¿Por qué la ropa con plomo puede bloquear la radiación nuclear?
El traje de plomo es un tipo de ropa que puede proteger eficazmente contra la radiación. Al realizar algunos exámenes radiactivos, los médicos pueden usar ropa con plomo para proteger las áreas que no son examinadas y evitar daños a órganos importantes.
Existen tres tipos de radiación nuclear, a saber: rayos alfa, rayos beta y rayos gamma.
(1) La esencia de los rayos alfa son los núcleos de helio. Los núcleos de helio tienen dos unidades de carga positiva y son masivos, por lo que se pueden proteger fácilmente con un trozo de papel blanco.
(2) La esencia de los rayos beta es el flujo de electrones, con carga negativa unitaria y masa muy pequeña. Debido a que la materia normal está compuesta de electrones intranucleares y extranucleares, los rayos beta también pueden protegerse fácilmente, y unos pocos centímetros de espesor de aire o metal ordinario pueden protegerlos por completo.
(3) La esencia de los rayos gamma son fotones de alta energía, que no están cargados, tienen una masa dinámica muy pequeña y un gran poder de penetración.
Por tanto, entre los tres tipos de radiación nuclear, los rayos gamma son los más peligrosos y pueden provocar daños graves e irreversibles en las células humanas. Además, la radiación de neutrones también es mortal.
Para proteger los rayos gamma y la radiación de neutrones, es necesario utilizar materiales que puedan absorber los rayos. En esencia, cualquier sustancia tiene la probabilidad de absorber rayos, pero la capacidad de absorber rayos varía mucho.
En un átomo, cuanto más grande es el núcleo dentro del átomo, más electrones hay fuera del núcleo y más fácil es bloquear la propagación de los rayos gamma y la radiación de neutrones del mismo espesor. El plomo es el elemento no radiactivo con el mayor número atómico y una densidad de hasta 11,33 g/cm3, por lo que puede absorber eficazmente los rayos gamma y la radiación de neutrones.
El uranio tiene un mayor número atómico y densidad, y puede absorber mejor los rayos gamma y la radiación de neutrones. Sin embargo, el uranio mismo se descompondrá, por lo que no es adecuado para proteger contra la radiación nuclear; , platino, etc. Son más densos que el plomo, pero en sí mismos son demasiado caros para usarlos como protección contra la radiación en áreas grandes.
El hormigón también es un material eficaz para proteger contra los rayos gamma y la radiación de neutrones. Por lo tanto, en importantes emplazamientos militares, los edificios se envuelven en hormigón grueso y las salas subterráneas importantes se cubren con decenas de metros de hormigón grueso. protege.
Muchas cosas pueden bloquear la radiación nuclear, incluso un trozo de papel. No es necesario bloquear toda la radiación nuclear con plomo.
El plomo se utiliza principalmente para bloquear los rayos gamma (rayos gamma), que son rayos de alta energía que pertenecen a la categoría de ondas electromagnéticas. Cuando entra en contacto con un átomo, fácilmente puede hacer que los electrones del átomo ganen energía y luego se escapen. Este proceso se llama ionización. La densidad atómica del plomo es alta y su número atómico es alto (lo que significa que tiene muchos electrones), por lo que el plomo se convierte en una buena barrera contra los rayos gamma y es ideal para dispersar los rayos gamma o rayos X, evitando que causen daños a la cuerpo humano.
Pero los tipos de radiación nuclear no son sólo los rayos gamma, sino también otros tipos de radiación nuclear. Algunas de estas radiaciones nucleares pueden bloquearse con un trozo de papel, pero otras requieren gruesas capas de cemento para protegerlas, no de plomo. Porque el plomo no es fácil de usar en este momento.
Para entender por qué es así, necesitamos saber algo sobre la radiación nuclear. Entonces necesitas un poco más de paciencia para leer las siguientes palabras.
¿Qué es exactamente la radiación nuclear?
Ilustración: La radiación nuclear se produce durante la desintegración de los átomos, cuando los elementos pesados se convierten espontáneamente en elementos relativamente más ligeros.
