胶粘剂辐射:诱导的放射性,放射性污染,去污...



许多人认为辐射是“传染性的”:人们相信,如果某物已暴露于辐射中,则其本身便成为其来源。 这些表示有其合理的层次,但是辐射“转移”到被辐射物体的能力被大大夸大了。 例如,许多人认为,您可以从拆卸的X射线机的零件,X射线图像甚至放射线医生那里“ gra一口”。 当他们开始谈论食品的伽马射线灭菌时,会产生多少噪音! 像,我们将不得不吃受辐照的食物,这意味着放射性食物。 绝对荒谬的谣言流传,“微波”残留在用微波预热的食物中,它们燃烧的房间中的空气在杀菌灯的作用下具有放射性。

在本文中,我将告诉您一切的真实情况。

当辐射引起辐射时


1934年,Frederic和Irene Joliot-Curie研究了Alpha粒子与各种元素原子的相互作用,发现其中的一些元素(铝,硼,镁)在用Alpha粒子轰击时发射出盖革计数器记录的一些辐射,但这种辐射并没有立即停止。在去除了α射线源之后,它迅速呈指数下降。 在威尔逊室进行的一项实验表明,这种辐射是正电子流,在宇宙射线中被发现得更早。 如果乔利奥特·居里的配偶没有想到居里炼金术士已经尝试了好几个世纪却一直没有发现的现象,他们就不会是居里夫人。 作为氦原子核的α粒子与铝原子核碰撞,将中子击倒,形成了磷的放射性同位素核。 这项推测是通过极其精细和熟练的化学实验证明的,借助该实验可以通过放射性分离和检测出微量的磷,如果所有原子都“成堆”收集,则在任何显微镜下都看不到。 这种磷也在我们眼前融化了。

随后的实验发现,中子,特别是那些通过水,石蜡或石墨而减速的中子,具有更大的激发核反应和激活各种物质的能力。 随着核裂变反应产生大量中子的发现,一方面,这成为一个大问题-不仅是核燃料,而且反应堆的所有结构元素都变得非常放射性。 另一方面,以这种方式可以廉价而大量地获得所需的放射性核素。 由热核爆炸的中子通量激活的空气和土壤是造成破坏的另一个严重因素,因此氢弹的“生态纯度”不过是一个神话。

那么在哪种情况下辐射会引起核反应并导致出现人工放射性呢?

正如我所说,中子对此具有特殊的能力。 很容易猜出是什么原因:中子容易渗透到原子核中。 他不需要像质子或α粒子那样克服静电排斥。 同时,中子与质子和中子是核的相同建筑材料;它也具有进入强相互作用的能力。 因此,化学元素数零是炼金术士的“哲学石”。 相反,如果没有将这个词用于以太和扭转领域的专家,那么它们可以被称为“ alphysics”。

中子可以引起任何能量的核变,最多为零。 但是其他粒子必须为此具有足够大的能量。 我已经讲过α粒子(如质子):它们需要克服库仑排斥。 对于轻元素,α粒子的能量需求为几兆电子伏特,即重不稳定核发射的α粒子所具有的能量。 较重的已经需要数十兆电子伏特-这样的能量只能在加速器中获得。 另外,随着原子核质量的增加,它本身越来越不愿意与α粒子发生反应:对于铁,向原子核中添加核子会增加成本,而不是释放能量。 如果我们还考虑到阿尔法粒子对目标的极低穿透能力,那么很明显,即使使用非常强大的阿尔法粒子流,人工放射性的强度也很低。

但是其他粒子呢? 电子,光子? 他们不需要克服排斥,但他们不愿与核心互动。 电子只能进入电磁相互作用和弱相互作用,并且在大多数情况下(对于电子捕获不稳定的核除外),只有当电子将足以转移核子与核的显着能量转移至核时,这种反应才可能发生。 这同样适用于光子-只有足够高能量的光子才能激发光核反应 ,但比光子快得多的电子在物质中失去能量,这就是为什么它效率不高的原因。

