Источники ионизируещего излучения

Физика
Лабораторные работы
Курс электрических цепей
Полупроводниковая электроника
Курс лекций и задач
Потенциал электpостатического поля
Пpимеpы использования теоpемы Гаусса
Закон Ома
Закон Ампеpа
Феppомагнетизм
Электротехника и электроника
Резонанс напряжений
Методы расчета сложных цепей
Трехфазные цепи
Цепи со взаимной индуктивностью
Несинусоидальные токи
Математика
Вычислительная математика
Векторная алгебра
Графика
Начертательная геометрия
Сборочные чертежи
Инженерная графика
Построение лекальных кривых
Геометрические построения
Позиционные задачи
Информатика
Электронная коммутация
Модернизация компьютера
Архитектура компьютера
Маршрутизация
Экспертные системы
Компьютерная безопасность
Требования к защите компьютерной информации
Проектирование системы защиты
Авторизация
Категорирование прав доступа
Диспетчер доступа
Антивирусная защита
Атомная энергетика
Атомные батареи
Физика атомного реактора
Атомные электростанции
Испытания атомного оружия
Воспоминания участников
атомного проекта

Импульсные реакторы В науке и технике радионуклиды нашли применение как источники ионизирующего излучения, энергетические источники (тепла или электроэнергии), источники света, ионизаторы воздуха. Источники излучений применяются в таких приборах, как медицинские гамма-терапевтические аппараты, гамма-дефектоскопы, плотномеры, толщиномеры, серомеры, нейтрализаторы статического электричества, радиоизотопные релейные приборы, измерители зольности угля, сигнализаторы обледения, дозиметрическая аппаратура со встроенными источниками и т.п.

Источником ионизирующего излучения может быть космический объект, земной объект, содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение.

Природные источники ионизируещего излучения

Техногенные источники ионизирующего излучения

Любой источник излучения характеризуется: Видом излучения – основное внимание уделяется наиболее часто встречающимся на практике источникам γ-излучения, нейтронов, β-, β+-, α-частиц

Альфа-излучатели. Интенсивными источниками а-излучения являются некоторые радионуклиды с большим атомным весом (самарий-146, гадолиний-148, 150, полоний-210, радий-226, актиний-227, протактиний-231, нептуний-237), большинство изотопов тория (Th-228,-229,-230,-232), урана (U-232,-233,-234,-235,-236,-238), плутония (Pu-238,-239,-240,-241,-242), америция (Am-241,-243), кюрия (Cm-242,-243,-244,-245,-246), берклия (Bk-247) и калифорния (Cf-249,-250,-251,-252). При этом часть этих радионуклидов (самарий-146, галолиний-148,150, полоний-210, протактиний-231, плутоний-23 9,-240, нептуний-237) являются практически чистыми альфа-излучателями.

Излучатели нейтронов. Нейтроны излучаются трансурановыми радионуклидами при спонтанном (самопроизвольном) делении. К наиболее интенсивным источникам нейтронов относятся: плутоний-238, -240, -242, -244, кюрий-242,-244,-246,-248, калифорний-250,-252,-254.

Как правило, делящиеся материалы выделяют в отдельный класс (особенно при соблюдении правил транспортировки).

Плав уранилнитрата ((UO2(NO3)*6Н2О) - стекловидная масса яркого зеленовато-желтого цвета плотностью 2,8 г/см3 . Плав хорошо растворим в воде, нелетуч, на воздухе не окисляется.

Источники частиц, протонов и атомов отдачи продуктов деления

Изотопные источники электронов

Более мощными источниками электронов являются ускорители. В отличие от изотопных источников бета-излучения, дающих непрерывный спектр электронов, ускорители дают пучок электронов строго фиксированной энергии, причём и поток и энергия электронов могут варьироваться в широких интервалах.

Конструкция рентгеновских трубок может быть разной в зависимости от условий применения и предъявляемых требований.

Рентгеновское излучение возникает при взаимодействии электронов, движущихся с большими скоростями, с веществом

Длина волны характеристического рентгеновского излучения, испускаемого химическими элементами, зависит от атомного номера элемента

Наивысшей импульсной яркостью по сравнению с другими источниками излучения являются рентгеновские лазеры.

Источником рентгеновского излучения могут являться ускорители частиц

В качестве источников радиоактивного излучения можно использовать такие радионуклиды, как железо-55, криптон-85, стронций-90+иттрий-90, кадмий-109, прометий-147, таллий-204, плутоний-238

В России выпускаются различные модификации медицинских терапевтических аппаратов типа "АГАТ-С"; "Рокус-АМ" ;"АГАТ"

Изотопные источники - устройства, в которых идут ядерные реакции с образованием нейтронов. При этом излучение, испускаемое радионуклидом (например, а-частицы) вступает в ядерную реакцию со специально подобранным веществом (например, бериллием), в результате которой образуются нейтроны.

Другой тип радионуклидного источника нейтронов строится на калифорний-бериллиевой смеси.

Генераторы нейтронов обычно выдают нейтроны со средней энергией 14 МэВ (по d-t реакции) и 2.5 МэВ (по d-d реакции).

Источниками практически всех видов ионизирующих излучений являются ускорители элементарных частиц и ионов.

Электростатический генератор – устройство, в котором напряжение создается при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортером.

