Глава 1. Виды ионизирующих излучений
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ПЕРЕНОСА И ФИЗИКУ ЗАЩИТЫ ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
САХАРОВ В. К.
Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений
Москва 2012
УДК 621.039.58 (075.8)
Введение в теорию переноса и физику защиты от ионизирующих излучений: Учебное пособие./В.К. Сахаров. М.:НИЯУ МИФИ, 2012
В основу учебного пособия положены курсы лекций «Физика защиты от ионизирующих излучений», «Введение в теорию переноса и формирование полей ионизирующих излучений», читаемых студентам МИФИ. Рассматриваются основные характеристики полей ионизирующих излучений, взаимодействие излучений с веществом, источники излучений. Анализируются источники радиационного фона и формируемые дозовые нагрузки для населения. Освещаются подходы к нормированию в области радиационной безопасности и действующие НРБ-99/2009. По каждому разделу даны контрольные вопросы для проверки знаний.
Предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей инженерно-физических и физико-технических вузов, специализирующихся в области радиационной безопасности и защиты от ионизирующих излучений
Содержание
Содержание 3
|
|
|
Предисловие 7
Введение 8
Глава 1. Виды ионизирующих излучений 11
Глава 2. Характеристики полей ионизирующих излучений 18
§ 2.1. Дифференциальные и интегральные
характеристики полей излучений. 18
2.1.1. Потоковые характеристики полей излучений. 18
2.1.2. Токовые характеристики полей излучений. 22
Глава 3. Взаимодействие излучений с веществом 25
§ 3.1. Типы взаимодействий излучений с веществом. 25
3.1.1. Поглощение. 25
3.1.2. Ионизация и возбуждение. 26
3.1.3. Рассеяние. 26
3.1.4. Ядерные реакции. 27
§ 3.2. Эффективные поперечные сечения взаимодействия. 28
3.2.1.Микроскопические и макроскопические эффективные поперечные сечения взаимодействия. 28
3.2.2. Дифференциальные и интегральные эффективные поперечные сечения взаимодействия 32
§ 3.3. Взаимодействия фотонов с веществом. 36
|
|
|
3.3.1. Фотоэлектрическое поглощение. 37
3.3.2. Комптоновское рассеяние. 39
3.3.3. Процесс образования электрон-позитронных пар. 44
3.3.4. Характеристическое излучение. 45
3.3.5. Когерентное рассеяние. 46
3.3.6.Аннигиляционное излучение. 47
3.3.7. Тормозное излучение. 48
3.3.8. Образование фотонейтронов. 48
3.3.9. Макроскопичекие эффективные поперечные сечения взаимодействия фотонов с веществом 49
§ 3.4. Взаимодействие нейтронов с веществом 54
3.4.1.Качественная картина взаимодействия нейтронов. 55
3.4.2. Формула Брейта-Вигнера. 60
3.4.3. Радиационный захват. 62
3.4.4. Упругое рассеяние. 64
3.4.5. Неупругое рассеяние. 65
3.4.6. Кинематика рассеяния нейтронов. 66
3.4.7. Специфика рассеяния тепловых нейтронов. 69
3.4.8. Дифференциальные микроскопические поперечные сечения рассеяния 70
3.4.9. Ядерные реакции. 75
3.4.10. Полные эффективные микроскопические поперечные сечения взаимодействия нейтронов с веществом.. 77
§ 3.5. Взаимодействия заряженных частиц с веществом. 80
3.5.1.Взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом. 81
3.5.2. Взаимодействия электронов с веществом. 85
Глава 4. Дозовые характеристики полей излучений. 94
§ 4.1. Основные базисные дозовые характеристики полей излучений 95
|
|
|
4.1.1 Поглощенная доза. 95
4.1.2.Керма. 96
4.1.3. Эквивалентная доза. 98
4.1.4. Эффективная доза. 101
4.1.5. Ожидаемая эффективная (эквивалентная) доза. 103
4.1.6. Доза эффективная (эквивалентная) годовая. 104
4.1.7. Коллективная эффективная доза. 105
4.1.8.Предотвращаемая эффективная доза. 107
§ 4.2. Фантомные дозовые характеристики 108
полей излучений. 108
4.2.1. Показатель эквивалентной дозы. 109
4.2.2. Амбиентная эквивалентная доза. 109
§ 4.3. Связь между дифференциальными и дозовыми характеристиками полей излучений при внешнем облучении. 109
