G. Phòng vệ dân sự, 1987, 288 tr.
Belov S.V. An toàn tính mạng 2000, 2000, 345 tr.
Kushelev V. P. Bảo hộ lao động trong ngành lọc dầu và hóa dầu (số 87-88, 157-158 trang.), 1983, 472 trang.
Panov G. E. Bảo hộ lao động trong quá trình phát triển mỏ dầu khí, 1982, 248 tr.
Eremin V. G. Phương pháp và phương tiện đảm bảo an toàn lao động trong cơ khí, 2000, 328 tr.
Karpov B. D. Sổ tay sức khỏe nghề nghiệp, 1976, 536 tr.
Kokorev N. P. Vệ sinh lao động trong sản xuất Số 2, 1973, 160 tr.
Patolin O. F. An toàn bức xạ trong phát hiện khuyết tật công nghiệp, 1977, 136 tr.
Toldeshi Yu.N. Bức xạ - mối đe dọa và hy vọng, 1979, 416 tr.
Belov S.V. Phương tiện bảo vệ trong kỹ thuật cơ khí Danh mục tính toán và thiết kế, 1989, 366 tr.
Shraga M. Kh. Khái niệm cơ bản về độc chất học (dành cho chuyên ngành kỹ thuật), 2003, 211 tr.
Grinin A. S. An toàn tính mạng, 2002, 288 tr.
Ushakov K.Z. An toàn sinh mạng - Sách giáo khoa đại học, 2000, 427 tr.
Pochinok A.P. Bách khoa toàn thư An toàn vệ sinh lao động T2, 2001, 926 tr.
Kushelev V. P. Bảo hộ lao động trong ngành lọc dầu và hóa dầu, 1983, 472 tr.
Makarov G.V. An toàn lao động trong ngành hóa chất, 568 tr.