Первый бетатрон для ускорения электронов был построен в 1940 г. Д. Керстом. Бетатрон -это индукционный ускоритель, в котором электроны удерживаются на равновесной круговой орбите растущим синхронно с увеличением энергии магнитным полем.

Самый большой линейный ускоритель электронов построен в Стэнфорде.

Современные ускорители - это комплексы, состоящие из нескольких ускорителей.

Реактор - устройство для осуществления управляемой цепной ядерной реакции с целью выработки тепловой энергии.

Мощными источниками нейтронов являются импульсные реакторы, предназначенные для физических исследований свойств атомного ядра и конденсированных сред.

Такие реакторы были в свое время построены для совершенствования атомного оружия

Мощным реактором взрывного типа является импульсный реактор ЯГУАР, который построен во ВНИИ технической физики в городе Снежинске (Челябинская обл.).

Летом 1960 года в Объединенном институте прошли первые испытания новой установки -импульсного реактора ИБР. Это - единственный в мире источник нейтронов, в котором периодический режим испускания этих ядерных частиц был реализован за счет использования подвижной части активной зоны, вращавшейся между двумя неподвижными частями

Результаты изучения этих состояний позволяют делать выводы для фундаментальной ядерной физики, теории квантового хаоса и многих других актуальных научных направлений.

Реактор БИГР (быстрый импульсный графитовый реактор) является единственным в мире представителем импульсных реакторов самогасящего действия на быстрых нейтронах, активная зона которого выполнена из дисперсионного уран-графитового топлива

Изотопные генераторы тепла, электричества и света Поглощение излучения, испускаемого радионуклидами в самом образце, приводит к тому, что образец нагревается.

На этом основан принцип действия изотопных источников тепла и тока (изотопных батарей)

Для конкретности, приведём некоторые примеры использования разных радионуклидов в атомных батареях.

При выборе типа термоионных изотопных батарей для конкретного аппарата следует руководствоваться их назначением.

Атомные батареи в космосе Первое широкое применение атомные батареи нашли в космосе, поскольку именно там требовались источники энергии, способные вырабатывать тепло и электричество в течение длительного времени, в условиях резкого и очень сильного перепада температур, при значительных переменных нагрузках, и поскольку в условиях непилотируемых полётов радиоизлучение от источника питания не несло большой угрозы (в космосе и без него излучений хватает)

Исторически первым был разработан термоэлектрический генератор SNAP-1A мощностью 125 Вт с ртутной защитой

СССР использовал атомные батареи в спутниках типа «Космос»

Основные характеристики КЯЭУ, получившие реальный опыт использования в составе космических аппаратов в США и СССР/России

в медицине, например, для снабжения энергией сердечных регуляторов.

Атомные батареи для маяков, бакенов и створных знаков

Другой РИТЭГ, выпускаемый в России, с источником тепла на основе стронций-90 «РИТ-90» представляет собой закрытый источник излучения, в котором топливная композиция обычно в форме керамического титанатастронция-90 (SrTiO3) дважды герметизирована аргоно-дуговой сваркой в капсуле.

Для высокоэнергоёмких радионуклидных энергетических установок в качестве топлива применяют плутоний-238.

Космическая гонка, особенно в военной сфере, потребовала энергооснащенности спутников, в десятки раз превышающей ту, что могли обеспечить солнечные батареи или изотопные источники питания.

В 50-х годах в СССР начаты работы по созданию реакторной термоэлектрической энергоустановки «БУК» с малогабаритным реактором на быстрых нейтронах и находящимся вне реактора термоэлектрическим генератором на полупроводниковых элементах

Выполненный комплекс работ с установкой "Ромашка" показал её абсолютную надёжность и безопасность.

В СССР параллельно работам по созданию ЯЭУ с термоэлектрическими генераторами проводились работы по ЯЭУ с термоэмиссионными преобразователями, имеющими более высокие технические характеристики

Ядерное топливо в Топазе-1 (диоксид урана обогащенный ураном-235) заключено в сердечнике из тугоплавкого материала, служащей катодом (эмиттером) для электронов.

ЯЭУ «Топаз-1» разрабатывалась для спутников радиолокационной разведки, «Топаз-2» – для космических аппаратов системы непосредственного телевизионного вещания из космоса.

Историческое первенство в космических ядерных авариях принадлежит США - в 1964 г. не смог выйти на орбиту американский навигационный спутник с атомным реактором на борту, и этот реактор развалился в атмосфере вместе со спутником на куски.

Смеси фосфоров с радиоактивными изотопами (обычно с а-излучателями, типа радий-226) давно и широко применяются для оформления контрольных приборов на борту самолёта, часов, елочных игрушек и т.п. - везде, где требуются краски постоянного свечения

В настоящее время к космическим ядерным энергетическим установкам (КЯЭУ) нового поколения предъявляются следующие требования

Основные направления работ в термоэмиссии после завершения работ по программам создания КЯЭУ «ТОПАЗ» и ЯЭУ «Енисей» связаны с необходимостью радикального увеличения к.п.д. с уровня ~10% до 20-30%, ресурса работы электрогенерирующих каналов (ЭГК) и систем в составе ЯЭУ – с 1-2 лет до 10-20 лет при существенном ограничении массогабаритных характеристик

Примеры решения типовых задач математика, физика, электротехника