Какие способы защиты от гамма излучения

Защита от гамма-излучения

Основным вариантом для защиты от альфа-, бета-, гамма-излучения выступает экранирование, а также использование специализированных индивидуальных защитных средств, которые обеспечат безопасность человека в опасных условиях радиации.

Различают несколько типов вредного излучения, каждый из которых имеет свою проникающую способность и, исходя из этого, особенность защиты:

• Альфа-излучение обладает небольшой проникающей способностью, поэтому для защиты от него достаточно будет использование рабочих перчаток из резины, пластиковых очков, простого респиратора.
• Бета-излучение отличается большей способностью проникать в различные материалы, поэтому для безопасности человека необходимо использовать противогаз, экраны на основе тонкого слоя алюминия и стекла.
• Гамма-излучение проникает практически в любую поверхность кроме вольфрама, свинца, чугуна.
• Для защиты от гамма- и нейтронного излучения требуется использование многослойных экранов.

Источниками радиации выступает не только радионуклиды, но и в частности прохождение флюорографического обследования, компьютерной томографии.

Чтобы понять какая защита от гамма-излучения наиболее эффективна, необходимо определиться с источником радиации.

Защита от внешнего гамма-излучения

Источниками внешнего радиационного опасного излучения выступают:

• радиоактивные вещества;
• ядерные реакторы;
• рентгеновское оборудование и т. д.

Использование источников радиации предполагает соблюдение специализированных необходимых мер защиты. Допустимые уровни облучения прописаны в нормах радиационной безопасности, которые обязательно должен знать рабочий персон и не превышать указанных данных.

Обычно для защиты от гамма-излучения целесообразно применять защитные сооружения, которые экономически выгодны и обеспечат значительное ослабление радиационного воздействия. Мощность точечного источника радиации прямо пропорциональна активности облучения, поэтому ее удается ограничить путем меньшего использования и на большем удалении.

Такой вариант защиты предусматривает возможность выполнения работ в определенный промежуток времени, который не позволит получить большую дозу облучения, так как первое свойство ионизирующего излучения — это накопление. Следовательно, чем меньше времени человек находится в зоне повышенного радиационного фона, тем меньший вред это нанесет его здоровью.

Следующий способ защиты от внешнего гамма-излучения выступает снижение его мощности при увеличении расстояния между источником изучения и объекта. Четкие указания по допустимому промежутку времени для нахождения вблизи источника излучения предъявляются рабочему персоналу, по истечению которого люди должны выводиться в безопасную зону.

При работе с источниками повышенной радиационной активности необходимо применение специализированных многослойных экранов, позволяющих существенно снизить интенсивность проникновения опасного излучения.

Отличной защитой от гамма-излучения являются материалы с большим атомным номером и высокой плотностью:

В зависимости от мощности гамма-лучей подбирается необходимый материал для повышенной защиты здоровья людей.

Защита от гамма-излучения: свинец

Для защиты от гамма-излучения применяют чаще всего свинцовый лист. Металл способен задерживать заряженные крупные и мелкие радиационные частицы, а также комбинированные излучения.

Используется свинцовые изделия в медицине, научных институтах, лабораториях для защиты от гамма-лучей, рентгеновского излучения от специализированных приборов в поликлиниках.

Помещения для диагностики организма при помощи рентген аппаратов обязательно должны быть экранированы свинцовыми пластинами во избежание избыточного облучения как медицинского персонала, так и пациентов.

Для защиты от гамма-излучения целесообразно использовать специализированную одежду со свинцовыми прокладками:

Свинцовое стекло используется при проведении опытов с радиоактивными веществами, оно необходимо для установки в специализированном оборудовании в качестве смотрового окна.

Свинец выступает тяжелым металлом, который не взаимодействует с бета- и гамма-лучами, радиоактивными изотопами, поэтому станет эффективным для них препятствием.

Способы защиты от гамма-излучения внутри зданий

Для защиты от внутреннего облучения проводятся мероприятия по уменьшению накопления опасной радиоактивной пыли — это специализированная облицовка стен, пола, потолка, проведение регулярной влажной уборки помещений, обустройство эффективной вытяжной вентиляции.

Дополнительно требуется тщательная личная гигиена персонала, применение индивидуальных средств защиты от альфа излучения (это комбинезоны, шапочки, очки, резиновые перчатки, сапоги, респираторы либо шланговые противогазы). При надевании и снятии СИЗ, чтобы не загрязнить одежду и кожные покровы, окружающие предметы необходимо четко следовать инструкции, проводить контроль мощности дозы рентгеновского и прочего излучения.