Một đoạn trích mô tả bức xạ neutron

“Anh rất hăng hái, Beliard,” Napoléon nói, lại tiến đến gần vị tướng đang đến gần. “Rất dễ phạm sai lầm trong sức nóng của lửa.” Hãy đi xem rồi đến với tôi.
Trước khi Beliar kịp biến mất, một sứ giả mới từ chiến trường phi nước đại từ phía bên kia.
– Ơ bien, qu"est ce qu"il y a? [Chà, còn gì nữa?] - Napoléon nói với giọng của một người đàn ông cáu kỉnh vì bị can thiệp liên tục.
“Thưa ngài, thưa hoàng tử... [Chúa tể, Công tước...],” người phụ tá bắt đầu.
- Yêu cầu tiếp viện? – Napoléon nói với một cử chỉ giận dữ. Phụ tá cúi đầu khẳng định và bắt đầu báo cáo; nhưng hoàng đế quay lưng lại với anh ta, bước hai bước, dừng lại, quay lại và gọi Berthier. “Chúng ta cần cung cấp nguồn dự trữ,” anh nói, hơi xòe tay ra. – Bạn nghĩ ai nên được gửi đến đó? - anh ấy quay sang Berthier, với oison que j"ai fait aigle [con gosling mà tôi đã làm một con đại bàng], như sau này anh ấy gọi anh ấy.
“Thưa ngài, tôi có nên gửi sư đoàn của Claparède không?” - Berthier, người đã ghi nhớ tất cả các sư đoàn, trung đoàn và tiểu đoàn, nói.
Napoléon gật đầu khẳng định.
Người phụ tá phi nước đại về phía sư đoàn của Claparede. Và vài phút sau, người lính gác trẻ đứng sau gò đất rời khỏi chỗ của họ. Napoléon im lặng nhìn về hướng này.
“Không,” anh đột nhiên quay sang Berthier, “Tôi không thể gửi Claparède được.” Gửi sư đoàn của Friant,” anh ta nói.
Mặc dù không có lợi ích gì trong việc cử sư đoàn của Friant thay Claparède, và thậm chí còn có sự bất tiện và chậm trễ rõ ràng trong việc ngăn chặn Claparède ngay bây giờ và cử Friant, nhưng mệnh lệnh vẫn được thực hiện một cách chính xác. Napoléon không thấy rằng đối với quân đội của mình, ông đang đóng vai một bác sĩ can thiệp vào việc dùng thuốc của ông - một vai trò mà ông đã hiểu và lên án rất chính xác.
Sư đoàn của Friant cũng như những sư đoàn khác biến mất trong làn khói chiến trường. Các phụ tá tiếp tục nhảy vào từ các hướng khác nhau, và tất cả mọi người, như thể đã đồng ý, đều nói điều tương tự. Mọi người đều yêu cầu tiếp viện, mọi người đều nói rằng quân Nga đang giữ vững lập trường của mình và tạo ra un feu d'enfer [lửa địa ngục], từ đó quân Pháp đang tan chảy.
Napoléon ngồi trầm tư trên chiếc ghế xếp.
Đói vào buổi sáng, ông de Beausset, người thích đi du lịch, đã đến gần hoàng đế và dám cung kính dâng bữa sáng cho bệ hạ.
“Tôi hy vọng rằng bây giờ tôi có thể chúc mừng chiến thắng của Bệ hạ,” ông nói.
Napoléon im lặng lắc đầu. Tin rằng sự phủ định ám chỉ chiến thắng chứ không phải bữa sáng, ông de Beausset tự cho phép mình nhận xét một cách tinh nghịch một cách tôn trọng rằng không có lý do gì trên thế giới có thể ngăn cản một người ăn sáng khi người ta có thể làm được điều đó.
“Allez vous... [Ra ngoài...],” Napoleon đột nhiên u ám nói và quay đi. Một nụ cười sung sướng đầy tiếc nuối, ăn năn và vui mừng hiện lên trên gương mặt ông Bosse, ông bước đi bồng bềnh về phía các vị tướng khác.
Napoléon trải qua một cảm giác nặng nề, tương tự như cảm giác của một tay cờ bạc luôn vui vẻ điên cuồng ném tiền của mình đi, luôn thắng và đột nhiên, ngay khi ông đã tính toán hết cơ hội của trò chơi, cảm thấy rằng nước đi của mình càng chu đáo thì càng nhiều. rất có thể anh ta sẽ thua.
Quân như nhau, tướng như nhau, sự chuẩn bị giống nhau, tâm thế giống nhau, cùng một tuyên ngôn Courte et Energique [tuyên bố ngắn gọn và đầy nghị lực], bản thân ông cũng vậy, ông biết điều đó, ông biết điều đó. anh ta thậm chí còn kinh nghiệm hơn rất nhiều và bây giờ anh ta còn khéo léo hơn trước, ngay cả kẻ thù cũng giống như ở Austerlitz và Friedland; nhưng cú vung tay khủng khiếp lại rơi xuống một cách kỳ diệu.
Tất cả các phương pháp trước đó luôn đạt được thành công: tập trung các khẩu đội tại một điểm, tấn công lực lượng dự bị để chọc thủng phòng tuyến, và tấn công bằng kỵ binh des hommes de fer [người sắt] - tất cả các phương pháp này đều đã được thực hiện. đã được sử dụng, và không những không giành được chiến thắng mà những tin tức giống nhau đến từ mọi phía về các tướng lĩnh bị giết và bị thương, về nhu cầu tiếp viện, về việc không thể hạ gục quân Nga và về tình trạng hỗn loạn của quân đội.
Trước đây, sau hai hoặc ba mệnh lệnh, hai hoặc ba cụm từ, các nguyên soái và phụ tá phi nước đại với những lời chúc mừng và khuôn mặt vui vẻ, tuyên bố quân đoàn tù nhân, des faisceaux de dreaux et d'aigles ennemis, [những đám đại bàng và biểu ngữ của kẻ thù] và súng , và các đoàn xe, và Murat, như những chiến lợi phẩm. Ông chỉ xin phép cử kỵ binh đến đón các đoàn xe. Điều này đã xảy ra tại Lodi, Marengo, Arcole, Jena, Austerlitz, Wagram, v.v., v.v. quân đội.
Bất chấp tin tức chiếm được Flush, Napoléon thấy rằng nó không giống, không giống như trong tất cả các trận chiến trước đây của ông. Anh ấy thấy rằng cảm giác tương tự mà anh ấy đã trải qua cũng được trải qua bởi tất cả những người xung quanh anh ấy đã từng trải qua trận chiến. Mọi khuôn mặt đều buồn bã, mọi ánh mắt đều tránh mặt nhau. Chỉ có Bosse là không thể hiểu được ý nghĩa của việc đang xảy ra. Napoléon, sau kinh nghiệm chiến tranh lâu năm, biết rõ việc kẻ tấn công không thắng được một trận chiến trong tám giờ, sau bao nhiêu nỗ lực đã bỏ ra, có ý nghĩa như thế nào. Anh ta biết rằng đó gần như là một trận thua và rằng một cơ hội nhỏ nhất bây giờ - vào thời điểm do dự căng thẳng mà trận chiến đang diễn ra - có thể tiêu diệt anh ta và quân của anh ta.
Khi anh lật lại trong trí tưởng tượng của mình toàn bộ chiến dịch kỳ lạ này của Nga, trong đó không một trận chiến nào giành được chiến thắng, trong đó không có biểu ngữ, đại bác hay quân đoàn nào bị tiêu diệt trong hai tháng, khi anh nhìn vào khuôn mặt buồn bã thầm kín của những người đó. xung quanh anh và nghe những báo cáo về việc quân Nga vẫn đứng vững - một cảm giác khủng khiếp, giống như cảm giác trải qua trong giấc mơ, bủa vây lấy anh, và tất cả những sự kiện không may có thể hủy diệt anh hiện lên trong tâm trí anh. Người Nga có thể tấn công cánh trái của anh ta, có thể xé nát phần giữa của anh ta, một viên đạn đại bác lạc có thể giết chết anh ta. Tất cả điều này là có thể. Trong những trận chiến trước đây, anh chỉ nghĩ đến những tai nạn thành công, nhưng bây giờ vô số những tai nạn đáng tiếc đã xảy đến với anh, và anh đã lường trước được tất cả. Đúng, nó giống như trong một giấc mơ, khi một người tưởng tượng ra một kẻ hung ác đang tấn công mình, và người đàn ông trong giấc mơ vung tay đánh kẻ ác của mình với một lực khủng khiếp mà anh ta biết sẽ tiêu diệt anh ta, và anh ta cảm thấy rằng bàn tay của mình, bất lực. và mềm mại, rơi xuống như một miếng giẻ rách, và nỗi kinh hoàng về cái chết không thể cưỡng lại được bao trùm lấy người đàn ông bất lực.

