¿Qué material ofrece el mejor blindaje contra la radiación?

Piel.

¿Qué? ¿No te gusta esa respuesta? Bueno, no especificaste qué tipo de radiación.

Las partículas alfa son núcleos desnudos de helio-4. Debido a su masa y carga, son altamente reactivos, lo que los hace altamente dañinos para las células vivas. También significa que no pueden penetrar esa capa de piel muerta que nos protege de la desecación.

Por supuesto, no querrás tener partículas de un emisor alfa dentro de ti, por lo que en la práctica, una bata de plástico, guantes y una máscara serían útiles, pero siempre llevas tu piel.

Del mismo modo, las partículas Beta son electrones energéticos, y dado que la química es llevada casi por completo por los electrones, pueden causar algún daño. Son ligeros, por lo que pueden penetrar mucho más, pero una lámina de metal o un poco de madera puede detenerlos. De nuevo, no ingerir.

Los rayos X y los rayos gamma son mucho más peligrosos y pueden pasar a través de la mayoría de las cosas, por lo que usamos rayos X en imágenes médicas. Necesitas masa para detener esto, pero incluso los rayos gamma pierden la mitad de su golpe por cada 150 pies de aire, por lo que las personas pueden observar las pruebas de armas atómicas de manera segura. El blindaje de plomo es útil, pero la distancia también funciona.

Los neutrones de alta energía son los peores. En realidad, no pueden lastimarte directamente, pero pueden atravesar una gran cantidad de blindaje o aire para alcanzarlo. Y si llegan a golpear un núcleo atómico, pueden ser absorbidos, haciéndolo inestable y haciendo que libere otras formas de radiación. Los neutrones son el único tipo de radiación que puede inducir radioactividad en materiales que de otro modo serían estables, pero son absorbidos de manera segura por los átomos de hidrógeno, por lo que el agua, el plástico y el concreto son escudos efectivos.

También hay otros tipos de radiación. La luz UV no tiene suficiente energía por fotón para romper los enlaces químicos, pero puede influir en la química celular lo suficiente como para causar daños (como en las quemaduras solares). Las microondas, la radio, la luz, etc. no pueden lastimarlo a menos que usted mismo construya un microondas del tamaño de una habitación o un horno EasyBake y se arrastre adentro.

Los rayos cósmicos y el viento solar pueden contener elementos exóticos como protones y núcleos de hierro, pero no se ven mucho aquí en la buena Tierra.

Para la radiación gamma, cualquier cosa con una alta densidad. El plomo es la respuesta canónica, pero el tungsteno y el uranio empobrecido también funcionan bien. Y si te sientes frugal, un pie de agua o 4-5 pulgadas de tierra u hormigón harán el trabajo de una pulgada de plomo.

Para la radiación alfa, una hoja de papel o una pulgada de aire harán el truco.

Para la radiación beta, una media pulgada de agua o plástico es suficiente. O supongo que puede usar una chuleta de cerdo gruesa o un filete si tiene un buen presupuesto.

Y para la radiación de neutrones, cualquier cosa con mucho hidrógeno (que ralentiza los neutrones y los refleja lejos de usted). Puede ser agua, combustible, concreto, plástico, parafina, pudín de tapioca o su suegra. Si se siente sofisticado, mezcle algo de boro con el material hidrogenado para absorber los neutrones que se han ralentizado al rebotar en los átomos de hidrógeno.

Nota: esconderse detrás de los compañeros de trabajo está mal visto. Y NO se refiera a sus compañeros de trabajo como “protección portátil”.

Depende del tipo de radiación del que desea estar protegido.

Para la radiación ionizante, los materiales con alto contenido de hidrógeno son los mejores. En realidad, el polietileno es el mejor. Ese es el material sano de que está hecha su bolsa de basura. Si se trata con menos radiación ionizante, los materiales de átomos pesados ​​tradicionales como el plomo (Pb) pueden hacer el trabajo.

