Нейтронного излучения

Нейтронное излучение - поток нейтронов, которые преобразуют свою энергию в упругих и неупрутах взаимодействиях с ядрами атомов. При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как ич заряженных частиц, так и из гамма-квантов (гамма-излучения). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов большая.

Из таблицы следует, что слой половинного ослабления легких материалов для нейтронного излучения в несколько раз меньше, чем для тяжелых. И наоборот, тяжелые материалы, например металлы, хуже ослабляют нейтронное излучение, чем гамма-излучение.

Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водоро-досодержащие материалы, т. е. имеющие в своей химической формуле атомы водорода. Обычно применяют воду, парафин, полиэтилен. Кроме того, нейтронное излучение хорошо поглощается бором, бериллием, кадмием, графитом. Поскольку нейтронные излучения сопровождаются гамма-излучениями, необходимо применять многослойные экраны из различных материалов: свинец-полиэтилен, сталь — вода и т. д. В ряде случаев для одновременного поглощения нейтронного и гамма-излучений применяют водные растворы гидроксидов тяжелых металлов, например, гидроксид железа Fe(OH)3.

Нейтронное излучение — это поток нейтронов. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они свободно взаимодействуют с ядрами атомов, вызывая ядерные реакции. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которыми они взаимодействуют.

Известно, что радиоактивное излучение, взаимодействуя с облучаемой средой, образует электрические заряды разных знаков (ионы). Этот процесс называется ионизацией и обусловлен действием на облучаемую среду ядер атомов гелия (а-частицы), электронов, позитронов (р-частицы), заряженных и незаряженных частиц (корпускулярное и нейтронное излучение), электромагнитного (у-излучение) ', фотонного (характеристическое, тормозное и рентгеновское) и другого излучений 2. Ни один из этих видов радиоактивного излучения не воспринимается органами чувств человека. Глубина проникновения и степень воздействия каждого из них и всех вместе на организм, состояние здоровья человека зависят от следующих факторов:

Нейтронное излучение является потоком электронейтральных частиц ядра. Так называемое вторичное излучение нейтрона, когда он сталкивается с каким-либо ядром или электроном, оказывает сильное ионизирующее воздействие. Ослабление нейтронного излучения эффективно осуществляется на ядрах легких элементов, особенно водорода, а также на материалах, содержащих такие ядра — воде, парафине, полиэтилене и др.

Нейтроны не обладают электрическим зарядом. Условно нейтроны в зависимости от кинетической энергии разделяются на быстрые (до 10 МэВ), сверхбыстрые, промежуточные, медленные и тепловые. Нейтронное излучение обладает большой проникающей способностью. Медленные и тепловые нейтроны вступают в ядерные реакции, в результате могут образовываться стабильные или радиоактивные изотопы.

Нейтронное излучение преде?авляет собой поток нейтральных, то есть незаряженных частиц нейтронов (п), являющихся составной частью всех ядер, за исключением атома водорода. Они не обладают зарядами, поэтому сами не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет взаимодействия нейтронов с ядрами облучаемых веществ. Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, ядерных реакторов и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Задерживаются нейтроны веществами, содержащими в своей молекуле водород (вода, парафин и др.).

В качестве защитного материала часто используют парафин, толщина которого для Ро —Be- и Ро —В-источников нейтронов будет примерно в 1,2 раза меньше, чем толщина водной защиты, определенная по приведенным на рис. 5 и 6 номограммам. Следует отметить, что нейтронное излучение радиоизотопных источников часто сопровождается у-излучением, поэтому необходимо проверять, обеспечивает ли защита от нейтронов также защиту от Y-излучения. Если не обеспечивает, то необходимо вводить в защиту компоненты с высоким атомным номером (железо, свинец).

При внешнем облучении основную роль играют гамма- и нейтронное излучение. Альфа- и бета-частицы составляют главный поражающий фактор радиоактивных облаков, образуемых продуктами деления, остатками расщепляющегося материала и вторично активированными веществами при ядерном взрыве, однако эти частицы легко поглощаются одеждой и поверхностными слоями кожи. Под действием медленных нейтронов в организме создается наведенная радиоактивность, которая была обнаружена в костях и других тканях многих людей, умерших в Японии от лучевой болезни.

Судя по опубликованным данным, нейтронная бомба отличается от «классических» видов ядерного оружия — атомной и водородной бомб — прежде всего мощ< ностью. Она имеет мощность около 1 кт ТНТ, что в 20 раз меньше мощности бомбы, сброшенной на Хиросиму, и примерно в 1000 раз меньше больших (мега-тонных) водородных бомб. Ударная волна и тепловое излучение, возникающие при взрыве нейтронной бомбы, в 10 раз слабее, чем при воздушном взрыве стандартной атомной бомбы типа «Хиросима». Так, ударная волна и тепловое излучение нейтронной бомбы, взорванной на высоте 100 м над Землей, вызовут разрушения только в радиусе 200—300 м. Губительное для всего живого действие оказывает излучение быстрых нейтронов, плотность потока которых при взрыве нейтронной бомбы в 14 раз выше, чем при взрыве «классических» ядерных бомб. Нейтроны убивают все живое в радиусе 2,5 км. Поскольку нейтронное излучение создает короткоживущие радиоизотопы, к эпицентру взрыва нейтронной бомбы можно «безопасно» приблизиться — по утверждению ее создателей — уже через 12 ч. Для сравнения укажем, что водородная бомба надолго заражает радиоактивными веществами территорию радиусом около 7 км.
Толщина слоя половинного ослабления для нейтронного излучения определяется по справочным данным, для гамма-излучения может быть вычислена по плотности материала: rfno;, 23/р, где р — плотность материала, г'см"; 23 см — слой воды (плотность 1 г/см3), ослабляющей гамиа-излучеиие ядерного взрыва в два раза.

