Коефіцієнт якості іонізуючого випромінювання

9.Еквівалентна'доза. У зв'язку з тим, що за однієї й тієї самої дози поглинання різне випромінювання викликає різний біологічний ефект, для оцінки цього ефекту було введено величину, яка називається еквівалентною дозою (Н).

Еквівалентна доза поглиненого випромінювання визначається як добуток дози поглиненого випромінюво.ння на коефіцієнт якості:

H = D · K.

Одиниця еквівалентної дози — зіверт (Зв).

1 Зв дорівнює еквівалентній дозі, за якої доза поглиненого γ -випромінювання дорівнює 1 Гр.

Величина еквівалентної дози визначає відносно безпечні та дуже небезпечні для живого організму дози опромінення.

Оцінюючи вплив іонізуючого випромінювання на живий організм, враховують і те, що одні частини тіла (органи, тканини) більш чутливі, ніж інші. Наприклад, за однакової еквівалентної дози поглиненого випромінювання виникнення раку в легенях є більш імовірним, ніж у щитоподібній залозі.

Іншими словами, кожний орган і тканина мають певний коефіцієнт радіаційного ризику (для легень, наприклад, він дорівнює 0,12, а для щитоподібної Залози — 0,03).

Поглинена й еквівалентна дози залежать від часу опромінення. За.інших рівних умов ці дози тим більші, чим більший час опромінення.

10.Захист організмів від випромінювання. Під час роботи з будь-яким джерелом радіації необхідно вживати заходів для радіаційного захисту.

Найпростіший метод захисту — це ізоляція персоналу від джерела випромінювання на досить велику відстань. Ампули з радіоактивними препаратами не слід брати руками. Треба користуватися спеціальними щипцями з довгою ручкою.

Для захисту від випромінювання використовують перешкоди з поглинаючих матеріалів. Наприклад, захистом від β -випромінювання може бути шар алюмінію товщиною у кілька міліметрів. Найбільш складним є захист від у -випромінювання і нейтронів через їх велику проникну здатність. Кращим поглиначем γ -променів є свинець. Повільні нейтрони добре поглинаються бором і кадмієм. Швидкі нейтрони попередньо уповільнюються за допомогою графіту.

11. Поділ ядер Урану. Атомні ядра, які містять велику кількість нуклонів, нестійкі й можуть розпадатися. У 1938 році німецькі вчені О. Ган і Ф. Штрассман спостерігали поділ ядра Урану під дією повільних нейтронів. Використання саме нейтронів для поділу ядер зумовлене їхньою електронейтральністю. Відсутність кулонівського відштовхування протонами ядра дозволяє нейтронам безперешкодно проникати в атомне ядро. Тимчасове захоплення нейтрона порушує слабку стабільність ядра, зумовлену тонким балансом сил кулонівського відштовхування та ядерного притягання. Ті просторові коливання нуклонів збудженого ядра (позначимо *), які виникають, є нестікими. Надлишок нейтронів у центрі ядра означає надлишок протонів на периферії. їхнє взаємне відштовхування приводить до штучної радіоактивності ізотопу *, тобто до його поділу на ядра меншої маси, які називаються осколками поділу. Причому найбільш імовірним виявляється поділ на осколки, маси яких відносяться приблизно як 2:3. Більшість великих осколків має масове число А в межах 135—145, а дрібні — від 90 до 100. У результаті реакції поділу ядра Урану утворюються два або три нейтрони. Одна з можливих реакцій поділу ядра Урану проходить за схемою:

.

Ця реакція проходить із утворенням трьох нейтронів. Можлива реакція з утворенням двох нейтронів:

Поділом ядра називається ядерна реакція поділу важкого ядра, збудженого захопленням нейтрона, на дві приблизно рівні частини, які називаються осколками поділу.

Оскільки маса спокою важкого ядра більша за суму мас спокою осколків, які виникають під час поділу, то це спричиняє виділення енергії, еквівалентної зменшенню маси спокою.

