הבנת קרינת Beta ויישומים תעשייתיים

איזוטופים של Beta-emitting הם חלק אינטגרליים לתהליכים תעשייתיים רבים, כולל אדים עוביים, סטריליזציה, רדיוגרפיה ומחקרי מעקב.איזוטופים אלה פולטים חלקיקים בטא - אלקטרונים עתירי אנרגיה גבוהה או positrons - אשר בניגוד קרני gamma, יש טווח חדירה מוגבל.תכונה זו הופכת את העיצוב ליתר ספציפי ולנהל, אבל זה גם מציג אתגרים ייחודיים, במיוחד כאשר הם חיוניים, כאשר הם חומרים קרינה, במיוחד, כאשר הם חיוניים, עם חומרים חיוניים, כמו גם כן, עם חומרים חיוניים, כמו גם כן, שמירה על ידי הגנה יעילה יעילה יעילה יעילה על ידי קרינה יעילה יעילה יעילה יעילה יעילה.

חלקיקי Beta יכולים לנסוע רק כמה מטרים באוויר, והם בקלות נפסקים על ידי גיליון של פלסטיק או כמה מ"מ של מים.עם זאת, האנרגיה שלהם יכולה להשתנות באופן משמעותי בהתאם לאאיזוטופ. לדוגמה, סטרואנטיום-90 (Sr-90) פולט חלקיקי בטא עם אנרגיה מקסימלית של 0.546 meV, בעוד Thallium-204 (T-20 פולטים ב-63 MeVhl, ו-Polexmexme) יכולים להיות יותר מחוסמתים עם חומרים ממטרים (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 000-32-am-R.com-R.

הפיזיקה של Beta Particle אינטראקציה

כאשר חלקיקי בטא חוצים את החומר, הם מאבדים אנרגיה בעיקר באמצעות ionization וציטוט של אטומים לאורך דרכם.קצב אובדן האנרגיה תלוי צפיפות ומספר אטומי (Z) של חומר המגן.עבור חלקיקים בטא, כוח עצירה גדול יותר בחומרים עם צפיפות גבוהה של אלקטרון -hence, חומרים נמוכים-Z כגון תרכובות מימן עשירות הם יעילים יותר עבור עובי.

תופעה חשובה במגינה בטא היא ייצור של מבשלות (קרינה חודרת) כאשר חלקיק בטא הוא deflected על ידי השדה החשמלי של גרעין אטומי, הוא מאבד אנרגיה קינטית בצורת X-rays. כאשר הסתברות של דלקת חלקיקים abremsstrahlung וכתוצאה מכך הוא מסוגל לספוג את המספר האטומי (Z) של חומר המגן ועם אנרגיית beta, כתוצאה מכך, באמצעות חומרים גבוהים כמו tungstexa) יכול להיות מגנטים יעיל יותר מאשר צורך כדי להיות מגנטים באופן ישיר יותר מאשר 2.

סוגים של Beta-Emitting Isotopes בתעשייה

מתקנים תעשייתיים מעסיקים מגוון של איזוטופים של בטא-ממיטינג.דוגמאות נפוצות כוללות:

  • (FLT:0 strontium-90 (Sr-90): ibph:1 בשימוש במדדים עובי עבור נייר, פלסטיק וגלי מתכת.It מתפורר ל Ytrium-90, אשר גם פולט חלקיקים בטא ארוך החיים שלה (28.8 שנים) הופך אותו נוח עבור כלי קבוע.
  • (FLT:0) קריפטון-85 (Kr-85): FLT:1 Utilized in Measures ובניתוח כימי.זהו גז, ולכן הגנה על עיצובים כרוכה לעתים קרובות המכילה את המקור בשחפת סגורה עם קירות נמוך-Z.
  • (FLT:0)Promethium-147 (Pm-147):FLT) 1 מעסיק בצבעים זוהרים ובכמה מכשירים למדידת עובי. אנרגיית הבטא הנמוכה ביותר שלו (0.224 MeV) מאפשרת עבור מגינים דקים מאוד.
  • (FLT:0)Phosphorus-32 (P-32):03:03:03:03) 1 בשימוש במחקר רפואי וביולוגי, ולעיתים גם במעקבים תעשייתיים.
  • (FLT:0) TRALO204 (Tl-204):03FLT) 1 Common in ionization Cells and סטטי eliminators.

כל איזוטופ מציג דרישות הגנה נפרדות בהתבסס על האנרגיה, מחצית החיים, הצורה הכימית, ויישום המיועד. מעצבים חייבים להתייעץ עם נתוני הקרינה של איזוטופ הספציפי ולהשתמש בערכים אלה לחישובים עוביים.

עקרונות של עיצוב מגן עבור Beta Emitters

מגן יעיל עבור איזוטופות בטא-ממיטות עוקב אחר שלושה עקרונות ליבה: עובי מספיק כדי להגביר את חלקיקי הבטא העיקריים, בחירת חומר מתאימה לצמצום הקרינה משנית, ושילוב של שולי בטיחות כדי להסביר את הריאציות בפעילות המקור, גיאומטריה, שינויים תפעוליים.

