Защита от нейтронного излучения

Взаимодействие нейтронного излучения с живой тканью

Основным процессом, определяющим поглощение энергии быстрых нейтронов в живой ткани, является ионизация, производимая:

- протонами при упругом рассеивании на ядрах водорода (на глубине 0,32 см) и тяжелыми ядрами отдачи;

- различными частицами, возникающими при ядерных реакциях;

- гамма излучением при ядерных захватах;

В живой ткани происходят основные процессы:

- быстрые нейтроны (упругое столкновение с ядрами водорода - 70% дозы) → тепловые;

- тепловые нейтроны (захват) - реакция H¹ (n, γ = 2,23 МэВ) D²;

- тепловые нейтроны (захват) - реакция N¹⁴ (n, p = 0,62 МэВ) С¹⁴;

- тепловые нейтроны (захват) – реакции на О¹⁶ (n, р) N¹⁴ ;

Тканевая доза нейтронов – сумма доз от протонов отдачи, ионизирующих частиц при ядерных реакциях и γ-излучения при захвате тепловых нейтронов.

При СЦР воздействие нейтронного потока на тело может быть столь велико, что возникает наведенное гамма-излучение от короткоживущих нуклидов Na²⁴ и Cl³⁸. При известном времени с момента возникновения СЦР и величине МЭДγ от торса, определяется доза, полученная пострадавшим.

При ядерных реакциях главный вклад в накопление дозы нейтронного излучения вносят частицы и фотоны, являющиеся следствием этих реакций. Поскольку в биологической ткани основными мишенями для нейтронов служат ядра атомов водорода, кислорода, азота, углерода и фосфора, то при нейтронном облучении преобладают реакции с их участием, такие как:

Н¹(n,g) H²; N¹⁴(n,p)C¹⁴; N¹⁴(n, g) N¹⁵; P³¹ (n, g) P³².

Первые две реакции доминируют. Ядерные реакции характерны для тепловых нейтронов, т.к. эти нейтроны имеют достаточно большое сечение реакции захвата ядрами.

Главным фактором, определяющим накопление дозы быстрых нейтронов в биологической ткани, является образование ядер отдачи. Эти ядра отдачи, возникающие в процессе рассеивания на них нейтронов, обладают высокой ионизирующей способностью (большая масса, наличие заряда), и следовательно, малым пробегом в веществе. Можно считать, что они поглощаются в месте своего образования.

Дозиметрия нейтронного излучения (наряду с дозиметрией гамма-излучения) является весьма актуальной задачей. Если от альфа-, бета- и рентгеновского излучения имеются простые и эффективные средства защиты, то нейтронное излучение обладает большой проникающей способностью и поэтому при внешнем облучении представляет значительно большую опасность. Поскольку нейтронное излучение является косвенно ионизирующим излучением, его действие на вещество связано с возникновением вторичного излучения.

Полная защита от быстрых и промежуточных нейтронов в своем составе должна иметь:

- водородосодержащие вещества для замедления нейтронов при упругом рассеивании (вода, полиэтилен, парафин);

- тяжелые элементы с большой атомной массой для замедления при неупругом рассеивании и для ослабления первичного захватного γ-излучения;

- элементы с высоким эффективным сечением захвата для поглощения тепловых нейтронов (бор или кадмий);

- элементы защиты (свинец) от вторичного γ-излучения при захвате тепловых нейтронов.

Полная защита от быстрых нейтронов на каландровых боксах применяется редко.

Защита от быстрых нейтронов на боксах состоит из водяного или полиэтиленового экранов с целью замедления нейтронов и, как следствие, уменьшению взвешивающего радиационного коэффициента нейтронного излучения.

На каландровых боксах элементы защиты для поглощения тепловых нейтронов не применяются, поскольку значительно увеличивается вторичное γ-излучение при захвате тепловых нейтронов, а это требует установки дополнительной свинцовой защиты.

Дата добавления: 2014-01-20