Bức xạ phóng xạ có tác động mạnh mẽ lên cơ thể con người, có khả năng gây ra những quá trình không thể đảo ngược dẫn đến hậu quả bi thảm. Tùy theo sức mạnh, các loại bức xạ phóng xạ khác nhau có thể gây ra những căn bệnh nghiêm trọng hoặc ngược lại có thể chữa lành vết thương cho con người. Một số trong số chúng được sử dụng cho mục đích chẩn đoán. Nói cách khác, mọi thứ đều phụ thuộc vào khả năng kiểm soát của quy trình, tức là. cường độ và thời gian tác động của nó lên các mô sinh học.

Bản chất của hiện tượng

Nói chung, thuật ngữ bức xạ dùng để chỉ sự giải phóng các hạt và sự lan truyền của chúng dưới dạng sóng. Phóng xạ liên quan đến sự phân rã tự phát của hạt nhân nguyên tử của một số chất với sự xuất hiện của dòng hạt tích điện năng lượng cao. Những chất có khả năng gây ra hiện tượng như vậy được gọi là hạt nhân phóng xạ.

Vậy bức xạ phóng xạ là gì? Thông thường, thuật ngữ này đề cập đến cả phát thải phóng xạ và bức xạ. Về cốt lõi, nó là dòng chảy định hướng của các hạt cơ bản có công suất đáng kể, gây ra sự ion hóa bất kỳ môi trường nào cản đường chúng: không khí, chất lỏng, kim loại, khoáng chất và các chất khác, cũng như các mô sinh học. Sự ion hóa của bất kỳ vật liệu nào đều dẫn đến sự thay đổi cấu trúc và tính chất cơ bản của nó. Các mô sinh học, bao gồm. cơ thể con người phải chịu những thay đổi không tương thích với hoạt động sống của họ.

Các loại bức xạ phóng xạ khác nhau có khả năng xuyên thấu và ion hóa khác nhau. Đặc tính gây hại phụ thuộc vào các đặc điểm chính sau của hạt nhân phóng xạ: loại bức xạ, cường độ dòng chảy, chu kỳ bán rã. Khả năng ion hóa được đánh giá bằng một chỉ số cụ thể: số lượng ion của chất bị ion hóa hình thành ở khoảng cách 10 mm dọc theo đường xuyên thấu của bức xạ.

Tác động tiêu cực đến con người

Sự tiếp xúc với bức xạ ở người dẫn đến những thay đổi về cấu trúc trong các mô của cơ thể. Kết quả của quá trình ion hóa, các gốc tự do xuất hiện trong chúng, là những phân tử hoạt động hóa học gây tổn hại và tiêu diệt tế bào. Hệ thống tiêu hóa, tiết niệu và tạo máu là những hệ thống bị ảnh hưởng đầu tiên và nặng nề nhất. Các triệu chứng nghiêm trọng của rối loạn chức năng của họ xuất hiện: buồn nôn và nôn, sốt, rối loạn chức năng ruột.

Khá điển hình là đục thủy tinh thể do bức xạ, do tiếp xúc với bức xạ trên mô mắt. Những hậu quả nghiêm trọng khác của việc tiếp xúc với bức xạ cũng được quan sát thấy: xơ cứng mạch máu, khả năng miễn dịch giảm mạnh, các vấn đề về máu. Tổn thương cơ chế di truyền đặc biệt nguy hiểm. Các gốc hoạt động thu được có khả năng thay đổi cấu trúc của chất mang thông tin di truyền chính - DNA. Những rối loạn như vậy có thể dẫn đến những đột biến khó lường, ảnh hưởng đến các thế hệ tiếp theo.

Mức độ tổn hại đối với cơ thể con người phụ thuộc vào loại bức xạ phóng xạ xảy ra, cường độ và độ nhạy cảm của từng cá nhân. Chỉ số chính là liều bức xạ, cho biết lượng bức xạ đã xâm nhập vào cơ thể. Người ta đã chứng minh rằng một liều lớn duy nhất nguy hiểm hơn nhiều so với việc tích lũy một liều như vậy trong thời gian dài tiếp xúc với bức xạ năng lượng thấp. Lượng bức xạ được cơ thể hấp thụ được đo bằng evert (Ev).

Bất kỳ môi trường sống nào cũng có mức độ bức xạ nhất định. Mức bức xạ nền không cao hơn 0,18-0,2 mEv/h hoặc 20 microroentgen được coi là bình thường. Mức độ nghiêm trọng dẫn đến tử vong ước tính khoảng 5,5-6,5 Ev.

Các loại bức xạ

Như đã lưu ý, bức xạ phóng xạ và các loại của nó có thể ảnh hưởng đến cơ thể con người theo những cách khác nhau. Có thể phân biệt các loại bức xạ chính sau đây.

Bức xạ dạng hạt, là một dòng hạt:

Bức xạ alpha. Đây là dòng gồm các hạt alpha có khả năng ion hóa rất lớn nhưng độ sâu thâm nhập nhỏ. Ngay cả một mảnh giấy dày cũng có thể ngăn chặn những hạt như vậy. Quần áo của một người đóng vai trò bảo vệ khá hiệu quả.
Bức xạ beta được tạo ra bởi một dòng hạt beta di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Do tốc độ cực lớn nên các hạt này có khả năng xuyên thấu cao hơn nhưng khả năng ion hóa của chúng thấp hơn so với phiên bản trước. Cửa sổ hoặc tấm kim loại dày 8-10 mm có thể đóng vai trò là tấm chắn bức xạ này. Nó rất nguy hiểm cho con người nếu tiếp xúc trực tiếp với da.
Bức xạ neutron bao gồm các neutron và có tác hại lớn nhất. Bảo vệ đầy đủ chống lại chúng được cung cấp bởi các vật liệu có chứa hydro trong cấu trúc của chúng: nước, parafin, polyetylen, v.v.

