Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

Взаимодействие альфа-частиц. Альфа-частицы обладают большой иони­зирующей и малой проникающей способностью, они в 7300 раз тя­желее бетта-частиц. Известно около 40 естественных и более 200 ис­кусственных альфа-активных ядер. Альфа-распад характерен для тяжелых элементов: урана, тория, полония, плутония и др. Пробег альфа-частиц в воздухе не превышает 11 см, в пищевых продуктах еще меньше, вмягких тканях человека — измеряется микронами. При внешнем облучении альфа-частицы не представляют особой опасности для чело­века, однако при попадании в организм с пищей они становятся чрезвычайно опасными, приводят к лучевому поражению органов и тканей.

Взаимодействие бетта-частиц. Ионизирующая способность их меньше, чем у альфа - частиц, однако могут пройти слой алюминия до 6 мм. Более толстый слой алюминия может быть защитой от бетта-излучения.

Бета - распад включает следующие виды:

1. Поток электронов и протонов (общее название —бетта-части­цы), которые испускаются при бетта-распаде радиоактивных изотопов. При этом нейтрон превращается в протон, заряд ядра и его поряд­ковый номер увеличиваются на единицу. Примером электронного /J-распада может быть ^Sr, для ядра которого характерно избыточ­ное число нейтронов:

90/38 Sr ^ > 90/39 Y +р~.

2. Электронный захват — распад ядер, при котором ядро за­хватывает один из электронов электронной оболочки. Следствием этого является превращение одного из протонов в нейтрон — за­ряд ядра уменьшается на единицу; массовое число не изменяется.

3. Позитронный 0-распад. Протон превращается в нейтрон, что приводит к образованию и выбросу из ядра позитрона (античасти­цы электрона; е+). Заряд ядра и его порядковый номер уменьша­ются на единицу. Позитронный бетта-распад характерен для неустой­чивых ядер с избыточным числом протонов. В качестве примера можно привести распад радионуклида натрия:

22/11 Na —£-^ 22/10 Ne+бетта+.

Взаимодействие гамма-излучения. Ионизирующая способность гамма-излучения значительно меньше, чем альфа и бетта-частиц, однако это из­лучение обладает большой проникающей способностью. Защитой от у-излучения являются материалы с высокой удельной массой — бетон, свинец и т. д. Характер взаимодействия с веществом зави­сит от природы вещества, величины энергии излучения. Последняя определяется частотой и длиной волны излучения.

Взаимодействие нейтронов. Нейтроны (частицы, не имеющие заряда) обладают высокой проникающей способностью, превращают атомы стабильных элементов в радиоактивные изотопы, что увеличивает опасность нейтронного излучения.

Возможны два вида взаимодействия нейтронов с веществом:

• соударение нейтронов с ядрами вещества сопровождается упругим и неупругим рассеиванием нейтронов;

• ядерные реакции различных типов с делением тяжелых ядер. Преобладание того или иного вида взаимодействия зависит от энергии нейтронов.

По уровню энергии нейтроны бывают:

холодные — энергия менее 0,025 эВ;

тепловые — 0,025-0,05 эВ. Холодные и тепловые нейтроны ха­рактеризуются реакцией их захвата веществом;

промежуточные — 0,025-0,050 кэВ. С веществом взаимодейст­вуют по типу упругого рассеивания;

быстрые — 0,2-20 МэВ. Для таких нейтронов характерно как уп­ругое, так и неупругое рассеивание, а также возникновение ядер­ных реакций;

сверхбыстрые — 20-300 МэВ. Взаимодействие с веществом со­провождается ядерными реакциями с вылетом большого числа частиц.

Защитные свойства материалов от нейтронного излучения оп­ределяются их замедляющей и поглощающей способностью, сте­пенью активизации. Установлено, что быстрые нейтроны эффек­тивно замедляются веществами с небольшой молекулярной массой (парафин, вода, бетон, пластмассы); тепловые нейтроны — ве­ществами, обладающими большим сечением захвата: материалами с бором и кадмием (борная сталь, борный графит, сплав кадмия со свинцом и др.).