4.3.1. Фотонное излучение. 110
4.3.2. Заряженные частицы. 112
4.3.3. Нейтроны. 113
§ 4.4. Удельные дозиметрические характеристики полей излучений при внешнем облучении. 118
§ 4.5. Связь между концентрациями радионуклидов в окружающей среде и дозовыми характеристиками полей излучений при внутреннем облучении. 121
4.5.1. Однокамерная модель оценки дозы. 122
4.5.2. Многокамерные модели оценки дозы. 128
4.5.3. Модель «удельной активности». 130
|
|
|
§ 4.6. Связь между концентрациями радионуклидов в окружающей среде и дозовыми характеристиками полей фотонов при внешнем облучении. 131
Глава 5. Характеристики источников ионизирующих излучений 134
§ 5.1. Радионуклиды, как источники излучений 136
5.1.1.Активность и постоянная распада радионуклида. 139
5.1.2. Схемы радиоактивных превращений. 144
§ 5.2. Радионуклиды, как источники отдельных видов излучений. 146
5.2.1. Источники α-частиц. 146
5.2.2. Источники β-частиц и электронов. 147
5.2.3. Источники γ-излучения. 153
5.2.4. Источники нейтронов. 154
§ 5.3. Дозовые характеристики радионуклидов,
как источников γ- излучения. 160
5.3.1. Керма – постоянные радионуклидов. 160
5.3.2. Керма – эквивалент радионуклидов. 163
§ 5.4. Установки для получения излучений 164
5.4.1.Источники заряженных частиц. 164
5.4.2. Источники фотонного излучения. 165
5.4.3. Источники нейтронного излучения. 170
Глава 6. Основные принципы нормирования и нормы радиационной безопасности. 179
§6.1.Биологические эффекты радиационного воздействия 179
6.1.1. Детерминированные соматические поражения. 180
6.1.2. Стохастические соматические и генетические поражения. 182
6.1.3. Действие радиации на окружающую среду. 189
§ 6.2. Уровни фонового облучения человека. 192
6.2.1. Уровни естественного радиационного фона. 192
6.2.2. Технологически повышенный естественный радиационный фон. 209
6.2.3. Искусственный радиационный фон. 219
6.2.3. Дозовые нагрузки от всех источников радиационного фона. 230
§ 6.3. Принципы нормирования дозовых пределов 233
6.3.1.Основные принципы нормирования радиационного фактора воздействия. 235
6.3.2.Концепция приемлемого риска. 236
6.3.3. Экономические подходы к нормированию.. 242
§ 6.4. Нормы радиационной безопасности. Основные дозовые пределы. 244
6.4.1. Пределы доз. 244
6.4.2.Требования по ограничению облучения в условиях радиационной аварии 248
6.4.3. Принципы расчетов предельно допустимых уровней и потоков ионизирующих излучений. 250
6.4.4. Комбинированное воздействие излучений. 256
Рекомендуемая литература 258
Используемые константы и обозначения. 259
Предисловие
Основы курсов «Защита от ионизирующих излучений» и «Теория переноса ионизирующих излучений» были заложены на кафедре «Дозиметрии и защиты» от ионизирующих излучений» МИФИ практически с момента ее образования в 1951 году. Их становление связано с именами известных специалистов в области радиационной физики и радиационной безопасности профессорами кафедры Н.Г. Гусевым, О.И. Лейпунским, В.П. Машковичем, В.А.Климановым, доцентами Кимелем Л.Р., Панченко А.М., Болятко В.В., Ксенофонтовым А.И., Паниным М.П. и др., сотрудниками ряда НИИ. Большой вклад в разработку методики преподавания этих курсов и их обеспечение учебно-методической литературой внес проф. Машкович В.П., долгие годы читавший лекции и проводивший семинарские занятия по курсу «Физика защиты» не только студентам кафедры, но и студентам других кафедр МИФИ. При его активном участии и соавторстве были написаны и изданы 3 издания учебника «Защита от ионизирующих излучений» в двух томах, 3 издания сборника задач по дозиметрии и защите от ионизирующих излучений, уникальный справочник «Защита от ионизирующих излучений», выдержавший 4 издания. Эти учебные материалы были отмечены в 1981 г. Государственной премией СССР.
