Для защиты от какого вида излучения применяются тяжелые материалы свинец бетон железо

Обновлено: 28.03.2024

Для обеспечения безопасности персонала при проведении радиационной дефектоскопии существенное значение придается разработке защитных устройств, обеспечивающих снижение уровня излучения до предельно допустимого. В передвижных защитных устройствах в основном используют свинец, железо (сталь, чугун), вольфрам. Для снижения массы переносных дефектоскопов защиту радиационных головок в по­следние годы изготовляют из урана.

Для сооружения стационарных защитных устройств (ограждений, перекрытий и т.д.) могут быть использованы различные материалы (бетон, баритобетон, кирпич), при выборе которых, наряду с их физическими свойствами, следует учитывать стоимость материала, его долговечность, габариты, технологию изготовления и т.д. Ниже дается краткая характеристика материалов, наиболее часто применяемых для защиты от излучения.

Свинец (r = 11,3 г/см 3 ) используют не только для изготовления защитных устройств гамма-дефектоскопов, защитных контейнеров для хранения и транспортировки источников излучения и транспортно-перезарядных контейнеров (ТПК), кожухов рентгеновских трубок, тубусов, диафрагм, но и при сооружении защитных дверей, ширм и т.д., т.е. в тех случаях, когда при данной кратности ослабления требуются минимальная масса и габариты. Свинец применяют в виде листов или полос различной толщины, блоков (кирпичей) и чушек для отливки защитных контейнеров. В рентгенодефектоскопических лабораториях свинец используют для устройства защитных дверей, кабин, ширм. Листовой свинец, прикрепленный к фанере или рейкам, обычно применяют для усиления защиты уже готовых стен.

Свинцовое стекло (r = 3,4 — 4,6 г/см 3 ) применяют в тех случаях, когда защитная среда должна быть прозрачной для видимой части спектра (при рентгенотелевизионном контроле качества изделий и т.д.). Стекла имеют толщину 10, 15, 20 и 25 мм и габариты 190×240; 240×300; 300×400; 356×356; 400×400; 400×500; 500×600 мм. Свинцовый эквивалент (толщина свинцовой защиты, ослабляющая излучение в той же мере, как и данный слой защитного материала) при указанной толщине стекол составляет 2,5; 4; 5 и 6,5 мм свинца соответственно.

Свинцовая резина (r = 3,3 — 5,8 г/см 3 ) толщиной 3 мм (r = 4,5 г/см 3 ) по своим защитным свойствам эквивалентна 1 мм свинца. Резина со временем дает трещины, поэтому необходимо периодически проверять ее защитные качества.

Железо (r = 7,86 г/см 3 ), сталь (r = 7,54 — 10 г/см 3 ), чугун (r = 7,2 г/см 3 ) используют в основном как конструкционный материал в местах, где требуется повышенная прочность; для изготовления подвижных стальных дверей в помещениях для бетатронной дефектоскопии, когда габариты помещения не позволяют делать лабиринтный вход и на двери падает только рассеянное излучение; для устройства защиты дверных проемов и т.д.

Вольфрам (r = 16,54 — 19,3 г/см 3 ) применяют в виде порошка с медью и (или) никелем, спеченного при высокой температуре. Вольфрамовые сплавы обычно содержат 3 — 5 % никеля и 2 — 3 % меди или только медь (до 8 %). Вольфрамовые сплавы используют в качестве защитного материала радиационных головок гамма-дефектоскопов и коллиматоров.

Барит (минерал с высоким содержанием BaS04) входит в состав баритовой штукатурки или баритобетона, представляющего смесь барита (пылевидного, пескового или кускового), цемента и воды. Баритобетон, застывая, дает большую усадку. Чтобы избежать усадочных трещин, сооружения из баритобетона армируют железом. Баритовую штукатурку (4 части барита, 1 часть цемента, 0,5 части песка по массе) наносят с обеих сторон кирпичной кладки слоем не более 20 мм. При большой толщине слоя (до 50 мм) штукатурку наносят на сетку "Рабитц". Стационарные защитные сооружения только из баритобетона или из баритовой штукатурки недолговечны, дороги и сложны в изготовлении. Как показал опыт, через 2 — 5 лет эксплуатации на такой штукатурке появляются трещины, и защитные свойства ее ухудшаются.

Баритовую штукатурку для защиты от рентгеновского излучения (Uмакс менее 150 — 200 кВ) целесообразно использовать при реконструкции и ремонте помещений для проведения рентгенодефектоскопии, так как плотность и эффективный атомный номер ее выше, чем у обычной штукатурки. Это приводит к экономии площади помещения и массы защиты, что особенно важно в тех случаях, когда практически невоз­можно увеличить площадь помещения.

Бетон (r = 2,1 — 2,4 г/см 3 ) применяют для сооружения защиты от излучения с энергией более 0,4 МэВ. Он служит также защитой от нейтронов (при нейтронной дефектоскопии) и фотонейтронов (при бетатронной дефектоскопии). Прочность и надежность сооружений из бетона значительно больше, чем сооружений из баритобетона, а разница в толщине защитного слоя из бетона и баритобетона незначительна при энергии излучения выше 0,4 МэВ.

В состав бетона входят портландцемент, песок и гравий в отношении 1:2:4 по объему или 1:3:6 по массе. Защитные свойства бетона зависят от его плотности. Для учета возможных различий в плотности бетонов рекомендуют делать 10 %-ный запас по толщине по сравнению с полученной при расчете. Повышенной плотности бетона можно добиться путем замены гравия более тяжелыми материалами.