Bức xạ sóng, là sự truyền năng lượng xuyên tâm:

Về cốt lõi, bức xạ gamma là một trường điện từ được tạo ra trong quá trình biến đổi phóng xạ ở nguyên tử. Sóng được phát ra dưới dạng lượng tử, xung. Bức xạ có khả năng xuyên qua rất cao nhưng khả năng ion hóa thấp. Để bảo vệ khỏi những tia như vậy, cần có màn chắn làm bằng kim loại nặng.
X-quang, hoặc tia X. Những tia lượng tử này về nhiều mặt tương tự như tia gamma, nhưng khả năng xuyên thấu của chúng có phần giảm đi. Loại sóng này được tạo ra trong các thiết bị tia X chân không bằng cách đập các electron vào một mục tiêu đặc biệt. Mục đích chẩn đoán của bức xạ này đã được biết rõ. Tuy nhiên, cần nhớ rằng tác dụng kéo dài của nó có thể gây hại nghiêm trọng cho cơ thể con người.

Làm thế nào một người có thể bị chiếu xạ?

Một người nhận được bức xạ phóng xạ nếu bức xạ xuyên qua cơ thể anh ta. Nó có thể xảy ra theo 2 cách: ảnh hưởng bên ngoài và bên trong. Trong trường hợp đầu tiên, nguồn bức xạ phóng xạ nằm ở bên ngoài và vì nhiều lý do khác nhau mà một người rơi vào trường hoạt động của nó mà không được bảo vệ thích hợp. Phơi nhiễm bên trong xảy ra khi hạt nhân phóng xạ xâm nhập vào cơ thể. Điều này có thể xảy ra khi tiêu thụ thực phẩm hoặc chất lỏng bị chiếu xạ, tiếp xúc với bụi và khí, khi hít thở không khí bị ô nhiễm, v.v.

Các nguồn bức xạ bên ngoài có thể được chia thành 3 loại:

Nguồn tự nhiên: các nguyên tố hóa học nặng và đồng vị phóng xạ.
Nguồn nhân tạo: các thiết bị kỹ thuật cung cấp bức xạ trong các phản ứng hạt nhân thích hợp.
Bức xạ cảm ứng: các môi trường khác nhau sau khi tiếp xúc với bức xạ ion hóa cường độ cao sẽ tự trở thành nguồn bức xạ.

Các vật thể nguy hiểm nhất về khả năng tiếp xúc với bức xạ bao gồm các nguồn bức xạ sau:

Các ngành liên quan đến khai thác, xử lý, làm giàu hạt nhân phóng xạ, sản xuất nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng, đặc biệt là ngành công nghiệp uranium.
Lò phản ứng hạt nhân thuộc bất kỳ loại nào, bao gồm cả. trong các nhà máy điện và tàu thuyền.
Các doanh nghiệp hóa chất phóng xạ tham gia tái tạo nhiên liệu hạt nhân.
Nơi lưu giữ (xử lý) chất thải phóng xạ, cũng như các doanh nghiệp xử lý chúng.
Khi sử dụng bức xạ trong các ngành công nghiệp khác nhau: y học, địa chất, nông nghiệp, công nghiệp, v.v.
Thử nghiệm vũ khí hạt nhân, vụ nổ hạt nhân vì mục đích hòa bình.

Biểu hiện tổn thương cơ thể

Đặc điểm của bức xạ phóng xạ đóng vai trò quyết định mức độ tổn hại đối với cơ thể con người. Do phơi nhiễm, bệnh phóng xạ phát triển, có thể có hai hướng: tổn thương cơ thể và di truyền. Dựa vào thời điểm biểu hiện mà phân biệt tác dụng sớm và tác dụng muộn.

Tác dụng sớm bộc lộ các triệu chứng đặc trưng trong khoảng thời gian từ 1 giờ đến 2 tháng. Các dấu hiệu sau đây được coi là điển hình: da đỏ và bong tróc, đục thủy tinh thể, gián đoạn quá trình tạo máu. Lựa chọn cuối cùng với một lượng phóng xạ lớn là cái chết. Tổn thương cục bộ được đặc trưng bởi các dấu hiệu như bỏng phóng xạ ở da và màng nhầy.

Những biểu hiện lâu dài sẽ bộc lộ sau 3-5 tháng, thậm chí sau vài năm. Trong trường hợp này, các tổn thương da dai dẳng, khối u ác tính ở nhiều vị trí khác nhau, khả năng miễn dịch suy giảm mạnh, thay đổi thành phần máu (giảm đáng kể mức độ hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu và bạch cầu trung tính). Kết quả là các bệnh truyền nhiễm khác nhau thường phát triển và tuổi thọ giảm đáng kể.

Để ngăn chặn con người tiếp xúc với bức xạ ion hóa, nhiều loại bảo vệ khác nhau được sử dụng, tùy thuộc vào loại bức xạ. Ngoài ra, các tiêu chuẩn nghiêm ngặt được quy định về thời gian tối đa của một người ở trong vùng bức xạ, khoảng cách tối thiểu đến nguồn bức xạ, việc sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân và lắp đặt màn chắn bảo vệ.

Bác sĩ phổi, bác sĩ trị liệu, bác sĩ tim mạch, bác sĩ chẩn đoán chức năng. Bác sĩ thuộc loại cao nhất. Kinh nghiệm làm việc: 9 năm. Tốt nghiệp Học viện Y khoa Bang Khabarovsk, nội trú lâm sàng về trị liệu. Tôi tham gia vào việc chẩn đoán, điều trị và phòng ngừa các bệnh về nội tạng, đồng thời tiến hành khám bệnh. Tôi điều trị các bệnh về hệ hô hấp, đường tiêu hóa và hệ tim mạch.

