目前,最有效阻挡核辐射的材料的话题当下热度很高,同样对于能阻挡核辐射的材料大家又了解多少呢?今天,不妨同康晓百科聊一聊这个有关话题。
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不同性质的物质对核辐射的防护能力?
不同性质的物体对早期核辐射的防护能力各有不同,对其削弱能力,由强到弱的正确排序是铅、钢、混凝土、土、木
基本来说,辐射的质量越大穿透深度越低,防护材料原子序数越大,防护效果越好。所以日常常见的所有辐射用铅板都可以很好地防护住的。为啥用铅呢,因为原子序数足够大(82号元素)有足够便宜。
为什么铅能防核辐射?
物质阻挡核辐射的能力主要决定于两个方面,首先是原子序数,其次是物质的密度。
一般原子序数越高,辐射阻挡能力就越强。但原子序数越大的元素生成越困难,因此也更稀少,原材料成本非常高。另外很多原子序数很大的元素本身就有放射性,不适合用来做防辐射材料。
物质密度越高,辐射阻挡能力越强。铅的密度是11.3克/立方厘米。金的密度比铅大,但是太贵。地球上密度更大物质为金属锇,密度值为22.8克/立方厘米,更贵。结论:铅的结构没有特殊之处。铅的原子序数、密度相对比较高,而材料成本相对不太高,很多环境下选择铅做为防辐射材料是应用场景、辐射阻挡能力和材料成本之间权衡的结果。任何材料都有一定的防辐射能力,核电站的反应堆外层就用很厚的混凝土,甚至Dd Peng提到的水都可以做为防辐射材料。PS:评论中布拉拉提到材料厚度问题。材料厚度与辐射阻挡能力成正比是非常显然的,故以上结论均基于单位厚度。
对中子射线的屏蔽可选用什么?
铅的硬度很低,铅在工业中常备用做屏蔽材料,铅之所以常用来防核辐射是因为一下几方面:
铅是自然界中原子序数比较高的物质。射线遇到物质时会和物质产生相互作用,结果导致射线的强度变弱,能量降低,这个变弱的程度和屏蔽物质的原子序数和密度有关系,原子序数越大、密度越大,使射线衰减的能力越强.理论上,用任何物质都可以去屏蔽射线,但用量不同罢了,铅的原子序数和密度都比较大,当然阻挡辐射的能力比较强,是常用的屏蔽射线的物质。此外工程上也常用混凝土来屏蔽射线,比如常见的核电站等厂房。
易获取,价格便宜。
铅在地壳中的含量为0.0016%,相比起来铁、铝、钙、镁、钾等元素少多了,但是这些元素原子序数小,无法用来屏蔽射线。但是相比起来其他可用来屏蔽射线的重金属。钱的储量丰富多了。
自然界中,铅资源多以伴生矿形式存在,以铅为主的矿床和单一铅矿床的资源储量只占总储量的32.2%,铅在地壳中的丰度14ppm,目前全球已探明铅资源量共计20多亿吨,资源储量为8700万吨,对比,地壳黄金只有0.0011PPm,开采难度还非常大。因而铅的价格比较便宜。这在工业界受欢迎的主要原因之一。
多少厚的混凝土墙可以抗核辐射?
这个要看辐射类型是什么 要是α射线(氦原子核)只要空气就能阻挡,例如一张纸。 要是β射线(电子束)不同的能量不同穿透效果,在空气中能走几米,也就是说可以穿过几毫米厚的铝片。 要是γ射线(光子)也是和能量有关,较强的甚至可以穿透20厘米厚度的铅板,要用1.5米厚的混凝土墙才能屏蔽较好。 当然还有中子辐射之类的。 对于γ射线的不同材料的屏蔽厚度,可以查询半减弱厚度加以计算。
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