Применять такие материалы (типа бетона) как шлакобетон, гипсо­литовые плиты, пенобетон и другие не рекомендуется, так как эти ма­териалы имеют малую плотность, что приводит к слишком большой толщине защиты.

Кирпич (r = 1,4 — 1,9 г/см 3 ) часто используют для изготовления за­щиты от излучения с энергией выше 0,4-0,5 МэВ. Необходимо, чтобы раствор полностью покрывал все место соединения и имел плотность, по крайней мере, равную плотности кирпича.

При сооружении защитных устройств применяют типовые блоки и конструкции строительных деталей. Для перегородок и перекрытий можно использовать стандартные строительные детали, при­меняющиеся в жилищном и промышленном строительстве. Плотность растворов, используемых для соединения этих деталей, должна быть не ниже плотности материала самих деталей.

При сооружении защитных ограждений следует уделять внимание тому, чтобы в них не было отверстий, каналов и т.п., ослабляющих за­щиту. Технологические каналы, щели и другие неоднородности, прохо­дящие в толще защиты, необходимо проектировать таким образом, чтобы кратность ослабления излучения в месте их прохождения была не ниже расчетной.

При расчете толщины защиты из какого-либо материала удобно пользоваться данными по свинцовым эквивалентам, на основе которых оп­ределяют толщину защиты из железа, баритобетона, бетона и кирпича при различных значениях U0 на рентгеновской трубке (табл. 8.1). Если известна толщина защиты d1 из материала с плотностью r1, то толщи­на защиты d2 из материала плотностью r2, близкой к плотности r1, может быть определена по формуле

Соотношение (8.3) справедливо при расчете защиты из материалов, для которых фотоэлектрическим поглощением можно пренебречь при данной энергии излучения, т.е.


когда основным процессом ослабления излучения является некогерентное рассеяние.

Чернобыль, Фукусима… Последствия этих крупнейших атомных катастроф до сих пор окончательно не оценены. От радиационного заражения на Земле пострадали тысячи квадратных километров суши и значительная часть Тихого океана. Но с ионизирующим излучением мы сталкиваемся не только на атомных объектах – достаточно просто пройти флюорографию, чтобы получить свою дозу, пусть и небольшую. Для того чтобы мирный атом не погубил тех, кто с ним сталкивается, существует целая система защиты. И продукты нефтехимии в ней играют существенную роль.

С сыном Алевтины Мироновой Владимиром случилась беда. В 23 года у него диагностировали опухоль головного мозга – невриному. При отсутствии лечения молодому человеку грозили глухота, нарушение зрения и изменения в психическом состоянии.

«Наш лечащий врач посоветовал искать гамма-нож, – рассказывает Алевтина. – Другие способы лечения не помогали, размеры невриномы не уменьшались».

Современный гамма-нож – это высокотехнологичное компьютеризированное устройство, в котором используются новейшие достижения медицинской радиологии, нейрохирургии и робототехники. Подобно нейрохирургической операции, процедура лечения проводится однократно, однако при этом нет необходимости проводить трепанацию черепа. Под действием высокой дозы облучения происходит разрушение ДНК опухолевых клеток, которые теряют способность к делению и постепенно погибают. Некоторые опухоли полностью рассасываются и исчезают, некоторые остаются в прежних размерах либо уменьшаются и больше никогда не растут.

«Процедуру провели в Санкт-Петербургском онкологическом центре Медицинского института имени Березина Сергея, – продолжает счастливая мама Владимира. – Сына ждали 54 минуты, после чего он вернулся с докто­ром, который сказал, что все прошло успешно, и дал свои рекомендации по дальнейшему лечению».

Так ядерная медицина спасла здоровье, а может быть, и жизнь молодого человека. И таких примеров сегодня тысячи.

На земле, в небесах и на море

Мирный атом широко используется во многих сферах деятельности. Реакторы АЭС питают электричеством целые города и области. Менее мощные установки делают автономными ледоколы и подводные лодки. Современная наука обещает нам даже космические корабли с мобильными ядерными реакторами. Опасное излучение решает самые разные задачи, например, в медицине. Помимо флюорографии и рентгенографии, существует целое направление – ядерная медицина, где энергия заряженных частиц используется для лучевой диагностики и терапии в борьбе с раком. Радиоизотопы применяются в кардиостимуляторах, томографах, при стерилизации инструментов. В археологии с помощью радиоуглеродного анализа оценивается возраст находок. Радиоактивные элементы применяются в пожарных детекторах и измерительных инструментах, при досмотре багажа и при исследованиях строения вещества, в работе орбитальных телескопов и так далее.

Что это такое?

Радиация – это ионизирующее излучение, выбивающее один или несколько электронов, придавая атому положительный заряд. Это, в свою очередь, меняет химические свойства молекулы, в которую входит атом, зачастую делая ее агрессивной по отношению к другим частицам. Таким эффектом обусловлено вредное воздействие радиации на живые клетки и организмы: она нарушает их структуру, вызывая мутации, приводя к заболеваниям сердечно-сосудистой и нервной систем, зачастую к раку.

Нефтехимия защиты

По словам доцента кафедры радиационной физики и безопасности атомных технологий МИФИ Михаи­ла Панина, нефтехимические материалы хорошо защищают от нейтронного излучения, так как содержат легкие атомы: углерод и водород.

«Самой лучшей защитой от нейтронного излучения является вода, – говорит Михаил Панин, – а из продуктов нефтехимии еще с 50-х годов прошлого века используется парафин».

