粘着放射線：誘導放射能、放射能汚染、除染...

多くの人々は、放射線は「伝染性」であると考えています：何かが放射線にさらされた場合、それ自体がその源になると考えられています。 これらのアイデアには独自の合理的な核がありますが、放射線が被照射物に「伝達」する能力は非常に誇張されています。 例えば、多くの人は、分解したX線装置の部品、X線画像、さらには放射線科医からでも「線量をつかむ」ことができると考えています。 そして、彼らが彼らの殺菌のために食品のガンマ線について話し始めるとき、どれほどのノイズが上がります！ 同様に、私たちは放射性食品を意味する、放射線を食べなければなりません。 「マイクロ波」は電子レンジで加熱された食品に残り、殺菌灯の影響で燃えた部屋の空気が放射能になるという、とんでもない噂が流れています。



この記事では、すべてが実際にどのようであるかを説明します。

放射線が放射線を引き起こすとき

1934年、フレデリックとアイリーン・ジョリオ・キュリーは、アルファ粒子と異なる元素の原子との相互作用を研究し、それらのいくつか-アルミニウム、ホウ素、マグネシウム-がアルファ粒子の衝突中にガイガーカウンターによって記録された放射を放出することを発見しました。アルファ線のソースが削除された後、急激に指数関数的に減少します。 ウィルソン室での実験は、この放射線が陽電子の流れであり、宇宙線で少し前に発見されたことを示しました。 ジョリオ=キュリーの配偶者は、錬金術師が何世紀にもわたって発見しようとしたが発見されなかった現象に再び遭遇したと推測していなければ、キュリーではなかっただろう。 ヘリウムの核であるアルファ粒子は、アルミニウムの核と衝突して中性子を放出し、リンの放射性同位体の核が形成されました。 そして、この推測は、非常に微妙で巧みな化学実験によって証明されました。その助けにより、放射能によって微量のリンを分離し、検出することができました。すべての原子が「ヒープ」に集められた場合、顕微鏡では見ることができませんでした。 そして、このリンも目の前で溶けました。



その後の実験により、中性子、特に水、パラフィン、グラファイトを通過することで減速する中性子は、核反応を励起し、さまざまな物質を活性化する能力がさらに高いことが発見されました。 膨大な数の中性子を生成する核分裂反応の発見により、これは一方で大きな問題となりました-核燃料だけでなく、原子炉のすべての構造要素がひどく放射性になりました。 一方、このようにして、必要な放射性核種を安価に大量に入手することが可能になりました。 熱核爆発の中性子束によって活性化される空気と土壌は、損傷の追加の重大な要因であるため、水素爆弾の「生態学的純度」は神話に過ぎません。



それでは、どのような場合に照射が核反応を引き起こし、人工放射能の出現につながるのでしょうか？



私が言ったように、中性子はこのための特別な能力を持っています。 理由が何であるかを推測することは難しくありません：中性子は容易に核に侵入します。 彼は、陽子やアルファ粒子のような静電反発を克服する必要はありません。 同時に、中性子はそれらの陽子や中性子と同じ核の建築材料であり、強い相互作用を起こすこともできます。 したがって、化学元素番号ゼロは錬金術師の非常に「哲学的な石」です。 むしろ、この言葉がエーテルとねじれの分野の熟達者との関係で使用されていなかった場合、彼らは「物理学者」と呼ばれる可能性があります。



あらゆるエネルギーの中性子は、最大でゼロまで核変換を引き起こす可能性があります。 しかし、他の粒子はこのために十分に大きなエネルギーを持っている必要があります。 私はすでにアルファ粒子（陽子のような）について話しました：それらはクーロン反発を克服する必要があります。 軽元素の場合、アルファ粒子に必要なエネルギーは数メガ電子ボルトです。つまり、重い不安定な核から放出されるアルファ粒子が持っているものです。 そして、重いものはすでに数十MeVを必要としています-そのようなエネルギーは加速器でのみ得られます。 さらに、核の質量が増加すると、それ自体がアルファ粒子との反応をますます弱くなります。鉄の場合、核への核子の追加は、エネルギーの放出ではなく費用で進行します。 ターゲットへのアルファ粒子の非常に低い透過能力も考慮に入れると、アルファ粒子の非常に強力なストリームであっても、人工放射能の強度が低いことが明らかになります。



しかし、他の粒子はどうですか？ 電子、光子？ 彼らは反発を克服する必要はありませんが、コアとの相互作用には消極的です。 電子は電磁相互作用と弱い相互作用のみに入ることができ、ほとんどの場合（電子捕獲に対して不安定な核を除く）、このような反応は、電子が核から核子を引き離すのに十分なエネルギーを核に伝達する場合にのみ可能です。 同じことが光子にも当てはまります-十分に高いエネルギーの光子のみが光核反応を励起できますが、光子よりもはるかに速い電子は物質のエネルギーを失うため、効果が低くなります。



