ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΘΕΜΑΤΑ: 1. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ Αλληλεπιδράσεις σωματιδίων α, β, ακτίνων γ και νετρονίων Φυσικά και χημικά αποτελέσματα της ακτινοβολίας στην ύλη 2. ΥΓΕΙΟΦΥΣΙΚΗ Ποσότητες και μονάδες ακτινοβολίας Βιολογικές επιπτώσεις της ακτινοβολίας Πηγές έκθεσης σε ακτινοβολία Ραδιολογική προστασία και έλεγχος

2 1. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ: Ενέργεια που μεταδίδεται με τη βοήθεια είτε ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (φωτονίων) ή υποατομικών σωματιδίων Αν αυτά προκαλούν ιοντισμούς στο υλικό που διαπερνούν τότε η ακτινοβολία καλείται ιοντίζουσα

3 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑ κοσμική ακτίνες-γ ακτίνες-χ ακτίνες-uv ΟΡΑΤΟ ακτίνες-ir Μικροκύματα Ραδιοκύματα

4 Τα όρια των διαφόρων περιοχών δεν καθορίζονται επακριβώς

5 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Οι παραγόμενες από ασταθείς πυρήνες: σωματίδια α και β, ακτίνες γ

6 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Δέσμες Επιταχυνθέντων Φορτισμένων Σωματιδίων, όπως: e, p, d, He , βαρύτεροι πυρήνες Ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο βρίσκεται στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικής Έρευνας (CERN) στη Γενεύη

7 Ακτίνες-Χ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες μικρού μήκους κύματος, π.χ. ακτίνες-χ, ακτινοβολία πέδησης (με λ=10 25 nm και E= ev) Άνοδος + - e - Λυχνία παραγωγής ακτίνων-χ Κάθοδος 240 Pu 4Be 9 94 Τυπική διπλότοιχη κάψουλα για τη θωράκιση πηγών νετρονίων τύπου 9 Βe(α,n) 12 C Be 6C 0n Νετρόνια (ταχέα και βραδέα)

8 ΜΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Αλληλεπιδρούν με την ύλη παράγοντας σχεδόν αποκλειστικά μόνο διεγέρσεις π.χ. ορατά ή εγγύς υπεριώδη φωτόνια

9 ΠΗΓΕΣ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια π.χ. 60 Co, 137 Cs, Sr, Επιταχυντικές μηχανές π.χ. επιταχυντές e, επιταχυντές ιόντων Y Πυρηνικοί αντιδραστήρες π.χ. ακτινοβολία-γ, νετρόνια 90 90

10 ΠΗΓΕΣ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ Μηχανισμός λειτουργίας: Μεταφορά ενέργειας στο ακτινοβολούμενο σύστημα χωρίς μεσολάβηση υλικού μέσου Εκλογή πηγής: Ανάλογα με τη φύση και το μέγεθος του στόχου (π.χ. αέρια, υγρά, στερεά, επιφάνειες Αποτέλεσμα ακτινοβόλησης: Εξαρτάται από είδος και ενέργεια ακτινοβολίας και από τη θέση της πηγής

11 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΟ ΧΡΟΝΟΣ ΥΠΟΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ (Τ 1/2 ) ΦΥΣΙΚΑ ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ ΤΥΠΟΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΥΡΙΑΣ ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ (Mev) 210 Po 138 ημέρες -α, 5,304 (100%) 226 Ra 1620 χρόνια -α, 4,777 (94,3%) 222 Rn 3,83 ημέρες -α, 5,49 ΤΕΧΝΗΤΑ ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ 137 Cs 30 χρόνια -γ, 0,6616 (82%) 60 Co 5,27 χρόνια (2) -γ, 1,17 και 1,33 3 H 12,26 χρόνια -β, 0,018 (max) 32 P 14,22 ημέρες -β, 1,710 (max) 90 Sr 28,0 χρόνια -β, 0,544 (max) 90 Y 64 ώρες -β, 2,25 (max) 35 S 87,2 ημέρες -β, 0,167 (max)

12 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ Στερεές, υγρές, αέριες Ανοιχτές, κλειστές Σημειακές ή μη σημειακές Σε κάθε περίπτωση ενδιαφέρει: 1. Το είδος της ακτινοβολίας (π.χ. -α, -β ή -γ) 2. Η ενέργεια και το ποσοστό εκπομπής της ακτινοβολίας 3. Ο χρόνος υποδιπλασιασμού του ισοτόπου 4. Η ένταση της πηγής (Bq) τη στιγμή παρασκευής της (± σφάλμα) 5. Ημερομηνία παρασκευής

13 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ. Σε υπόβαθρο με υλικό δύσκολα διαβρούμενου (π.χ. χρυσός, πλατίνα) Στερεές Απόθεση χλωριωμένου διαλύματος, ήπια εξατμιζόμενου ή λεπτής σκόνης, ή με ηλεκτροαπόθεση Κάλυμμα με μικρό συντελεστή απορρόφησης (π.χ.) σελοφάν, πολυαιθυλένιο Πηγή σε μορφή δίσκου Πηγές εκτεταμένης επιφάνειας (ορθογώνια και κυκλική)

14 Διάφορες κλειστές ραδιονουκλίδια-πηγές Πινακίδες σήμανσης ασφάλειας για ραδιενεργά υλικά

15 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Υγρές: Κυρίως ραδιοφάρμακα (διάγνωση, θεραπεία) Αέριες: Αμπούλες με 14 CO 2, 35 SO 2, αέριους RH με 14 C και 3 Η κ. άλ. Γραμμικές πηγές

16 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Πηγές ακτινοβολίας α Πηγή 210 Po: Ηλεκτροαπόθεση 1 mci 1 Ci πάνω σε χρυσό, με κάλυμμα μίκας και βάση χάλυβα Προσοχή(!) σε ανάκρουση και υψηλό ιονισμό Πηγές ακτινοβολίας β Πηγή 90 Sr: Ηλεκτροαπόθεση 5 mci 1 Ci πάνω σε άργυρο με κάλυμμα λεπτό φύλλο αργύρου Προσοχή(!) σε εισπνοή Sr (ενσωμάτωση σε οστά) Πηγή ακτινοβολίας-α Α: Χρυσός δίσκος Β: Βάση χάλυβα C: Κάλυμμα μίκας

17 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Πηγές ακτινοβολίας γ Πηγή 60 Co: Παρασκευή (σε πυρηνικό αντιδραστήρα): 59 Co + 1 n 60 Co + γ Σε χρήση: Ποσότητα Ci (για βιομηχανίες και πανεπιστήμια) Ποσότητα 1000 Ci (για ραδιοθεραπείες) Θωράκιση: Τύπου φρέατος, τύπου λαβυρίνθου (Gammacell, θωρακισμένο δωμάτιο) Διάγραμμα διάσπασης 60 Co

18

19 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Πηγή Gammacell (της Nordion International Inc. του Καναδά) για ακτινοβόληση μικρών δειγμάτων

20 ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Εγκαταστάσεις ακτινοβολήσεων με 60 Co για εμπορική χρήση (Nordion International Inc., Οντάριο Καναδά)