В космосе для экранирования широко используются полиэтиленовые материалы.

«Полиэтилен лучше защищает от космического излучения, чем алюминий, – уверен ведущий научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН Александр Шафиркин. – Он легкий, в нем много водорода, а именно водород защищает от протонов, из которых на 85–99% и состоит галактическое и солнечное излучение. Есть еще ряд композитных материалов с углеродом, которые могут улучшить защитные свойства кораблей для дальних перелетов и радиационных убежищ, например, на Луне».

Из углепластика (полимеров, армированных углеродным волокном с добавлением разных добавок), например, производят обтекатели, сопла, корпуса ступеней ракет. Они наделяют изделия высокой стойкостью к нагрузкам, воздействию высоких температур, электромагнитного излучения и радиации.

«Под стойкостью подразумевается свойство материала, которое позволяет ему, находясь под действием солнечной радиации или другого излучения, не деградировать со временем, – объясняет Виктор Малецкий, руководитель направления продаж в авиацию UMATEX Group (компания производит материалы для атомной энергетики). – Ведь зачастую материал, попадая на солнце, быстро приходит в негодность в течение короткого времени». Использование же композитов позволяет решить эту проблему.

На бывшей железорудной шахте «Конрад» немецкого Зальцгиттера продолжается строительство хранилища ядерных отходов

На бывшей железорудной шахте «Конрад» немецкого Зальцгиттера продолжается строительство хранилища ядерных отходов

В медицине в рамках борьбы с последствиями ионизирующего излучения нашли свое применение полимеры. По словам ведущего научного сотрудника Федерального медицинского биофизического центра им. Бурназяна Владимира Климанова, например, просвинцованными пластиковыми фартуками при проведении рентгенологических исследований накрывают места на теле пациента, облучение которых нежелательно.

Углеродные волокна применяются при производстве столов в томографах, где материал не должен разрушаться под регулярным воздействием излучения. Защита медицинских кабинетов с рентген-оборудованием от других помещений долгое время обеспечивалась материалами на основе свинца, например свинцовой фольгой, или листами с нанесенным свинцовым покрытием. Однако такие листы неудобны в использовании, их трудно резать и утилизировать. Сегодня им на смену приходят не содержащие свинец рентгенозащитные гипсовые панели с добавлением сульфата бария.

В строительстве защита от радиации обеспечивается в основном за счет добавления в бетон различных вяжущих материалов. Для противостояния гамма-излучению применяют бетоны на тяжелых природных и искусственных заполнителях, содержащих элементы с большим атомным номером: баритовые, железорудные, чугунные, феррофосфорные и другие. На объектах атомной энергетики и в лабораториях для наблюдения за радиоактивными материалами используют радиационно-защитные окна, выполненные из специального стекла.

Виды защиты от радиации

1. Время. Чем меньше человек проводит у источника излучения, тем меньшую дозу радиации он получит.
2. Расстояние. Самый надежный способ защиты – как можно дальше удалиться от источника загрязнения.
3. Экранирование. Специальные экраны и защитные костюмы обеспечат человеку безопасное пребывание в зоне излучения.
4. Химическая защита. Введение специальных медицинских препаратов, снижающих действие радиации.

К Марсу без радиации

Однако существующие методы защиты не всегда удобны. Захоронение отработанного ядерного топлива (ОЯТ) , экранирование при работе с ядерными установками – эти сферы требуют более качественных решений. Особняком в этом ряду стоят полеты в космос, особенно путешествия к дальним планетам, о которых столь много говорят в последнее время. В 2018 году ученые 30 научных организаций со всего мира (в том числе и из России) создали коллаборацию по борьбе с последствия­ми космической радиации. Среди способов борьбы со смертельным излучением предлагается использовать самые разные, но наиболее спорный из них – модификация ДНК.

Пока космонавт находится в магнитном поле Земли, космическая радиация не может нанести большого урона, так как наша планета опасное излучение отклоняет. Совсем другое дело – полет в открытом космосе. Помимо солнечного ветра, на космонавта начинают воздействовать и частицы из-за пределов Солнечной системы, возникающие в результате космических катастроф (взрывов сверхновых, возникновения нейтронных звезд и так далее). Это набор самых разных частиц с очень большими зарядами и энергия­ми. Они легко разрывают молекулярные связи в ДНК человека, нанося ущерб организму.

Однако, по мнению ряда ученых, подобные повреждающие воздействия в малых дозах способны стимулировать защитные системы организма. Такая стимуляция стрессоустойчивости может помочь будущим колонизаторам Марса. Кроме того, по мнению заведующего лабораторией генетики продолжительности жизни и старения Московского физико-технического института (МФТИ, входит в международную коллаборацию) Алексея Мос­калева, повреждения ДНК, вызываемые радиацией, схожи с теми, что происходят во время процесса естественного старения. Поэтому в дальних космических перелетах космонавтам могут помочь геропротекторы – препараты, снижающие скорость старения.

Однако далеко не все ученые (даже внутри МФТИ) согласны с тем, что такой метод действительно поможет. «Гены – такая штука: измените один, и начнется цепочка мутаций, которая приведет непонятно к чему, – считает директор по научной работе Центра живых систем МФТИ Сергей Леонов. – Лучше работать в области физической защиты космонавтов, снижать уровень облучения за счет материаловедения».

По его словам, более щадящий способ повышения радиорезистентности возможен за счет использования химических препаратов или пищевых добавок, которые могут снизить риск появления мутаций.