放射性崩壊中に放出される光子のスペクトルは2.62 MeVで終了します。これは、放射性系列のトリウム-232の最後のメンバーであるタリウム208量子のエネルギーです。 また、光核反応のしきい値がこの値を下回る核はほとんどありません。 より正確には、2つのそのような核があります：重水素とベリリウム-9

$$

$$\ガンマ+ {} ^ {2} \ textrm {H} \右矢印p + n$$

$$

$$\ガンマ+ {} ^ {9} _ {4} \ textrm {Be} \右矢印n + ^ {8} _ {4} \ textrm {Be}$$

最初の反応は2.23 MeVを超えるガンマ線の影響下で進行し、そのソースはタリウム-208（一連のトリウム）で、2番目は十分な1.76 MeV-ビスマス-214（一連のウラン-ラジウム）の放射です。



これらの反応により中性子が発生し、それが他の原子核と相互作用して放射性同位体を生成します。 ただし、これらの反応自体の断面積は小さいため、非常に高い放射強度でのみ顕著な誘導放射能が発生します。 他の光核反応の実装には、エネルギーが数十および数百MeVで測定されるガンマ線がすでに必要です。 そのようなエネルギーでは、光子だけでなく、一般に、すべての粒子-電子や陽電子、ミューオン、陽子などが核と衝突して、十分に高い効率で核反応を引き起こします。 加速器で得られたそのような粒子のビームは、ほとんどすべての最初は非放射性ターゲットの強力な活性化につながります。



確かに、場合によっては、物質の放射性放射線にさらされると、放射性同位体が形成されます。 しかし、通常、深刻な放射線の危険は2つの場合の残留放射能です。

• 中性子にさらされたターゲットから;
• 加速器で照射されたターゲットから。

X線、ベータ線およびガンマ線の影響下（前述のベリリウムと重水素を除く）を含む他のすべての場合、誘導放射能の放射性同位体は発生しません。 アルファ線は、軽元素にさらされると弱い、通常短命の誘導放射能を生成します。

X線照射も、他の放射線（紫外線、マイクロ波など）の影響も、人工放射能を引き起こしません。 放射性放射線で殺菌された食品や薬剤は放射性にならず、発芽や新種を増やすために照射された種子、色を付けるために照射された石（これが原子炉の中性子チャネルの放射線でない場合）。 X線装置、放射線科医の防護服、および彼自身の詳細は放射性ではありません！

これを説明するために、少し実験をしました。 近くの実験室で1 MBqの放射能を持つアメリシウム241のアルファ線源をレンタルすることにより（これはHIS-07煙探知器に含まれる放射源の放射能の約100倍で、Aliexpressでも簡単に購入できます！ロシア連邦の刑法！ ）、私はその下にアルミニウム板を置きます。 その結果、Joliot-Curieの実験（はるかに強力なソースを使用）のように、リン30をシリコン30および半減期が2.5分の陽電子（および中性子も減衰する陽電子）に減衰させる必要がありました。何かがアクティブになります）。 しかし、30分の暴露後（リン30の生成と崩壊の平衡を確立するため）、アルミニウム板から顕著な放射能を検出できませんでした。 このために、マイカウィンドウを備えたガイガーカウンター（陽電子は電子と同じ方法で検出されます）とシンチレーション検出器（消滅プロセスに対応する511 keVラインに効果的に記録する）を使用しようとしました。 実験が失敗した理由は、アルファ粒子の影響下での核反応はまれであり、私の実験ではアルミニウムが少なくとも5億個のアルファ粒子にさらされたにもかかわらず、この期間中に数千個の放射性原子しか形成されなかったためです露出中にちょうど別れた。 おそらく、陽電子の自然なバックグラウンドがほとんどないおかげで、ウィルソンの部屋で陽電子を検出できたかもしれませんが、まだ完了していません（私がそうするとき、これは記事の良いトピックになります）。

目に見えない放射性泥

ほとんどの場合、上記を除き、物や物体の表面の放射性同位体によって引き起こされる汚染は、誘導放射能とみなされます。 事実、半減期が数ヶ月、数年、数十年であるため、恐ろしいレベルの放射線を放出する物質の量は本当にわずかです。 センチメートルの距離で8.4 R / hを与えるラジウムのミリグラムを覚えていますか？ 半減期は1,600年です。 半減期が1.6年で、ガンマ線のエネルギーがラジウムのエネルギーと同じ場合 次に、このミリグラムは、すでに8400 R / hの同じ距離で「輝きます」。



放射性同位体を扱う場合、ほとんどの場合、その数は無視できます。 これらは、いわゆる放射能量であり、放射能によって判断されます。 そして、そのような場合、 吸着の現象-物質の沈殿と界面への「付着」は、完全な高さまで上昇します。



