Купить комфортную женскую обувь источник.
Физика примеры решения задач Электротехника Задачи и лабораторные работы Математика примеры решения задач Вычислить интеграл Информатика Компьютерные сети Компьютерная математика
Значение развития ядерной технологии и атомной энергетики Эволюция ядерных арсеналов Перспективы развития атомной энергетики Физические основы ядерной индустрии Радиация проникающая Гидроэлектростанции

Взаимодействие излучения с веществом

Радиация проникающая - поток гамма-излучения и нейтронов, обладающий большой проникающей способностью (до нескольких сотен метров); доза проникающей радиации зависит от мощности источника, расстояния до него, а также от свойств среды, отделяющей источник от объекта облучения.

Процесс прохождения ионизирующего излучения, несущего большой запас энергии, через вещество, оставляет свой след в виде изменений структуры вещества. Проходя через слой вещества, ионизирующее излучение взаимодействует с электронными оболочками и ядрами атомов вещества. Характер взаимодействия зависит от вида ионизирующего излучения, его энергии, плотности потока, а также от физических и химических свойств самого вещества. Ядерные реакции с веществом активно происходят при взаимодействии с нейтронным излучением. Для других типов ионизирующих излучений возникновение ядерных реакций маловероятно. Существенно заметное протекание ядерных реакций на ядрах атомов вещества возможно лишь при значительных потоках α- и β-частиц, квантах больших энергий (более 1,02 МэВ) и при наличии в веществе ядер с большими сечениях конкретных ядерных реакций (например, фото-ядерных). В большинстве же случаев энергия ионизирующего излучения расходуется на взаимодействие с электронными оболочками всех атомов вещества.

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом бывает двух типов: упругое и неупругое.

Упругое рассеяние частиц – процесс столкновения частиц, в результате которого меняются только их импульсы, а внутреннее состояния остаются неизменным. Конденсат «глухого» пара от теплотехнологических аппаратов, использующих водяной пар как теплоноситель в количестве Мк (т/ч) , поступает в закрытый теплоизолированный конденсатносборный бак с температурой t1’ ,0С . возврат конденсата в котельную производится с температурой t1’’ =800С

Неупругое рассеяние частиц – столкновение частиц, приводящее к изменению их внутреннего состояния, превращению в другие частицы или дополнительному рождению новых частиц.

Ионизирующие излучения в виде α- и β-частиц при неупругом взаимодействии с электронными оболочками атомов среды сопровождается потерей энергии ионизирующего излучения на ионизацию и возбуждение атомов среды, т.е. оказывает прямое ионизирующее действие на вещество, в котором распространяется. Взаимодействие β-излучения с электронными оболочками атомов среды называют косвенно ионизирующим излучением. Количественно ионизирующее действие излучения характеризует удельная ионизация. Отметим, что удельная ионизация, создаваемая излучением, в 5*104 раз меньше удельной ионизации от α-частиц и 50 раз меньше удельной ионизации от β-частиц такой же энергии. Для количественной характеристики энергии ионизирующего излучения, поглощенной в единице массы облучаемого вещества, введена величина, называемая поглощенной дозой ионизирующего излучения. В зависимости от поглощенной дозы ионизирующего излучения нарушается структура вещества, в частности, степень действия ионизирующего излучения на конструкционные материалы и другие объекты. От характера взаимодействия ионизирующего излучения с конкретным веществом зависит проникающая способность ионизирующего излучения.

При попадании излучения на вещество, часть излучения отражается от вещества (альбедо), а часть рассеивается в самом веществе. В веществе быстрые заряженные частицы взаимодействуют с электронными оболочками и ядрами атомов. В результате взаимодействия с быстрой заряженной частицей электрон получает дополнительную энергию и переходит на один из удаленных от ядра энергетических уровней или совсем покидает атом. В первом случае происходит возбуждение, во втором – ионизация атома. При прохождении вблизи атомного ядра быстрая частица испытывает торможение в его электрическое поле. Торможение заряженных частиц сопровождается испусканием квантов тормозного рентгеновского излучения. Наконец, возможно упругое и неупругое соударение заряженных частиц с атомными ядрами.

Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при β-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых. Фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц. Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное.

Длина пробега частицы зависит от ее заряда, массы, начальной энергии, а также от свойств среды, в которой частица движется. Пробег увеличивается с возрастанием начальной энергии массивные частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющуюся у них энергию.

Рассмотрим только проникающую способность радиоактивного излучения и будем при этом иметь в виду, что энергия радиоактивного излучения при прохождении через вещество расходуется (кроме ядерных реакций) на ионизацию и возбуждение молекул (атомов) этого вещества. Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют главным образом с электронами атомных оболочек, вызывая ионизацию атомов. Максимальная энергия, которая может быть передана в одном акте взаимодействия тяжелой частицей Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. При прохождении через вещество частицы легко рассеиваются в веществе, в связи с чем траектория частицы в 1,5 - 4 раза превышает пройденную толщину слоя вещества. Линейный коэффициент ослабления µ' зависит от максимальной энергии излучения Еmax и свойств вещества - поглотителя.

При прохождении через вещество кванты взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате их интенсивность уменьшается.

Фотоэффект происходит при взаимодействии фотона сравнительно малой энергии с электронами атома В случае эффекта образования электрон-позитронных пар энергия первичного фотона преобразуется в кинетическую энергию электрона и позитрона и в энергию аннигиляции Эмпирические данные свидетельствуют, что потеря энергии при прохождения параллельного потока кванта через вещество описывается экспоненциальным законом. Если точечный источник Y-излучения находится в вакууме, то плотность потока У-излучения будет меняться с изменением расстояния Быстрые нейтроны передают энергию в результате прямых столкновений с атомными ядрами

В соответствии с основными требованиями по контролю за состоянием металла в процессе эксплуатации, в проекте заложена реализация программы контроля металла корпуса по образцам-свидетелям. Результаты испытаний образцов-свидетелей используются для подтверждения проектного срока службы корпуса реактора с учетом фактических изменений свойств материала корпуса в условиях эксплуатации реактора. С помощью образцов-свидетелей контролируется изменение механических свойств (временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение), изменение характеристик сопротивления хрупкому разрушению (критическая температура хрупкости, вязкость разрушения или критическое раскрытие трещины). Контроль металла корпуса реактора по образцам-свидетелям предусматривает исследования основного металла, металла сварного соединения и металла зоны термического влияния. Образцы, загружаемые в реактор, помещаются в герметичные контейнеры, рассчитанные на эксплуатационные параметры теплоносителя. Конструкция контейнеров обеспечивает отсутствие вибрационных перемещений образцов-свидетелей. Контейнеры с облучаемыми ОС объединены в сборки, которые закреплены на кронштейнах, приваренных к наплавке корпуса в местах, где плотность потока и спектр быстрых нейтронов близки к максимальным значениям на внутренней поверхности собственно корпуса. Размещение температурных образцов-свидетелей выполнено на БЗТ, где их температура равна температуре теплоносителя на выходе из реактора. Количество образцов-свидетелей выбирается из условия минимально необходимого для установления зависимости измеряемых характеристик от флюенса нейтронов и температуры при длительных выдержках.
Атомная энергетика в России