Номер 6, страница 287 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

6. Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.

Защита от ионизирующего излучения — это комплекс мер, направленных на минимизацию вредного воздействия радиоактивных частиц и излучений на живые организмы и окружающую среду. Существует три основных принципа защиты, а также специфические методы, зависящие от типа излучения.

Защита временем

Принцип заключается в максимальном сокращении времени пребывания в зоне действия ионизирующего излучения. Получаемая доза облучения прямо пропорциональна времени воздействия. Это можно выразить формулой:

$D = P \cdot t$

где $D$ — это поглощенная доза, $P$ — мощность дозы (постоянная в данной точке), а $t$ — время нахождения в поле излучения. Следовательно, уменьшая время $t$ в два раза, мы в два раза уменьшаем и полученную дозу. Этот принцип является ключевым при планировании работ в условиях радиационной опасности, например, на атомных станциях или при ликвидации аварий.

Защита расстоянием

Интенсивность излучения от точечного источника уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до него. Это известный физический закон обратных квадратов. Мощность дозы $P$ убывает с увеличением расстояния $r$ от источника по закону:

$P \propto \frac{1}{r^2}$

Это означает, что при увеличении расстояния от источника в 2 раза, мощность дозы излучения уменьшится в $2^2 = 4$ раза. При увеличении расстояния в 10 раз — мощность дозы упадет в $10^2 = 100$ раз. Поэтому удаление от источника радиации является очень эффективной мерой защиты.

Защита экранированием (материалами)

Этот способ основан на использовании специальных материалов (экранов), которые поглощают или ослабляют поток радиоактивных частиц и излучений. Эффективность и тип материала экрана напрямую зависят от вида и энергии излучения.

• От альфа-излучения ($\alpha$): Альфа-частицы (ядра гелия) имеют очень низкую проникающую способность. Их может полностью остановить лист бумаги, слой одежды или даже ороговевший слой кожи человека. Однако они очень опасны при попадании радиоактивного источника внутрь организма (внутреннее облучение) через органы дыхания, пищеварения или открытые раны.
• От бета-излучения ($\beta$): Бета-частицы (электроны или позитроны) более проникающие. Для защиты от них используют слой материала небольшой толщины, например, несколько миллиметров алюминия, плексигласа или толстого стекла. Применять тяжелые материалы (свинец) для защиты от бета-частиц нецелесообразно, так как при их торможении в таких материалах возникает вторичное тормозное рентгеновское излучение.
• От гамма-излучения ($\gamma$) и рентгеновского излучения: Это электромагнитное излучение с высокой проникающей способностью. Для защиты от него требуются плотные материалы с большим атомным номером. Чаще всего используют свинец, сталь, бетон, вольфрам. Толщина экрана подбирается таким образом, чтобы ослабить излучение до безопасного уровня.
• От нейтронного излучения: Нейтроны (нейтральные частицы) не имеют заряда и поэтому легко проникают через вещество. Защита от них — наиболее сложная задача. Она строится в несколько этапов: сначала быстрые нейтроны замедляют до тепловых энергий с помощью материалов, содержащих легкие ядра (особенно водород), — это вода, парафин, полиэтилен, бетон. Затем замедленные нейтроны поглощаются материалами с высоким сечением захвата нейтронов, такими как бор (в виде карбида бора), кадмий, гадолиний.

Дополнительные способы защиты

К ним относятся меры по предотвращению внутреннего облучения и контролю за радиационной обстановкой:

• Использование средств индивидуальной защиты (СИЗ): специальная одежда (пневмокостюмы, комбинезоны), перчатки, спецобувь, а также средства защиты органов дыхания (респираторы, противогазы) для предотвращения попадания радиоактивных веществ на кожу и внутрь организма.
• Организационные мероприятия: правильное планирование работ, ограничение доступа в "грязные" зоны, использование манипуляторов для дистанционной работы с источниками.
• Дозиметрический контроль: индивидуальный и групповой контроль полученных доз с помощью дозиметров, а также постоянный мониторинг мощности дозы на рабочих местах и в окружающей среде.
• Дезактивация: очистка поверхностей, одежды, техники и людей от радиоактивных загрязнений.

Ответ:

Способы защиты от радиоактивных частиц и излучений основаны на трех главных принципах: 1) защита временем — минимизация продолжительности нахождения в поле излучения; 2) защита расстоянием — максимальное удаление от источника излучения, что приводит к резкому снижению его интенсивности; 3) защита экранированием — применение материалов для поглощения излучения, причем выбор материала зависит от типа частиц: для альфа-частиц достаточно листа бумаги, для бета-частиц — алюминия или пластика, для гамма-лучей — свинца или бетона, а для нейтронов — комбинации водородсодержащих материалов (вода, полиэтилен) и поглотителей (бор, кадмий). Дополнительно применяются средства индивидуальной защиты, дозиметрический контроль и дезактивация.