Ионизирующие излучения

1.

Ионизирующие
излучения
Москва - 2012

2.

Сравнительные данные элементарных частиц нейтронов, протонов и электронов.
Частица
Обозначение
Заряд
Вес в единицах
массы
Нейтрон
n
0
~1
Протон
p
+1
~1
Электрон
e, β
-1
1/1800
Ионизация образование
положительных и
отрицательных
ионов и свободных
электронов из
электрически
нейтральных атомов
и молекул.
Москва - 2012
2

3. Радиоактивные изотопы характеризуются величиной активности, видом излучения, энергией излучаемых частиц и периодом полураспада.

Явление радиоактивного распада – самопроизвольное (спонтанное)
превращение атомных ядер некоторых элементов (например, урана,
тория, радия и др.) в ядра атомов других элементов с испусканием α
(альфа) –, или β (бета) – частиц, сопровождающееся γ (гамма) – излучением называется радиоактивностью.
α – частицы представляют собой ядра атома гелия,
β – частицы – электроны или позитроны (антиэлектроны),
γ – лучи – это коротковолновое электромагнитное излучение,
обладающее в бóльшей степени корпускулярными, чем волновыми
свойствами.
Единица активности радиоактивного вещества - Беккерель
(Бк, Bq).
1 Беккерель = 1 распад в секунду.
Москва - 2012
3

4. Период полураспада - мера скорости распада вещества - время, которое требуется для того, чтобы радиоактивность вещества уменьшилась наполо

Период полураспада - мера скорости распада вещества - время, которое
требуется для того, чтобы радиоактивность вещества уменьшилась
наполовину, или, время, которое требуется для того,
чтобы распалась половина ядер.
Скорость радиоактивного распада для каждого
радионуклида - строго определенной величина, и никакие
температурные воздействия, давление или катализаторы не
в силах ее изменить. Чем короче период полураспада, тем
быстрее идет распад. В зависимости от скорости распада
радионуклиды делятся на:
- короткоживущие, период полураспада которых
исчисляется секундами, минутами, часами, днями,
неделями;
- среднеживущие (месяцы, годы);
- долгоживущие, чьи периоды полураспада составляют
от десятков до миллиардов лет.
Москва - 2012
4

5.

Самый короткоживущий из известных нуклидов – 5Li:
время его жизни составляет 4,4·10–22 с. За это время
даже свет пройдет всего 10–11 см, т.е. расстояние, лишь
в несколько десятков раз превышающее диаметр ядра и
значительно меньшее размера любого атома. Самый
долгоживущий – 128Te (содержится в природном
теллуре в количестве 31,7%) с периодом полураспада
восемь септиллионов (8·1024) лет – его даже трудно
назвать радиоактивным; для сравнения – нашей
Вселенной по оценкам «всего» 1010 лет.
Москва - 2012
5

6. Ионизирующие излучения

Излучение, несущее достаточное количество энергии,
способно к удалению (вырыванию) электронов из атомов.
Этот процесс называется ионизацией, а само излучение –
ионизи-рующим излучением. Излучение должно обладать
достаточной энергией для ионизации, тогда его можно
характеризовать как ионизирующее.
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – это излучение,
взаимодействие которого со средой приводит к ионизации ее
атомов и молекул.
Нестабильные нуклиды стремятся перейти в устойчивое
состояние. Они могут выделять свою избыточную энергию в
процессе распада. Распад означает, что радиоактивный
нуклид испускает ионизирующее излучение в форме частиц
или электромагнитных волн (гамма-квантов).
Москва - 2012
6

7. Ионизирующие излучения

Ионизация атома требует приблизительно 30-35 эВ электрон-вольт (eV) энергии. Таким образом, альфачастица, обладающая 5 000 000 эВ энергии в начале
ее движения может стать источником создания более
чем 100 000 ионов прежде, чем она приходит в
состояние покоя.
Масса альфа-частиц в 7 000 раз больше массы
электрона. Поэтому, большая масса альфа-частиц
определяет прямолинейность их прохождения через
электронные оболочки атомов при ионизации
вещества.
Москва - 2012
7

8. Ионизирующие излучения

Москва - 2012
8

9. Ионизирующие излучения

Москва - 2012
9

10. Излучение отдает свою энергию, ионизируя молекулы вещества. Эта энергия называется поглощенной дозой, единицей измерения которой являетс

Излучение отдает свою энергию, ионизируя молекулы
вещества. Эта энергия называется поглощенной дозой,
единицей измерения которой является Грей (Gy, Гр).
1 Грей = 1 Джоуль / кг. Но поглощенная доза не является
мерой для оценки вызванного ущерба для организма должен быть учтен также тип излучения.
Один Грей альфа-излучения наносит вред организму в 20
раз больше, чем один Грей гамма- или бета-излучения. Это
различие учитывается коэффициентом качества,
отражающим способность излучения данного вида
повреждать ткани организма.
Москва - 2012
10

11.

