Проникаюча здатність випромінювання - агрохімія в сільському господарстві
Проходячи через речовину, мікрочастинки випромінювань витрачають свою енергію і зіткненнях з орбітальними електронами, а також у взаємодіях з потужними електричними і магнітними полями при прольоті частинок поблизу ядра. Велика частина зіткнень і взаємодій відбувається все-таки не з ядрами, а з електронами на оболонках атома. Вибивання електрона з атома приводить до утворення іона, т. Е. До іонізації.
Енергія часток, що випускаються при радіоактивному розпаді, має порядок мега- або кілоелектронвольт, а в одиничному зіткненні поглинається (передається атомам середовища) в середньому близько 33-35 еВ енергії, з чого випливає, що розтрата всієї енергії потребують великої кількості актів іонізації. Наприклад, при середній енергії # 946; -випромінювання 90Y, рівній 930 кеВ, повне поглинання її станеться в
10в4 зіткненнях.
Загальна довжина шляху частинки залежить від щільності середовища. У табл. 2.5 наведені приблизні значення проникаючої здатності різних видів випромінювань на різних матеріалах. У загальному випадку співвідношення проникаючої здатності різних видів випромінювання можна представити як # 947;> # 946;> # 945 ;.
Крім проникаючої здатності, іншим важливим показником випромінюванні є щільність іонізації, яку визначають як середнє число пар іонів, що утворюються на одиниці довжини шляху частинки. Природно, що обидва ці показники взаємопов'язані зворотним співвідношенням. Щільність іонізації залежить, крім іншого, від розміру часток випромінювання: чим більше частки, тим більше вірогідність зіткнень при проходженні через атоми середовища і тим вище щільність іонізації. Найбільше значення цього показника у # 945; - і n-випромінювань, набагато нижче - у # 946; -випромінюванням (потоків електронів і позитронів), і зовсім невелика - у # 947; -фотонов, тим більше що останні ще й не мають електричного заряду, а тому не можуть відхилятися в магнітних і електричних полях в атомі. Але порядку величини щільності іонізації # 945; -, # 946; - і # 947; -випромінюванням в однотипних середовищах розрізняються в співвідношенні приблизно 10в4: 10в2. 1.
Слід від руху частинок в середовищі називається треком. Від зіткнення з орбітальними електронами напрямок руху такої великої частки, як # 945; (Маса її приблизно в 7400 разів більше маси електрона), практично не змінюється, але траєкторії легких частинок (вільних електронів або позитронів) виявляються сильно зламаними, зигзагоподібними. Розглянемо особливості проходження різних видів випромінювання через речовину.
# 945;-випромінювання. Відповідно до найбільшою щільністю іонізації # 945; частинок пробіг їх у всіх середовищах дуже невеликий: навіть в повітрі # 945;-випромінювання поширюється на відстань, що не перевищує 3-7 см, а в щільних середовищах довжина пробігу ще менше. У біотканинах пробіг # 945; частинки рідко перевищує 40-60 мкм, т. Е. Дія її зазвичай обмежена розмірами однієї клітини. Мала проникаюча здатність # 945;-випромінювання робить практично непотрібною будь-яку захист від незакритих джерел # 945;-випромінювання.
# 946;-випромінювання. пробіги # 946; частинок помітно різняться в залежності від їх енергії. Існують м'які випромінювання з енергією менше 0,5 МеВ і жорсткі з енергією більше 1 МеВ. Пробіг # 946; частинок жорстких випромінювачів (наприклад, 32Р або 90Y) досягає 10 м і більше в повітрі, але в щільних середовищах становить всього кілька мм. Реальний пробіг (по товщині матеріалу, повністю поглинає випромінювання) ще менше через зиґзаґоподібних траєкторій руху # 946;-частинок. Тому при поверхневому забрудненні грунту зовнішнє опромінення від # 946; -ізлучающіх ізотопів (від радіостронцію, наприклад) не становить серйозної небезпеки, так як випромінювання не досягає поверхні грунту при знаходженні радіонукліда вже на глибині понад 1 см.
У лабораторії для захисту від # 946; -випромінюванням застосовуються екрани з органічного скла товщиною до 10 мм. Для роботи з м'якими # 946; -випромінювач навіть такий захист не потрібно, так як максимальний пробіг в повітрі # 946;-випромінювання від 14С (максимальна енергія 0,156 МеВ) становить всього 15 см, від тритии (2Н, максимальна енергії 0,019 МеВ) - менше 5 мм.
# 947;-випромінювання. У порівняльному плані проникаюча здатність # 947; -радіації є найбільшою, проте з урахуванням фактора геометричного розсіювання, який пропорційний квадрату відстані, реальний радіус дії # 947; -Джерело на відкритій місцевості складає - 200-300 м. За допомогою літаків або вертольотів, обладнаних чутливої апаратурою, за # 947; -Випромінювання можна виявляти і наносити на карти рівні радіоактивного забруднення місцевості, в картографії це наливається методом аерогамма зйомки. Однак треба пам'ятати, що максимально надійними і точними є результати при прольотах на висоті від 25-50 до 200-254) м, але не вище.
У щільних середовищах # 947;-випромінювання здатне проходити через десятки і навіть сотні сантиметрів товщини. для екранування # 947;-випромінювання вибирають матеріали з високою щільністю, наприклад свинець. Товщина екранує захисту визначається загальною активністю джерела, для надійного захисту може знадобитися товщина свинцю до 5-30 см (і навіть більше).
Нейтронне випромінювання. Поглинання нейтронів в щільних середовищах відбувається з порівняно високою щільністю іонізації, тому проникаюча здатність їх невелика. Введенні швидкі нейтрони сповільнюються до малих енергій на відстанях близько 8 см, в грунтах або будівельних конструкціях - до 20-40 см. Механізми поглинання нейтронів досить специфічні, тому необхідно підбирати спеціальні матеріали для захисту від швидких або повільних нейтронів.