Взаимодействие нейтронов с веществом

Для категории  А:

допустимое поступление () радионуклида через органы дыхания;

допустимая концентрация () радионуклида в воздухе рабочей  зоны;

допустимая плотность  потока частиц (PFPA);

допустимая мощность дозы внешнего облучения (PDRA);

допустимое радиоактивное  загрязнение (ДЗА) кожи, спецодежды и  рабочих поверхностей.

Для категории  Б:

допустимое поступление () радионуклида через органы дыхания;

допустимая концентрация () радионуклидов в воздухе рабочей  зоны;

допустимая плотность  потока частиц (PFPБ);

допустимая мощность дозы внешнего облучения (PDRБ);

допустимое радиоактивное  загрязнение (ДЗБ) кожи, спецодежды и  рабочих поверхностей.

Для категории  В:

допустимое поступление  радионуклида через органы дыхания () и пищеварения (ALIingest);

допустимые концентрации радионуклида в воздухе () и питьевой воде ();

допустимый сброс (ДС) и  выброс (ДВ) радиоактивных веществ  в окружающую среду.

 

3. Процессы взаимодействия различных видов излучения с защитными материалами

 

При проектировании и расчете  защитных экранов определяют их материал и толщину, которые зависят от вида излучения, энергии частиц и  квантов и необходимой кратности  ослабления.

 Расчет защитных экранов  основывается на особенностях  и закономерностях взаимодействия  различных видов излучения с  веществом.

 Для защит от альфа-частиц  необходимо, чтобы толщина экрана ( ) пре-вышала длину пробега альфа-частиц ( ) в данном материале экрана ( ).

  Для защиты от внешнего  облучения альфа-частицами обычно  применяют тонкую металлическую  фольгу (20-100 мкм), стекло, плексиглас  или несколько см воздушного  задора.

 Для защиты от бета-излучений  применяют экран из материалов  с малым атомным весом (алюминий, оргстекло, полистирол и др.), т.к.  при прохождении бета-излучений  через вещество возникает вторичное  излучение, энергия которого увели-чивается  с ростом атомного номера материала.

Средства индивидуальной защиты предназначены для защиты от попадания радиоактивных загрязнений  на кожу тела работающих и внутрь организма, а также от альфа- и бета-излучений.

 Для защиты всего  тела применяется спецодежда  в виде халатов, шапочек, резиновых  перчаток и др. При работах  с изотопами большой активности (>10 мКи) применяются комбинезоны,  спецбелье, пленочные хлорвиниловые  фартуки и нару-кавники, клееночные  халаты, тапочки или ботинки, для  защиты рук – перчатки из  просвинцованной резины, а защиты  ног – специальная пластиковая  обувь. 

Способы защиты персонала  при этом следующие:

1. Использование принципов  защиты, применяемых при работе  с источниками излучения в  закрытом виде.

2. Герметизация производственного  оборудования с целью изоляции  процессов, которые могут явиться  источниками поступления радиоактивных  веществ во внешнюю среду.

3. Мероприятия планировочного  характера. Планировка помещений  предполагает максимальную изоляцию  работ с радиоактивными веществами  от других помещений и участков, имеющих иное функциональное  назначение. Помещения для работ класса должны размещаться в отдельных зданиях или изолированной части здания, имеющей отдельный вход. Помещения для работ II класса должны размещаться изолированно от других помещений; работы III класса могут проводиться в отдельных специально выделенных комнатах.

4. Применение санитарно-гигиенических  устройств и оборудования, использование  специальных защитных материалов.

5. Использование средств  индивидуальной защиты персонала.  Все средства индивидуальной  защиты, используемые для работы  с открытыми источниками, разделяются  на пять видов: спецодежда, спецобувь,  средства защиты органов дыхания,  изолирующие костюмы, дополнительные  защитные приспособления.

6. Выполнение правил личной  гигиены. Эти правила предусматривают  личностные требования к работающим  с источниками ионизирующих излучений:  запрещение курения в рабочей  зоне, тщательная очистка (дезактивация) кожных покровов после окончания  работы, проведение дозиметрического  контроля загрязнения спецодежды, спецобуви и кожных покровов. Все эти меры предполагают  исключение возможности проникновения  радиоактивных веществ внутрь  организма.

 

4. Суть альфа и бета – распада. Приведите примеры реакций.

 

Ядра большинства атомов – это довольно устойчивые образования. Однако ядра атомов радиоактивных веществ  в процессе радиоактивного распада  самопроизвольно превращаются в  ядра атомов других веществ. Так в 1903 году Резерфорд обнаружил, что помещенный в сосуд радий через некоторое  время превратился в радон. А  в сосуде дополнительно появился гелий: (88^226)Ra→(86^222)Rn+(2^4)He.

Удалось установить, что  основные виды радиоактивного распада: альфа и бета-распад происходят согласно следующему правилу смещения:

Альфа-распад

При альфа-распаде излучается α-частица (ядро атома гелия). Из вещества с количеством протонов Z и нейтронов N в атомном ядре оно превращается в вещество с количеством протонов Z-2 и количеством нейтронов N-2 и, соответственно, атомной массой А-4: (Z^A)X→(Z-2^(A-4))Y +(2^4)He. То есть происходит смещение образовавшегося  элемента на две клетки назад в  периодической системе.

 

Пример α-распада: (92^238)U→(90^234)Th+(2^4)He.

 

Альфа-распад – это внутриядерный  процесс. В составе тяжелого ядра за счет сложной картины сочетания  ядерных и электростатических сил  образуется самостоятельная α-частица, которая выталкивается кулоновскими силами гораздо активнее остальных  нуклонов. При определенных условиях она может преодолеть силы ядерного взаимодействия и вылететь из ядра.

 

Бета-распад

 

При бета-распаде излучается электрон (β-частица). В результате распада  одного нейтрона на протон, электрон и  антинейтрино, состав ядра увеличивается  на один протон, а электрон и антинейтрино излучаются вовне:   (Z^A)X→(Z+1^A)Y+(-1^0)e+(0^0)v. Соответственно, образовавшийся элемент  смещается в периодической системе  на одну клетку вперед.

 

Пример β-распада: (19^40)K→(20^40)Ca+(-1^0)e+(0^0)v.

 

Бета-распад – это внутринуклонный  процесс. Превращение претерпевает нейтрон. Существует также бета-плюс-распадили  позитронный бета-распад. При позитронном  распаде ядро испускает позитрон и нейтрино, а элемент смещается  при этом на одну клетку назад по периодической таблице. Позитронный  бета-распад обычно сопровождается электронным  захватом.

 

Пример:

226Ra  ⇒ 4Нe ⇒ (226-4)Ra ⇒ 222 X       Альфа распад)

 

  88         2          (88-2)           86

 

 

 

Бета распад:

 

214Pb ⇒ 0 β ⇒ 214 Pb

 

  82       -1         83

 

позитронный бета распад:

 

214Pb ⇒ 0 β ⇒ 214 Pb

 

  82       +1         81

 

 

5. Принцип действия радиометра СРП – 68-01.