С момента последнего издания справочника и учебника прошло уже почти 20 лет. За это время произошли заметные изменения в подходах к нормированию в области радиационной безопасности, были введены новые нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009, устанавливающие иные дозовые пределы. Прогресс вычислительной техники оказал существенное влияние на методы расчета полей ионизирующих излучений. Все это естественно находило отражение в программах читаемых в настоящее время курсов «Защита от ионизирующих излучений» и «Теория переноса ионизирующих излучений». Настоящее учебное пособие – попытка отразить эти изменения и обеспечить студентов печатным материалом, излагаемым им в лекционных курсах в настоящее время.
Введение
Примерно 100 лет назад был обнаружен новый вид излучения, без которого сегодня мы не можем представить себе современный мир.
8 ноября 1895 года 50-летний немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген, руководитель физического института и кафедры физики Вюрцбургского университета завершил, как обычно, поздно вечером свои эксперименты в лаборатории. Погасив свет в комнате, он вдруг заметил в темноте свечение, исходившее от кристаллов платино-синеродистого бария, которые лежали на столе. Подойдя ближе, он обнаружил, что забыл выключить находившуюся рядом под высоким напряжением обернутую в черную бумагу круксову трубку. Лучи трубки не должны были проникать сквозь черную бумагу и Рентгена осенила гениальная догадка о том, что при прохождении тока через трубку в ней возникает какое-то проникающее излучение, которое воздействует на кристаллы платино-синеродистого бария, вызывая их свечение.
6 января 1896 г. известие об открытии Рентгеном всепроникающих лучей было передано Лондонским телеграфом по всему миру и все культурное человечество восприняло эту весть как величайшую сенсацию. Невидимыми проникающими лучами стало возможно просветить живого человека и получить при этом фотографию его скелета и внутренних органов. К. Рентген назвал это излучение Х-лучами, но в дальнейшем весь мир постепенно переименовал их в рентгеновские лучи. 10 декабря 1901 года Рентгену была присуждена первая Нобелевская премия по физике за выдающийся вклад в науку.
Вскоре Анри Беккерель, Пьер и Мари Кюри, другие физики обнаружили излучение, исходящее от некоторых химических элементов, подобное рентгеновскому — оно было невидимым, неосязаемым и проникающим, хотя и в различной степени. Но главное, что их объединило - это особое свойство ионизировать атомы, за что оно и получило общее название ионизирующего. Название открытого и изученного супругами Кюри химического элемента радия («излучающий») было использовано в дальнейшем в качестве объединительного термина для всех открываемых нуклидов, испускающих ионизирующее излучение. Такие нуклиды стали называться радиоактивными, сокращенно - радионуклидами.
Первая половина XX века, названного ядерным веком, охарактеризовалась разработкой условий получения искусственных радионуклидов, а главное, разработкой условий полезного применения радиоактивных веществ и ионизирующего излучения. Открытие рентгеновских лучей и радиоактивных веществ вызвало невиданный энтузиазм и уверенность в возможном весьма полезном и благотворном их использовании в медицине, энергетике, сельском хозяйстве, науке и в других отраслях повседневной и разносторонней жизни человека. Воодушевление первых рентгенологов и радиологов было безграничным. И, действительно, рентгеновские лучи предопределили настоящую революцию в медицине. Мощным толчком в развитии ядерных технологий послужило открытие цепной ядерной реакции деления урана, создание ядерного оружия и создание основ ядерной энергетики.
Ионизирующее излучение является одним из многих видов излучений и естественных факторов окружающей среды. Оно существовало на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовало в космосе еще до возникновения самой Земли. Все живое на Земле возникло и развивалось в условиях воздействия ионизирующего излучения, которое стало постоянным спутником человека. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее зарождения. Каждый человек радиоактивен, так как в любой живой ткани присутствуют радиоактивные вещества природного происхождения. За 100 лет изучения ученые накопили большой материал и опыт работы с ионизирующими излучениями.
Ионизирующие излучения и радионуклиды естественного и искусственного происхождения в биосфере неизбежно вызывают облучение живых организмов, поэтому, естественно, возникает вопрос об оценке последствий этого облучения, особенно искусственными источниками и, в частности, в связи с использованием ядерной энергии.
Появление мощных источников ионизирующего излучения поставило вопрос о создании безопасных для человека и окружающей среды условий обращения с ними, которые невозможно порой обеспечить без использования противорадиационной защиты. Особенно актуальными проблемы радиационной безопасности становятся в настоящее время в связи с перспективами развития ядерной энергетики и широким использованием источников ионизирующих излучений в медицине и народном хозяйстве. Это неизбежно ведет к необходимости создания оптимальных защитных конструкций, не только с точки зрения выполнения требований радиационной безопасности обслуживающего персонала и населения, но и экономически обоснованных. Доля затрат на обеспечение радиационной безопасности АЭС составляет почти 50% общих капитальных вложений, а стоимость защит современных ядерно-технических установок может достигать 20-30% стоимости всего сооружения.
