Polotloušťky různých látek
Závislost polotloušťky[upravit | editovat zdroj]
Velikost polotloušťky látek je závislá jak na charakteru stínící látky, tak na povaze záření.
U záření se projevuje vlnově-korpuskulární dualismus: makroskopická tělesa interagují s prostředím jako jednolitý celek. Podobně se chovají i záření o delších vlnových délkách, takže je nám umožněno pozorovat třeba odraz světla, kdy na viditelné světlo pohlížíme jako na paprsek. Jiná situace je u záření s kratšími vlnovými délkami, kdy se projevuje korpuskulární charakter. Interakce látky a záření probíhá na elementární úrovni, díky tomu může nastat situace, kdy kvantum záření jednoduše látkou projde. Tuto pravděpodobnost zvyšuje nízká hustota dané látky. Druhá možnost je interakce záření s látkou za ztráty energie záření, tudíž postupnému zbrzdění.
Pokud uvažujeme rovnoměrný paprsek záření, tak jeho intenzita závisí exponenciálně na tloušťce látky kterou prochází a lineárním součiniteli zeslabení, který je tím vyšší, čím je větší hustota a atomová hmotnost látky, nižší je při vyšší energii záření. Podobný lineárnímu součiniteli zeslabení je účinný průřez, který vychází z představy atomů jako kulovitých těles o určitém poloměru, které záření buď absorbují, nebo minou. Čím větší je efektivní ploška tohoto tělesa, tím větší je pravděpodobnost absorpce. Jednotkou účinného průřezu je 1 barn =10-28 m2
Polotloušťky vybraných látek a jejich využití[upravit | editovat zdroj]
Olovo[upravit | editovat zdroj]
Olovo je prvek s velkou měrnou hustotou(11 340 kg.m-3) a protonovým číslem(82). [1]
Má tudíž vysokou elektronovou hustotu a je dobrým stínícím materiálem pro záření γ.
Naopak není samotné vhodným materiálem pro odstínění záření β, jelikož vzniká intenzivní brzdné záření a pro odstínění tohoto brzdného záření by se musela použít velmi tlustá vrstva olova. Proto se pro odstínění β- záření používá v kombinaci s jiným lehkým materiálem (plexisklo, hliník), kde jeho tenká vrstva slouží k odstínění brzdného záření. Pro β+ záření se musí použít silnější vrstva, protože vznikající brzdné záření má vyšší energii než u β-.
Olověné destičky se používají v lékařství jako ochrana před ionizujícím zářením.
Dále se používají například olověné kontejnery na přepravu a skladování zářičů. A pokud je potřebné, aby byla zachovaná optická viditelnost, může se použít tzv. olovnaté sklo.
Vzduch[upravit | editovat zdroj]
Vzduch má velmi nízkou protonovou hustotu.
Polotloušťky pro záření alfa o různých intenzitách jsou v řádech desítky centimetrů, pro beta v řádech metrů.[2] Polotloušťka pro záření gama o intenzitě 1 MeV se pohybuje okolo 90 m.
Voda[upravit | editovat zdroj]
Voda má větší protonovou hustotu než vzduch, proto je také polotloušťka pro záření gama jen přibližně 10 cm.
V jaderné energetice se používá při skladování jaderného odpadu při tzv. mokrém způsobu skladování. Vrstva vody o tloušťce nejméně 2,5 m při tomto způsobu skladování plní jak chladící tak stínící funkci. Nevýhodou tohoto způsobu je vznik kapalných radioaktivních odpadů.[3]
Beton[upravit | editovat zdroj]
Beton má přes svou nízkou hustotu velice dobré stínící vlastnosti. Například u záření o energii 1,5 MeV je potřeba olovo o polotloušťce 1,174 cm. Pro stejné záření je potřeba beton s polotloušťkou 5,72 cm. Používá se proto při stínění záření gama. Na rozdíl od olova a železa také dobře stíní neutronové záření. Beton se používá například při tzv. suchém způsobu skladování radioaktivního materiálu v elektrárnách, jako součást takzvaných CASTOR a CONSTOR kontejnerů, spolu s ocelí a dalšími materiály.
