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
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
ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑ κοσμική ακτίνες-γ ακτίνες-χ ακτίνες-uv ΟΡΑΤΟ ακτίνες-ir Μικροκύματα Ραδιοκύματα
Τα όρια των διαφόρων περιοχών δεν καθορίζονται επακριβώς
ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Οι παραγόμενες από ασταθείς πυρήνες: σωματίδια α και β, ακτίνες γ
ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Δέσμες Επιταχυνθέντων Φορτισμένων Σωματιδίων, όπως: e, p, d, He - 1 2 4 2 1 1 2, βαρύτεροι πυρήνες Ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο βρίσκεται στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικής Έρευνας (CERN) στη Γενεύη
Ακτίνες-Χ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες μικρού μήκους κύματος, π.χ. ακτίνες-χ, ακτινοβολία πέδησης (με λ=10 25 nm και E=125 50 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 4 9 12 1 2 4Be 6C 0n Νετρόνια (ταχέα και βραδέα)
ΜΗ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ Αλληλεπιδρούν με την ύλη παράγοντας σχεδόν αποκλειστικά μόνο διεγέρσεις π.χ. ορατά ή εγγύς υπεριώδη φωτόνια
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
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
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)
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
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)
Διάφορες κλειστές ραδιονουκλίδια-πηγές Πινακίδες σήμανσης ασφάλειας για ραδιενεργά υλικά
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
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
ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Πηγές ακτινοβολίας γ Πηγή 60 Co: Παρασκευή (σε πυρηνικό αντιδραστήρα): 59 Co + 1 n 60 Co + γ Σε χρήση: Ποσότητα 100-10000 Ci (για βιομηχανίες και πανεπιστήμια) Ποσότητα 1000 Ci (για ραδιοθεραπείες) Θωράκιση: Τύπου φρέατος, τύπου λαβυρίνθου (Gammacell, θωρακισμένο δωμάτιο) Διάγραμμα διάσπασης 60 Co
ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Πηγή Gammacell (της Nordion International Inc. του Καναδά) για ακτινοβόληση μικρών δειγμάτων
ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ - ΠΗΓΕΣ Εγκαταστάσεις ακτινοβολήσεων με 60 Co για εμπορική χρήση (Nordion International Inc., Οντάριο Καναδά)