Для решения этих задач требуются знания характеристик источников излучений, процессов взаимодействия излучений с веществом, современных подходов к нормированию в области ионизирующих излучений, действующих норм радиационной безопасности и т.д.
Глава 1. Виды ионизирующих излучений
Среди многообразных видов излучений, воздействующих на биологические объекты в окружающей среде, ионизирующие излучения, которые в дальнейшем будем обозначать и термином радиация, занимают особое место.
Что же такое радиация или ионизирующее излучение? Под этим термином подразумевается лучеиспускание или излучение какого-либо тела. Ионизирующее излучение - это особый вид энергии, который образуется в результате различных превращений в атомах или ядрах. Отличает это излучение от от других видов энергии (механической, тепловой, электрической и др.) две особенности. Во-первых, ионизирующее излучение проникает в тело человека и в любые другие материалы на разную глубину в зависимости от вида и энергии этого излучения, а также плотности вещества или тканей, на которые оно воздействует. Отсюда и термин «проникающее излучение» как синоним термина «радиация». Во-вторых, все виды этого излучения не просто проходят сквозь ткани, а взаимодействуют с веществом: ядрами, атомами, молекулами, вызывая появление в них на короткое время электрически заряженных частиц - ионов. Отсюда и термин «ионизирующее излучение». В отличие от него радиоволны, видимый свет и ультрафиолетовые лучи не являются ни проникающими, ни тем более ионизирующими.
На рис. 1.1. для сравнения приближенно приведены диапазоны длин волн λ и энергии Е различных электромагнитных излучений в окружающей среде.
Рис.1.1. Распределение различных видов излучений по длинам волн и энергии.
К ионизирующим излучениям относятся фотоны или гамма-кванты электромагнитного излучения с энергиями, превышающими примерно 33 эВ – энергию ионообразования в воздухе. К ионизирующим излучениям относится и корпускулярное излучение: электроны, позитроны, протоны и другие заряженные частицы, нейтроны с широким диапазоном энергий, способные в результате ядерных реакций создавать заряженные частицы и фотоны.
По способу ионизации среды все виды ионизирующих излучений можно разделить на две группы: непосредственно ионизирующие излучения и косвенно ионизирующие излучения. Обе группы ионизирующих излучений присутствуют в окружающей среде и оказывают воздействие на биологические объекты.
К группе непосредственно ионизирующих излучений относят заряженные частицы: электроны, позитроны, бета-частицы, протоны, альфа-частицы, более тяжелые ядра, которые при прохождении через вещество при взаимодействии с атомами сами непосредственно создают положительные и отрицательные ионы. Эти частицы с массой, отличной от нуля, относят к корпускулярномуионизирующему излучению.
Электроны и позитроны – это самые легкие (масса составляет примерно 1/1836 массы легчайшего атома, водорода.) заряженные частицы с отрицательным и положительным зарядом, соответственно, равным 1. Их основные характеристики совпадают: масса покоя mс2 = 0,51 МэВ, заряд e =1,6х10–19 Кл. Потоки электронов можно получить в результате термоэмиссии, нагревая, например, катод рентгеновской трубки.
Протоны– тяжелые положительно заряженные частицы с зарядом равным +1 и массой покоя Мр = 938,272 МэВ, идентичные ядру атома водорода.
Альфа-частицы – положительно заряженные частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, подобно ядру атома гелия. Масса покоя альфа-частицы составляет Мα = 3,72738 ГэВ.
Все эти частицы могут испускаться при спонтанных радиоактивных превращениях радионуклидов и имеют вполне определенную кинетическую энергию. Они могут образовываться при различных ядерных реакциях, как результат взаимодействия со средой других видов излучений. Потоки протонов, альфа-частиц, тяжелых ионов можно получить, отрывая от атома водорода, гелия, более тяжелого элемента его внешние электроны либо путем разряда, либо пропуская атомы в мощных электро-магнитных полях.