放射化学者は常に吸着と戦わなければなりません。 そのため、単純にロバ全体が試験管またはガラスの壁にあるため、操作中に放射性同位体を完全に失う可能性があります。 「バックグラウンド」ソリューションの構成を選択する必要がありますが、アイソトープの一部はまだ失われています。 まったく同じ条件（1つのボックスからの試験管まで）で並行実験を行うか、溶液に出口マークを追加する必要があります（同じ化学元素の別の放射性同位体）。 そして、別の方法で雨靴に座ることができます：溶液がガラスに以前含まれていた同位体が壁に落ち着き、その後の酸と最初の蒸留水での洗浄とすすぎにもかかわらず、次のサンプルに落ちました。 同時に、ガラスは完全にきれいに見えました。



どんなものも同様に完璧にきれいに見えるかもしれませんが、それにもかかわらず、それと通信するその表面（および内部の細孔、隙間など）に汚れを放射します。 そして、物事だけでなく：放射線障害、影響を受けた人々の皮膚と髪の領域では、動物の毛が放射性になる可能性があります。 すべての場合において、このアクティビティは簡単に削除できるわけではありません。 ほとんどの場合、放射性核種で重度に汚染された物体の除染は困難であり、多くの場合、それは失敗に終わります。



通常はキャリアにしっかりと固定されている誘導放射能とは異なり、放射性核種の汚染は表面にあるため、他の物体、人の手に容易に移行し、体内に入り込んで内部放射線にさらされます。

除染-方法とツール

汚染を除去する最も簡単な方法は、石鹸と他の界面活性剤で洗うことです。 これはほとんどすべてに適した方法です-アスファルト、家の壁、生きている人、石鹸で珍しい絵やバイオリンを洗うことができます。 後者の場合、これは慎重に行われ、石鹸水に浸した絞った布で表面を拭き、すぐに同じきれいな水で拭いてから、残りの水をろ紙で取り除きます。 したがって、キエフの家の開いている窓の近くのチェルノブイリ災害の最も暑い日に横たわっていて、約1 mR / hの「条件付きで」「輝く」バイオリンの放射は、完全に許容可能なものに低減することができ、それにより楽器を保存することができました 界面活性剤に加えて、錯化剤（EDTAなど）、イオン交換樹脂、ゼオライト、その他の吸着剤を含む特殊な除染剤があります。 錯化剤は陽イオンを生成する放射性核種の溶液への移動を促進し、イオン交換成分と吸着剤は逆に溶液からそれらを除去し、それらを結合した形に変換しますが、不活性化された表面では変換しません。 したがって、ノボシビルスクは除染のための手段であり、この原則に基づいて機能することはよく知られています（そして私たちの研究室で積極的に使用されています）。



しかし、このようなツールでは十分ではないことがよくあります。放射性核種は表面にしっかりと結合しており、細孔やマイクロクラックの奥深くにあります。 そのような場合、はるかに厳密な方法を使用する必要があります-金属の表面層と錆の外皮を溶解する酸で表面を処理し、放射性汚染物質の脱着に貢献するために。 表面の有機汚染を破壊する強力な酸化剤も使用されます。これは放射性ダストにも付着します。 原子力発電所では、部品が最初に過マンガン酸カリウムのアルカリ溶液で処理され、次に酸で処理される場合、双方向除染法が機器の除染によく使用されます。

金属表面の場合、電気化学的方法は除染の効果的な方法です。 目標はほぼ同じです。放射性核種を含浸させた金属の表面層、腐食層を除去することです。 しかし、最小限の量の電解質しか使用できないため、液体放射性廃棄物の量は大幅に削減されます。 これは、いわゆる半乾式電解浴です-電解質を染み込ませた布またはフェルトを除染表面に適用し、その上に第2電極を配置します）。 除染された部分または表面は陽極であり、通常は鉛シートが陰極として使用され、非活性化された表面にぴったりとフィットするように簡単に変形できます。



たとえば、緊急チェルノブイリ原子炉の上空を飛行するヘリコプターなど、除去が困難な放射性汚染物質の除染には、サンドブラストも使用されました。 しかし、それは大量の放射性ダストを生成し、除染された表面に深刻な損傷を与え、一般に効率が低くなります。



突然、神が禁じた場合、放射能汚染の地帯にいることに気づき、何かを緊急に不活性化する必要がある場合は、食器用洗剤（フェアリーなど）またはシュウ酸を加えた粉末洗剤をお勧めします。 また、すでに酸が含まれているCifなどの家庭用配管クリーナーを使用することもできます。

誘導放射線から、除染は通常助けになりません。 結局のところ、そのソースは放射オブジェクトの奥深くにあります-中性子は非常に高い貫通力を持っています。 しかし、常に汚染除去が不可能ということは、放射線源がそれに関連していることを意味します。

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誘導放射線は本当の現象ですが、神話で大きくなりすぎて、それ自体が一種の神話になりました。 現実には、多くの場合、誘導放射能の形成を考慮に入れる必要がありますが、放射性物質やその他の電離放射線源の通常の取り扱いでは、誘導放射線を恐れる必要はありません。 しかし、放射性核種による汚染はより現実的であるだけでなく、より危険でもあります。



KDPV-ZGRLS "Duga"について。 マイク・ディアによる写真。