Атомная энергетика России Программа развития АЭС до 2050 г Ядерная индустрия в Китае Южно-африканская республика Ядерная энергетика Ядерно-энергетические комплексы Энергетическая  безопасность Физические основы ядерной индустрии

Ионизируюшее излучение

Ионизирующее излучение сопровождало Большой взрыв, с которого началось существование нашей Вселенной 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения, задолго до появления за Земле жизни. Радионуклиды и сопутствующие им излучения постоянно присутствуют в окружающей человека среде. Сам человек тоже радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют радиоактивные вещества.

Виды излучений

Радиация - обобщенное понятие. Оно включает различные виды излучений, часть которых встречается природе, другие получаются искусственным путем.

Начнем с некоторых определений. Излучение электромагнитное - процесс образования свободного электромагнитного поля; излучением называют также само свободное электромагнитное поле. Излучают ускоренно движущиеся заряженные частицы (напр., тормозное излучение, синхротронное излучение, излучение переменных диполя, квадруполя и мультиполей высшего порядков). Атом и другие атомные системы излучают при квантовых переходах из возбужденных состояний в состояния с меньшей энергией. Ионизирующее излучение - поток заряженных (альфа частицы, электроны, позитроны, протоны и т.п.) или нейтральных (нейтроны и т.п.) частиц и квантов электромагнитного излучения (рентгеновское и гамма - излучение), прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды. Динамика нуклидного состава реактора Выгорание ядерного топлива. Шлакование реактора. В ядерном топливе всегда содержатся делящиеся и сырьевые нуклиды, которые обеспечивают протекание цепной реакции деления и наработку вторичного ядерного топлива. Выгорание ядерного топлива – это процесс превращения ядер делящегося нуклида в ядра других, неделящихся нуклидов вследствие деления и радиационного захвата нейтронов.

Излучение электромагнитное - процесс образования свободного электромагнитного поля; излучением называют также само свободное электромагнитное поле. Излучают ускоренно движущиеся заряженные частицы (напр., тормозное излучение, синхротронное излучение, излучение переменных диполя, квадруполя и мультиполей высшего порядков). Атом и другие атомные системы излучают при квантовых переходах из возбужденных состояний в состояния с меньшей энергией. Запаздывающее излучение: частицы, излучаемые продуктами распада, в отличии от частиц (нейтронов и гамма - лучей), возникающих непосредственно в момент деления.

Первичное ионизирующее излучение - ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении. (Непосредственно ионизирующее излучение может состоять из электронов, протонов, альфа-частиц и др.) Вторичное ионизирующее излучение: ионизирующее излучение, возникающее в результате взаимодействия первичного ионизирующего излучения с рассматриваемой средой

Косвенно ионизирующее излучение - ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении. (Косвенно ионизирующее излучение может состоять из нейтронов, фотонов и др.)

Сам по себе термин «излучение» охватывает диапазон электромагнитных волн, включая видимый спектр, инфракрасную и ультрафиолетовую области, а также радиоволны, электрический ток и ионизирующее излучение. Термин «ионизирующее излучение» означает вид излучения, который изменяет физическое состояние атомов или атомных ядер, превращая их в электрически заряженные ионы или продукты ядерных реакций.

Различают корпускулярное излучение, состоящее из частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное (фотонное) излучение.

Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при β-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых.

Фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц.

Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное.

Радиация проникающая - поток гамма-излучения и нейтронов, обладающий большой проникающей способностью (до нескольких сотен метров); доза проникающей радиации зависит от мощности источника, расстояния до него, а также от свойств среды, отделяющей источник от объекта облучения.

Длина пробега частицы зависит от ее заряда, массы, начальной энергии, а также от свойств среды, в которой частица движется. Пробег увеличивается с возрастанием начальной энергии массивные частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющуюся у них энергию.

Рассмотрим только проникающую способность радиоактивного излучения и будем при этом иметь в виду, что энергия радиоактивного излучения при прохождении через вещество расходуется (кроме ядерных реакций) на ионизацию и возбуждение молекул (атомов) этого вещества.

Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют главным образом с электронами атомных оболочек, вызывая ионизацию атомов. Максимальная энергия, которая может быть передана в одном акте взаимодействия тяжелой частицей

Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения.

При прохождении через вещество частицы легко рассеиваются в веществе, в связи с чем траектория частицы в 1,5 - 4 раза превышает пройденную толщину слоя вещества.

Линейный коэффициент ослабления µ' зависит от максимальной энергии излучения Еmax и свойств вещества - поглотителя.

При прохождении через вещество кванты взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате их интенсивность уменьшается.

Фотоэффект происходит при взаимодействии фотона сравнительно малой энергии с электронами атома

В случае эффекта образования электрон-позитронных пар энергия первичного фотона преобразуется в кинетическую энергию электрона и позитрона и в энергию аннигиляции

Эмпирические данные свидетельствуют, что потеря энергии при прохождения параллельного потока кванта через вещество описывается экспоненциальным законом.

Если точечный источник Y-излучения находится в вакууме, то плотность потока У-излучения будет меняться с изменением расстояния

Быстрые нейтроны передают энергию в результате прямых столкновений с атомными ядрами


Атомная энергетика Ионизирующее излучение