放射性衰变过程中发出的光子光谱以2.62 MeV结束-这是al 232放射性系列的最后一个成员the 208量子的能量。 而且很少有原子核的光核反应阈值低于此值。 更确切地说,有两个这样的原子核:氘和铍9

 gamma+2 textrmH rightarrowp+n


 gamma+49 textrmBe rightarrown+48 textrmBe


第一个反应在2.23 MeV以上的伽马辐射的影响下进行,其源是th 208(一系列series),第二个反应是足够的1.76 MeV-铋214的辐射(一系列铀-放射性)。

这些反应产生中子,中子又与其他原子核相互作用,产生放射性同位素。 但是这些反应的横截面本身很小,因此只有在非常高的辐射强度下才可能产生明显的诱导放射性。 为了实施其他光核反应,已经需要以数十和数百MeV量度能量的伽马射线。 在这样的能量下,不仅光子,而且通常与原子核碰撞的所有粒子-电子和正电子,介子,质子等,都以足够高的效率引起核反应。 在加速器上获得的此类粒子束会导致几乎所有最初的非放射性目标都被强烈激活。

因此,实际上,在某些情况下,当暴露于物质上的放射性辐射时,会形成放射性同位素。 但是通常严重的辐射危害是在两种情况下的残留放射性:

  • 来自暴露于中子的目标;
  • 来自加速器照射的目标。

在所有其他情况下,包括在X射线,β和γ射线(上述铍和氘除外)的影响下,都不会出现诱导放射性的放射性同位素。 当暴露于轻元素时,阿尔法辐射会产生微弱且通常短暂的诱导放射性。
X射线辐射或其他辐射(紫外线,微波等)的影响都不会引起人造放射性的出现。 受到辐射灭菌的食品和药物不会变得放射性,辐射种子以增加发芽和新品种,辐射石头使其具有颜色(如果这不是核反应堆中子通道的辐射)。 X射线机的详细信息,放射线医生的防护服以及他本人都不具有放射性!
为了说明这一点,我花了一点经验。 通过在附近的实验室租用活性为1 MBq的a 241的α源(这是HIS-07烟雾探测器所含源的活性的100倍,即使在Aliexpress上也很难买到)- 注意!放射性物质的非法流通-第220条俄罗斯联邦刑法! ),我在它下面放了一块铝板。 结果,就像在Joliot-Curie实验(使用更强大的信号源)中一样,我必须使磷30衰减为硅30以及一个半衰期为2.5分钟的正电子(还有一个中子,这也是某些东西可以激活)。 但是,经过半小时的暴露(以建立磷30的产生与衰减之间的平衡),我无法从铝板上检测到任何明显的放射性。 为此,我尝试使用带有云母窗口的盖革计数器(通过电子与电子同样的方式检测到正电子),以及闪烁检测器(将其有效记录在与hil灭过程相对应的511 keV线中)。 实验失败的原因是,在阿尔法粒子的影响下发生的核反应很少,即使在我的实验中,铝暴露于至少十亿个阿尔法粒子,在此期间仅形成了数千个放射性原子,其中大多数在曝光期间刚刚分手。 也许由于正电子的自然本底几乎为零,所以我本来可以在威尔逊的房间中检测到正电子,但我还没有完成(当我这样做时,这对本文来说是个好话题)。

隐形放射性泥


除上述情况外,大多数情况下,物体和物体表面的放射性同位素引起的污染被视为诱发的放射性。 事实是,半衰期为数月,数年和数十年,发出令人恐惧的辐射水平的物质的数量确实微不足道。 还记得镭的毫克数,它在一厘米的距离内可产生8.4 R / h吗? 它的半衰期为1600年。 如果半衰期是1.6年,并且伽马射线的能量与镭的能量相同? 然后,毫克将以8400 R / h的相同距离“发光”。

在处理放射性同位素时,在大多数实际情况下,其数量可以忽略不计。 这些是所谓的指标量 ,由其放射性来判断。 在这种情况下, 吸附现象(一种物质的沉淀和“粘附”在界面上)会上升到其最大高度。

放射化学人员必须时刻与吸附作斗争。 因此,在操作过程中,仅由于放射性同位素全部是驴子在试管或玻璃壁上,就可能完全失去放射性同位素。 有必要选择“本底”溶液的成分,但部分同位素仍会丢失,而且a,通常是未知的。 一个人必须在绝对相同的条件下进行平行实验(最多可以从一个盒子中取出试管),或者在溶液中添加一个出口标记 -另一种具有相同化学元素的放射性同位素。 您还可以用另一种方式坐在套牢中:同位素(溶液以前装在玻璃杯中)沉淀在壁上,尽管随后先用酸洗,然后用蒸馏水冲洗,但落入下一个样品中。 同时,玻璃看上去绝对干净,干净。

