[轉錄]Re: [問卦] 有沒有核輻射防護服的八卦

看板politics作者McCain (太陽系重現九大行星?)時間13年前 (2011/03/31 01:33)推噓0(0推 0噓 0→)

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※ [本文轉錄自 Gossiping 看板 #1DWWLLLD ] 作者: rambo2728 (Aquaporin) 看板: Gossiping 標題: Re: [問卦] 有沒有核輻射防護服的八卦時間: Thu Mar 17 20:57:53 2011 ※ 引述《wahaha99 (此方不可長)》之銘言： : α 跟 β 射線應該都不難擋下, 真正會造成問題的應該是γ射線 : 那核輻射防護衣, 對於γ射線是怎樣呢? : 是幾乎沒有效果? : 或是能減少 %? : 或是減少一個固定的 uSv? : 或是減少一個 db 値? : 有沒有這方面的八卦? α很好擋原因是他的LET(線性能量轉移)非常的大白話點說就是會在短距離內將能量大量釋放~ 且α能量很大通常都在4~5MeV左右雖然人體一層角質就可以把他擋下來但如果你把他吸進體內... 這時反而是你的"活"細胞在吃劑量短短的距離內將能量都轉移給你的肺臟~ α粒子恐怖的地方還不在這裡會進行α decay的核種通常都是大原子序的核如U-238 Th-232 Ra226 Rn-222等等等等等這些元素的特點是衰變後的下一個產物會繼續進行β minus衰變與α衰變因此如果把這些重核元素吸進體內~下場還真是慘~ 一般而言生活中常接觸的就是Rn-222 這是Ra-226的衰變產物屬氣態而被你呼吸吸進體內後會繼續DECAY 最後以Pb-206為基態而在這之前則是不斷的 β minus與αdecay 但可以放心的是這樣的衰變一直存在大自然中是屬於正常的背景輻射只要不要皓呆把濃縮過的核種拿來把玩塗抹吸食等等等對人體的不良影響應該微乎其微 β minus就是電子但有別於一般插座上110V的電流核種釋放出來的電子通常都比其高出數十萬甚至更高一般而言用的單位都是eV(or keV or MeV) eV是能量單位是代表一個電子在差1伏特的電場中加速1m獲得的功而1eV=1.6*10^-19 J 拿大家最耳熟能詳的Co-60來做解釋好了 Co-60→γ+γ+β minus + 反微中子其中兩個γ的能量分別是1.33MeV和1.17MeV 而β minus的能量則不固定因為他必須和回跳核(母核)及反微中子一起分配動能所以β minus的能量通常是隨機且連續的但平均而言能量約為總動能的1/3 核種會進行β minus decay主要因素是因為母核中中子超過質子數 (一般而言中子數會約略等於質子數但隨原子續增加中子數會稍大於質子數) 因此為了回到穩定態中子n→質子P+β minus+反微中子使核內質子數增加而要使母核中中子>質子最簡單的方法就是拿到原子爐中照射因為反應器中啥沒有中子最多了~ 而另外還有質子>中子的一般而言這類的原子大多是由迴旋加速器製造因為原子核帶正電所以需要有個更大的能量(迴旋加速器)將帶正電的質子或α給他撞進母核內而這類核一般行正子衰變或電子補貨(EC) 正子就是電子的反物質正子釋出後在動能釋放的差不多時會再與電子進行互毀互毀後會釋放兩個方向相反能量均0.511MeV的光子(質能互換) 至於β minus的輻射防護一般都要使用輕原子序的物質屏蔽如玻璃塑膠等等如果拿鉛進行β粒子的屏蔽則會產生制動輻射(即X-ray) 所以一屏蔽設計會以輕物質在前重物質在後的方式目的就是為了先檔β 然後後面重物質吸收產生的光子另外本文提到的γ-ray 這邊先跟大家說明一下 γ-ray就是X-ray 古老的分法是能量高是γ-ray 能量低是X-ray 但目前已經統一改成由核種釋放的屬於γ-ray 人造光子輻射為X-ray 對於X-ray的屏蔽方式基本方式就是用高原子序的物質後面有篇文章說到用汞其時是不對的因為自然界中無放射性的物質裡就屬鉛原子序最高但一些直線加速器機體為了屏蔽光子輻射則會使用耗乏鈾(U-238) 原子序92來作屏蔽光子和物質發生的作用有合調散射(coherent) 光電(PE) 康普吞散射(incoherent) 成對產生(PP) 光核反應(PN) 其中合調是發生在極低能量的光子(數eV~1X eV) 