Si estás interesado en saber por qué y estás de acuerdo con las cosas nerd, sigue leyendo.

El material de protección contra la radiación más utilizado fue el plomo (Pb) principalmente debido al gran peso atómico. Sin embargo, el plomo (Pb) tiene una desventaja cuando se trata de radiación altamente ionizante como las que se exponen durante las crisis. Resulta que cuando los núcleos ionizados de elementos pesados ​​(es decir, radiación ionizante) golpean un material hecho de átomos pesados ​​(como Pb), la colisión resulta en una lluvia de más radiación ionizante. (Sí, el efecto de cascada electromagnética ). Además, los átomos pesados ​​también tienen una mayor energía de ionización, por lo que pueden desviar fácilmente las partículas de radiación que pasan y formar radiación brehmsstrahlung a lo largo del proceso. ¡Y adivina qué, la intensidad de tu radiación brehmsstrahlung es directamente proporcional al cuadrado de la masa atómica de tu átomo protector! (Nerdy, lo sé … pero quédate conmigo.) En resumen, ¡los materiales de átomos pesados ​​más la radiación ionizante equivalen a más peligro! Entonces, nuestro mejor amigo para protegernos de la radiación ionizante es el átomo más pequeño de la tabla periódica: ¡el átomo de hidrógeno!

La NASA ha estado intentando incorporar tanto hidrógeno como sea posible en las paredes de sus naves espaciales; porque la radiación cósmica definitivamente no es algo con lo que quieras pasar el rato. Incluso han considerado almacenar comida, agua e hidrógeno líquido en las paredes de sus vehículos espaciales ***. Pero necesitaban materiales de protección con mejor multifuncionalidad, por lo que optaron por polímeros. Y tadaaaa, el polietileno (C2H2) es el polímero con la mayor concentración de hidrógeno o relación hidrógeno-carbono.

*** JW Wilson, FA Cucinotta, RK Tripathi, MS Clowdsley, JL Shinn, RC Singleterry, SA Thibeault, HY Kim, JH Heinbockel, GD Badhwa, FF Badavi, J. Miller, CJ Zeitlin y LH Heilbronn, “Nave espacial mejorada Materiales para la protección contra la radiación: optimización y pruebas de los materiales del escudo ”, NASA Langley Technical Report Server, 2000.

Históricamente, los materiales de protección contra la radiación se han fabricado a partir de plomo (Pb). Blindaje de plomo, a menudo utilizado en una variedad de aplicaciones que incluyen diagnóstico por imágenes, radioterapia, blindaje nuclear e industrial.

Blindaje compuesto de plomo (Pb)

El blindaje compuesto de plomo es una mezcla de plomo y otros metales más livianos. Estas mezclas de compuestos a base de plomo son una mezcla patentada de plomo y otros metales pesados ​​que atenúan la radiación. La mezcla compuesta de plomo variará según el fabricante, ya que han desarrollado sus propias mezclas patentadas que pueden incluir una mezcla de plomo, estaño, caucho, vinilo de PVC y otros metales atenuantes patentados. Las prendas de protección contra la radiación de la mezcla compuesta a base de plomo son más ligeras (hasta un 25%) que el plomo de grado regular y están disponibles con los mismos niveles de protección de equivalencia de plomo.

Blindaje sin plomo (Pb) y sin plomo (Pb)

Al igual que las mezclas patentadas de materiales de blindaje compuestos a base de plomo, los materiales de blindaje sin plomo y sin plomo ofrecen los mismos niveles de protección. Los materiales de protección sin plomo se fabrican con aditivos y aglutinantes mezclados con metales pesados ​​atenuantes que pertenecen a la misma categoría de materiales que el plomo que también absorbe o bloquea la radiación. Estos metales pueden incluir estaño (Sn), antimonio (Sb), tungsteno (W) bismuto (Bi) u otros elementos. Los delantales sin plomo y los delantales sin plomo son reciclables y seguros para su eliminación no peligrosa. Las mezclas de materiales son propiedad del fabricante específico; por lo tanto; Los materiales mencionados anteriormente no son representativos de ningún fabricante específico.

