Những loại vật liệu thường hay được sử dụng trong bức xạ Shielding

Những loại vật liệu thường hay được sử dụng trong bức xạ Shielding

Vật liệu sử dụng trong bức xạ Shielding

Bức xạ có thể là một mối quan tâm nghiêm trọng trong các cơ sở điện hạt nhân, hệ thống công nghiệp hoặc y tế x-ray, các dự án đồng vị phóng xạ, công việc gia tốc hạt, và một số trường hợp khác. Có chứa bức xạ và ngăn không cho nó gây tổn hại thể chất cho người lao động hoặc môi trường xung quanh của họ là một phần quan trọng trong vận hành thiết bị phát ra tia nguy hiểm tiềm tàng. Giữ gìn an toàn cả con người và cấu trúc vật chất có thể bị tổn hại từ tia bức xạ là mối quan tâm quan trọng, cũng như che chắn vật liệu tháp giải nhiệt nước nhạy cảm, chẳng hạn như các thiết bị điện tử và phim chụp ảnh.

Quá trình điều chỉnh các hiệu ứng và mức độ xâm nhập của tia phóng xạ khác nhau tùy theo loại phóng xạ liên quan. Gián tiếp bức xạ ion hóa, trong đó bao gồm nơtron, tia gamma, và x-quang, được phân loại một cách riêng biệt từ trực tiếp bức xạ ion hóa, trong đó bao gồm các hạt tích điện. Vật liệu khác nhau là phù hợp hơn cho một số loại bức xạ hơn những người khác, như được xác định bởi sự tương tác giữa các hạt cụ thể và các thuộc tính nguyên tố của vật liệu che chắn.

Tổng Shielding Thuộc tính

Bức xạ che chắn được dựa trên nguyên tắc của sự suy giảm, đó là khả năng làm giảm tác dụng của sóng hoặc ray bằng cách ngăn chặn hoặc dội lên hạt thông qua một vật liệu rào. Hạt tích điện có thể bị suy yếu do bị mất năng lượng để phản ứng với các điện tử trong hàng rào, trong khi x-ray và bức xạ gamma được giảm độc lực thông qua phát xạ quang, tán xạ, hoặc sản xuất cặp. Neutron có thể được thực hiện ít độc hại thông qua một sự kết hợp của sự tán xạ đàn hồi và không đàn hồi, và hầu hết các rào cản neutron được xây dựng với tài liệu khuyến khích các quá trình này. Các loại chính của bức xạ gặp phải trong các dự án công nghiệp bao gồm:

• Gamma và X-quang Shielding: Đây là dạng bức xạ điện từ xảy ra với các mức năng lượng cao hơn so với những hiển thị bằng tia cực tím hay nhìn thấy được.
• Neutron Shielding: Neutron là các hạt có không phải là một tích cực và cũng không một điện tích âm, và do đó cung cấp một loạt các mức năng lượng và khối lượng đó phải được chặn.
• Alpha và Beta hạt: hạt Alpha được mang điện tích dương hạt nhân helium, và là tương đối dễ dàng để ngăn chặn, trong khi các hạt beta được tích điện âm electron là khó khăn hơn để che chắn chống lại.

Có một số yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn và sử dụng vật liệu che chắn phóng xạ. Cân nhắc như hiệu quả suy giảm, sức mạnh, sức đề kháng để thiệt hại, tính chất nhiệt, và hiệu quả chi phí có thể ảnh hưởng đến an toàn bức xạ trong nhiều cách. Ví dụ, các kim loại mạnh mẽ và khả năng chịu thiệt hại bức xạ, nhưng họ trải qua những thay đổi về tính chất cơ học của họ và làm suy giảm trong những cách nhất định khi tiếp xúc với bức xạ. Tương tự như vậy, bê tông rất mạnh, bền, và tương đối rẻ tiền để sản xuất, nhưng trở nên yếu hơn ở nhiệt độ cao và ít hiệu quả tại neutron chặn.

Để biết thêm thông tin về các loại khác nhau của bức xạ, cũng như vật lý liên quan đến bức xạ che chắn, vui lòng truy cập Vật lý Xã hội Y tế.

Gamma và X-ray Shielding

Trong hầu hết các trường hợp, các tài liệu mật độ cao sẽ có nhiều lựa chọn thay thế hiệu quả hơn so với mật độ thấp để ngăn chặn hoặc làm giảm cường độ của bức xạ. Tuy nhiên, vật liệu có mật độ thấp có thể bù đắp cho sự chênh lệch với tăng độ dày, đó là quan trọng như mật độ che chắn trong các ứng dụng. Chì đặc biệt thích hợp cho việc làm giảm tác dụng của tia gamma và tia X do số nguyên tử của nó cao. Con số này là số lượng của proton trong một nguyên tử, do đó, một nguyên tử dẫn đầu đã có một số lượng tương đối cao của các proton cùng với một số tương ứng của các electron. Những electron chặn nhiều của gamma và tia X hạt mà cố gắng để vượt qua qua một hàng rào chì, và mức độ bảo vệ có thể được pha trộn với các rào cản che chắn dày hơn. Tuy nhiên, điều quan trọng là hãy nhớ rằng còn nhiều tiềm năng cho một số tia sáng làm cho nó thông qua các che chắn, và đó là một rào cản tuyệt đối có thể không thực hiện được trong nhiều tình huống.

Alpha và Beta Shielding

Trong khi mật độ vẫn là một đặc điểm quan trọng để ngăn chặn alpha và beta bức xạ, độ dày là ít hơn của một mối quan tâm. Một centimet duy nhất của nhựa là đủ để che chắn chống lại các hạt alpha, như là một nửa-inch giấy. Trong một số trường hợp, dẫn đầu là không hiệu quả trong việc ngăn chặn các hạt beta, vì họ có thể tạo ra bức xạ thứ cấp khi đi qua các phần tử với một số nguyên tử cao và mật độ. Thay vào đó, nhựa có thể được sử dụng để tạo thành một hàng rào hiệu quả để đối phó với bức xạ beta-năng lượng cao. Khi các hạt beta điện âm nhấn một tài liệu mật độ cao, chẳng hạn như vonfram, các electron bị chặn, nhưng các mục tiêu mà các rào cản nhằm bảo vệ có thể thực sự trở thành chiếu xạ.

Neutron Shielding

Chì là khá hiệu quả để ngăn chặn bức xạ neutron trong linh kiện máy cắt plasma cnc, là neutron là không tích điện và chỉ đơn giản là có thể đi qua các vật liệu dày đặc. Vật liệu gồm các yếu tố số nguyên tử thấp là một lợi thế cho dừng loại bức xạ bởi vì họ có một xác suất cao hơn hình thành mặt cắt đó sẽ tương tác với các neutron. Hydrogen và vật liệu hydro dựa trên đang rất phù hợp cho công việc này. Hợp chất với nồng độ cao của các nguyên tử hydro, như nước, tạo thành rào cản neutron hiệu quả ngoài việc che chắn các chất tương đối rẻ tiền. Tuy nhiên, các tài liệu mật độ thấp có thể phát ra tia gamma khi chặn neutron, có nghĩa là bức xạ neutron che chắn hiệu quả nhất khi nó kết hợp cả hai yếu tố số nguyên tử cao và thấp. Các tài liệu mật độ thấp có thể phân tán các neutron qua tán xạ đàn hồi, trong khi các phân đoạn có mật độ cao chặn các tia gamma tiếp theo với tán xạ không đàn hồi.