Бета-частицы, по существу, представляют собой электроны β- или позитроны β+, которые испускаются при β-+- распаде радионуклидов. Учитывая статистический характер β-+- распада и распределение энергии между образующимися при распаде частицами, эти электроны или позитроны могут иметь энергию в диапазоне от 0 до некоторого значения Еβ max . Их энергетический спектр описывается β - спектром Ферми и они не являются моноэнергетическими в отличие от моноэнергетических электронов внутренней конверсии, например, или электронов, падающих на мишень ускорителя элявляется .
В группу косвенно ионизирующих излучений включают фотоны и нейтроны. Они сами не образуют ионов при взаимодействии со средой, но в результате взаимодействия с атомами, либо ядрами среды создают заряженные частицы, которые и вызывают ионизацию.
Фотоны - кванты электромагнитного излучения, которым присущи свойства как волны, так и частицы, испускаемые в различных превращениях ядер и атомов. При взаимодействии с атомами среды они образуют электроны и позитроны. В зависимости от энергии фотонного излучения и природы происхождения приняты различные его названия (рис.1.2.).
Рис.1.2. Классификация фотонного излучения
Характеристическое фотонное излучение – это фотоны, испускаемые при переходе атомного электрона с одной электронной оболочки атома на нижележащую (более близкую к ядру). Энергия испускаемых при этом фотонов равна разнице энергетических уровней электронных оболочек, между которыми происходит переход, поэтому спектр характеристического излучения имеет линейчатый, дискретный характер, а так как разница энергий уровней электронных оболочек не велика, то характеристическое излучение относится к низкоэнергетическому фотонному излучению.
Тормозное фотонное излучение – это фотоны, образующиеся при торможении свободно движущихся заряженных частиц в электромагнитном поле ядер и атомов. Потери энергии заряженной частицы на тормозное излучение обратно пропорциональны квадрату ее массы, поэтому наиболее заметный вклад в образование тормозного излучения дают электроны. Спектр тормозного излучения характеризуется непрерывным распределением по длинам волн и энергиям; коротковолновая граница его обрывается при энергии, равной максимальной кинетической энергии заряженной частицы и на ускорительных установках может достигать сотен МэВ.
Рентгеновское излучение (рентгеновские лучи) - это совокупность характеристического и тормозного излучения, возникающего при энергиях электронов ниже примерно 400 кэВ (на рентгеновских установках). Таким образом, оно представляет собой электромагнитное излучение с энергиями, лежащими в диапазоне от ~30 до 400 кэВ и занимает спектральную область между гамма-излучением и ультрафиолетовым излучением (см. рис.1.1). Как правило, под рентгеновским излучением понимается спектр фотонов, формируемый при взаимодействии ускоренных электронов фотокатода с материалом мишени рентгеновской трубки.
Гамма-излучение – это кванты электромагнитного излучения, испускаемые при спонтанном переходе ядра с более высокого возбужденного энергетического уровня на любой ниже лежащий. Фотоны, испускаемые ядрами при таких переходах, называются γ-квантами, хотя для обозначения квантов любого происхождения сохраняется обобщающее название фотон. Таким образом, по своей физической природе γ-квант - это порция энергии Eγ электромагнитного поля. Переходы, при которых испускаются γ-кванты, называются радиационными. Радиационный переход может быть однократным, когда ядро сразу переходит в основное энергетическое состояние, или каскадным, когда происходит испускание нескольких γ-квантов в результате ряда последовательных радиационных переходов. Энергия γ-кванта определяется разностью энергий уровней, между которыми происходит переход: Eγ=Ei –Ej , i>j. В соответствии с законами сохранения энергии и импульса можно показать, что γ-квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядра. Из проведенного рассуждения очевидно также, что энергетический спектр γ-квантов, возникающих в таких переходах, дискретен.
Гамма-квант – это не только частица, но и волна. Длина волныγ-кванта λсвязана с его энергией Eγ соотношением: 
, в котором h =6,63х10-34Дж с - постоянная Планка, с – скорость света. Из этого соотношения следует, что при Eγ = 1 МэВ, λ = 10-10см. Поэтому волновые свойства такого γ-излучения при взаимодействии с атомами, а тем более с макроскопическими телами, проявляются слабо, при этих энергиях гамма-квант ведет себя, как правило, как частица. Однако при взаимодействии с ядрами, наоборот, проявляется в основном волновая природа фотонного излучения.