Измеряемая величина
Активность источника распадов в секунду
Единица измерения
число Распады в секунду
Название
Беккерель (Bq, Бк)
Поглощенная доза - количество Джоуль на килограмм
энергии,
поглощенной
единицей массы вещества
Грей (Gy, Гр)
Доза облучения - поглощенная Джоуль на килограмм
доза,
умноженная
на
коэффициент качества для
определенного типа излучения.
Коэффициент качества зависит
от способности ионизации
вещества излучением
Зиверт (Sv, Зв)
Москва - 2012
11

12.

Острая лучевая болезнь - пороговое значение 1 Зв.
Москва - 2012
12

13.

Для уменьшения воздействия внешнего
излучения применяются три главных метода
защиты:
-временем;
-расстоянием;
-экранирование (установка защиты).
Оптимальная толщина защитного экрана
зависит от энергии излучения и активности
источника излучения.
Москва - 2012
13

14.

Для защиты от космического ИИ используют многослойные экраны (в) из металлов с
высоким кулоновским барьером (например, свинец, вольфрам) 5 и поглощающие
прослойки 6, 7. Большее число слоев (г) требует гамма-нейтронная защита, при которой,
наряду с кожухом РЭА 8, используют полиэтилено-свинцовый экран 9 для защиты от γизлучения, термический противонейтронный экран 10 из полиэтилена с окисью бора,
полиэтилено-графитовый замедлитель быстрых нейтронов 11 и нержавеющую сталь 12.
Защита РЭА от ИИ общим (а), теневым (б) и многослойным экраном (в) и
поглощающей прослойкой (г). Схема гамма-нейтронной защиты (д).
Москва - 2012
14

15.

1 сантиметр свинца уменьшит мощность дозы гамма-излучения (кобальт-60) в два раза.
5 сантиметров бетона уменьшит мощность дозы гамма-излучения (кобальт-60) в два раза.
10 сантиметров воды уменьшит мощность дозы гамма-излучения (кобальт-60) в два раза.
Пробег альфа-излучения довольно маленький. Оно останавливается тонким слоем кожи, тем
более листом бумаги. Бета- и гамма-излучение лист бумаги не остановит.
Плексиглас остановит бета-излучение полностью. Гамма-излучение будет несколько
ослаблено, но, в целом, свободно проникает сквозь плексиглас.
Свинцовый защитный экран - гамма-излучение будет уменьшено, но оно не будет
остановлено полностью.
Гамма - излучение, наиболее опасный вид излучения на атомной электростанции,
полностью не может быть экранировано, оно может только быть уменьшено. Лучшими
материалами экранирования являются бетон и вода.
Москва - 2012
15

16.

Москва - 2012
16

17.

Москва - 2012
17

18.

Москва - 2012
18

19. Нейтроны

Москва - 2012
19

20.

Бутин В.И.
2012
20

21. Состав и особенности ИИ, воздействующих на ИЭТ и РЭА

22.

Состав радиационных факторов:
-излучения,
создаваемые ядерным
взрывом (ИИ ЯВ),
- излучения
ядерных силовых и
энергетических установок (ИИ ЯЭУ),
-излучения,
существующие
в
космическом пространстве (ИИ КП).

23.

2012
23

24.

2012
24

25.

2012
25

26.

2012
26

27.

2012
27

28.

28

29.

2012
29

30.

Диапазон изменения основных
параметров ИИ ЯВ:
- флюенс нейтронов
1011-1015 нейтр.см-2;
- доза гамма-квантов 10-105Р;
-рентгеновское излучение
1,0 – 104 кал.см-2.

31.

Время прихода нейтронов зависит от
расстояния и энергии нейтронов:
t
7,2 * 10
5
L
, с
En
где L – расстояние между центром ЯВ и
облучаемым объектом, км;
En – энергия нейтронов, МэВ.

32.

Смешанное поле излучений ЯЭУ состоит
из мгновенных нейтронов деления с
энергией от 0,025 эВ до 1-2 МэВ,
запаздывающих нейтронов со средней
энергией 0,5 МэВ, мгновенных гаммаквантов с энергией 0,5-6,5 МэВ, гаммаквантов продуктов деления от 0,1 до
1-2 МэВ и захватных гамма-квантов с
максимальной энергией энергией до
10 МэВ

33.

2012
33

34.

2012
34

35.

ИИ КП:
естественные радиационные пояса Земли
(ЕРПЗ)
-искуственные радиационные пояса Земли
(ИРПЗ),
- галактические космические лучи (ГКИ),
-солнечные космические лучи (СКИ).
-

36.

37.

2012
37

38.

2012
38

39.

2012
39

40.

2012
40

41.

2012
41

42.

2012
42