«Есть целый ряд химических соединений природного и синтетического происхождения, которые повышают радиорезистентность клеток или снижают последствия накопления свободных радикалов», – уверен он. Как бы то ни было, возможный успех научной деятельности коллаборации может стать причиной появления людей, способных работать в агрессивной радиоактивной среде. Биологические разработки могут быть полезны, например, при ликвидации последствий радиационного заражения или при работе с радиоактивными веществами.

Еще один радикальный метод борьбы с ионизирующим излучением, который разрабатывают ученые, – создание искусственных магнитных полей.

«Самая большая опасность дальних экспедиций – это отсутствие магнитного поля либо магнитное поле на несколько порядков ниже, – говорит Александр Шафиркин. – Мы считаем, что возможность создать внутри корабля магнитное поле, как на Земле, имеется. Даже для скафандра это возможно. И этими расчетами сейчас занимаются наши сотрудники».

Тема магнитных полей – одна из самых актуальных в науке. Например, весной 2017 года NASA выдвинуло идею создания в будущем искусственного магнитного поля на орбите Марса. Подобная защита, по мнению американцев, в будущем позволит сделать Красную планету частично пригодной для колонизации.

Кстати

Российские ученые создали материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с изотопами бора-10, которым можно покрывать скафандры. «Изотоп бор-10 позволяет обеспечить высокоэффективную нейтронную защиту, в сотни раз превосходящую бетон. А сверхвысокомолекулярный полиэтилен в качестве базового материала хорошо совместим с соединениями бора, используемыми для усиления поглощающей способности нейтронной защиты», – заявляют производители материла ТД «Пластмасс Групп».

Защита математикой

Однако в целом эксперты довольно скептично относятся к возможности создать какие-то принципиально новые способы защиты.

«Я не думаю, что мы способны создать новые защитные материалы, – уверен Михаил Панин. – Заслуги химии заключаются в том, что она создает новые молекулы. Но молекулярные связи с точки зрения защиты от излучения никакого значения не имеют. Излучение взаимодействует либо с атомами, либо с их ядрами». По его мнению, интересные задачи лежат, скорее, в области математики: как рассчитать оптимальную конструкцию защиты, например, на летательный аппарат с ядерным двигателем, где каждый килограмм на вес золота?

Что же касается нефтехимии, то здесь интерес представляют тканеэквивалентные пластмассы, атомный состав которых близок к человеческому телу. «Это не защитный материал, а исследовательский, – продолжает эксперт. – Чтобы не вредить человеку, созданный из такого пластика «фантом» можно облучить и посмотреть, какие органы тела получают определенные дозы при облучении».

Еще один пласт задач, которые будут решать ученые, связан с обращением с (ОЯТ). Ключевой тренд – это не просто захоронение, а разделение их на фракции. По словам заведующего лабораторией радиохимии Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Сергея Винокурова, если раньше после выделения из ОЯТ остаточных ядерных материалов всю остальную массу отходов остекловывали и захоранивали, то теперь принята концепция по глубокой переработке таких отходов. Их хотят фракционировать на короткоживущие (с перио­ дом распада до 1 тыс. лет) и долгоживущие, которые могут фонить сотни тысяч, а то и миллионы лет.

«Основная масса отходов – короткоживущие, их можно отверждать в цементе и хранить приповерхностно. Через тысячу лет над ними можно будет разбить лужайку, – считает Сергей Винокуров. – Что делать с долгоживущими отходами, пока непонятно, но их на самом деле очень мало». Стоит отметить, что сами методы захоронения ОЯТ пока не до конца изучены, особенно на временных периодах в тысячи лет.

Кроме того, ученые бьются над тем, чтобы найти экономичный способ извлечения из ОЯТ ценных веществ: кобальта, из которого можно сделать, например, гамма-нож в медицине, изотопа никель-63, который подойдет для создания ядерной батарейки. Подобное изделие смогло бы служить 50 лет и больше. Из ОЯТ возможно добывать молибден, являющийся источником технеция-99м, который применяется в ядерной медицине. «Если найдется эффективный способ, то мы не будем утилизировать то, что еще можно использовать», – уверен эксперт.

В общем, ученые ищут новые способы защиты: кто – в физике, кто – в химии, кто – в генетике и даже в математике. Американские ученые, например, предлагают использовать для защиты даже глину астероидов, богатую водородом, создав на ее основе композитный материал. Идей у ученых много, так что не исключено, что через 20-50 лет человечество научится использовать все возможности ядерной энергетики и радиационного излучения, надежно защитив себя от его последствий.

Вам понравится наша статья о том , Что происходит в медицинских лабораториях с анализами? Диагностика будущего - какая она?

А здесь мы собрали Обзор новейших разработок в области нефтехимии - электробус, умные очки, футбольное поле и другие!

Друзья! Нам очень важно понимать, что мы пишем нужные и полезные статьи - пожалуйста, делитесь с нами вашими комментариями, что вы думаете, чтобы вы хотели еще прочитать о научных изобретениях, химических процессах и продуктах! А еще мы пишем о том, как нефтехимия влияет на окружающую среду - будьте с нами! На нашем канале интересно!

Радиационная защита — комплекс мероприятий, направленный на защиту живых организмов от ионизирующего излучения, а также, изыскание способов ослабления поражающего действия ионизирующих излучений; одно из направлений радиобиологии.