Расчет защиты от гамма-излучения

Когда рентгеновские лучи проходят через вещество, они не полностью поглощаются материалом, а ослабляются, то есть уменьшается их интенсивность.

Величина ослабления может быть описана математическим соотношением: линейный коэффициент ослабления зависит от следующих данных:

• типа защитного материала;
• энергии падающего рентгеновского излучения.

Определить максимальную длину пробега гамма-излучения необходимо с учетом атомной массы, плотности поглощающего вещества.

Мощность дозы источников гамма-излучения может быть измерена соответствующими приборами или подсчитана математически.

После измерения мощности радиационных лучей получится правильно подобрать методы защиты от гамма-излучения, чтобы обезопасить пребывание людей вблизи с источником радиации.

Источник

Какие способы защиты от гамма излучения

В настоящее время широкое использование получили композиционные материалы для защиты от ионизирующего излучения (ИИ). Как известно, для создания защиты от каждого вида ИИ требуется свой подход. Тяжелые элементы хорошо защищают от гамма-излучения, тогда как легкие элементы (водород, бор) лучше использовать для защиты от нейтронного излучения [6–8, 11, 24].

В космосе другая ситуация. Там нужно защищаться от вакуумного ультрафиолета, набегающего потока атомарных частиц, в особенности атомарного кислорода, резкого перепада температур и т.д. Имеется множество работ по повышению устойчивости полимерных композиционных материалов к негативным факторам космоса [3, 4, 10–19].

К настоящему моменту создано много материалов радиационно-защитного назначения. Однако, большинство из них способны защитить только от одного вида ИИ и имеют ряд других физико-механических и эксплуатационных недостатков [1, 2, 5, 9, 13, 23]. К ним можно отнести малый температурный диапазон использования, невысокую прочность при сжатии и изгибе, повышенную себестоимость.

В некоторых случаях, к примеру, при разработке радиационной защиты для перспективных космических аппаратов, оснащенных ядерными энергетическими установками, требования к защитным материалам особенно высоки [20–22, 25–32]. В случае же проектирования радиационной защиты атомных подводных лодок требования снижаются, но все же следует уделять внимание максимальному снижению объема, занимаемого защитными конструкциями, и повышению температурного интервала их эксплуатации.

Таким образом, разработка радиационно-защитного композита для защиты от гамма-излучения является перспективным направлением.

Цель исследования

Изучить возможность синтеза радиационно-защитного композита для защиты от гамма- излучения.

Материалы и методы исследования

В качестве связующего материала для радиационно-защитного композита была выбрана стекломатрица, химический состав которой представлен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав стекломатрицы

В качестве защитного наполнителя использовали нанотрубчатый хризотил, модифицированный путем введения в структуру нанотрубок вольфрамата свинца PbWO₄ в количестве до 30 масс. %. Применение данного наполнителя обусловлено сочетанием улучшенных физико-химических и механических свойств гидросиликатных нанотрубок, а также повышением физико-механических показателей, температуро- и радиационной стойкости композита по сравнению с обычным дисперсным наполнителем.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате исследований был синтезирован композиционный материал, содержащий в себе 10 % нанотрубчатого хризотила, 50 % вольфрамата свинца, остальное – стекломатрица.

Физико-механические характеристики разработанного материала представлены в табл. 2.

Таблица 2

Основные характеристики разработанного композита

Плотность, г/см 3

Предел прочности при сжатии, МПа

Микротвердость HV, МПа

Методом математического моделирования были проведены расчеты линейного коэффициента ослабления гамма-излучения для рассматриваемого состава композита. Расчеты производились по стандартным методикам в программе MathCad. На рис. 1 представлена зависимость полученного линейного коэффициента ослабления от энергии излучения.

Рис. 1. Кривая зависимости линейного коэффициента ослабления в разработанном композите от энергии излучения

Анализ рис. 1 показывает, что линейный коэффициент ослабления уменьшается при увеличении энергии излучения. Для достоверности разработанной модели по вычислению линейного коэффициента ослабления был экспериментально по интенсивности поглощения без материала и с защитным материалом вычислен линейный коэффициент ослабления. Исследования проводили на специализированном оборудовании Гамма-дефектоскоп «Гаммарид-192/120МД». Использовали источник излучения на основе радионуклида 192 Ir, эффективная энергия γ-излучения составила 0,4 МэВ. На рис. 2 представлены основные радиационно-защитные характеристики разработанного композита (СХВ 10-50), а также для сравнения железа и свинца.