Bức xạ bêta

Hạt beta là dòng electron hoặc positron được phát ra từ hạt nhân của các nguyên tố phóng xạ trong quá trình phân rã beta. Một electron (b – hạt) có khối lượng m e = 9,109'10 -31 kg và điện tích âm e = 1,6'10 -19 C. Một positron (b + -particle) là một hạt cơ bản có điện tích dương, một phản hạt so với electron. Khối lượng của electron và positron bằng nhau, điện tích và mômen từ của chúng bằng nhau về giá trị tuyệt đối nhưng trái dấu. Positron ổn định nhưng chỉ tồn tại trong vật chất trong một thời gian ngắn (một phần giây) do sự hủy diệt với các electron.

Các hạt beta của cùng một nguyên tố phóng xạ có mức năng lượng khác nhau. Điều này được giải thích là do bản chất phân rã beta của hạt nhân phóng xạ, trong đó năng lượng thu được được phân bổ giữa hạt nhân con, hạt beta và neutrino theo những tỷ lệ khác nhau. Vì vậy, phổ năng lượng của hạt beta rất phức tạp và liên tục. Năng lượng tối đa dao động từ 0,008 đến 13,5 MeV. Phân rã beta có thể xảy ra không chỉ ở mặt đất mà còn ở mức kích thích của hạt nhân con. Dòng hạt beta được gọi là bức xạ beta. Kết quả là phân rã beta điện tử hạt nhân ban đầu biến thành hạt nhân mới, khối lượng không đổi và điện tích tăng thêm một, và một hạt xuất hiện - phản neutrino:

Phân rã beta positron dẫn đến sự hình thành một hạt nhân có cùng khối lượng và điện tích, giảm đi một và một neutrino được hình thành:

Neutrino khác với phản neutrino ở hướng spin của nó so với động lượng của nó.

Phân rã beta đề cập đến một loại biến đổi hạt nhân khác - chụp điện tử, trong đó hạt nhân hút một trong các electron nằm trong quỹ đạo bên trong của nguyên tử (thường là lớp K):

;

Vị trí của electron bị bắt ngay lập tức được lấp đầy bằng một electron từ cấp độ cao hơn và tia X được phát ra. Hạt nhân của nguyên tử đó không thay đổi khối lượng và biến thành hạt nhân mới với điện tích giảm đi một.

Thông thường, cùng một hạt nhân phóng xạ trải qua nhiều loại phân rã cùng một lúc. Ví dụ, K-40 trải qua quá trình phân rã electron và thu giữ electron (bắt K).

Do đó, đối với mọi loại phân rã beta, số khối của hạt nhân không đổi nhưng số điện tích thay đổi một.

Khi các hạt beta tương tác với vật chất, quá trình ion hóa và kích thích các nguyên tử xảy ra, trong khi các hạt beta truyền động năng của chúng sang các nguyên tử và tiêu tan. Sự mất năng lượng của hạt beta trong mỗi hành động tương tác với vật chất đi kèm với việc giảm tốc độ của nó so với tốc độ chuyển động nhiệt của chất. Hạt beta âm vẫn tồn tại dưới dạng electron tự do hoặc gắn vào một nguyên tử trung tính hoặc ion dương, biến hạt đầu tiên thành ion âm và hạt thứ hai thành nguyên tử trung tính. Một hạt beta dương (positron) ở cuối đường đi của nó, va chạm với một electron, kết hợp với nó và hủy diệt.

Những thay đổi lặp đi lặp lại về hướng của hạt beta trong quá trình tương tác với vật chất dẫn đến thực tế là độ sâu thâm nhập của nó vào chất - chiều dài đường đi - hóa ra nhỏ hơn đáng kể so với chiều dài thực của đường đi của hạt beta trong chất và sự ion hóa có tính chất thể tích.

Giá trị ion hóa riêng trung bình – mật độ ion hóa tuyến tính– trong không khí phụ thuộc vào năng lượng của các hạt beta và lên tới 100–300 cặp ion trên 1 cm đường đi, và phạm vi tối đa trong không khí đạt tới vài mét, trong mô sinh học – cm, trong kim loại – hàng chục micron. Tốc độ của hạt beta trong không khí gần bằng tốc độ ánh sáng (250.000–270.000 km/s).

Để bảo vệ chống lại bức xạ beta, những chất sau được sử dụng: thủy tinh, nhôm, tấm mica, polyme - vật liệu bao gồm các nguyên tố có số sê-ri thấp.

Độ dày của lớp vật chất trong đó các hạt beta bị hấp thụ hoàn toàn tương ứng với độ dài đường đi cực đại - độ dài đường đi của hạt beta có năng lượng cao nhất trong quang phổ nhất định có thể được xác định bằng công thức

trong đó R max là chiều dài chạy tối đa (độ dày lớp), cm; E max – năng lượng cực đại của hạt beta trong phổ, MeV; r là mật độ của chất, g/cm3.

Sự mất năng lượng của các hạt beta và sự tán xạ của chúng trong vật chất dẫn đến sự suy yếu dần dần của dòng hạt beta, được biểu thị bằng sự phụ thuộc theo cấp số nhân

, (3.4)

trong đó N là số lượng hạt beta đi qua một lớp vật chất có độ dày R trong một đơn vị thời gian; N 0 – số lượng hạt beta ban đầu rơi xuống lớp hấp thụ trong một đơn vị thời gian; ml - hệ số hấp thụ tuyến tính, cm -1; R – chiều dày lớp hấp thụ, cm.