Защитные сооружения ГО надежно обеспечивают защиту людей от проникающей радиации. Расчет защитных свойств этих сооружений производится но гамма-излучению, так как доза гамма-излучения значительно выше дозы нейтронного излучения, а слои половинного ослабления для строительных материалов приблизительно одинаковы.

Комплект ИД-1 предназначен для измерения поглощенных доз гамма-нейтронного излучения. Он состоит из индивидуальных дозиметров ИД-1 и зарядного устройства ЗД-6. Принцип работы дозиметра ИД-1 аналогичен принципу работы дозиметров для измерения экспозиционных доз гамма-излучения (например, ДКП-50А).

Д л я определен и я и а л и ч и я наведенной а к-т и в н о с т и техники, подвергшейся воздействию нейтронного излучения, производят два измерения — снаоужп и внутри техники. Если результаты измерений близки между собой, это означает, что техника имеет наведенную активность.

Из таблицы следует, что слой половинного ослабления легких материалов для нейтронного излучения в несколько раз меньше, чем для тяжелых. И наоборот, тяжелые материалы, например металлы, хуже ослабляют нейтронное излучение, чем гамма-излучение.

Все защитные сооружения, выполненные из неметаллических материалов, прекрасно защищают от гамма-нейтронного излучения. Их эффективность защиты от нейтронного излучения может быть повышена путем применения прокладок из легких материалов-(полиэтилена, стеклопластика и др.).

Наиболее чувствительными к воздействию проникающей радиации являются фото-, полупроводниковые и органические материалы. Тг к, фотопленка засвечивается при облучении экспозиционной дозой в несколько рентген. Большой радиационной стойкостью обладают неорганические материалы и металлы. В табл. П.6 15] даны ориентировочные сведения по стойкости различных материалов к воздействию гамма- и нейтронного излучения. Они сгруппированы по стойкости, определенной по изменению электрических и механических параметров. Под максимально допустимыми потоком и экспозиционной дозой понимаются такие потоки и дозы, при которых характеристики материалов ухудшаются на 25%.

Защита от нейтронного излучения. Пространственное распределение плотности потока (мощности дозы) нейтронов в большинстве случаев можно описать экспериментальной зависимостью ср = срое8*. В расчетах вместо линейного коэффициента ослабления 5 часто используют массовый коэффициент ослабления 5„ = 5/р, где р—плотность защитной среды. Тогда произведение 5Л может быть представлено в виде 5Л = 8, • (ря) = 5,/и,, где т„ — поверхностная плотность экрана. С учетом этого

При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедлены. Тяжелые материалы хорошо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффективнее ослаблять йодородосодержащими веществами. Это означает, что следует искать такую комбинацию тяжелых и водородосодержащих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (например, используют комбинации Н2О + Fe, Н2О + РЬ).

Большое практическое значение имеет проблема комбинированного влияния ионизирующего излучения и химического фактора в окружающей среде. Особенно злободневны два аспекта этой проблемы: первый — уменьшить разрушающее действие радиации с помощью вредного вещества, используя явление антагонизма. Например, установлено, что острое воздействие ядов, вызывающее в организме гипоксию (снижение кислорода в тканях) и одновременное и последовательное действие ионизирующей радиации, сопровождается ослаблением тяжести радиационного поражения, т. е. способствует большей радиационной устойчивости организма. Такие вещества называют радиопротекторами. Этот эффект замечен для оксида углерода, анилина, цианидов и др. Защитное действие гипоксии и некоторых веществ наиболее выражено при воздействии гамма, рентгеновского и нейтронного излучения, а также при облучении тяжелыми ядрами.

Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водоро-досодержащие материалы, т. е. имеющие в своей химической формуле атомы водорода. Обычно применяют воду, парафин, полиэтилен. Кроме того, нейтронное излучение хорошо поглощается бором, бериллием, кадмием, графитом. Поскольку нейтронные излучения сопровождаются гамма-излучениями, необходимо применять многослойные экраны из различных материалов: свинец-полиэтилен, сталь — вода и т. д. В ряде случаев для одновременного поглощения нейтронного и гамма-излучений применяют водные растворы гидроксидов тяжелых металлов, например, гидроксид железа Fe(OH)3.

Читайте далее:

Недопустимых напряжений

Недостатка кислорода

Недостаточная изученность

Недостаточной изученности

Недостаточное количество

Недостаточном освещении

Недостаток кислорода

Нефтяного технического

Необходимо продолжать

Нефтехимических предприятий

Нефтехимических производствах