METODY DETEKCJI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO 3

Transkrypt

1 METODY DETEKCJI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO 3

2 ENERGETYKA JĄDROWA KONWENCJONALNA (Rozszczepienie fision) n + Z Z 2 A A A2 Z X Y + Y + m n + Q A ~ 240; A =A 2 =20 2 E w MeV / nukl. Q 200 MeV A ENERGETYKA TERMOJĄDROWA (Synteza fusion) A A2 A3 Z X + Z Y Z Z Q 2 3 A, A 2 =, 2, 3 Q ~0-20MeV 2

3 TEORIA FIZYCZNA PROCESU ROZSZCZEPIENIA Model kroplowy jądra n powolny neutron fragmenty jądra 0-4 s 3

4 REAKCJE TERMOJĄDROWE W GWIAZDACH (I) CYKL BETHEGO (CYKL CN), H. BETHE,939 H + 26C 37 N + γ a) b) 3 7 c) d) e) 5 8 f) N 36 C + β + + ν H + 36C 47 N + γ H + 47 N 58 O + γ O 57 N + β + + ν H + 57 N 26 C + 24 He 4H 24 He e + 2ν + Q Q = 25.7MeV C katalizator reakcji 4

5 REAKCJE TERMOJĄDROWE W GWIAZDACH (II) CYKL PROTONOWY 2 + a) H + H H + β + ν 2 + a2) H + H H + β + ν 2 3 b) H + H He + γ 2 3 b2) H + H He + γ c) He+ He He + H H He + 2 e + 2ν + 2γ + Q 2 Q = 26.2 MeV 5

6 REAKCJE TERMOJĄDROWE - WYBUCH TERMOJĄDROWY Parametry: Energia: J miesięczna produkcja energii na kuli ziemskiej Temperatura: MT TNT 0 7 K Czas: µs = 0-6 s Wnioski:. Tylko szybkie reakcje syntezy. 2. Duża gęstość ładunku termojądrowego. 3. Zapalnik wybuch jądrowy. 4. Reakcje T + D. 5. Stan stały lub ciekły ( 6 Li) U lub 239 Pu (+ powłoka 238 U/ 232 Th). 6

7 BIOLOGICZNE SKUTKI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO Somatyczne występujące w organizmie osoby napromieniowanej Genetyczne występujące w organizmie potomstwa Stochastyczne przypadkowe, o pewnym(znanym) prawdopodobieństwie Nie-stochastyczne progowe, występują zawsze po przekroczeniu pewnej dawki progowej, nigdy poniżej Somatyczne Stochastyczne Nie-stochastyczne (progowe) Genetyczne Stochastyczne Zadania ochrony radiologicznej. uniknięcie efektów nie-stochastycznych 2. obniżenie częstości efektów stochastycznych zasada ALARA: As Low As Reasonably Achievable 7

8 DOZYMETRIA I OCHRONA RADIOLOGICZNA Podstawowe pojęcia:. dawka ekspozycyjna Q C X = m kg (jonizacja powietrza) Q sumaryczny ładunek jonów; m masa 2. dawka pochłonięta (energia pochłonięta) E J D = Gy = m kg [Grey] E energia przekazana przez promieniowanie 3. moc dawki a) ekspozycyjnej b) pochłoniętej P x P D X t D t = A s = Gy s 8

9 4. aktywność (liczba rozpadów jądrowych) A N t = Bq = s [bekerel] aktywność właściwa A A w = Bq m koncentracja objętościowa (skażenie objętościowe) kg A A s = Bq S 2 m 5. dawka równoważna skażenie powierzchniowe H = QND [Sv = J/kg] [Sivert] D dawka pochłonięta[gy] Q współczynnik jakości(q = WSB; współczynnik skuteczności biologicznej) N współczynnik modyfikujący 9

10 6. skuteczna dawka równoważna H = Σw E T H T H T średnia dawka przypadająca na określony narząd lub tkankę w T współczynnik ważenia 7. kolektywna skuteczna dawka równoważna S = n [ManSv] H E n liczba osób wysawionych na działanie promieniowania H e - średnia skuteczna dawka równoważna 0

11 Na podstawie danych z Hiroszimy i Nagasaki przyjmuje się, że zależność dawka - efekt dla promieniowania jonizującego jest dla dużych dawek linią prostą. Dla małych dawek zależność dawka - efekt może mieć różny charakter.. Zależność przewiduje istnienie pewnego progu dawki poniżej którego nie występują żadne skutki. 2. Dla małych dawek skutek zdrowotny jest nieproporcjonalnie większy. 3. Ekstrapolacja liniowa zależności dla dużych dawek. 4. Zjawisko hormezy.

12 TABELE WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKÓW Q i w T Rodzaje promieniowania Q Narząd D w T w R X, γ, elektrony (β) Gruczoły płciowe 0,25 4,0 protony, neutrony 0 Klatka piersiowa 0,5 2,5 α 20 Szpik kostny 0,2 2,0 Ciężkie jony 20 Płuca 0,2 2,0 Tarczyca 0,03 0,5 Kości 0,03 0,5 Pozostałe narządy 0,30 5,0 w R współczynnik ryzyka[/ksv] = ksv - Razem,00 6,5 w R prawdopodobieństwo wystąpienia efektów(uszkodzeń) biologicznych w (promile) przy wystawieniu na dawkę Sv. 2