此時光子不與物質作用僅跟白海豚一樣會有轉彎的狀況發生 PE光電則是在較低能量且物質的原子序越大時越容易發生就是光子會把所有能量交給物質的電子讓電子發生游離康普吞散射則無關原子序的大小當發生康普吞散射時光子和電子發生作用並把部分能量轉給電子並持續前進 PP則是在光子能量高於1.022MeV時和電子作用後光子產生兩個額外正負電子剩餘能量則成為動能光核作用則是在光子能量極高時讓物質(原子核)產生分裂一般而言要達核分裂並不容易因為核的平均束縛能都在7~8MeV左右另外光子屬於非直接游離輻射所以光子可以飛很遠主要就是因為他不會像帶電粒子一樣隨著距離將能量逐步傳遞他是藉由以上等等作用將能量傳出因此光子與物質作用機率則有所謂的直線衰減系數μ μ的單位是cm^-1 可以解釋作平均而言經過XX公分後會發生一次的作用而μ會隨著光子的能量不同有所變化關於衰減的公式：N=N0e^-μx N0:原始光子量 N:之後的光子量 μ:直線衰減系數 x:屏蔽厚度當然這公式只是個理論計算方法實際上則還要考慮增建因子且從這可看出因為是成指數衰減所以理論上根本無法將光子數降到0只能趨近0 但簡單而言有效原子序越大的對於光子輻射的屏蔽效果越好而輻射屏蔽上有個很重要個概念就是ALARA(As Low As Reasonably Achievable)合理抑低原則白話的說法就是近一切合理的方式將輻射降低換句話說這其中則須包含成本人體耐受等等因素因此縱使大家都知道100公尺厚的牆可完整屏蔽輻射但基於成本考量可能建個2公尺剩餘輻射就已經趨近背景值了而文中有提到Sv 這是有效劑量的單位是屬於機率效應用的輻射對人體的傷害主要有確定和機率效應其中確定效應會導致嘔吐皮發膚發炎掉髮(大將軍那無關確定效應) 死亡等等這是因為輻射的量已經高到一定程度使器官受到損害所以他有閾值也因此確定效應多是用戈雷(Gy)作單位而機率效應主要是遺傳和癌症這兩種機率效應目前國際上通用的模型屬於線性無下限論劑量越高發生的"機會"越大就跟吸菸一樣吸越大越容易肺癌但萬事無絕對~ 機率效應是各器官的輻射靈敏度(耐受性)有關像皮膚靈敏度高反之神經系統的靈敏度低計算方式是各器官劑量對其靈敏度的加權總和而依據ICRP26號報告內容 1Sv的劑量會導致致死癌機會增加5% 非致死癌增加約1% 而一般醫用輻射作一次CT(電腦斷層)則約1X~2X mSv 作一次心導管診斷則數mSv~1X mSv 台灣一年背景值則約2mSv 另外沒提到的是輻射加權因子每種輻射對人體傷害其時嚴重度都不同目前國際的定義是光子、電子輻射加權為1 中子隨能量改變從5~20都有阿發粒子則為20 所以從這裡看來一個阿伐粒子可是可以抵過20個光子或電子的!!! 另外在小提一下中子中子的度量其時不簡單中子有趣的地方是他跟光子同樣為間接游離輻射因此同樣不容易進行度量中子和物質的作用截面(機率)隨著他的速度大小成反比即能量越低越容易與物質作用一般定義是熱中子(0.025eV) 慢中子(0.5eV以下) 中速中子快中子~ 而熱中子(thermal n)的熱的定義則是定義他在彈性碰撞到能量與室溫相當時中子在發射後通常屬於高能的快中子快中子會與物質進行彈性碰撞而此時則是與質量相差不多的作用將可傳遞出最大能量所以一般中子緩速是使用水因為水裡頭的氫只有一個質子每次與中子作用將可快速且大量的傳遞出能量將中子緩速在緩速成熱中子後若與物質發生作用則可能被吸收這要看物質對中子的反應截面一般而言對中子有高反應截面的物質有 B-10(3837邦) Cd-113(20000邦但有cutoff effect) Gd-xxx 這邊的邦是截面單位(10^-24 cm^2) 但無奈的是中子的輻射加權因子熱中子只有5 但高能中子卻擁有較大的輻射加權因子但中子跟物質發生核反應(例如B+n→Li+He)卻是在熱中子發生的機會最大所以像是膠片配張TLD 裡頭雖會放Li-6進行中子度量但卻也無法準確的獲知中子劑量一般要度量人體劑量需要用到反照中子劑量劑等等方式最後~~ 重申輻射屏蔽三原則距離時間屏蔽接觸時間越短吸收的越少成正比關係另外輻射劑量與距離平方成反比關係與屏蔽則為指數關係 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 203.68.60.119

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