Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Нейтронне випромінювання (англ. neutron radiation)— вид корпускулярного випромінювання, що є потоком вільних нейтронів. Вільні нейтрони виникають під час ядерних реакцій, наприклад, під час поділу ядер урану чи плутонію. Таке випромінювання виникає, зокрема, під час роботи прискорювачів заряджених частинок і реакторів, які утворюють потужні потоки теплових та швидких нейтронів.
Позаяк нейтрони є електронейтральними частинками, нейтронне випромінювання має велику проникну здатність.
Однією з особливостей нейтронного випромінювання є здатність перетворювати атоми стабільних елементів на їхні радіоактивні ізотопи, що різко підвищує небезпеку нейтронного опромінення.
Механізми іонізації під час нейтронного опромінення
В основі іонізації під час нейтронного опромінення лежить непрямий механізм. Нейтронне опромінення не іонізує атоми, збуджуючи електрони, як це роблять такі заряджені частинки, як протони та електрони, бо не мають заряду. Однак за взаємодії нейтронів з ядрами атомів виникає гамма-випромінювання, яке викликає подальшу іонізацію речовини. У результаті реакції захоплення нейтрона утворюється важчий ізотоп того ж елемента, як правило, у збудженому стані. Збудження зазвичай знімається випромінюванням одного або кількох гамма-квантів з переходом ядра до основного стану; у важких ядер можливий поділ. Утворене в результаті нейтронного захоплення ядро може бути як стабільним, так і радіоактивним. Нейтронне випромінювання порівняно з альфа- чи бета-випромінюванням має більшу проникну здатність у матеріалах з високою атомною щільністю. У матеріалах з низьким атомним номером гамма-випромінювання низької енергії має більшу проникну здатність, ніж нейтрони з високою енергією.
Джерела нейтронного випромінювання
Нейтрони можуть випромінюватися внаслідок ядерного синтезу або інших ядерних реакцій, таких як радіоактивний розпад, або за взаємодії елементарних частинок з космічним промінням. Великі нейтронні джерела є рідкісними, і, як правило, обмежуються ядерними реакторами, прискорювачами елементарних частинок та нейтронними бомбами.
Використання
Внаслідок відсутності заряду нейтронне випромінювання має велику проникність, оскільки під час руху через речовину нейтрони не витрачають енергію на іонізацію. Завдяки цьому нейтронне випромінювання використовується в експериментах з розсіюванням та дифракцією, в активаційному аналізі, нейтронній радіографії, нейтронному гамма-каротажі, нейтронографії та інших методах досліджень для оцінки властивостей та структури матеріалів у кристалографії, фізиці конденсованих середовищ, біології, хімії твердого тіла, матеріалознавстві, геології, мінералогії та суміжних науках. Використовується також у медицині для терапії ракових пухлин. Нейтронна візуалізація зазвичай використовується в ядерній, космічній промисловості. У військовій галузі нейтронне випромінювання є одним з основних факторів ураження під час застосування нейтронної бомби.
Нейтронна бомба
Нейтро́нна бо́мба — термоядерна зброя із низьким виходом, розроблена для максимізації летального нейтронного випромінювання в безпосередній близькості від вибуху за мінімізації фізичної сили самого вибуху. Відрізняється від "класичного" ядерного озброєння — атомної та водневої — перш за все своєю потужністю. Вона має потужність до 10 кт ТНТ, що набагато менше за потужність бомби, скинутої на Хіросіму, та приблизно в 1000 раз менше від великих (мегатонних) водневих бомб. Ударна хвиля і теплове випромінювання, що виникає під час вибуху нейтронної бомби, в 10 разів слабші, ніж за повітряного вибуху атомної бомби типу "Хіросіма". Вибух нейтронної бомби на висоті 100 м над землею викличе руйнування тільки в радіусі 200—300 м. Згубну для всього живого дію чинить випромінювання швидких нейтронів, густина потоку яких в 14 разів вища, ніж під час вибуху "класичних" ядерних бомб. Нейтрони знищують все живе в радіусі 2,5 км. Оскільки нейтронне випромінювання породжує короткоживучі радіоізотопи, до епіцентру вибуху нейтронної бомби можна безпечно наблизитися вже через 12 годин. Водночас воднева бомба надовго забруднює територію радіусом близько 7 км.
