Radiazione neutronica
La radiazione di neutroni è una radiazione ionizzante costituita da neutroni liberi (con diverse energie cinetiche ).
Poiché i neutroni sono elettricamente neutri, le cariche sui nuclei atomici e sugli elettroni non hanno alcuna influenza sul loro movimento. La radiazione di neutroni quindi penetra nella materia in modo relativamente facile. L' effetto ionizzante nasce indirettamente, principalmente attraverso l'impatto dei nuclei atomici leggeri o dei loro componenti (ad esempio i protoni ), che a loro volta hanno un effetto ionizzante. Tali collisioni rendono i neutroni più bassi di energia (più lenti).
L'effetto principale dei neutroni lenti, soprattutto termici, si basa sulla loro capacità di attaccarsi ai nuclei atomici ( cattura dei neutroni ). Un isotopo dell'atomo di cattura è formato con un numero di massa aumentato di 1 . Molti degli isotopi creati in questo modo sono radioattiva , in modo che la radiazione ionizzante può ancora verificarsi molto tempo dopo irraggiamento neutronico (a seconda del tempo di dimezzamento dell'isotopo) a causa del decadimento.
Lo stato libero del neutrone termina sempre dopo un tempo molto breve con una cattura di neutroni o un'altra reazione nucleare . Solo in un alto vuoto un neutrone libero ha una "possibilità" di "sperimentare" il suo decadimento radioattivo .
fonti
La radiazione cosmica è nell'atmosfera o al suolo per interazione con molecole naturali prive di radiazioni di neutroni. La radiazione di neutroni è prodotta raramente attraverso il decadimento naturale dei nuclei atomici ; sono prodotti artificialmente con l'aiuto di sorgenti di neutroni . Nel reattore nucleare , i neutroni vengono rilasciati durante la fissione nucleare , così come la fusione nucleare .
Un'altra potente fonte sono le bombe ai neutroni . Con l'aiuto della radiazione di neutroni, può uccidere le persone nell'area bersaglio, ma lasciare edifici e infrastrutture relativamente intatti.
uso
Nella ricerca sui materiali, i fasci di neutroni vengono utilizzati per determinare la struttura atomica o molecolare dei solidi ( dispersione dei neutroni ). Per monitorare la sottocriticità di un reattore nucleare, la radiazione di neutroni può ad es. B. può essere utilizzata una sorgente di neutroni radio-berillio . Nella radioterapia , si è tentato di uccidere le cellule cancerose con fasci di neutroni; A causa degli effetti collaterali nei tessuti sani, questo è usato raramente.
Vedi anche: Ricerca con neutroni
Effetto dannoso sugli esseri viventi
L'effetto nocivo più importante dei neutroni veloci nei tessuti viventi è la diffusione elastica dell'idrogeno . Genera protoni di rinculo , che a loro volta ionizzano fortemente e quindi sono dannosi nel tessuto. Un danno indiretto da radiazione di neutroni termici arriva attraverso la radiazione gamma conclusa che quando la cattura è formata da un neutrone di idrogeno: 1 H + n → 2 H + 2.2 MeV .
La nocività della radiazione di neutroni è presa in considerazione dagli elevati fattori di ponderazione delle radiazioni dell'ordinanza tedesca sulla protezione dalle radiazioni con valori da 5 a 20.
La radiazione di neutroni sia veloce che termica può convertire nuclei atomici stabili attraverso reazioni nucleari in nuclei atomici radioattivi : questa è la cosiddetta attivazione .
Effetto dannoso sui materiali strutturali
La radiazione di neutroni ha generalmente un impatto negativo sui materiali strutturali come l' acciaio (vedere danni da radiazioni ). Spargendosi sui nuclei atomici, i neutroni creano difetti nel reticolo cristallino, che di solito portano all'infragilimento del materiale. L' attivazione e la conversione associata di componenti in lega possono anche avere effetti (principalmente negativi) sulle proprietà del materiale. Questi processi si verificano in particolare in luoghi con una fluenza neutronica molto elevata , come i recipienti a pressione dei reattori , i loro interni e il rivestimento delle barre di combustibile . Simili grandi fluenze di neutroni si verificano nei reattori a fusione , per cui anche qui l'energia dei neutroni è particolarmente alta. Pertanto, lo sviluppo di materiali per le future centrali elettriche a fusione è una sfida importante.
schermatura
Una schermatura contro la radiazione di neutroni, di solito utilizza una combinazione di effetti fisici ed è composta da diversi materiali a strati. Un moderatore , ad esempio acqua, paraffina , grafite o plastica, rallenta i neutroni liberi veloci. I neutroni termici sono assorbiti , ad esempio, dal cadmio o dal boro . La radiazione gamma associata viene ridotta in particolare da strati di calcestruzzo , acciaio e piombo di spessore corrispondente .
link internet
- Il "Glossario sulla protezione dalle radiazioni" del Forschungszentrum Jülich spiega molti termini relativi alle radiazioni ionizzanti (alfa, beta, radiazioni gamma, regolamenti, protezione dalle radiazioni, ecc.)
Prove individuali
- ↑ name = ITER the ITER International Team: Materials Challenges for ITER. (PDF) URL consultato il 18 agosto 2016 .