Bức xạ neutron

Các neutron tự do được hình thành trong quá trình phân hạch hạt nhân tự phát, nghĩa là sự phân tách của nó, tức là. phân rã thành hai mảnh, tổng khối lượng của chúng xấp xỉ bằng khối lượng hạt nhân ban đầu. Các neutron sinh ra trong quá trình phân hạch hạt nhân có năng lượng khoảng 2 MeV.

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

neutron(n) – một hạt cơ bản, trung hòa về điện có khối lượng m n = 1,6748'10 -27 kg. Neutron ở trạng thái tự do không ổn định, nó tự động biến thành proton và phát ra một electron và một phản neutrino: 1 0 ; Tuổi thọ của neutron là khoảng 16 phút.

Khoảng 1% neutron được phát ra từ các mảnh phân hạch bị kích thích của hạt nhân ban đầu. Trong trường hợp này, trạng thái năng lượng của hạt nhân mảnh thay đổi khi số khối giảm đi một:

Những biến đổi như vậy xảy ra sau khi quá trình phân hạch hạt nhân hoàn thành trong thời gian từ phân số đến hàng chục giây. Các neutron phát ra sau một khoảng thời gian cỡ một giây sau sự kiện phân hạch được gọi là tụt hậu. Năng lượng của neutron bị trễ là khoảng 0,5 MeV.

Các neutron, khi tương tác với vật chất, sẽ bị phân tán hoặc bị bắt giữ bởi hạt nhân nguyên tử của chất đó. Người ta phân biệt giữa tán xạ đàn hồi và tán xạ không đàn hồi và bắt giữ bức xạ với sự phát xạ của các hạt tích điện.

đàn hồi Hiện tượng này được gọi là tán xạ, trong đó neutron va chạm với hạt nhân nguyên tử, truyền một phần động năng cho nó và bật ra khỏi hạt nhân, làm thay đổi hướng chuyển động của nó, với năng lượng giảm đi. Trong quá trình va chạm, năng lượng do neutron truyền vào hạt nhân được chuyển thành động năng của hạt nhân, hạt nhân bắt đầu chuyển động và được gọi là lõi giật lại(Hình 7 ) . Các hạt nhân giật lại đã nhận được năng lượng đủ cao từ neutron có thể bị loại ra khỏi nguyên tử và sẽ tương tác với vật chất dưới dạng các hạt tích điện, tạo ra sự ion hóa.

Một neutron mất năng lượng lớn nhất khi tương tác với các hạt nhân có khối lượng bằng hoặc gần với nó. Vì neutron bị làm chậm lại trong trường hợp này nên các nguyên tố nhẹ (hydro, berili, than chì) là những chất điều tiết đặc biệt hiệu quả. Xác suất tán xạ đàn hồi tăng khi năng lượng neutron và điện tích hạt nhân giảm.

Cơm. 7. Va chạm đàn hồi của neutron với hạt nhân

Tán xạ không đàn hồiĐây là sự tương tác giữa neutron với hạt nhân, khi neutron xâm nhập vào nó, đánh bật một trong những neutron có năng lượng thấp hơn và hướng khác với neutron ban đầu, đồng thời chuyển hạt nhân sang trạng thái kích thích, từ đó nó rất nhanh chóng chuyển sang trạng thái kích thích. chuyển sang trạng thái cơ bản với sự phát xạ lượng tử gamma ( Hình 8).

Tán xạ không đàn hồi là đặc trưng của sự tương tác giữa neutron có năng lượng đủ cao với hạt nhân của các nguyên tố nặng.

Cơm. 8. Va chạm không đàn hồi của neutron với hạt nhân

Hiện tượng neutron xuyên qua hạt nhân tạo thành đồng vị nặng hơn của hạt nhân tương tác với nó được gọi là bắt neutron. Một hạt nhân đã bắt được neutron sẽ chuyển sang trạng thái kích thích và trở về trạng thái cơ bản, phát ra một hoặc nhiều lượng tử gamma có năng lượng cỡ megaelectronvolt hoặc các hạt tích điện (Hình 9).

Việc hạt nhân bắt giữ neutron đi kèm với sự phát xạ lượng tử gamma theo sơ đồ sau:

0 1 n + 13 27 Al – 13 28 Al *

13 28 Al * –– 13 28 Lượng tử Al + gamma

Việc bắt giữ neutron bằng hạt nhân trở nên khả thi do thực tế là không có điện tích và do đó không chịu tác dụng điện đẩy từ hạt nhân, neutron có thể tiếp cận nó ở khoảng cách ngắn đến mức lực hấp dẫn hạt nhân ảnh hưởng đến nó. Xác suất bắt giữ tăng lên đối với các neutron năng lượng thấp do neutron ở gần hạt nhân trong thời gian dài hơn.

Cơm. 9. Việc bắt neutron bằng hạt nhân

Đặc tính định tính chính của bức xạ neutron là quang phổ năng lượng– sự phân bố năng lượng neutron. Trong trường hợp này, phổ năng lượng neutron sau đây được phân biệt: chậm với năng lượng lên tới 0,5 eV, trung cấp– có năng lượng từ 0,5 eV đến 200 keV, nhanh– với năng lượng từ 200 keV đến 20 MeV và cực nhanh– có năng lượng trên 20 MeV.