Анализ линейного коэффициента ослабления по моделированию и расчетного при одной и той же энергии 0,4 МэВ достаточно близки. Погрешность составляет не более 7 %. Поэтому можно сказать, что разработанная модель по расчету линейного коэффициента ослабления является достоверной.

Анализ всех проведенных результатов показал высокую радиационную стойкость разработанного композита на основе стекломатрицы и нанотрубчатого хризотила, модифицированного путем введения в структуру нанотрубок вольфрамата свинца PbWO₄.

Рис. 2. Основные радиационно-защитные характеристики разработанного композита (СХВ 10-50), железа и свинца

Заключение

В работе представлены исследования по синтезу радиационно-защитного композита. В качестве связующего материала для радиационно-защитного композита использовали стекломатрицу, а в качестве защитного наполнителя использовали нанотрубчатый хризотил, модифицированный путем введения в структуру нанотрубок вольфрамата свинца PbWO₄ в количестве до 30 масс. %.

В результате исследований был синтезирован композиционный материал, содержащий в себе 10 % нанотрубчатого хризотила, 50 % вольфрамата свинца, остальное – стекломатрица со следующими физико-механическими показателями: плотность 6,3 г/см 3 , предел прочности при сжатии 280 МПа, микротвердость 355 МПа, пористость 0,4 %.

Методом математического моделирования были проведены расчеты линейного коэффициента ослабления гамма-излучения для рассматриваемого состава композита. Анализ линейного коэффициента ослабления по моделированию и расчетного при одной и той же энергии 0,4 МэВ достаточно близки. Погрешность составляет не более 7 %. Поэтому можно сказать, что разработанная модель по расчету линейного коэффициента ослабления является достоверной.

Анализ всех проведенных результатов показал высокую радиационную стойкость разработанного композита на основе стекломатрицы и нанотрубчатого хризотила, модифицированного путем введения в структуру нанотрубок вольфрамата свинца PbWO₄.

Работа выполнена при поддержке проектной части Государственного задания Минобрнауки РФ, проект № 11.2034.2014/K.

Источник

Чем опасно гамма-излучение и способы защиты от него

Среди многообразия электромагнитных излучений, рядом с рентгеновскими лучами нашли себе «приют» очень короткие электромагнитные волны — это гамма-излучение. Имея ту же природу, что и свет, оно распространяется в пространстве с такой же скоростью 300 000 км/сек.

Однако ввиду его особых свойств, гамма-излучение оказывает сильнейшее отравляющее и травмирующее действие на живые организмы. Давайте выясним, что такое гамма-излучение, чем оно опасно и как защититься от него.

Чем опасно гамма-излучение

Источниками гамма-излучения являются космические лучи, взаимодействие и распад ядер атомов радиоактивных элементов и другие процессы. Приходя из далёких космических глубин или рождаясь на Земле, это излучение оказывает сильнейшее ионизирующее действие на человека.

В микромире существует закономерность, чем короче длина волны электромагнитного излучения, тем больше энергия у его квантов (порций). Поэтому можно утверждать, что гамма-излучение — это квантовый поток с очень большой энергией.

Чем же опасно гамма-излучение? Механизм разрушительного действия гамма-квантов заключается в следующем.

1. Благодаря огромной проникающей способности «энергичные» гамма-кванты легко проникают в живые клетки, вызывая их повреждение и отравление.
2. По пути своего движения они оставляют разрушенные ими молекулы (ионы). Эти повреждённые частицы ионизируют новую порцию молекул.
3. Такая трансформация клеток вызывает сильнейшие изменения в её различных структурах. А изменившиеся или разрушенные составные части облучённых клеток разлагаются и начинают действовать как яды.
4. Заключительным этапом является рождение новых, но дефектных клеток, которые не могут выполнять необходимые функции.

Опасность гамма-излучения усугубляется отсутствием у человека механизма способного ощутить это воздействие вплоть до смертельных доз.

Различные органы человека обладают индивидуальной чувствительностью к его воздействию. Наибольшую уязвимость к атаке этого излучения проявляют быстро делящиеся клетки кроветворной системы, пищеварительного тракта, лимфатических желёз, половых органов, волосяных фолликул и структуры ДНК. Проникшие в них гамма-кванты, разрушают слаженность всех процессов и приводят к многочисленным мутациям в механизме наследственности.

Особая опасность гамма-излучения заключается в его способности накапливаться в организме, а также наличие скрытого периода воздействия.

Где применяется гамма-излучение

При неконтролируемом, стихийном воздействии этого излучения последствия могут быть весьма тяжёлые. А учитывая, что оно обладает ещё и «инкубационным» периодом расплата может настигнуть через много лет и даже через поколения.