任何事物看起来都同样干净,但仍然在与之通讯的表面(以及内部的毛孔,缝隙等)中辐射出污垢。 不仅如此:在受辐射影响的区域,受灾人群的皮肤和头发中,动物的头发可能具有放射性。 并且并非在所有情况下都可以轻松删除此活动。 在大多数情况下,很难对被放射性核素严重污染的物体进行净化处理,并且在许多情况下,净化效果不佳。

与通常牢固地固定在其载体上的感应放射性不同,放射性核素的污染物在其表面上,因此很容易传播到其他物体,人们的手,然后进入人体,使其暴露于内部辐射。

去污-方法和工具


最简单的去污方法是用肥皂和其他表面活性剂洗涤。 这种方法几乎适用于所有事物-您可以用肥皂清洗沥青,房屋的墙壁,有生命的人以及稀有的绘画或小提琴。 在后一种情况下,请仔细进行操作,用蘸有肥皂水的挤压棉签擦拭表面,并立即用相同的干净棉签擦拭,然后用滤纸除去残留的水。 因此,在切尔诺贝利灾难最热的日子里,小提琴的辐射在基辅房屋打开的窗户附近,并“有条件地”“有条件”紧密地“闪亮”约1 mR / h,从而能够减少到完全可以接受的程度,从而节省了仪器的成本。 除表面活性剂外,还有专门的去污剂,其中还包含络合剂(例如EDTA),离子交换树脂,沸石和其他吸附剂。 络合剂有助于将形成阳离子的放射性核素转移到溶液中,而相反,离子交换组分和吸附剂则将它们从溶液中除去,将它们转化成键合形式,但不在失活的表面上。 因此,众所周知(并已在我们的实验室中积极使用)新西伯利亚的“保护”净化方法,该方法适用于该原理。

但是,这样的工具通常是不够的:放射性核素牢固地结合在表面上,位于孔隙和微裂纹的深处。 在这种情况下,有必要使用更严格的方法-用酸处理表面,该酸可溶解金属表面层和金属上的锈皮,并有助于放射性污染物的解吸。 他们还使用强氧化剂,这些氧化剂可以破坏表面的有机污染,并附着在放射性粉尘上。 在核电厂中,当零件先用高锰酸钾的碱性溶液处理,然后用酸处理时,通常采用双向去污方法对设备进行去污。
对于金属表面,电化学方法是一种有效的去污方法。 目标大致相同-去除金属的表面层,即浸有放射性核素的腐蚀层。 但是,由于可以使用最少量的电解质,因此可以大大减少液体放射性废物的数量。 这就是所谓的半干式电解槽-将一块布或浸有电解质的毡涂在去污表面上,并在其顶部放置第二个电极。 去污的部分或表面是阳极,通常使用铅板作为阴极,容易变形以紧密贴合去激活的表面。

为了对难以清除的放射性污染物进行净化,例如从紧急切尔诺贝利反应堆上方飞行的直升机中去除,也使用了喷砂处理。 但是,它会产生大量的放射性粉尘,严重破坏被污染的表面,并且通常效率较低。

如果上帝突然禁止,如果您突然发现自己处于放射性污染区,并且需要紧急停用某些东西,那么我建议使用洗碗精(Fairy等)或添加草酸的洗衣粉。 您也可以使用家用管道清洁剂,例如Cif,这些清洁剂中已经含有酸。
从诱发的辐射中,失活通常无济于事。 毕竟,它的源位于辐射物体的深处-中子具有很高的穿透力。 但是不可能总是说去污染意味着辐射源与之相关。

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诱发辐射是一种真实的现象,但是它被神话所笼罩,以至于它本身已成为一种神话。 实际上,在许多情况下必须考虑诱导放射性的形成,但是在正常处理放射性物质和其他电离辐射源时,不必担心诱导辐射。 但是放射性核素的污染不仅更加真实,而且更加危险。

在KDPV-ZGRLS“ Duga”上。 图片由Mike Deere摄。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN448432/


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