Bức xạ neutron làm ion hóa gián tiếp, điều này được giải thích là do neutron thực tế không tương tác với vỏ electron của nguyên tử và không trực tiếp ion hóa nguyên tử. Neutron di chuyển trong vật chất mà không mất năng lượng cho đến khi gặp hạt nhân.

Sức xuyên thấu của neutron trong không khí là hàng trăm mét và có thể so sánh với sức xuyên thấu của bức xạ gamma, hoặc thậm chí còn lớn hơn nó. Trong không khí, neutron di chuyển khoảng 300 mét giữa hai lần va chạm liên tiếp, còn trong chất lỏng và chất rắn đậm đặc hơn, nó di chuyển khoảng 1 cm.

Bức xạ gamma

Bức xạ gamma- bức xạ điện từ sóng ngắn phát ra từ hạt nhân nguyên tử bị kích thích. Bức xạ gamma được quan sát thấy trong quá trình phân rã phóng xạ của hạt nhân nguyên tử và các phản ứng hạt nhân. Sự phát xạ tia gamma không dẫn đến sự biến đổi các nguyên tố và do đó không được coi là một loại biến đổi phóng xạ. Bức xạ gamma chỉ đi kèm với một số biến đổi phóng xạ nhất định trong đó hạt nhân được hình thành ở trạng thái kích thích. Hạt nhân bị kích thích chuyển sang trạng thái cơ bản trong vòng 10 -12 giây, phát ra năng lượng dư thừa dưới dạng lượng tử gamma. Đôi khi hạt nhân liên tục phát ra một loạt lượng tử gamma, mỗi lần chuyển sang trạng thái ít kích thích hơn cho đến khi ổn định. Hiện tượng này được gọi là bức xạ tầng.

Tia gamma không có điện tích cũng như khối lượng nghỉ. Sự phát xạ của chúng không dẫn đến sự hình thành hạt nhân của các nguyên tố mới. Hạt nhân bị kích thích và ổn định của một nguyên tố chỉ khác nhau về năng lượng, tức là Trong quá trình chuyển đổi gamma, điện tích Z và số khối A không thay đổi. Phát xạ lượng tử gamma là một quá trình xảy ra tự phát trong hạt nhân và đặc trưng cho tính chất của hạt nhân.

Nếu ký hiệu * biểu thị trạng thái kích thích của hạt nhân thì quá trình phát xạ lượng tử gamma hn có thể viết như sau:

trong đó h là hằng số Planck (h = 6,626'10 –34 J×s); n - tần số của sóng điện từ.

Tia gamma do hạt nhân phát ra có đặc điểm là có năng lượng cao, mỗi tia này có thể được phát hiện và ghi lại bằng các thiết bị. Trong quá trình phân rã phóng xạ của hạt nhân, người ta thường quan sát thấy lượng tử gamma có năng lượng từ 10 keV đến 5 MeV; trong các phản ứng hạt nhân, người ta thường gặp lượng tử gamma có năng lượng lên tới 20 MeV. Các máy gia tốc hiện đại tạo ra tia gamma có năng lượng lên tới 20 GeV.

Bức xạ gamma từ vụ nổ hạt nhân được tạo ra trực tiếp trong quá trình phân hạch hạt nhân U hoặc Pu. Nguồn của nó cũng là các mảnh phân hạch, chúng phát ra lượng tử gamma trong quá trình chuyển từ trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản.

Trong số các quá trình tương tác của tia gamma với vật chất, có khả năng xảy ra nhất là: hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và sự hình thành cặp electron-positron.

Quá trình tương tác của lượng tử gamma với một chất, trong đó lượng tử gamma bị hấp thụ hoàn toàn bởi một nguyên tử của chất đó và đánh bật một electron khỏi nguyên tử đó, được gọi là hiệu ứng quang điện(Hiệu ứng ảnh). Hiệu ứng quang điện thường xảy ra ở giá trị năng lượng tia gamma thấp và giảm mạnh khi tăng năng lượng.

Khi năng lượng của tia gamma từ 0,2 đến 1 MeV, quá trình có thể xảy ra nhất là sự tương tác của tia gamma với một trong các electron bên ngoài. Trong quá trình tương tác này, lượng tử gamma truyền một phần năng lượng của nó sang electron, năng lượng này biến thành động năng của electron (E e) và được electron thứ cấp sử dụng để ion hóa các nguyên tử của chất. Theo đó, năng lượng của lượng tử gamma (E g) giảm đi, đồng thời hướng chuyển động của nó thay đổi. Quá trình làm giảm năng lượng của tia gamma và tán xạ chúng bởi các electron được gọi là Hiệu ứng Compton(tán xạ không đàn hồi) (Hình 11).

Khi lượng tử gamma tương tác với trường điện từ của hạt nhân, nó có thể không còn tồn tại dưới dạng lượng tử gamma và biến thành hai hạt: một electron và một positron. Quá trình tương tác của tia gamma với vật chất được gọi là sự hình thành các cặp electron-positron. Tương tác như vậy có thể xảy ra nếu lượng tử gamma có năng lượng bằng hoặc lớn hơn 1,02 MeV. Điều này được giải thích là do năng lượng nghỉ của electron và positron tương ứng là 0,51 MeV, sau đó 1,02 MeV được dành cho sự hình thành của chúng.

