Polotloušťky různých látek

Z WikiSkript
Zkontrolováno old.png

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]

Mokrý způsob skladování radioaktivního odpadu


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.

Schéma CONSTOR kontejneru
Suchý způsob skladování radioaktivního odpadu

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]

  1. MIKULČÁK, Jiří, et al. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. 3. vydání. Praha : Prometheus, 2006. ISBN 80-85849-84-4.
  2. KLIK, František a Jaroslav DALIBA. Jaderná energetika. 1. vydání. Praha : Vydavatelství ČVUT, 1998. s. 145. ISBN 80-01-01280-8.
  3. ŠULC, Jaroslav. Ekologie jaderného palivového cyklu :  pro předmět. 1. vydání. V Liberci : Technická univerzita, 2011. s. 50. ISBN 978-80-7372-776-5.
  4. 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]