בחירת חומרים קריטריה

חומרים נמוכים-Z מועדים למגן הבטא הראשי, משום שהם ממקסמים אובדן אנרגיה לעובי יחידה תוך צמצום ייצור משב רוח.

  • (FLT:0) פוליאתילן: FLT:1, תוכן מימן גבוה, זמין בגליונות או בלוקים, קל למכונה.
  • (FLT:0) אקרילי (Plexiglas): רנספל 1 (Transud) , שימושי עבור צפייה בנמלים ובאזורים מבודדים. צפיפותו (1.19 g/cm3) מספקת הגנה מספקת עבור מצע אנרגיה.
  • (FLT:0) מים: ⁇ 1 (FLT:1) בשימוש באחסון רטוב של מקורות או כמדיום קירור ומגן של מים של 10-20 ס"מ יכול לעצור את רוב חלקיקי בטא תעשייתיים.
  • (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: "ב"ב" (ב"ד) ,"ב) ,"ב[[1924]], [[1924]]]]]]]]
  • (FLT:0) מורכבות פלסטראליות: 1FLT:1 Borated פוליאתילן ופלסטיקים אחרים מהונדסים מציעים נחיתות נויטרונים נוספים אם המקור פולט גם נויטרונים (למשל, מזיכרון ספונטני או (αn) תגובות).

עבור מגן מבשלים, חומרים גבוהים-Z כגוןעופרת, פלדה או tungsten מוחלים כשכבה משנית. עובי הנדרש תלוי באנרגיה רנטגן מקסימלית, אשר קשורה לאנרגיה חלקיקים בטא. ברוב המקרים, כמה מ"מ של מוביל יכול להפחית באופן משמעותי את שיעור המינון של סיביר.

המונחים: Determination

עובי המגן הנדרש מחושב באמצעות מערכות יחסים בין אנרגיה לטווח חלקיקים בטא.טווח (R) ב g / ס"מ2 מוערך לעתים קרובות באמצעות הנוסחה:

(ב) 0.412 × × ויקרא י"ד:2 (ב) × 0.412 × ויקרא י"ד:2)

כאשר E הוא אנרגיית הבטא המקסימלית ב- MeV. להמיר עובי ליניארי, מתחלק על ידי צפיפות החומרית.לדוגמה, עבור Sr-90 (0.546 MeV), הטווח באוויר הוא בערך 2 מ', אבל בפוליאת'ילן (density 0.94 g/cm3), עובי הנדרש הוא בערך 0.5 מ"מ.עם זאת, גורמי בטיחות מעשיים לעתים קרובות ערך כפול זה, תקני רגולציה עשויים לדרוש 10% נוספים כדי לפזר תמונה או לפיזור.

ניהול קרינה משנית

ייצור Bremsstrahlung הוא הדאגה המשנית המשמעותית ביותר.מעצבים צריך למזער את השימוש בחומרים גבוהים-Z במגן הבטא הראשי.אם המקור עצמו עשוי מתכת, נמוך-Z erliner (למשל, שרוול פלסטיק) ניתן להזין בין המקור והמכל לספוג חלקיקים בטא לפני שהם מגיעים למתכת.

שיקולים ואמצעי בטיחות

מעבר לקביעת החומר ולחישובים עוביים, כמה שיקולים מעשיים משפיעים על העיצוב הסופי של הגנה.

מקור: Geometry ו-Exsure Geometry

הצורה והגודל של המקור משפיעים על חלוקת המינון.מקורות של הנקודה מייצרים שדה קרינה spherical, בעוד מקורות מורחבים (למשל, צינור ארוך במד) יוצרים שדה צילידרי.מגן חייב להיות מתוכנן לכסות את כל הכיוונים שממנו החשיפה יכולה להתרחש. עבור מדידים ניידים, המגן לעתים קרובות מעושף את המקור בדיור מתואם כי מכוון את הגלאי רק לכיוון גלאי, למעט כיוונים אחרים.

גישה ותחזוקה

יש לאפשר למתקנים, בדיקה והחלפת מקורות.ללוחים, דלתות גישה מקוטבות, וכלים לטיפול מרחוק נפוצים.העיצוב המגן צריך לכלול הוראות להשמצה של סילוק בטיחותי, כגון חריצים עבור לבנים מובילים או בלוקים מפלסטיק מודולריים שניתן לפרק.

סליחות וסטנדרטים

(המתקנים התעשייתיים המטפלים ב- Beta-emitting isotopes חייבים לציית לתקנות מקומיות ובינלאומיות. בארצות הברית, ועדת הפיקוח הגרעיני (NRC) קובעת מגבלות מינון לעובדים (50 mSv/Year Total Productivity equal) ולחברי הציבור (1 mSv/Year) הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA) מספקת גבולות ל-l General Safety Risk LimitF: 1 LT, כלומר, פיקוח על נהלים תפעוליים ו-F2.

