O que é blindagem da radiação de nêutrons – Definição

A blindagem da radiação de nêutrons é muito complicada. Existem três características principais dos nêutrons, que são cruciais na proteção dos nêutrons. Água ou concreto. Dosimetria de Radiação
Na proteção contra radiação, existem três maneiras de proteger as pessoas das fontes de radiação identificadas:

  • Limitando o tempo. A quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que as pessoas passam perto da fonte de radiação. A dose pode ser reduzida limitando o tempo de exposição .
  • Distância. A quantidade de exposição à radiação depende da distância da fonte de radiação. Da mesma forma que o calor do fogo, se você estiver muito próximo, a intensidade da radiação térmica é alta e você pode se queimar. Se você estiver na distância certa, você pode suportar sem problemas e, além disso, é confortável. Se você estiver muito longe da fonte de calor, a insuficiência de calor também poderá prejudicá-lo. Essa analogia, em certo sentido, pode ser aplicada à radiação também de fontes nucleares.
  • Blindagem.  Finalmente, se a fonte for muito intensiva e o tempo ou a distância não fornecerem proteção suficiente contra radiação, a blindagem deve ser usada. A proteção contra radiação geralmente consiste em barreiras de chumbo, concreto ou água. Mesmo o urânio empobrecido pode ser usado como uma boa proteção contra a radiação gama , mas, por outro lado, o urânio é uma blindagem absolutamente inadequada da radiação de nêutrons. Em resumo, depende do tipo de radiação a ser blindada, cuja blindagem será eficaz ou não.

Blindagem de Nêutrons

Existem três características principais dos nêutrons, que são cruciais na proteção dos nêutrons.

  • Os nêutrons não têm carga elétrica líquida , portanto, não podem ser afetados ou interrompidos por forças elétricas. Os nêutrons ionizam a matéria apenas indiretamente, o que torna os nêutrons um tipo de radiação altamente penetrante.
  • Os nêutrons se espalham com núcleos pesados muito elasticamente . Núcleos pesados ​​muito duramente desaceleram um nêutron e muito menos absorvem um nêutron rápido.
  • Uma absorção de nêutrons (diria-se blindagem) causa o início de certa reação nuclear (por exemplo, captura radiativa ou até fissão ), que é acompanhada por vários outros tipos de radiação . Em resumo, os nêutrons tornam a matéria radioativa; portanto, com os nêutrons, temos que proteger também os outros tipos de radiação.

Veja também: Interação de nêutrons com matéria

Blindagem da radiação de nêutrons

Materiais básicos para blindagem de nêutrons.

Princípios de Blindagem de Nêutrons

Os melhores materiais para proteger os nêutrons devem ser capazes de:

  • Retardar os nêutrons  (o mesmo princípio da moderação de nêutrons ). O primeiro ponto pode ser cumprido apenas por material que contém átomos leves (por exemplo, átomos de hidrogênio), como água, polietileno e concreto. O núcleo de um núcleo de hidrogênio contém apenas um próton. Como um próton e um nêutron têm massas quase idênticas , uma dispersão de nêutronsem um núcleo de hidrogênio pode gastar uma grande quantidade de sua energia (mesmo toda a energia cinética de um nêutron pode ser transferida para um próton após uma colisão). Isso é semelhante a um bilhar. Como uma bola branca e outra bola de bilhar têm massas idênticas, a bola branca que bate em outra bola pode parar e a outra bola começará a se mover com a mesma velocidade. Por outro lado, se uma bola de pingue-pongue for lançada contra uma bola de boliche (nêutron x núcleo pesado), a bola de pingue-pongue ricocheteia com muito pouca mudança na velocidade, apenas uma mudança na direção. Portanto, o chumbo é bastante ineficaz para bloquear a radiação de nêutrons, pois os nêutrons não são carregados e podem simplesmente passar por materiais densos.
  • Tabela de seções transversais
    Tabela de seções transversais

    Absorva esse nêutron lento. Os nêutrons térmicos podem ser facilmente absorvidos pela captura em materiais com seções transversais de alta captura de nêutrons (milhares de celeiros) como boro , lítio ou cádmio . Geralmente, apenas uma fina camada desse absorvedor é suficiente para proteger os nêutrons térmicos. O hidrogênio (na forma de água), que pode ser usado para desacelerar os nêutrons, possui seção transversal de absorção de 0,3 celeiros. Isso não é suficiente, mas essa insuficiência pode ser compensada pela espessura suficiente da proteção da água.

  • Proteja a radiação que o acompanha . No caso do escudo de cádmio, a absorção de nêutrons é acompanhada por forte emissão de raios gama . Portanto, é necessário um escudo adicional para atenuar os raios gama . Esse fenômeno praticamente não existe para o lítio e é muito menos importante para o boro como material de absorção de nêutrons. Por esse motivo, os materiais que contêm boro são frequentemente usados ​​em proteções de nêutrons. Além disso, o boro (na forma de ácido bórico) é bem solúvel em água, tornando essa combinação um escudo de nêutrons muito eficaz.

Água como escudo de nêutrons

A água devido ao alto teor de hidrogênio e à disponibilidade é uma proteção efetiva e comum aos nêutrons . No entanto, devido ao baixo número atômico de hidrogênio e oxigênio, a água não é um escudo aceitável contra os raios gama. Por outro lado, em alguns casos, essa desvantagem (baixa densidade) pode ser compensada pela alta espessura da proteção da água. No caso de nêutrons, a água modera perfeitamente os nêutrons, mas com a absorção de nêutrons pelos raios gama secundários do núcleo de hidrogênio com alta energia são produzidos. Esses raios gama penetram muito na matéria e, portanto, podem aumentar os requisitos de espessura da proteção da água. Adicionando um ácido bórico pode ajudar com esse problema (absorção de nêutrons nos núcleos de boro sem forte emissão gama), mas resulta em outros problemas com a corrosão dos materiais de construção.

Concreto como um escudo de nêutrons

A blindagem de nêutrons mais comumente usada em muitos setores da ciência e engenharia nuclear é a blindagem de concreto. O concreto também é material que contém hidrogênio , mas, diferentemente do concreto aquático, possui maior densidade ( adequada para blindagem gama secundária ) e não precisa de manutenção. Como o concreto é uma mistura de vários materiais diferentes, sua composição não é constante. Portanto, ao se referir ao concreto como material de proteção de nêutrons, o material usado em sua composição deve ser informado corretamente. Geralmente, o concreto é dividido em concreto “comum” e concreto “pesado” . O concreto pesado utiliza agregados naturais pesadoscomo baritas (sulfato de bário) ou magnetita ou agregados manufaturados , como ferro, esferas de aço, punção de aço ou outros aditivos. Como resultado desses aditivos, o concreto pesado tem densidade mais alta que o concreto comum (~ 2300 kg / m 3 ). Concreto muito pesado pode atingir densidades de até 5.900 kg / m 3 com aditivos de ferro ou até 8900 kg / m 3 com aditivos de chumbo. Concreto pesado fornece proteção muito eficaz contra nêutrons.

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