Однако пытливые умы учёных сумели найти многочисленные применения гамма-излучению:

• стерилизация некоторых продуктов, медицинских инструментов и оборудования;
• контроль за внутренним состоянием изделий (гамма-дефектоскопия);
• определение глубины скважин в геологии;
• точное измерение расстояний, преодолеваемых космическими аппаратами;
• дозированное облучение растений позволяет получать их мутации, из которых затем отбирают высокопродуктивные сорта.

Как эффективный терапевтический метод лечения гамма-излучение применяется в медицине. Эта методика носит название лучевой терапии. В ней используется особенность гамма-излучения воздействовать в первую очередь на быстро делящиеся клетки.

Этот метод применяют для лечения рака, сарком в тех случаях, когда другие методы лечения неэффективны. Дозированное и направленное облучение позволяет подавить жизнедеятельность патологических клеток опухоли.

Где ещё встречается гамма-излучение

Сейчас мы знаем, что такое гамма-излучение и осознаём сопряжённые с ним опасности. Поэтому постоянно изыскиваем новые способы как защититься от него. Но столетие назад отношение к радиоактивности было более беспечным.

Начиная с 1902 года радиоактивной глазурью покрывали предметы керамики и ювелирные украшения, с помощью подобных излучающих добавок изготавливали цветное стекло. Поэтому бережно хранимые старинные сувениры, могут являться миной замедленного действия.

Немалую опасность могут таить предметы, найденные или приобретаемые на территории расформированных воинских частей, в старом медицинском или измерительном оборудовании.

Многие рачительные хозяева находят в металлоломе незнакомые предметы, разбирают их из-за любопытства или в надежде найти им применение. Прежде чем взять такую вещицу в руки, попытайтесь узнать окружающий её радиационный фон.

Как защититься от гамма-излучения

Вся наша жизнь проходит на фоне естественных электромагнитных излучений. И вклад гамма-квантов в этот фон достаточно значителен. Однако, несмотря на их периодические всплески, вред их для живых организмов минимален. Здесь землян спасают огромные расстояния от источников этих излучений. Совсем иное — земные источники. Особую опасность несут АЭС: их ядерные реакторы, технологические контуры и другое оборудование. Организация защиты от гамма-излучения персонала на этих и других подобных объектах включает следующие мероприятия.

1. Защиту временем, то есть ограничением времени работы. Ликвидаторам аварии на Чернобыльской АЭС на выполнение конкретной работы давалось несколько минут. Промедление вызывало дополнительную дозу облучения и тяжёлые последствия.
2. Защиту расстоянием (от работающего до опасной зоны).
3. Метод защиты барьером (материалом).

Для эффективной защиты от гамма-излучения используются материалы с большим атомным номером и высокой плотностью. Этим критериям удовлетворяют:

• свинец;
• бетон;
• свинцовое стекло;
• сталь.

Наилучшей интенсивностью поглощения γ-лучей обладает свинец. Пластинка свинца толщиной в 1 см, 5 см бетона и 10 см воды — ослабляют это излучение в два раза, однако, не являются для них непреодолимой преградой. Применение свинца в качестве защиты против воздействия гамма-излучения ограничивается его низкой температурой плавления. Поэтому в горячих зонах используют дорогие металлы:

Для изготовления защитной одежды сотрудников, работающих в зоне действия источников излучения или радиоактивного заражения используются специальные материалы. Его основу составляет резина, пластик или каучук со специальным наполнителем из свинца и его соединений.

В качестве средств защиты могут быть задействованы противорадиационные экраны.

Защитой от гамма-излучения является и очень осмотрительное отношение к окружающим нас предметам, кажущихся на вид вполне безобидными: водолазные часы, секстанты, датчики обледенения и т. д. Их циферблаты содержат соли радия 226, являющиеся источниками альфа и гамма-излучения.

Из всех видов радиации именно гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью. В этом случае наиболее эффективным способом защиты от внешнего гамма-излучения являются специальные укрытия, а при их отсутствии — подвалы домов. Чем толще стены, тем надёжнее укрытие. Подвал многоэтажного дома способен ослабить действие радиации в 1000 раз.

К сожалению, опасность радиационного заражения может возникнуть совершенно внезапно. И облучение могут получить люди совершенно не имеющие отношения к ядерной энергетике. Надеемся, что полученная информация поможет вам сохранить своё здоровье и уберечься от угрозы дополнительного радиоактивного облучения.

Источник