Hình 10. Hiệu ứng ảnh Hình. 11. Hiệu ứng Compton

Tất cả năng lượng dư thừa mà lượng tử gamma trên 1,02 MeV sở hữu được truyền đều dưới dạng động năng cho electron và positron. Electron và positron xuất hiện trong quá trình hình thành cặp sẽ tiêu tốn động năng của chúng vào quá trình ion hóa môi trường, sau đó positron hủy nhau, kết hợp với một trong các electron tự do có trong môi trường (Hình 12).

Không giống như các hạt alpha và beta, trực tiếp làm ion hóa các nguyên tử, lượng tử gamma trong mọi trường hợp, tương tác với vật chất, gây ra sự xuất hiện của các electron thứ cấp tự do và positron trong đó, tạo ra sự ion hóa.

Cơm. 12. Sự hình thành cặp electron-positron

Bức xạ gamma có xác suất tương tác với vật chất rất thấp. Điều này có nghĩa là hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và sự hình thành các cặp electron-positron khi bức xạ gamma truyền qua vật chất là khá hiếm.

Khả năng ion hóa của lượng tử gamma ở cùng mức năng lượng của lượng tử gamma và hạt tích điện và trong cùng một môi trường tương tác kém hơn hàng nghìn lần khả năng ion hóa của hạt tích điện.

Trong không khí, mật độ ion hóa tuyến tính của lượng tử gamma là 2-3 cặp ion trên 1 cm đường đi. Khả năng xuyên thấu của tia gamma trong không khí là hàng trăm mét.

Sự suy giảm (hấp thụ) cường độ bức xạ gamma trong một chất được xác định theo định luật Bouguer:

, (3.5)

trong đó I là cường độ bức xạ gamma ở độ sâu R trong chất; I0 - cường độ bức xạ gamma khi đi vào chất; m - hệ số suy giảm tuyến tính.

Hệ số m gồm hệ số hấp thụ đối với hiệu ứng quang điện m f, hệ số suy giảm đối với hiệu ứng Compton m k và hệ số hấp thụ đối với sự hình thành cặp electron-positron m cặp:

. (3.6)

Hệ số m không chỉ phụ thuộc vào năng lượng của tia gamma mà còn phụ thuộc vào mật độ và số nguyên tử trung bình của môi trường. Vì vậy, sẽ thuận tiện hơn khi biểu thị độ hấp thụ tia gamma của một chất thông qua hệ số suy giảm khối lượng m m = m/r. Sau đó chúng tôi nhận được

. (3.7)

. Liều phóng xạ là lượng năng lượng bức xạ ion hóa được hấp thụ trên một đơn vị khối lượng của môi trường được chiếu xạ. Có hấp thụ, phơi nhiễm và liều bức xạ tương đương.

Liều bức xạ hấp thụ(D) là lượng năng lượng của bất kỳ loại bức xạ ion hóa nào được hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng của bất kỳ chất nào:

, (3.8)

trong đó dE là năng lượng bức xạ bị hấp thụ; dm là khối lượng của chất được chiếu xạ.

Giá trị này giúp có thể định lượng tác động của các loại bức xạ khác nhau trong các môi trường khác nhau. Nó không phụ thuộc vào thể tích, khối lượng của chất được chiếu xạ và được xác định chủ yếu bởi khả năng ion hóa và năng lượng của bức xạ, tính chất của chất hấp thụ và thời gian chiếu xạ.

Khi xác định liều lượng trên một vật thể sinh học, phải tính đến bức xạ bên ngoài và bên trong, vì các chất phóng xạ có thể xâm nhập vào cơ thể qua thức ăn, nước uống và không khí hít vào. Trong trường hợp này, sự chiếu xạ của các cơ quan nội tạng không chỉ xảy ra với gamma mà còn với bức xạ alpha và beta.

Liều hấp thụ là thước đo định lượng về tác động của bức xạ ion hóa lên một chất. Đơn vị đo liều hấp thụ là màu xám (Gy) - liều hấp thụ của bức xạ tương ứng với năng lượng 1 jun của bức xạ ion hóa thuộc bất kỳ loại nào truyền tới chất được chiếu xạ có khối lượng 1 kg: 1 Gy = 1 J/kg.

Trong thực tế, một đơn vị phi hệ thống được sử dụng - vui mừng(Rad – theo các chữ cái đầu tiên của cụm từ tiếng Anh “liều hấp thụ bức xạ”). Liều 1 rad có nghĩa là 100 erg năng lượng được hấp thụ trong mỗi gam chất được chiếu xạ. 1 rad = 100 erg/g = 0,01 J/kg = 0,01 Gy, tức là 1 Gy = 100 rad (1 erg = 10 J).

Liều hấp thụ của bức xạ phụ thuộc vào tính chất của bức xạ và môi trường hấp thụ. Đối với các hạt tích điện (hạt alpha, hạt beta, proton) có năng lượng thấp, neutron nhanh và một số bức xạ khác, khi quá trình tương tác chính của chúng với vật chất là ion hóa và kích thích trực tiếp, liều hấp thụ đóng vai trò là một đặc tính rõ ràng của bức xạ ion hóa bởi nó tương tác với môi trường. Điều này là do thực tế là có thể thiết lập được mối quan hệ trực tiếp đầy đủ giữa các thông số đặc trưng cho khả năng ion hóa của bức xạ trong môi trường và liều hấp thụ.

Đối với bức xạ tia X và gamma, sự phụ thuộc như vậy không được quan sát thấy, bởi vì Những loại bức xạ này có tính chất ion hóa gián tiếp. Do đó, liều hấp thụ không thể đóng vai trò là đặc tính của các bức xạ này xét về tác động của chúng đối với môi trường.