Енергія, що виділяється під час поділу ядра, має електростатичне, а не ядерне походження. Велика кінетична енергія, яку мають осколки, виникає внаслідок їхнього кулонівського відштовхування. У разі повного поділу всіх ядер, які є в 1 г урану, виділяється стільки ж енергії, скільки і під час згоряння 2,5 т нафти.

12.Механізм поділу. Процес поділу атомного ядра можна пояснити на основі краплинної моделі ядра. Згідно із цією моделлю згусток нуклонів нагадує крапельку зарядженої рідини. Ядерні сили між нуклонами є короткодіючими, подібно до сил, які діють між молекулами рідини. Одночасно з великими силами електростатичного відштовхування між протонами, які прагнуть розірвати ядро на частини, діють ще більші ядерні сили притягання. Ці сили утримують ядро від розпаду.

Ядро Урану-235 має форму кулі. Поглинувши зайвий нейтрон, ядро збуджується і починає деформуватися, набуваючи витягнутої форми. Ядро розтягується доти, доки сили відштовхування між половинками витягнутого ядра не починають переважати над силами притягання, які діють у перешийку. Після цього ядро розривається на дві частини. Під дією кулонівських сил відштовхування ці осколки розлітаються зі швидкістю, яка дорівнює 1/30 швидкості світла.

13.Ланцюгова реакція поділу. Будь-який з нейтронів, що вилітає з ядра в процесі поділу, може у свою чергу викликати поділ сусіднього ядра, яке також випускає нейтрони, здатні викликати подальший поділ. У результаті кількість ядер, які діляться, дуже швидко збільшується. Виникає ланцюгова реакція.

Ланцюговою ядерною реакцією називається реакція, у якій нейтрони утворюються як продукти цієї реакції.

Суть цієї реакції полягає в тому, що випущені під час поділу одного ядра N нейтронів можуть викликати поділ N ядер, у результаті чого буде випущено N² нових нейтронів, які викличуть поділ N ² ядер, і т. д. Отже, кількість нейтронів, які народжуються в кожному поколінні, зростає в геометричній прогресії. У цілому процес носить лавоподібний характер, проходить досить швидко й супроводжується виділенням величезної кількості енергії.

14. Швидкість ланцюгової реакції. Критична маса. Швидкість ланцюгової реакції поділу ядер характеризують коефіцієнтом розмноження нейтронів.

Коефіцієнт роз множення нейтронів k — відношення кількості нейтронів на даному етапі ланцюгової реакції до їхньої кількості на попередньому етапі.

Якщо k ≥ 1, то кількість нейтронів збільшується з часом або залишається сталим і ланцюгова реакція йде.

Якщо k < 1, то кількість нейтронів зменшується і ланцюгова реакція неможлива.

Якщо k = 1, то реакція проходить стаціонарно: кількість нейтронів лишається незмінною. Цю рівність необхідно підтримувати з великою точністю. Уже в тому випадку, коли k = l,01, майже миттєво відбудеться вибух.

Кількість нейтронів, які утворюються під час поділу ядер, залежить від об'єму уранового середовища. Чим більший цей об'єм, тим більша кількість нейтронів виділяється під час поділу ядер. Починаючи з деякого мінімального критичного об'єму Урану, який має певну критичну масу, реакція поділу ядер стає самопідтримувальною.

Дуже важливим фактором, який впливає на хід ядерної реакції, є наявність сповільнювача нейтронів. Справа в тому, що ядра Урану-235 діляться під дією повільних нейтронів. А під час поділу ядер утворюються швидкі нейтрони. Якщо швидкі нейтрони сповільнити, то значна їх частина захопиться ядрами Урану-235 з подальшим поділом цих ядер. Графіт, вода, важка вода та деякі інші речовини використовуються як сповільнювачі нейтронів.

Для чистого Урану , ядро якого має форму кулі, критична маса приблизно дорівнює 50 кг. При цьому радіус кулі становить приблизно 9 см. Застосовуючи сповільнювач нейтройів і оболонку з Берилію, яка відбиває нейтрони, вдалося знизити критичну масу до 250 г.

Дата добавления: 2014-01-04