Небезпека для здоров'я та захист
Нейтронне випромінювання є одним з найнебезпечніших за зовнішнього опромінення. Нейтрони за зіткнення з ядрами водню (протон або дейтрон), передають енергію ядру, яке, своєю чергою, відривається від своїх хімічних зв'язків і проходить деяку відстань до зупинки. Такі ядра є частинками з високою лінійною передачею енергії та призводять до іонізації матеріалу, в тому числі біологічного. Таким чином, оскільки біологічні тканини багаті на вміст водню, в них нейтрони характеризуються високою біологічною активністю і приблизно на порядок ефективніше завдають біологічної шкоди організму в порівнянні з гамма- чи бета-випромінюванням з еквівалентним енергетичним впливом. В результаті клітини організму змінюють свою функціональність або втрачають здатність до відновлення. Особливо вразливі м'які тканини, такі як рогівка ока.
Інша небезпека полягає в тому, що за зіткнення нейтронів з ядрами атомів можуть утворюватися інші хімічні елементи, в т. ч. радіонукліди, що породжує в організмі наведену радіоактивність. Ця проблема існує також для установок ядерного поділу чи ядерного синтезу, оскільки через нейтронне опромінення обладнання стає радіоактивним і з часом має бути замінене та утилізоване як радіоактивні відходи.
Через те, що нейтрони ефективніше взаємодіють з легкими ядрами, матеріали з високим вмістом водню найбільше підходять для екранування нейтронного випромінювання. До таких матеріалів відноситься вода та вуглеводні, такі як поліетилен чи парафін. Дешевим екранувальним матеріалом є бетон, в якому вода хімічно зв'язана з цементом, а наявний в бетоні гравій екранує як нейтрони, так і гамма-випромінювання.
Одним з найкращих поглиначів нейтронів є бор. Бор за взаємодії з нейтронами розпадається на вуглець та гелій і практично не породжує гамма-випромінювання, тому щити з карбіду бору широко використовуються в ядерній енергетиці як поглиначі нейтронів. Наприклад, резервуари з водою чи мазутом, бетоном, гравієм та карбідом бору служать захистом від нейтронного випромінювання в ядерних реакторах. Також відповідне застосування знайшли просочене бором кварцове скло, звичайне боросилікатне скло, сталі з високим вмістом бору, парафін, органічне скло тощо.
Див. також
Джерела
- Вибрані лекції з курсу «Радіаційна біофізика» для магістрів кафедри біофізики Навчально-наукового центру «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка: навч.-метод. розроб. / упорядн. К.І. Богуцька, Ю.І. Прилуцький, Ю.П. Скляров. — Київ : Поліграфічна дільниця Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, 2012. — 88 с.
- Методичні вказівки до лабораторного заняття «Дослідження захисних властивостей різних матеріалів, що використовуються для захисту від дії іонізуючого випромінювання» з дисципліни «Цивільний захист і охорона праці в галузі»: для усіх спеціальностей та форм навчання. / Укл. : О. Б. Курков, С. М. Журавель – Запоріжжя: Каф. ОП і НС. НУ «Запорізька політехніка», 2019. - 25 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Nejtronne viprominyuvannya angl neutron radiation vid korpuskulyarnogo viprominyuvannya sho ye potokom vilnih nejtroniv Vilni nejtroni vinikayut pid chas yadernih reakcij napriklad pid chas podilu yader uranu chi plutoniyu Take viprominyuvannya vinikaye zokrema pid chas roboti priskoryuvachiv zaryadzhenih chastinok i reaktoriv yaki utvoryuyut potuzhni potoki teplovih ta shvidkih nejtroniv Pozayak nejtroni ye elektronejtralnimi chastinkami