פיקוח ואיכות

לאחר ההתקנה, את יעילות המגן יש לאמת באמצעות סקרי קרינה. לפקחי שטח ו דו-מטרים אישיים יש להשתמש כדי למדוד את שיעורי המינון בעמדות המפעילות ובסביבה של הבדיקה תקופתית מגן להבטיח כי אין השפלה (למשל, סדק במגן פלסטיק, קורוזיה במיכלי מתכת) התרחש.כל שינוי בפעילות מקור או גיאומטריה עשוי לדרוש חישוב של מגן משווה.

מחקרים ב-A Beta Shielding

תותבות Gauge for Paper Manufacturing

מ"ל נייר משתמש במקור Sr-90 במד קבוע כדי למדוד עובי גיליון.המקור שוכן בColimator מוביל כי מכוון betas לכיוון הנייר וגלא גלאי scintillation. כדי להגן על העובדים, מקור הדיור הוא קוד עם 1 מ"מ של פוליאתילן להפסיק betas כי דליפה לאחור.המת המובילה עצמה היא 5 מ"מ עובי, מתן סיבים מתאימים ל-tramhlstratraing מעגל סגור של פחמן / RUSrfretrah2s עדיין מתחת ל-retrah.

קרינת רפואת שיניים באמצעות קרינת Beta

מתקן סטריליזציה משתמש במערכת העברת עם מערך מקור של קרי-85. המקורות חתומות צינורות נירוסטה עם ציפוי פלסטיק 0.5 מ"מ לספוג betas. קו המעביר כולו סגור במגן אקרילי 1 ס"מ עם interlocks. Bremsstrahlung הוא רשלני כי צינורות פלדה הם דקים וכי ציפוי הפלסטיק מונעים להגיע מפועלי מתכת.

מעבדה: Handling P-32

מעבדת אוניברסיטה משתמשת P-32 בניסויים עוקבים.המעבדה מעסיקה מגיני ספסל ניידים עשויים מ 1 ס"מ עבה אקרילי, עם גיבוי מוביל של 2 מ"מ עבור הגנה נוספת מבשלת על ידי מבשלת מגן מיועד לאנרגיה P-32 המקסימלית (1.71 MeV). בדיקות למחוק רגילות להבטיח כי אין זיהום.

טכניקות הגנה מתקדמות

עבור פליטות בטא באנרגיה גבוהה מאוד (למשל, Y-90 עם 2.28 MeV או ה-Fntium-90/ytrium-90 איזון), או ביישומים הדורשים שיעורי מנה נמוכים מאוד, טכניקות מתקדמות ניתן להשתמש.

Multi-layer Gradated Shielding

מגן גבוה משתמש בשכבות מוצלחות של מספר אטומי לספוג מבשלות ביעילות.לדוגמה, השכבה הפנימית ביותר עשויה להיות פלסטיק (Z ⁇ 6), ואחריו אלומיניום (Z=13), ולאחר מכן פלדה (Z=26), ולבסוף להוביל (Z=82.כל שכבה אטנטנה חלק מספקטרום הצילום המשני.

מודלים

כלי סימולציה מונטה קרלו כמו MCNP, FLUKA, או EGSnrc יכול מודל בטא וbremsstrahlung תחבורה בגיאומטריה מורכבת. כלים אלה מאפשרים למהנדסים לייעל עיצובים מגן כמעט, צמצום הצורך ב prototyping פיזי.מודלים כאלה הוא בעל ערך במיוחד עבור תצורה של מקור לא סטנדרטי או כאשר מיפוי מדויק נדרשים עבור הגשתים.

תחזוקת ושיקולי מחזור חיים

יש לשמור על מגן תעשייתי על חייו של המקור.מגן פלסטיק יכול לחלחל תחת חשיפה ממושכת לקרינת בטא, גרימת פירוק, brittlement, או סדק. בדיקות חזותיות קבועות ומדידות שיעור המינון הם הכרחיים.אם המגן מראה סימנים של ללבוש, יש להחליף אותם במהירות.עופרת מגינים עלולים לפתח קורוזיה או לטבול בסביבות לחפות, אם כי זה פחות נפוץ כל חומר נפץ או מופעל.

עבור מתקנים המשתמשים מקורות מרובים, יומן מלאי מגן צריך להיות נשמר, מתעד את הסוג, עובי, ואת תאריך בדיקה אחרון עבור כל מגן. יומן זה מאפשר ביקורת עמידה ומסייע בתכנון פירוק.

מסקנה

(הופנה מהדף קרינת קרינה יעילה להגנה על תמוזות למניעת תפוצה (Ata-emitting is a Criticalרכיב קריטי של בטיחות תעשייתית) על ידי הבנת המאפיינים של חלקיקים בטא, בחירת חומרים ב-Z עבור ספיגה ראשונית, ושכבת חומרים גבוהים-Z לשליטה ב-msstrahlung, מהנדסים יכולים ליצור מגינים אשר להפחית את רמות ההגנה על פני גבולות רגולטוריים מתקדמים, בהתאם לתקני בקרה כגון: NVR.