Depende de la fuente de radiación. Otros ya han respondido eso.

En el campo de las pruebas no destructivas, aplicamos tubos de rayos X eléctricos y fuentes gamma (y mis ex colegas probablemente todavía lo hacen). El aspecto más importante de estos dispositivos es que son fuentes cerradas, es decir, son seguros, en el sentido de: higiénicos. Cuando protege la fuente (apagando el tubo de rayos X o manteniendo la fuente de rayos gamma dentro del empaque), tenemos un ambiente seguro y el público en general puede acercarse.

Sin embargo, si tuviéramos una situación en la que una fuente no estuviera contenida adecuadamente, y pudiéramos tener material radiactivo que contamine el medio ambiente y las personas, entonces obviamente tenemos un problema. En todas las circunstancias, debemos asegurarnos de que se controle la radiación ionizante de cualquier fuente. Eso incluye material que puede ser transportado por el aire o por el agua (menos problemático, pero al final del día, sigue siendo un problema de control).

Regla general: mantenga las fuentes de radiación ionizante fuera del cuerpo de cualquier persona, especialmente las cosas que podrían entrar literalmente en el cuerpo. En segundo lugar: limite la radiación ionizante de fuentes cerradas, como tubos de rayos X eléctricos y fuentes de rayos gamma portátiles (dispositivos que se fabricaron específicamente para un manejo seguro en el campo y que se mantienen regularmente para mantenerse a salvo).

En los exámenes no destructivos, los rayos X eran (y son) prácticamente ubicuos. Producen rayos X en el rango de decenas de kV a 300 kV al hacer que los electrones acelerados se desaceleren, lo que produce Bremsstrahlung, o simplemente rayos X. La energía puede variar continuamente dentro del rango, por lo que es práctico para el ajuste a varios espesores de acero bajo examen (principalmente soldaduras).

El blindaje se logra mediante un revestimiento interno con plomo, para dejar un haz cónico, que emana del dispositivo. Manténgase alejado del haz directo y ya se habrá ahorrado una gran parte de la irradiación potencial. El resto del blindaje se logra mediante la construcción de muros, el objeto bajo examen (si es lo suficientemente grande, por supuesto) y losas de plomo portátiles (envueltas en polietileno grueso para proteger el plomo vulnerable).

Las fuentes gamma más portátiles son más populares, ya que su manejo plantea menos problemas, pero su energía de radiación no es ajustable y, a menudo, es demasiado alta para los casos más delgados de la pared de acero bajo examen. Una energía demasiado alta hará que la radiografía revele muy poca información (contraste) sobre la presencia de posibles defectos materiales. Un tubo de rayos X ofrece energía ajustable, por lo que los códigos generalmente prescriben su uso a favor de las fuentes gamma.

Pero el chico (y la muñeca muy ocasional) en el campo favorece la fuente gamma, incluso si estos dispositivos generalmente entregan menos intensidad de salida que la que puede lograr un tubo de rayos X. La fuente gamma, como Ir-192, se maneja fácilmente, si se conoce el valor de la actividad. Una vez que el operador conoce la actividad en una fecha determinada, puede calcular la actividad actual, ya que la tasa de descomposición es bien conocida. Luego, es fácil calcular la dosis necesaria (actividad por tiempo) para la configuración específica del espesor del acero, la distancia y la velocidad de la película.