No fue hasta hace unos 100 años que los físicos descubrieron accidentalmente que ciertos elementos eran inestables y cambiaban mágicamente de un elemento a otro, como una versión científica de la "alquimia", por supuesto, no del latón al otro. ¡Oro, por el contrario, del "oro" al "latón"! ¡La ley de este cambio siempre cambia de átomos de elementos más pesados a átomos de elementos más ligeros! Así que acabo de decir que el cambio es del oro al latón porque los átomos de oro son más pesados que los de cobre. Por supuesto, no te preocupes por tus lingotes, anillos y aretes de oro. Son muy estables, no alteran el elemento y ciertamente no liberan radiación nuclear dañina.
La radiación nuclear es la energía y las partículas liberadas durante el proceso de conversión de elementos pesados en elementos ligeros, constituyendo la radiación nuclear.
Los elementos con esta propiedad también se denominan elementos radiactivos. El cambio de elementos radiactivos se llama desintegración radiactiva. El uranio es el mejor ejemplo de este elemento. Es el elemento radiactivo más pesado de la naturaleza. Todos los elementos más pesados que el uranio son inestables y radiactivos.
La desintegración radiactiva es un proceso natural. Los átomos de isótopos radiactivos se desintegran espontáneamente en otro elemento mediante uno de tres procesos comunes:
Durante este proceso, se producen cuatro tipos diferentes de radiación:
Primero, radioactividad La desintegración natural de los átomos es parte de la naturaleza, por lo que son "naturales", pero todos los elementos radiactivos son potencialmente peligrosos para los seres vivos. Las partículas alfa, las partículas beta, los neutrones y los rayos gamma se denominan radiaciones ionizantes. Esto se debe a que cuando chocan con un átomo, los electrones alrededor del núcleo pueden ser derribados y los electrones pueden escapar. Este proceso se llama ionización y es como si la esposa huyera. Esto estropea nuestras células y provoca mutaciones genéticas o la muerte absoluta.
Cómo detener la radiación nuclear
Las partículas alfa son muy grandes y son esencialmente núcleos de helio que se mueven a gran velocidad y que pueden bloquearse fácilmente. De hecho, basta con un trozo de papel o unos pocos centímetros de aire para bloquearlo. Si pierde su energía cinética, perderá su capacidad de dañar el cuerpo humano. Por tanto, la radiación nuclear que sólo produce partículas alfa tendrá poco impacto en el cuerpo humano siempre que te mantengas un poco alejado de ella.
Ilustración: Las partículas no pueden penetrar ni siquiera un trozo de papel o unos centímetros de aire.
Explicación: Es porque esta cosa es segura. Por lo tanto, la alarma de humo más utilizada utiliza el isótopo radiactivo americio 241, que sólo puede liberar partículas alfa. Las partículas alfa que produce pueden ionizar el aire. Este aire ionizado es atraído por los electrodos positivo y negativo, golpea los electrodos positivo y negativo y genera una corriente débil. Si entra humo en la cámara de ionización, neutraliza el aire ionizado y la alarma de humo comenzará a sonar cuando baje la corriente.
Pero si inhalas o comes este elemento radiactivo, está muerto. En este momento, las partículas alfa de alta velocidad te atacan directamente desde el cuerpo y puedes contraer cáncer. El elemento más notorio es el radón radiactivo, que es un gas. Cuando lo inhala, las partículas alfa que libera bombardean directamente las células pulmonares, lo que posiblemente cause cáncer de pulmón. Cuando los no fumadores desarrollan cáncer de pulmón, el radón puede ser un posible culpable. Sin embargo, algunos lugares todavía utilizan manantiales de radón radiactivo como punto de venta para atraer turistas, y todos pueden bañarse. Para mí esto es la muerte.
Las partículas beta son esencialmente electrones de alta energía, que son mucho más pequeños que las partículas, por lo que tienen un mayor poder de penetración. Pero, después de todo, los electrones todavía tienen partículas subatómicas sólidas, por lo que un trozo de papel de aluminio o plexiglás es suficiente para bloquearlos. De hecho, las antiguas pantallas de televisión convencionales se desarrollaron bombardeando fósforos con electrones de alta velocidad, radiación nuclear artificial. Además de dañar la visión, los televisores tradicionales no tienen un impacto directo en la salud humana. En cuanto a dejarse engañar por los anuncios de televisión, mirar televisión con pollo frito y cerveza no tiene nada que ver con la electrónica de alta velocidad en sí. Pero si comes o inhalas isótopos radiactivos que liberan partículas beta, realmente morirás.
Los rangos de los rayos gamma y los rayos X se superponen, pero, en pocas palabras, son rayos X de alta energía. Su poder de penetración supera con creces el de las partículas alfa y beta, por lo que se necesita plomo. para bloquearlos.
Ilustración: La fisión nuclear inducida por neutrones es el principio detrás del funcionamiento de las bombas atómicas y de las actuales centrales nucleares. Durante este proceso, los átomos en fisión liberan más neutrones y, si las condiciones son adecuadas, la fisión puede continuar.
Los neutrones carecen de carga, por lo que los neutrones de alta velocidad tienen un gran poder de penetración. La mejor manera de bloquear los neutrones de alta velocidad es bloquearlos con capas extremadamente gruesas de hormigón o líquidos como agua o combustible. Actualmente, las centrales nucleares utilizan neutrones para golpear los núcleos de elementos pesados para lograr la fisión nuclear y liberar energía. La única forma de evitar que estos neutrones de alta energía causen daños biológicos es a través de agua, petróleo y gruesas capas de hormigón.
Ilustración: Tres opciones para bloquear neutrones rápidos de alta energía.
1. Primero está el blindaje de placa de cadmio, luego el blindaje de plomo y finalmente la solución acuosa que contiene ácido bórico.
2. Primero use tablero de cadmio para proteger, luego use plomo para proteger y finalmente use concreto para proteger.
3. Primero bloquéelo con agua y luego bloquéelo con tablero de cadmio para resolver el problema. Ésta es la solución más sencilla y económica.
Ilustración: Central nuclear comercial a gran escala de tercera generación de China con reactor de agua a presión, un reactor nuclear sumergido en agua a alta presión.
Durante la Guerra Fría, Estados Unidos y la Unión Soviética pensaron en desarrollar bombas de neutrones (una pequeña bomba de hidrógeno de bajo rendimiento), que dependían de una gran cantidad de neutrones de alta velocidad y rayos gamma para mata personal blindado y destruye tanques y vehículos de combate blindados a gran escala. La mejor opción para grupos.
Ilustración: Prueba de bomba de neutrones
El rango de letalidad de las bombas de neutrones supera con creces el de otras armas. Además, la interacción de los neutrones con la armadura puede hacer que la armadura sea radiactiva y dejarla temporalmente inutilizable (normalmente entre 24 y 48 horas). Por ejemplo, hay uranio empobrecido en el blindaje del tanque M-1, que puede sufrir una rápida fisión después de ser bombardeado por neutrones y convertirse en material altamente radiactivo.
Ilustración: El lema del movimiento antiguerra nuclear, que se opone al desarrollo de un nuevo tipo de arma nuclear, la bomba de neutrones. La primera bomba de neutrones se unió al arsenal estadounidense en 1974.
Toda la energía del mundo se expresa a través de ondas electromagnéticas. La radiación nuclear es también un tipo de onda electromagnética, que se produce por los cambios nucleares de los átomos e incluye principalmente tres tipos de rayos: α, β y γ.
¿Cómo bloqueamos estos rayos?
De hecho, se puede utilizar cualquier objeto, pero la capacidad de bloqueo es diferente. Por ejemplo, el efecto de blindaje de una placa de plomo de 1 mm es igual al de una placa de hierro de 6 mm o al de un ladrillo macizo de 12 cm de espesor.
La barrera radiológica que rodea la central nuclear no está hecha de plomo, sólo de hormigón. Mientras sea lo suficientemente grueso, cualquier luz será bloqueada incluso si tiene una gran capacidad de penetración.
¿Por qué se bloquea la luz?
Todo está hecho de átomos, y los fotones que representan la energía radiante son absorbidos por estos átomos a medida que pasan a través del "conjunto atómico" de la materia. Hay tres efectos en este proceso: efecto fotoeléctrico, efecto Compton y efecto de par de electrones.
Explique brevemente estos tres efectos:
Efecto fotoeléctrico: Los fotones transfieren energía a los electrones fuera del núcleo y desaparecen ellos mismos;
Efecto Compton: Los fotones y cuando los electrones chocan , parte de la energía se transfiere a los electrones, lo que hace que los electrones retrocedan y la energía y la dirección de propagación de los propios fotones cambiarán;
Efecto del par de electrones: cuando los fotones pasan a través de un átomo, se afectado por la fuerza de Coulomb del núcleo de Atracción, convertido en 1 positrón y 1 electrón negativo, que son rápidamente aniquilados.
Entonces, ¿por qué liderar?
Debido a que la densidad del plomo es alta, es decir, la cantidad de protones y electrones en los átomos dentro del plomo es lo suficientemente densa, es relativamente difícil pasar a través de él.
Entonces ¿por qué no otras sustancias más densas?
Otras sustancias de alta densidad son muy difíciles de obtener o muy preciosas (como el oro). Por el contrario, el plomo ya es la opción más ideal.
Divertido e interesante conocimiento científico popular, ¡bienvenido a seguir a esta chica!
El blindaje con plomo se refiere al uso de plomo como protección radiológica para reducir la dosis efectiva a una persona u objeto. Debido a la alta densidad y el alto número atómico del plomo, puede atenuar eficazmente ciertos tipos de radiación. En principio, es eficaz para proteger los rayos gamma y los rayos X.
La alta densidad del plomo es causada por la combinación de su alta masa atómica y sus longitudes de enlace y radios atómicos relativamente pequeños. Una masa atómica alta significa que se necesitan más electrones para mantener una carga neutra y una longitud de unión de radio atómico pequeño, lo que significa que muchos átomos pueden ensamblarse en una estructura principal específica. Debido a la densidad del plomo y su gran cantidad de electrones, es ideal para dispersar rayos X y rayos gamma. Estos rayos forman fotones, un tipo de bosón que, cuando entran en contacto con los electrones, están dotados de un fuerte poder de penetración. Sin protección de plomo, los electrones del cuerpo humano se verán afectados, lo que posiblemente dañará el ADN humano y provocará cáncer. Cuando la radiación intenta atravesar el plomo, los electrones del plomo absorben y dispersan la energía. Sin embargo, el plomo eventualmente se degrada por la exposición a la energía. Sin embargo, el plomo no es eficaz contra todos los tipos de radiación. Los electrones de alta energía (incluida la radiación de neutrones) pueden causar radiación de bremsstrahlung, que es más dañina para los tejidos que la radiación original. Además, el plomo no es un absorbente especialmente eficaz de la radiación de neutrones.
El plomo se utiliza para proteger máquinas de rayos X, plantas de energía nuclear, laboratorios nucleares, equipos militares y otros lugares donde se puede encontrar radiación. Hay muchos tipos de blindaje que se pueden utilizar para proteger a las personas, así como para proteger equipos y experimentos. La protección personal incluye ropa con plomo (como los trajes de rayos X utilizados durante los procedimientos dentales), pantallas protectoras y guantes con plomo.
El equipo de laboratorio también cuenta con varios dispositivos de blindaje, incluidas estructuras hechas de bloques de plomo y contenedores gruesos utilizados para almacenar y transportar muestras radiactivas.
¡Se sospecha que está bloqueado! ¿Es porque fuiste detenido? Esta ciencia es lo suficientemente rigurosa.