Нейтроны– частицы с атомной массой mn = 939,565 МэВ, не несущие электрического заряда. Они присутствуют во вторичном космическом излучении, достигающем поверхности Земли, испускаются при делении тяжелых ядер и т.д. При взаимодействии с ядрами среды в результате ядерных реакций они создают фотоны или заряженные частицы, которые в свою очередь приводят к ионизации среды. Нейтроны эффективно взаимодействуют с ядрами от самых малых достижимых энергий ~ 10-7эВ до энергий в несколько десятков МэВ, вступают в различные ядерные реакции и поглощаются или рассеиваются, участвуя в диффузионном движении. Вероятности этих процессов определяются кинетической энергией нейтронов, и поэтому оказывается целесообразным разделение их по принадлежности к энергиям на определенные энергетические области или группы, для которых характерны определенные виды ядерных взаимодействий.
По величине кинетической энергии нейтроны разделяются на две большие группы – медленные(En ≤ 1 кэВ) и быстрые (En > 100 кэВ). Замыкают эти две области энергий промежуточные нейтроны. В свою очередь, область медленных нейтронов подразделяется на холодные, тепловые и резонансные нейтроны. Следует, однако, иметь в виду, что любая градация нейтронов по энергии условна. Ниже дается одна из возможных схем подобной классификации (рис.1.3):
Рис.1.3. Классификация нейтронов по энергии
холодные En < 0,025 эВ,
тепловые En = 0,025 ÷ 0,5 эВ,
резонансные En = 1 эВ ÷ 1 кэВ.
промежуточные En = 1 ÷ 100 кэВ.
быстрые En = 100 кэВ ÷ 14 МэВ
сверхбыстрые En > 14 МэВ
При использовании нейтронов в медицинских целях, например при лечении злокачественных новообразований с помощью нейтрон-захватной терапии весь энергетический спектр нейтронов делят на 3 группы: тепловые с энергией ниже 0,5 эВ, эпитепловые с энергиями в диапазоне от 0,5 эВ до 10 кэВ и быстрые с энергиями выше 10 кэВ.
Тепловые нейтроны характеризуются максвелловским распределением по энергии со средней энергией спектра 0,025 эВ, которая соответствует комнатной температуре 290 К и скорости нейтронов 2200 м/с. Эти величины часто используются в качестве стандартных для тепловых нейтронов. Энергия тепловых нейтронов определяется тепловым равновесием со средой, поэтому тепловые нейтроны имеют большой разброс по энергиям, а заметная доля нейтронов имеет энергию больше стандартной. Температура в ядерном реакторе значительно превышает комнатную и поэтому к тепловым нейтронам относят обычно нейтроны с энергиями до ~ 0,5 эВ.
Нейтроны с энергией от 1 эВ до 1 кэВ часто называют резонансными, потому что в этой области энергий для средних и тяжелых ядер эффективные поперечные сечения нейтронных реакций имеют обычно много тесно расположенных резонансов.
В промежуточнойобласти энергий нейтронов отдельные резонансы перекрываются и сечения в среднем падают с ростом энергии нейтронов.
Быстрыенейтроны имеют огромное прикладное значение, так как в большинстве реакций, используемых для получения свободных нейтронов, кинетическая энергия нейтронов выше 100 кэВ. В ядерной энергетике значение быстрых нейтронов определяется тем, что при делении ядер рождаются быстрые нейтроны со средней энергией ~2 МэВ.
Ионизирующее излучение, состоящее из различного вида частиц или фотонов, что часто имеет место в практике, называют смешанным ионизирующим излучением.
В решениях задач защиты от излучений принято различатьпервичное и вторичное ионизирующее излучение. Под первичнымобычно понимают излучение источника, которое при взаимодействии со средой рассматривают, как исходное. Вторичное ионизирующее излучение возникает в процессе взаимодействия первичного излучения с атомами или ядрами среды, через которую оно проходит. Это вторичное излучение может создавать новое по отношению к нему вторичное излучение, что в итоге формирует ядерный каскад из нескольких поколений излучений по отношению к первичному.
Контрольные вопросы к главе 1.
1. При каких энергиях и длинах волн электромагнитное излучение можно отнести к ионизирующему?
2. Чем β-частицы отличаются от электронов?
3. В чем специфика косвенно ионизирующего излучения по сравнению с непосредственно ионизирующим? Назовите примеры того и другого.
4. Какие виды фотонного излучения сопровождают работу рентгеновской трубки?
5. Назовите нейтроны, принадлежащие к разным энергетическим группам?
6. Нейтроны с какой энергией можно отнести к тепловым?
7. Приведите пример смешанного поля излучения.
8. Чем отличается первичное ионизирующее излучение от вторичного?
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 670; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!