nejtronne viprominyuvannya maye veliku proniknu zdatnist Odniyeyu z osoblivostej nejtronnogo viprominyuvannya ye zdatnist peretvoryuvati atomi stabilnih elementiv na yihni radioaktivni izotopi sho rizko pidvishuye nebezpeku nejtronnogo oprominennya Mehanizmi ionizaciyi pid chas nejtronnogo oprominennyaV osnovi ionizaciyi pid chas nejtronnogo oprominennya lezhit nepryamij mehanizm Nejtronne oprominennya ne ionizuye atomi zbudzhuyuchi elektroni yak ce roblyat taki zaryadzheni chastinki yak protoni ta elektroni bo ne mayut zaryadu Odnak za vzayemodiyi nejtroniv z yadrami atomiv vinikaye gamma viprominyuvannya yake viklikaye podalshu ionizaciyu rechovini U rezultati reakciyi zahoplennya nejtrona utvoryuyetsya vazhchij izotop togo zh elementa yak pravilo u zbudzhenomu stani Zbudzhennya zazvichaj znimayetsya viprominyuvannyam odnogo abo kilkoh gamma kvantiv z perehodom yadra do osnovnogo stanu u vazhkih yader mozhlivij podil Utvorene v rezultati nejtronnogo zahoplennya yadro mozhe buti yak stabilnim tak i radioaktivnim Nejtronne viprominyuvannya porivnyano z alfa chi beta viprominyuvannyam maye bilshu proniknu zdatnist u materialah z visokoyu atomnoyu shilnistyu U materialah z nizkim atomnim nomerom gamma viprominyuvannya nizkoyi energiyi maye bilshu proniknu zdatnist nizh nejtroni z visokoyu energiyeyu Dzherela nejtronnogo viprominyuvannyaNejtroni mozhut viprominyuvatisya vnaslidok yadernogo sintezu abo inshih yadernih reakcij takih yak radioaktivnij rozpad abo za vzayemodiyi elementarnih chastinok z kosmichnim prominnyam Veliki nejtronni dzherela ye ridkisnimi i yak pravilo obmezhuyutsya yadernimi reaktorami priskoryuvachami elementarnih chastinok ta nejtronnimi bombami VikoristannyaVnaslidok vidsutnosti zaryadu nejtronne viprominyuvannya maye veliku proniknist oskilki pid chas ruhu cherez rechovinu nejtroni ne vitrachayut energiyu na ionizaciyu Zavdyaki comu nejtronne viprominyuvannya vikoristovuyetsya v eksperimentah z rozsiyuvannyam ta difrakciyeyu v aktivacijnomu analizi nejtronnij radiografiyi nejtronnomu gamma karotazhi nejtronografiyi ta inshih metodah doslidzhen dlya ocinki vlastivostej ta strukturi materialiv u kristalografiyi fizici kondensovanih seredovish biologiyi himiyi tverdogo tila materialoznavstvi geologiyi mineralogiyi ta sumizhnih naukah Vikoristovuyetsya takozh u medicini dlya terapiyi rakovih puhlin Nejtronna vizualizaciya zazvichaj vikoristovuyetsya v yadernij kosmichnij promislovosti U vijskovij galuzi nejtronne viprominyuvannya ye odnim z osnovnih faktoriv urazhennya pid chas zastosuvannya nejtronnoyi bombi Nejtronna bombaDokladnishe Nejtronna bomba Nejtro nna bo mba termoyaderna zbroya iz nizkim vihodom rozroblena dlya maksimizaciyi letalnogo nejtronnogo viprominyuvannya v bezposerednij blizkosti vid vibuhu za minimizaciyi fizichnoyi sili samogo vibuhu Vidriznyayetsya vid klasichnogo yadernogo ozbroyennya atomnoyi ta vodnevoyi persh za vse svoyeyu potuzhnistyu Vona maye potuzhnist do 10 kt TNT sho nabagato menshe za potuzhnist bombi skinutoyi na Hirosimu ta priblizno v 1000 raz menshe vid velikih megatonnih vodnevih bomb Udarna hvilya i teplove viprominyuvannya sho vinikaye pid chas vibuhu nejtronnoyi bombi v 10 raziv slabshi nizh za povitryanogo vibuhu atomnoyi bombi tipu Hirosima Vibuh nejtronnoyi bombi na visoti 100 m nad zemleyu vikliche rujnuvannya tilki v radiusi 200 300 m Zgubnu dlya vsogo zhivogo diyu chinit viprominyuvannya shvidkih nejtroniv