Содержание

Виды защиты от ионизирующего излучения

  • химическая
  • физическая: применение различных экранов, ослабляющих материалов и т. п.
  • биологическая: представляет собой комплекс репарирующих энзимов и др.

Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются:

  • защита расстоянием;
  • защита временем; [источник не указан 464 дня]
  • защита экранированием:
  • от альфа-излучения — лист бумаги, резиновые перчатки, респиратор;
  • от бета-излучения — плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло, противогаз;
  • от гамма-излучения — тяжёлые металлы (вольфрам, свинец, сталь, чугун и пр.);
  • от нейтронов — вода, полиэтилен, другие полимеры;
    .

Физическая защита (экранирование)

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 23 августа 2011.

Толщина слоя заданного материала, уменьшающая уровень радиации в два раза, называется слоем половинного ослабления. Соотношение уровня радиации до и после защиты называется коэффициентом защиты.

С увеличением толщины слоя противорадиационной защиты количество пропущенной радиации падает экспоненциально. Так, если слой половинного ослабления слежавшегося грунта составляет 9.1 см, то насыпь толщиной 91 см (типичная насыпь над противорадиационным убежищем) уменьшит количество радиации в 2 10 , или 1024 раза.

В таблице ниже указан слой половинного ослабления гамма-излучения некоторых материалов [1] :

Материал защиты Слой половинного ослабления, см Плотность, г/см³ Масса 1 см² слоя половинного ослабления
свинец 1.8 11.3 20
бетон 6.1 3.33 20
сталь 2.5 7.86 20
слежавшийся грунт 9.1 1.99 18
вода 18 1.00 18
древесина 29 0.56 16
обедненный уран 0.2 19.1 3.9
воздух 15000 0.0012 18

Химическая защита от радиации

Химическая защита от ионизирующего излучения — это ослабление результата воздействия излучения на организм при условии введения в него химических веществ, называемых радиопротекторами.

См. также

Примечания

  1. ↑"Halving-thickness for various materials". "The Compass DeRose Guide to Emergency Preparedness - Hardened Shelters". Архивировано из первоисточника 12 февраля 2012.

Литература

  • Гончаренко Е. Н., Кудряшов Ю. Б.- Химическая защита от лучевого поражения- М.: Изд-во МГУ, 1985 , Шашков В. С., Сергеев П. В.- Радиационная фармакология. М., «Медицина», 1976.
  • Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита. — Под ред. С. А. Куценко. — С-Пб.: Фолиант. — 2004
  • Л. А. Ильин, Н. М. Рудный, Н. Н. Суворов и др., Индралин-радиопротектор экстренного действия. М., 1994

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Радиационная защита" в других словарях:

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА — 1) методы ослабления воздействия ионизирующих излучений до допустимого уровня. 2) Комплекс сооружений, снижающий интенсивность излучения источника. Осн. задача Р. з. обеспечение безопасности как персонала, работающего в полях ионизирующих… … Физическая энциклопедия

Радиационная защита — см. Защита радиационная EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

радиационная защита — Защита людей и оборудования от вредного воздействия ионизирующих излучений как естественного, так и искусственного происхождения. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М.… … Справочник технического переводчика

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА — система мероприятий и средств для снижения опасного воздействия радиоактивного (см.) на людей и различные объекты, радиоэлектронное оборудование, оптические устройства и др. Биологическая защита людей от внешнего излучения обеспечивается… … Большая политехническая энциклопедия

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА — РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА, конструкция из материала с наполнителем (например, бетон, содержащий свинец, железо или барий) или свинца, которая окружает источник радиоактивного излучения и поглощает его РАДИАЦИЮ. Так, активная зона ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА… … Научно-технический энциклопедический словарь

РАДИАЦИОННАЯ ЗАЩИТА — все меры по ограничению вредного воздействия ионизирующего излучения на людей … Российская энциклопедия по охране труда

радиационная защита — rus радиационная защита (ж), противолучевая защита (ж) eng radiation protection, health physics, radiological health, radiological protection fra radioprotection (f), physique (f) de santé, protection (f) radiologique, radiophysique (f) sanitaire … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

радиационная защита — radiacinė sauga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. health physics; radiation protection; radiological protection vok. Strahlenabschirmung, f; Strahlenschutz, m; Strahlungsschutz, m rus. защита от излучений, f; радиационная защита, f… … Fizikos terminų žodynas

радиационная защита — radiacinė sauga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Teisinių, techninių, technologinių, statybos, higienos bei darbų saugos, aplinkos apsaugos normų ir taisyklių bei priemonių, kuriomis užtikrinama žmonių ir aplinkos… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

радиационная защита — radiacinė sauga statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Visuma teisinių, techninių, technologinių, statybos, higienos bei darbų saugos, aplinkos apsaugos normų, taisyklių ir priemonių, kuriomis užtikrinama žmonių ir aplinkos… … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas


СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

У некоторых атомов ядра находятся в нестабильном состоянии – они способны изменяться, испуская при этом ионизирующее излучение. Чем выше энергия этого излучения, тем сильнее его воздействие на клетку. В обычных условиях мы постоянно имеем дело с такими частицами, но они настолько обособлены и разрознены, что существенной опасности не представляют. Чем больше скопление частиц, тем больше радиационный фон. В природе есть залежи радиоактивных элементов, солнечная радиация довольно опасна, но в отличии от природных условий в атомной энергетике происходит целенаправленное получение энергии, что связано с необходимостью повышенной осторожности и управления такими реакциями. Эти реакции происходят в реакторах, которые нуждаются в охлаждении, для которого применяется вода. При перегреве из воды образуется водород, который может взорваться, а дальше никакая защита не поможет – пойдет цепная реакция и мощнейший взрыв.