Ocel[upravit | editovat zdroj]
Ocel se díky své hustotě, která se zpravidla pohybuje mezi 7,750 a 8,050 kg.m-3, využívá, stejně jako olovo, ke stínění záření γ. Spolu s betonem se používá pro výrobu CASTOR a CONSTOR kontejnerů.
Hlíník[upravit | editovat zdroj]
Hliník má mnohem menší hustotu a protonové číslo než olovo. Proto se také využívá pro stínění beta jelikož redukuje brzdné záření.
Tabulka polotlouštěk vybraných látek[4][upravit | editovat zdroj]
Hodnoty polotlouštěk vybraných látek jsou udány v centimetrech. U hodnot označených a se při zvýšení intenzity už hodnota polotloušťky nezvýší.
| Energie | Olovo (11,35 g/cm3) | Železo (7.86 g/cm3) | Hliník (2,82 g/cm3) | Voda (1 g/cm3) | Vzduch (0,0012929 g/cm3) | Beton (2,35 g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,3 MeV | 0,16 | 0,845 | 2,457 | 5,823 | 5,133. 103 | 2,76 |
| 0,5 MeV | 0,396 | 1,062 | 2,936 | 7,532 | 6,243. 103 | 3,39 |
| 1 MeV | 0,816 | 1,471 | 4,225 | 9,76 | 8,451. 103 | 4,65 |
| 1,5 MeV | 1,174 | 1,833 | 5,058 | 12,157 | 10,434. 103 | 5,72 |
| 2 MeV | 1,358 | 2,074 | 6,187 | 13,86 | 12,375. 103 | 6,66 |
| 2,5 MeV | 1,443 | 2,294 | 6,794 | 15,75 | 13,860. 103 | |
| 3 MeV | 1,474 | 2,343 | 7,372 | 17,769 | 15,065. 103 | 8,15 |
| 3,5 MeV | 1,506a | 2,585 | 7,965 | 19,25 | 16,500. 103 | |
| 4 MeV | 2,76 | 8,349 | 20,382 | 17,769. 103 | 9,36 | |
| 5 MeV | 2,851 | 9,625 | 23,1 | 20,382. 103 | 10,34 | |
| 10 MeV | 2,948a | 11,745 | 30,13 | 24,750. 103 | 13,86 | |
| 20 MeV | 12,157a | 38,5 | 33,000. 103 | 14,14a | ||
| 30 MeV | 40,764 | 33,640. 103 | ||||
| 40 MeV | 43,312 | 34,650. 103 |
Odkazy[upravit | editovat zdroj]
Reference[upravit | editovat zdroj]
- ↑ MIKULČÁK, Jiří, et al. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. 3. vydání. Praha : Prometheus, 2006. ISBN 80-85849-84-4.
- ↑ KLIK, František a Jaroslav DALIBA. Jaderná energetika. 1. vydání. Praha : Vydavatelství ČVUT, 1998. s. 145. ISBN 80-01-01280-8.
- ↑ ŠULC, Jaroslav. Ekologie jaderného palivového cyklu : pro předmět. 1. vydání. V Liberci : Technická univerzita, 2011. s. 50. ISBN 978-80-7372-776-5.
- ↑ UNIVERSITY OF FLORIDA, Division of Environmental Health and Safety Radiation Control and Radiological Services Department. Radiation Safety Short Course, Chapter 3 Radiation Protection [online]. ©2005. Poslední revize 7/2011, [cit. 2013-12-04]. <http://webfiles.ehs.ufl.edu/rssc_stdy_chp_3.pdf>.
Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]
- ULLMANN, Vojtěch. Astro Nukl Fyzika [online]. [cit. 2013-11-30]. <http://astronuklfyzika.cz/JadRadFyzika6.htm#Absorbce>.