gustina potoku yakih v 14 raziv visha nizh pid chas vibuhu klasichnih yadernih bomb Nejtroni znishuyut vse zhive v radiusi 2 5 km Oskilki nejtronne viprominyuvannya porodzhuye korotkozhivuchi radioizotopi do epicentru vibuhu nejtronnoyi bombi mozhna bezpechno nablizitisya vzhe cherez 12 godin Vodnochas vodneva bomba nadovgo zabrudnyuye teritoriyu radiusom blizko 7 km Nebezpeka dlya zdorov ya ta zahistNejtronne viprominyuvannya ye odnim z najnebezpechnishih za zovnishnogo oprominennya Nejtroni za zitknennya z yadrami vodnyu proton abo dejtron peredayut energiyu yadru yake svoyeyu chergoyu vidrivayetsya vid svoyih himichnih zv yazkiv i prohodit deyaku vidstan do zupinki Taki yadra ye chastinkami z visokoyu linijnoyu peredacheyu energiyi ta prizvodyat do ionizaciyi materialu v tomu chisli biologichnogo Takim chinom oskilki biologichni tkanini bagati na vmist vodnyu v nih nejtroni harakterizuyutsya visokoyu biologichnoyu aktivnistyu i priblizno na poryadok efektivnishe zavdayut biologichnoyi shkodi organizmu v porivnyanni z gamma chi beta viprominyuvannyam z ekvivalentnim energetichnim vplivom V rezultati klitini organizmu zminyuyut svoyu funkcionalnist abo vtrachayut zdatnist do vidnovlennya Osoblivo vrazlivi m yaki tkanini taki yak rogivka oka Insha nebezpeka polyagaye v tomu sho za zitknennya nejtroniv z yadrami atomiv mozhut utvoryuvatisya inshi himichni elementi v t ch radionuklidi sho porodzhuye v organizmi navedenu radioaktivnist Cya problema isnuye takozh dlya ustanovok yadernogo podilu chi yadernogo sintezu oskilki cherez nejtronne oprominennya obladnannya staye radioaktivnim i z chasom maye buti zaminene ta utilizovane yak radioaktivni vidhodi Cherez te sho nejtroni efektivnishe vzayemodiyut z legkimi yadrami materiali z visokim vmistom vodnyu najbilshe pidhodyat dlya ekranuvannya nejtronnogo viprominyuvannya Do takih materialiv vidnositsya voda ta vuglevodni taki yak polietilen chi parafin Deshevim ekranuvalnim materialom ye beton v yakomu voda himichno zv yazana z cementom a nayavnij v betoni gravij ekranuye yak nejtroni tak i gamma viprominyuvannya Odnim z najkrashih poglinachiv nejtroniv ye bor Bor za vzayemodiyi z nejtronami rozpadayetsya na vuglec ta gelij i praktichno ne porodzhuye gamma viprominyuvannya tomu shiti z karbidu boru shiroko vikoristovuyutsya v yadernij energetici yak poglinachi nejtroniv Napriklad rezervuari z vodoyu chi mazutom betonom graviyem ta karbidom boru sluzhat zahistom vid nejtronnogo viprominyuvannya v yadernih reaktorah Takozh vidpovidne zastosuvannya znajshli prosochene borom kvarcove sklo zvichajne borosilikatne sklo stali z visokim vmistom boru parafin organichne sklo tosho Div takozhKorpuskulyarne viprominyuvannya Gamma promeniDzherelaVibrani lekciyi z kursu Radiacijna biofizika dlya magistriv kafedri biofiziki Navchalno naukovogo centru Institut biologiyi Kiyivskogo nacionalnogo universitetu imeni Tarasa Shevchenka navch metod rozrob uporyadn K I Bogucka Yu I Priluckij Yu P Sklyarov Kiyiv Poligrafichna dilnicya Institutu metalofiziki im G V Kurdyumova NAN Ukrayini 2012 88 s Metodichni vkazivki do laboratornogo zanyattya Doslidzhennya zahisnih vlastivostej riznih materialiv sho vikoristovuyutsya dlya zahistu vid diyi ionizuyuchogo viprominyuvannya z disciplini Civilnij zahist i ohorona praci v galuzi dlya usih specialnostej ta form navchannya Ukl O B Kurkov S M Zhuravel Zaporizhzhya Kaf OP i NS NU Zaporizka politehnika 2019 25 s