Радиации представляет следующие опасности:

Лучевые ожоги и лучевая болезнь;

Повреждение красного костного мозга, систем синтеза кровеных клеток, развитие болезней крови;

Повреждение ротовой полости и легких;

Повреждение органов чувств и головного мозга.

Способы защиты от радиации можно разделить на 3 типа:

Профессиональная радиационная защита – для людей работающих в условиях радиации;

Медицинская радиационная защита – для медицинских работников и пациентов;

Общественная радиационная защита – для населения.

Для выбора способа защиты нужно понимать факторы воздействия радиации, а их тоже 3 штуки:

Время – чем меньше продолжительность воздействия, тем лучше;

Расстояние – чем дальше от источника радиации, тем лучше;

Преграды – чем больше препятствий между человеком и источником радиоактивного излучения, тем лучше.

У каждого материала свои характеристики защиты от радиоактивного излучения. Помимо свойств самого материала разными характеристиками обладает само радиоактивное излучение. Альфа-частицы может задержать обычный лист бумаги, бета-частицы остановят несколько миллиметров алюминиевой фольги, а для гамма-излучения лучше всего защищаться при помощи материалов из химических элементов с высокой массой ядра.

Радиация бывает первичной и вторичной. Первичная радиация образуется во время высвобождения ионизирующего излучения, а вторичная радиация распространяется в виде радиоактивных осадков, распространяемых ветром и облаками.

Как защититься от радиоактивного излучения

Если вы находитесь на улице, то вам следует перейти в помещение. Чем толще будут стены, тем меньше риск радиационного повреждения. Если вы находитесь дома, то плотно закройте окна, заклейте щели скотчем, закройте шторы, можете дополнительно их смочить. После этого направляйтесь в максимально защищенную комнату, обычно ею является ванна.

Чем вы ближе к источнику выброса радиации, тем дольше вам нужно находиться в защитном помещении. В первые часы уровень первичной и вторичной радиации максимален, а дальше многое будет зависеть от погодных условий.

Для оценки уровня снижения радиоактивного излучения применяется правило 7/10, которое означает, что уровень радиации будет уменьшаться в 10 раз через семикратное увеличение времени. Т.е. снижение в 10 раз будет через 7 часов, затем через 49, затем через 2 недели, затем через 3–3,5 месяца, затем через 2,5 года.

В обычных условиях мы не задумываемся о том, каким воздействиям вредных излучений мы подвергаемся. Мы годами можем жить в зданиях, построенных из радиоактивных материалов, ездить через зараженные территории, есть опасные продукты питания и не знать об этом. Например, мы не знаем где росли фрукты, а ведь если недалеко от места где их выращивали был выброс радиоактивных частиц, то скорее всего они окажутся зараженными. Это не означает, что они сразу стали не съедобны, если их хорошо помыть и очистить от кожуры, то они станут безопасны. Нужно понимать, что излучение само по себе не делает из нерадиоактивного предмета радиоактивный. Распространение вторичной радиации происходит, грубо говоря, за счет частиц. Попали такие частицы в воду – вода заражена.

Современные дозиметрические приборы обладают возможностью отлеживать уровень радиации в режиме реального времени. Их можно просто положить в сумку и в случае опасности они подадут звуковой сигнал.

Список использованных источников

4. Френкель, Е.Н. Концепции современного естествознания : физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие / Е.Н. Френкель. – Ростов н/Д : Феникс, 2014. – 246 с.

5.6.1. Требования, предъявляемые к материалам защиты.

Первым и основным требованием к материалу, предназначаемому для защиты от источников излучения на АЭС, является требование иметь высокие защитные свойства как по отношению к нейтронам, так и к γ-излучению. Для этого материал должен иметь определенный химический состав: содержать ядра легких и тяжелых элементов, в отдельных случаях содержать бор. Не всегда удается найти такой материал, поэтому часто приходится применять отдельно легкие материалы, обычно содержащие водород, и тяжелые.
Независимо от того, в каком виде используется тот или иной материал, к нему предъявляется ряд требований, позволяющих осуществить и длительное время эксплуатировать защиту:

конструкционная прочность материала, особенно прочность на сжатие, позволяющая сделать конструкцию защиты самонесущей, а иногда и конструкцией, несущей дополнительную нагрузку;
высокая радиационная и термическая стойкость материала, т. е. неизменность свойств материала под действием радиации и тепла или такое изменение свойств, которое можно считать допустимым;
химическая инертность материала, особенно по отношению к теплоносителю и конструкционным материалам реакторной установки;
жаростойкость и огнестойкость, т. е. материал должен допускать кратковременный перегрев защиты, а температура его эксплуатации (рабочая температура) должна быть достаточно высокой, материал не должен легко воспламеняться и гореть;
способность не выделять газов, особенно ядовитых, взрывоопасных или с резким запахом, под действием нагрева и при облучении;
высокая теплопроводность, малый коэффициент линейного расширения, минимальная усадка (как при монтаже, так и при эксплуатации), вибро- и ударостойкость, водо- и газонепроницаемость — все эти свойства позволяют создать наиболее простую конструкцию защиты и эксплуатировать ее в благоприятных для материала условиях;
технологичность, т. е. простота монтажа и демонтажа защиты, возможность механической обработки материала; невысокая стоимость и доступность.
Многие из этих требований противоречивы, и в природе нет материалов, одновременно удовлетворяющих всем требованиям, хотя можно найти материалы или их комбинации, которые в значительной степени удовлетворяют этим требованиям. В настоящее время найдено, разработано и исследовано достаточное количество защитных материалов, так что они не ограничивают конструктора или проектировщика АЭС в выборе того или иного конструктивного или компоновочного решения.

