Тема 2. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом

Лекция 3

Закон РБ о правовом режиме территории, которые подверглись РА загрязнению в результате аварии на ЧАЭС

12 ноября 1991 года, 45 статей.

Статья 4. Зоны РА загрязнения

As, Ки/км^2	Cs-137 (Цезий)	Sr-90 (стронций)	Pu-238,239,240,241 (плутоний)
Зона
1. Эвакуации		>3,0	>0,1
2. Первоочередного отселения	>=40	>=3,0	>=0,1
3. Дальнейшего отселения	15-40	2-3	0,05-0,1
4. С правом отселения	5-15	0,5-2	0,02-0,05
5. С периодическим РА контролем	1-5	0,15-0,5	0,01-0,02

§ 1.7 РА семейства (ряды)

РА семейства – последовательность РН, каждый из которых получился в результате РА распада предыдущего РН.

H – 1s

He – 1s²

Li - 1s²2s

Be - s²2s²

B - 1s²2s²2p

Ne - 1s²2s²2p⁶

2, 8,18,32 – магические числа, стабильные элементы

Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака (радиация).

Ионизирующее излучение:

- непосредственное

- косвенное

Непосредственное ионизирующее излучение – поток заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации атомов при столкновении (α, β, протоны).

Косвенное излучение – поток незаряженных частиц, которые при взаимодействии со средой могут создавать непосредственное ионизирующее излучение и вызывать ядерные превращения.

Кроме ионизации в веществе происходит возбуждение атомов (e переходят с ближних оболочек на более удаленные оболочки).

Возникают молекулярные ионы и возбужденные молекулы. Возбужденная молекула может диссоциировать (развалиться на части).

В воздухе, воде, биологической ткани на 1 ионизированный атом приходится 2-3 возбужденных атома.

Для этих сред энергия, необходимая для образования одной пары ионов находится:

<Eион>=33..35 эВ

Важнейшей характеристикой, которая определяет распределение частиц в веществе, является длина среднего пробега частиц.

<R>

<R> - расстояние от точки рождения частицы до точки исчезновения, независимо от траектории.

<R> определяет проникающую способность частицы.

§ 2.1 Взаимодействие α частиц с веществом. Защита от α излучения.

, m=6,67*10^-27кг

α частица – ядро атома Hе.

Упругое взаимодействие α частиц с ядрами маловероятно.

Упругое взаимодействие – кинетическая энергия ядра постоянна.

При упругом взаимодействии α с электроном, α частица не отклоняется от своей траектории.

Часть кинетической энергии расходуется на кинетическую энергию электрона и внутреннюю энергию ядра.

Ионизационные потери энергии происходят в результате ионизации или возбуждения атомов.

E_α = 2..9 МэВ

E_α уменьшается – α частица замедляется, медленная α частица захватывает свободные электроны и становится He.

Если Е<= 100эВ, то электроны начинают ионизировать вблизи трека α частицы.

Если Е>100эВ, то ионизация происходит на большем расстоянии и образует свои треки.

Защита от α не представляет проблемы, так как пробег α в веществе очень мал.

Для воздуха <R>=0,318 E_α³²

[E_α] = МэВ, <R> = см.

Для упругих веществ:

[ ] = гсм³

А – массовое число

Rn – 222

E_α = 5,5МэВ, <R_α> = 4см

43 мкм

Толщина верхнего слоя кожи 70 мкм.

§ 2.2 Взаимодействие излучения с веществом. Защита от β излучения.

Так как m_β = m_e, то при столкновении как с ядром, так и с электроном, β частица отклоняется на значительные углы.

Потери β = ионизационные потери + РА потери.

E = Е_ион + Е_рад

Ионизационные потери из-за неупругих взаимодействий β с атомами и электронами, а значит происходит ионизация или возбуждение атома.

β излучает тормозное рентгеновское излучение.

Интенсивность тормозного рентгеновского излучения.

РА потери на 3-4 порядка меньше ионизационных потерь.

Защита от β излучения.

E_β = 0..E_max

Максимальный пробег β частицы <R_{β max}> - толщина слоя вещества, через который не пройдет ни одна β частица, испускаемая данным РН.

R_β = 450 Е_β – воздух

R_β = 0,25 Е_β - Al

Для большинства РН E_{β max} <= 2МэВ

R_β в воздухе примерно 10 м, в биологической ткани примерно 10 см.

Е_β = Е_α = 3,4 МэВ

	Воздух	Вода, мягкие ткани	Металл
α	2 см	10^-2 мм	-----
β	15 м	1-2 см	1 мм

Дата добавления: 2014-01-15