Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Радиоактивное излучение Атомные реакторы и батареи

Изотопные генераторы тепла, электричества и света

Одним из критериев улучшения условий жизни человека, является количество электроэнергии, которое он потребляет. Анализ явления радиоактивности в плане его возможного применения в сфере энергетики показывает, что запасенную ядерную энергию можно конвертировать в тепловую в процессах радиоактивного распада, аннигиляции вещества с антивеществом, ядерных реакциях деления тяжелых ядер (под действием тепловых и/или быстрых нейтронов), или в ядерных реакциях синтеза легких ядер (в первую очередь - изотопов водорода).

Самый эффективный способ - аннигиляция - пока не нашел практического применения ввиду отсутствия на Земле антивещества. Поэтому сейчас запасенная ядерная энергия может быть выделена в ходе следующих процессов:

- при радиоактивном распаде, например

226*а-^222Вп + АЕ

- при синтезе тяжелых ядер из легких, например

D + T-r4He + n + AЕ

- при делении тяжелых ядер на более лёгкие, например

235U+n^2 осколка + (2 - 3) нейтрона + АЕ.

Реакции синтеза и деления ядер имеют цепной характер.

Энергия АЕ, выделяющаяся при протекании ядерной реакции, определяется разностью масс начальных и конечных продуктов (дефектом массы). Масса, равная 1 а.е.м., соответствует энергии 931,5 MэВ, т.е. почти 1 ГэВ. Выделение ядерной энергии возможно как при синтезе легких ядер, так и при делении тяжелых.

В практической энергетике удалось реализовать первый и третий процесс, ведется интенсивные поиски осуществления в контролируемых условиях второго процесса -термоядерного синтеза.

В данной лекции мы посвятим изотопным источникам тока (атомным батареям), обеспечивающим превращение энергии, выделяющейся в процессе радиоактивного распада ядер, в тепло, электрический ток, и/или свет.

Одни и те же вещества характеризуются различными значениями m для одного вида излучения. Чем выше энергия излучения, теме ниже линейный коэффициент поглощения. Как видно, чем меньше значение m, тем слабее поглощение и тем выше проникающая способность электромагнитного излучения. Например, для ослабления электромагнитного излучения с начальной энергией квантов 250 кэВ в 100 раз необходим 7-сантиметровый слой свинца, обладающего самым высоким коэффициентом ослабления. Поэтому для защиты  от рентгеновского и g-излучения используются в основном свинцовые экраны .

Таким образом, все виды ионизирующих излучений  вызывают ионизацию и возбуждение атомов, молекул облучаемых объектов, в т.ч. и  биологических систем. Однако, при облучении живых объектов различными видами излучений в одинаковых дозах возникают радиобиологические эффекты, различающиеся в количественном и качественном отношениях. Это связано с неодинаковым пространственным распределением энергии квантов или частиц при взаимодействии их с атомами в облучаемом микрообъеме,  в первую очередь коэффициента ЛПЭ ионизирующих излучений

Ослабление интенсивности потока β-излучения в веществе также приближенно подчиняется экспоненциальной зависимости

N (х) = N0 e m x

где N0, N (х) - число бета-частиц, падающих и прошедших через вещество с толщиной х; m - линейный коэффициент поглощения, который характеризует поглощающую способность вещества. 

Таблица 1

Значения линейного коэффициента поглощения m и ослабления g-излучения в различных веществах в зависимости от начальной энергии квантов

Начальная энергия g- излучения,

МэВ

Воздух

Вода,

биологические ткани

Железо

Свинец

m

(10-2)

*К100,

м

m

К100,

м

m

К100,

см

m

К100,

см

0,1

1,98

20

0,172

2,1

2,81

13

59,9

0,6

0,25

1,46

25

0,126

2,9

0,82

45

6,3

6,8

0,5

1,11

33

0,096

3,8

0,65

56

1,67

22

1,0

0,81

46

0,070

5,3

0,45

82

0,75

50

2,0

0,57

65

0,050

7,4

0,33

111

0,51

72

3,0

0,46

80

0,039

9,5

0,28

131

0,46

77

5,0

0,36

102 

0,030

12,3

0,24

153

0,48

80

10,0

0,26

142

0,022

16,7

0,23

160

0,62

*К100 - толщина материала, ослабляющее излучение в 100 раз


На главную