Показатели защитных свойств материала.

Основным показателем защитных свойств материала по отношению к γ-излучению служит линейный коэффициент ослабления плотности потока (мощности дозы) γ-излучения. Чем выше плотность материала, тем больше fA, тем более высокими защитными свойствами обладает материал. Трудно найти такой материал, плотность которого известна, а защитные свойства (в сравнении с другими материалами) неочевидны. В таких случаях необходимо вычислить ц, пользуясь, например, соотношениями (1.3.13) или (1.3.14).
Защитные свойства материала по отношению к нейтронам необходимо характеризовать двумя показателями, так как материал, обладающий высокими защитными свойствами для какой-либо одной энергетической группы нейтронов, может иметь низкие защитные свойства для другой группы. Такими показателями являются длина релаксации плотности потока быстрых (Еп ^ 2 МэВ) нейтронов и дозовый фактор накопления нейтронов, т. е. Hб и В%оа-%о определяют экспериментально или вычисляют по формулам (5.2.26)» (5.2.26а);
ВГ можно также определить экспериментально или рассчитать по формулам (5.2.27), (5.2.29).
Трех названных характеристик достаточно, чтобы оценить место материала в ряду других по его защитным свойствам и выбрать тот или иной материал для использования в защите*.

*Поскольку вопрос о защитных свойствах материала по отношению к V-излучению решается просто, дальше при описании материалов приводятся в основном их характеристики защитных свойств по отношению к нейтронам.

Классификация материалов защиты.

По ядерному составу и, следовательно, по общности процессов взаимодействия излучений с материалом, а также его основному назначению материалы защиты подразделяют на три группы: 1) легкие; 2) состоящие в основном из элементов со средним значением атомного номера; 3) тяжелые. В первых двух группах выделяют две подгруппы материалов: содержащие и не содержащие водород.
Основное назначение материалов первой группы — ослабление плотности потока нейтронов, главным образом, промежуточных энергий. Нейтроны замедляются в таких материалах в результате упругих рассеяний на ядрах водорода (первая подгруппа) и на ядрах других легких элементов (вторая подгруппа).
Материалы третьей группы предназначены для защиты от γ-излучения и быстрых нейтронов. Последние замедляются в результате неупругих рассеяний.
Материалы второй группы предназначены для защиты от обоих видов излучения; нейтроны замедляются как в результате упругих (особенно, если материал содержит водород), так и неупругих рассеяний. Защитные свойства этих материалов улучшаются в результате введения в них тяжелого компонента (железа, бария и др ).

Легкие материалы.

Вода — наиболее часто используемый в защите водородсодержащий материал. Имеет высокую ядерную плотность водорода (при р — 1 г/см 3 nн — 6,66-10 22 яд./см3), доступна и недорога. Применяют дистиллированную или деминерализованную воду. Под действием излучения диссоциирует с образованием водорода, перекиси водорода и ионов ОН. Реакции диссоциации обратимы. Вода как материал защиты имеет неоспоримое преимущество: заполняет все отведенное ей пространство без образования пустот и зазоров. Конструктивно защита из воды выполняется в виде баков из стали или других материалов; если объем воды велик, то баки делают секционными, чтобы уход воды из защиты при потере баком герметичности не приводил к резкому ослаблению защиты.
Защитные свойства воды исследованы достаточно подробно*. Известно, что Я-б зависит от толщины слоя вода и меняется от 8 до 10,5 см. В области установившегося равновесия Яв = 10 см, В*03 = 2 ± 0,3 (точнее — 1,85).

* Здесь и далее приводятся сведения о защитных свойствах материалов по отношению к излучению реактора.

Полиэтилен — термопластичный полимер, при р — 0,93 г/см 3 и химической формуле СпН2п ядерная плотность водорода п — 7,92 X
X 1022 яд./см3. Можно применять в защите в виде блоков или плит при температуре до 60° С (самонесущие конструкции) и до 80° С — в ограничивающих кожухах. Полиэтилен горит, при сгорании образует воду и С02. Имеет большой линейный и объемный коэффициент расширения при нагревании. Легко поддается механической обработке.
Обладает более высокими защитными свойствами по отношению к быстрым нейтронам, чем вода: Яб — 8 см в области установившегося равновесия и меняется от 6,2 до 8,2 см при толщине защиты 1 м, ВГ = 1,9 ± 0,2. Защитные свойства по отношению к γ-излучению примерно такие же, как и у воды.
В защите на АЭС полиэтилен применяют редко из-за невысокой рабочей температуры и сравнительно высокой стоимости.
Из других легких водородсодержащих материалов можно отметить ряд пластмасс (полипропилен, полистирол, метилметакрилат и др.) и гидриды металлов (LiH, СаН, TiH„, ZrHn и др.). Пластмассы не имеют особых преимуществ перед полиэтиленом, а гидриды металлов, особенно гибрид титана, хотя и обладают высокими защитными свойствами, достаточно дороги.
Графит — часто применяемый материал (на АЭС с канальными реакторами выполняет роль отражателя и первых слоев защиты), обладающий достаточно высокими защитными свойствами. Используют в защите в виде блоков, которые легко обрабатываются и не слишком дороги. Плотность блоков 1,67 г/см 3 . Графит в защите можно эксплуатировать при t = 400е С (на воздухе) и при t = 1000° С — в инертной среде.
Длина релаксации плотности потока быстрых нейтронов в графите при d — 125 см составляет 13,2 см. в графите растет с толщиной из-за быстрого накопления тепловых нейтронов (при толщине около 40 см мощность дозы на 90% определяется тепловыми нейтронами), поэтому понятие применительно к графиту не показательно. Добавление в графит бора (2—3%) изменяет картину: вклад тепловых нейтронов в мощность дозы становится пренебрежимым, в защите устанавливается равновесное состояние, — 4,8.
Карбид бора. В защите применяют в виде засыпки с удельной объемной массой 1,1—1,5 г/см3, иногда несколько выше. Рабочая температура на воздухе — до 400° С, в инертной атмосфере — до 1500° С. При р = 1,3 г/см3 Hб = 15,7 см, при эквивалентной с графитом плотности его защитные свойства по отношению к нейтронам выше: кб = = 10,2 см; = 4,5.

