Sugárzáskémia a nukleáris üzemanyag-ciklus

Kölcsönhatás a sugárzás és az anyag

Sugárzás-kémiai folyamatok által kezdeményezett korpuszkuláris sugárzás és a nagy energiájú foton. Amikor áthaladó közeg ezt a sugárzást termel ionizációs gerjesztés. Különböztesse közvetlenül ionizáló sugárzás (töltéssel rendelkező részecskék) és közvetve ionizáló (foton sugárzás, neutronok). Elvileg a gamma-sugarak képesek közvetlenül okoz ionizáció. Azonban, azok említett közvetve ionizáló sugárzás, mint a aktusok száma közvetlen ionizációs képest elhanyagolható száma ionizációs események által okozott másodlagos elektronok.

2. 1. A töltött szemcsék

A töltött szemcsék - alfa és béta-sugárzás radioaktív bomlás, és a gyorsított elektronok és pozitív töltésű ionok (.. protonok, deuteronokat, töltött részecskékre urán hasadási, többszörösen gyorsított ionok elemek, stb) elveszítik energiájukat a közegben miatt az elektromágneses kölcsönhatás elektronikus molekulák kagyló (elsődleges mechanizmus), ami az ionizációs és gerjesztési, és a kölcsönhatás a Coulomb területén atommagok és elektronok a fékezés által kezdeményezett röntgensugarak. Ennek megfelelően, az energia veszteség ezeken a csatornákon, és az úgynevezett ionizációs sugárzás.

A nemrelativisztikus nehéz töltött részecske átlagos ionizációs energia veszteség egységnyi hossza az útvonal által leírt képlet Bethe:

ahol: E - a kezdeti kinetikus energia a részecske, X - koordináta irányába részecske mozgás; Z és E - A töltés a részecske és az elektron rendre, m - elektron nyugalmi tömege, Vo - a kezdeti sebesség a részecske, Z - atomszámú táptalajban - atomtömege közepes - közepes sűrűségű, No - Avogadro-szám, I - átlagos gerjesztési potenciál ( a mértani átlagát az összes gerjesztési és ionizációs potenciál közeg molekulák). Formula (2. 1) akkor érvényes, ha az E<

hívott, illetve a több fékező és az elektronikus közepes sűrűségű.

A nem-relativisztikus elektronok gyorsított veszteséget átlagos ionizációs leírható a Bethe képlet a következő:

Elemzés a Bethe képlet vezet két fontos következtetéseket:
1) A beállítás (- dE / dx) ion növekedésével meredeken csökken részecskesebesség,

2) ugyanazon a elektron energia és nehéz töltött részecskék paraméter (- dE / dx) ion az elektronok számára sokkal kisebb, mint a nehéz részecskék, és a behatolási mélység az anyagban, illetve sokkal nagyobb.

Számos kísérletek kimutatták, hogy Bethe képletű megfelelően tükrözi a természet a energiaveszteség a feltöltött részecskék az ionizációs és fel lehet használni A kvantitatív számításhoz.

A energiaveszteség nehéz töltött részecskék bremsstrahlung (sugárzási veszteségekkel) hez viszonyítva kicsi az ionizációs veszteséget. Ha az arány a elektronok az ionizációs sugárzás veszteség:

ahol: E - a kezdeti energia az elektronok, MeV; Z - a rendszám a közeg. Az ionizáló elektron veszteségek négyzetével arányos az atomszáma Z és majdnem arányos a kezdeti energia E. nagy energiákon, a sugárzási veszteség túlsúlyban. A csökkenő energia fontos szerepet játszanak ionizitsionnye veszteség. Egy bizonyos energia, az úgynevezett kritikus értéket (E). ionizációs és sugárzási veszteség egységnyi utat összehasonlíthatók. A kritikus energia függ az anyag természetétől. Például, hogy a hidrogén is 500 MeV, és az ólom - csak 11 MeV. Teljes energiaveszteség egységnyi utat egy töltött részecske összegével egyenlő az ionizációs és sugárzási veszteség:

Töredékei urán hasadási, és gyorsított nehéz ionok (mint például a szén-dioxid-ionok, és a xenon t. D.) különböző töltés és jellemzi nagy tömegeket. Leírni energiaveszteség ezen részecskék Bethe formula nem alkalmazható. A hasadási és gyorsított ionok elvesztik energia ionizációs és gerjesztési rugalmas ütközés a magok az atomok. A relatív hozzájárulását ezeket a folyamatokat eltérő a különböző energiák és felelős a részecskéket. Behatoló anyag fragmentum elfog elektronok és töltését csökken. Ennek következtében, az energia veszteséget csökkenteni ionizációs gerjesztés. Ugyanakkor az energiaveszteség növekedése rugalmas ütközések. Mozgás fragmentum befejezi a közvetlen ütközés a mag környezetben, ahol van egy viszonylag nagy energia átvitel.

Ahhoz, hogy írja le a teljes elvesztése nagy energiájú töltött részecskék energiát szaporító a közegben a „fékezési képessége egy anyag”. Lineáris fékezési képessége az anyag S - az aránya az átlagos energia dEsr. elveszett a részecske az anyag érintkezésbe őket egy egységnyi hosszúságú dl útját:

Mass fékerőt anyag (S /) az aránya a lineáris fékezési képességét egy olyan anyagnak a sűrűsége az anyag:

S / = (1 /) (dEsr / dl) (2. 8)

2.1 ábra. A függőség a tömeges fékerőt származó energia a töltött részecskék

Általában, a függőség a S / a töltött részecske energia ábrán látható. 2. 1. A Sun cselekmény által leírt Bethe és jellemzi túlsúlya ionizációs veszteséget. A függés a szegmens AB (a végén a út) úgy határozzuk meg, elektronbefogás közeg és a területen DM - polarizációs hatást.