El mismo principio se aplica al tubo de rayos X, pero esa cosa es grande, pesada, difícil de colocar y, a veces, no tan predecible, teniendo en cuenta su efecto en la película (el operador típico usa solo uno o dos tubos y aplica la experiencia antes de la instrucción tablas: a ningún operador le gusta usar un tubo de rayos X de origen desconocido). Sin embargo, si el operador no puede evitarlo, el procedimiento es el siguiente: realice una toma de prueba, desarrolle (o eche un vistazo al monitor o la computadora portátil, si se utiliza una pantalla digital), y ajuste la configuración. Realice otra toma de prueba, confirme y espere lo mejor que estas configuraciones estén bien para el resto del trabajo.

El blindaje contra la radiación gamma de una fuente Ir-192 se logra mediante el uso de un colimador de tungsteno, que protege la mayoría de la radiación que no se dirige al objetivo deseado. Por supuesto, cualquier cosa en la línea de fuego entre la fuente y el objetivo está muy irradiada. A veces, no hay mucho que se pueda hacer al respecto, que quedarse fuera. El operador se esconde detrás de lo que esté disponible: una pared gruesa, un objeto grande, cualquier cosa. Duck & Cover, por así decirlo.

Cualquier cosa puede proteger la radiación ionizante: agua, hormigón, cualquier cosa. Sin embargo, es principalmente la distancia lo que hace el truco. Pero en el caso de Co-60, la distancia no es tan efectiva, si el operador tiene que permanecer cerca de alguna manera, desafortunadamente. La energía y la intensidad de la fuente típica de Co-60 hace que sea difícil manejar y hacer que el ambiente se proteja de la irradiación innecesaria. Solo trate de hacer una radiografía Co-60 en una planta química, en algún lugar de una plataforma, y ​​trate de no golpear toda la planta con la radiación simultáneamente. Co-60 es un puñado bien …

Oh sí, cuál es el mejor blindaje. Primero: distancia, independientemente del material que haya entre usted y la fuente. Segundo: uranio. El mejor material de protección del mundo (¿ya mencioné que no hace falta decir que preferimos el uranio empobrecido?). Los contenedores Ir-192 tienen eso dentro como primera línea de defensa. Luego, plomo, envuelto alrededor del uranio. Y finalmente, un revestimiento de acero inoxidable para mayor firmeza.

Si alguna vez se encuentra con una fuente de rayos X o gamma: salga de la línea de fuego. Si puede ver la fuente, la fuente puede verlo, lo cual no es bueno. Pato y cubierta. Asegúrese de que el operador perciba su presencia (si parece que no hay ningún operador: no es bueno; esté alarmado, pero mantenga la calma). Si sabes a dónde ir, aléjate (no corras, porque correr puede hacerte tropezar). Esconderse detrás de una pared gruesa, si está presente. Y aumente la distancia entre usted y la fuente.

Y sobre todo, prioridad no. 1: piense en su propia seguridad, luego en la de los demás, y comuníqueles lo que sabe. No seas un héroe, pero sé un miembro efectivo de la comunidad local. Ayuda ayudando al grupo, no muriendo mientras intentas resolver todo por ti mismo. Póngase su gorra de pensamiento, mantenga la calma y continúe.

El enfoque práctico para detener la exposición a la radiación (ionizante) es recordar las letras S, T y D. Representan Blindaje, Tiempo y Distancia.

Primero, debe identificar contra qué tipos de radiación necesita protección. Hay 3 tipos principales que son preocupantes: alfa, beta y gamma. Alpha tiene un rango de solo unas pocas pulgadas en el aire y, por lo tanto, requiere solo un par de pulgadas de separación para ser inofensivo. Sin embargo, si se ingiere, ese es otro asunto completamente diferente. Un emisor alfa es muy peligroso si se toma internamente. Ningún blindaje lo salvará de la exposición interna. Un emisor beta es mucho más penetrante, pero puede detenerse con media pulgada de aluminio. La radiación gamma, como los rayos X, tiene la mayor capacidad de penetración y puede lastimarlo a muchos pies de la fuente y puede penetrar pulgadas de plomo.

La mejor protección es la que ofrece Distancia. La tasa de exposición a la radiación de una fuente se reduce a CUADRADO de la distancia. Entonces, cuando duplica la distancia, reduce la exposición a 1/4. Esto significa que si puede abandonar el área de radiación, la tasa de exposición disminuye MUY rápidamente. Incluso si se trata de un área contaminada, abandonar la vecindad reducirá la tasa de exposición muy rápidamente. Si encuentra que está en un área contaminada, entonces irse es el mejor método para reducir la exposición.

El siguiente método es reducir el tiempo de exposición. Reducir el tiempo a la mitad significa que reduce la exposición a la mitad. Si se encontrara en un área de radiación, salga tan rápido como pueda. No corras, ya que podrías tropezar y caer, aumentando tu tiempo en el área. Aléjate rápidamente.

El último, y generalmente menos efectivo, es Shielding. El blindaje significa que intenta colocar masa entre usted y la fuente de radiación. El oro es mejor que el plomo, pero solo un poco más caro. El uranio también es excelente, pero obtener suficiente para ayudar es problemático ya que la mayoría de los gobiernos desaprueban a los civiles que tienen mucho de él. Pero conseguir cualquier asunto entre usted y la fuente de radiación es mejor que nada. El metal más común usado para blindaje es el plomo, pero se puede usar un mayor espesor de concreto.

Depende del tipo de radiación!

UV: protector solar que contiene TiO2 o ZnO. UV se transforma en IR.

Radiación alfa: su piel o una hoja de papel. ¡Inofensivo, excepto que incorporaste un emisor alfa!

Radiación beta: materia más gruesa que el papel. ¡Un pedazo de madera ya funciona bien!

Radiación gamma: ¡es una luz altamente energética más feroz que la UV! Necesita elementos que tengan MUCHOS electrones como plomo o bismuto para absorber esa radiación. Cuantos más electrones, mejor.

Radiación de neutrones: ¡MALO! ¡Muy mal! El agua casual es bastante buena para absorber neutrones.

Eso depende del tipo de radiación. Las partículas cargadas de energía nuclear, como las partículas alfa y beta, se detienen fácilmente mediante un modesto blindaje como la ropa y la piel.

La radiación electromagnética, como los rayos X y los rayos gamma, se detiene mejor con materiales de alta Z como el plomo.

Los neutrones energéticos se detienen mejor mediante un proceso de dos etapas que implica ralentizarlos con un material de baja Z como agua, concreto o polímeros, seguido de materiales de alta z.

Depende del tipo de radiación. Las partículas alfa son núcleos de helio que normalmente se emiten desde los núcleos del elemento más pesado que el plomo. Por eso hay mucho de eso. Es el final de la línea para esa serie de desintegraciones. El plomo es inofensivo radioactivamente aunque es químicamente venenoso. Las partículas alfa son pesadas y lentas y causan mucho daño en una corta distancia. Difícilmente atravesarán tu piel, pero son letales si lo hacen (el polonio se usó para asesinar a un desertor ruso).

Las partículas beta son electrones emitidos por casi todos los materiales radioactivos d =. Sus cargas negativas cambian los elementos a un número atómico más alto. Son dañinos pero se detienen, digamos, una pulgada de acero. Son fácilmente detectables por los contadores Geiger.

Los rayos gamma son electromagnéticos como las micro ondas, pero de mayor frecuencia y, por lo tanto, de mayor energía. Están mejor protegidos por plomo, pero pueden necesitar un pie o más. Recuerde que el tiempo de exposición es una consideración importante y la ley del cuadrado inverso de la distancia desde una fuente pequeña.

El plomo es excelente para dispersar las partículas radiactivas, es por eso que se ven delantales de plomo.

La mejor protección contra la radiación es la distancia, por lo tanto, la respuesta es el espacio (como en el espacio entre usted y la fuente) y dado que aquí, en nuestro pequeño mundo, la sustancia más frecuente que ocupa el espacio es el aire, y la respuesta es una gran cantidad de aire.