Тяжелые материалы.


Железо применяют в защите в виде стали и чугуна (прокат, поковки, дробь). Выбор марки стали или чугуна определяется условиями эксплуатации защиты (температура, контакт с водой и пр.). Плотность листов, поковок 7,8—7,6 г/с8, плотность дроби после уплотнения 4,5—4,7 г/см 3 . Для листов и поковок Hб = 7,1 см ; Bg03 растет с толщиной защиты [см. (5.2.3)] и различно для углеродистых сталей и сталей с легирующими добавками. В последних за счет хрома, никеля и других происходит частичное перекрытие интерференционного минимума в сечении взаимодействия нейтронов с железом при Еп = 25 кэВ и это приводит к некоторому уменьшению накопления замедляющихся нейтронов: параметр Ь в формуле (5.2.23) для стали марки СтЗ равен 0,102 см-1, для стали Х18Н10Т — 0,092 см"1.

Рис. 5.19. Зависимость длины релаксации плотности потока быстрых нейтронов (1К мощности дозы нейтронов (2), -γ-излучения (5) и дозового фактора накопления нейтронов (4) от объемной доли воды в железоводной защите
Свинец — применяют в защите в виде листов, отливок или дроби. Листовой и рольный свинец имеет плотность 11,3 г/см3, отливки — 10—10,5 г/см 3 , а дробь в уплотненной засыпке — до 6,5 г/см*. Свинец — мягкий металл и поэтому в защите применяется очехлованным сталью. Одним из способов изготовления очехлованных конструкций является заливка коробов расплавленным свинцом. Защитные свойства свинца исследованы достаточно подробно: Hс — 10 см, коэффициент роста дозового фактора накопления нейтронов Ь = 0,072 см-1. Из доступных материалов свинец обладает наиболее высокими защитными свойствами по отношению к γ-излучению.
Титан, вольфрам, молибден и другие металлы редко используют в защите, главным образом, из-за высокой стоимости. Титан и молибден, кроме того, как материалы защиты не имеют преимущества перед железом (для титана = 9,5 см при р = 4,5 г/см3); вольфрам при плотности 19,3 г/см 3 Имеет Hб ==3,6 см, обладает отличными защитными свойствами по отношению к y-излучению, но дорог и малодоступен.

5.6.6. Металло-водородные защиты.

Защита, в одинаковой мере эффективная по отношению к нейтронам и y-излучению, должна содержать в своем составе тяжелые и легкие материалы. Это достигают путем размещения, например, в воде листов (пластин) стали или свинца. Защиту из стали и воды называют железо-водной (ЖВЗ). Такую защиту обычно применяют в реакторах ВВЭР, располагают между активной зоной реактора и его корпусом; основное ее назначение — снизить плотность потока нейтронов и γ-излучения на корпус реактора.
Защитные свойства металло-водородной композиции зависят от относительной концентрации ее компонентов по объему (рис. 5.19). Можно найти такие объемные концентрации тяжелого ст и легкого сл компонентов, например железа и воды, при которых — Hб — это физически оптимальная по составу защита. сТ в оптимальной по составу ЖВЗ составляет 65—80%, при этом средняя плотность защиты 5,5 г/см3, %у = Hб = 7,5 см, = 2,2.

Свинцово-водная защита


(СВЗ) оптимального состава содержит 20% свинца по объему, имеет
среднюю плотность 2,5 г/см3, = 10 см, £н03 =
Значение показателей защитных свойств ЖВЗ и СВЗ, как и других металло-водородных защит, можно рассчитать по формулам (1.3.13)—
|i, (5.2.26а) — XG и (5.2.29) — Bf3.

Рис. 5.20. Зависимость длины релаксации плотности потока быстрых нейтронов от концентрации воды в бетоне (сплошная линия проведена по экспериментальным точкам, полученным разными авторами)
Там, где невозможно применить ЖВЗ или СВЗ, например, из-за высокой температуры и невозможности организовать теплоотвод, применяют защиту из графита и железа (чугуна). Именно такая защита установлена в верхнем перекрытии реактора АМБ на Белоярской АЭС. Ее защитные свойства также зависят от объемных долей железа и графита, при оптимальном составе компонентов (объемная концентрация железа 40—50%) Xv — Хб = — 10,2 см. Несколько более высокими защитными свойствами обладает защита из стали и карбида бора.

Читайте также: