Radiasi Neutron

Radiasi neutron adalah radiasi pengion yang terdiri dari neutron bebas (dengan energi kinetik yang berbeda).

Karena neutron secara elektrik netral, muatan pada inti atom dan elektron tidak memiliki pengaruh pada pergerakannya. Oleh karena itu, radiasi neutron menembus materi dengan relatif mudah. Efek pengion muncul secara tidak langsung, sebagian besar melalui dampak inti atom ringan atau komponennya (misalnya proton), yang pada gilirannya memiliki efek pengion. Tabrakan semacam itu membuat energi neutron lebih rendah (lebih lambat).

Neutron – Neutron tidak memiliki muatan dan tidak secara langsung menghasilkan ionisasi, tetapi secara tidak langsung mentransfer energi ke partikel bermuatan lain yang dapat menghasilkan ionisasi. Mereka melintasi seluruh elektrosfer sebelum berinteraksi dengan inti atom. Mereka sangat tembus cahaya dan massanya 1.675 x 10ˉ²⁷ kg. Dapat dilindungi dengan air, parafin, dan bahan kaya hidrogen lainnya.

Efek utama neutron lambat, terutama termal didasarkan pada kemampuannya untuk melekat pada inti atom (penangkapan neutron). Isotop atom penangkap terbentuk dengan nomor massa bertambah 1 . Banyak dari isotop yang dibuat dengan cara ini bersifat radioaktif , sehingga radiasi pengion masih dapat terjadi lama setelah penyinaran neutron (tergantung pada waktu paruh isotop) karena peluruhan.

Keadaan bebas neutron selalu berakhir setelah waktu yang sangat singkat dengan penangkapan neutron atau reaksi nuklir lainnya. Hanya dalam ruang hampa tinggi neutron bebas memiliki “kesempatan” untuk “mengalami” peluruhan radioaktifnya.

Resiko bagi kesehatan

Proteksi radiasi menganggap emisi neutron sebagai risiko radiasi keempat di samping bentuk alfa, beta, dan gamma. Salah satu bahayanya adalah aktivasi neutron, di mana neutron yang dipancarkan mampu menyebabkan radioaktivitas di sebagian besar material yang diserangnya, termasuk jaringan tubuh pekerja itu sendiri. Ini terjadi selama penangkapan neutron oleh inti atom, yang berubah menjadi nuklida lain, seringkali radioisotop (inti radiator). Proses ini mewakili banyak bahan radioaktif yang dilepaskan oleh ledakan senjata nuklir. Ini juga merupakan masalah di fasilitas fisi atau fusi nuklir, karena membuat perangkat semakin radioaktif, membutuhkan penggantian dan pemrosesan ulang sebagai limbah nuklir tingkat rendah.

Perlindungan terhadap neutron yang dipancarkan tergantung pada perisai. Dibandingkan dengan radiasi pengion konvensional berdasarkan foton atau partikel bermuatan, neutron memantul berulang kali, perlahan diserap oleh inti cahaya. Jadi, dibutuhkan massa besar dari bahan yang kaya hidrogen untuk menghentikannya. Neutron melewati sebagian besar bahan tanpa kesulitan, namun cukup berinteraksi untuk menyebabkan kerusakan biologis. Karena energi kinetik neutron yang tinggi, radiasi ini dianggap yang paling serius dan berbahaya. Bahan yang paling efisien adalah air, polietilen, parafin, lilin atau beton, di mana sejumlah besar molekul air terikat pada semen. Atom ringan membantu memperlambat neutron melalui hamburan elastis, sehingga diserap oleh reaksi inti. Namun, reaksi seperti itu sering mengeluarkan radiasi gamma sebagai produk sampingan, oleh karena itu pentingnya perisai tambahan untuk menyerap yang terakhir.

Karena neutron yang menyerang inti hidrogen (proton atau deuteron) memberikan energi ke inti tersebut, inti tersebut akan melepaskan diri dari ikatan kimianya dan menempuh jarak kecil sebelum berhenti. Proton dan deuteron ini memiliki nilai transfer energi linier yang tinggi, dan selanjutnya dihentikan oleh ionisasi bahan yang dilaluinya. Jadi dalam jaringan hidup, neutron secara biologis merusak, sekitar sepuluh kali lebih karsinogenik daripada foton atau sinar beta dengan tingkat radiasi yang sama.

Pada manusia dan mamalia, dua gangguan radiasi pertama yang disebabkan oleh paparan akut radiasi neutron adalah reaksi inflamasi yang hampir segera (pelepasan awal sitokin pro-inflamasi dalam darah) dan akut dan hemostasis, yang diinduksi oleh aplasia (hentinya perkembangan seluruh atau sebagian jaringan dan/atau organ) kemudian diperparah oleh gangguan koagulasi (sindrom hemoragik, yang menurunkan prognosis vital subjek yang diiradiasi).

Efek pada bahan dan material

Neutron juga mendegradasi bahan; tumbukan material oleh neutron menyebabkan tumbukan berjenjang yang menghasilkan cacat titik dan dislokasi pada material. Fluks neutron yang besar dapat melemahkan atau menggembungkan logam dan bahan lainnya. Ini merupakan masalah bagi bejana reaktor nuklir, dan sangat membatasi umurnya (dapat diperpanjang dengan anil bejana secara bertahap, yang berfungsi untuk mengurangi jumlah dislokasi yang terakumulasi). Moderator grafit sangat sensitif terhadap efek ini, yang dikenal sebagai “efek Wigner” dan membutuhkan anil tahunan.

Proteksi Radio Neutron

Radiasi neutron lebih menembus daripada alfa dan beta. Ini lebih berbahaya daripada sinar gamma. Untungnya berumur pendek dan jarang ditemui. Paparannya luar biasa: intervensi di inti reaktor, kecelakaan kritis, dan pada skala yang berbeda, ledakan bom atom atau bom hidrogen (dalam bom hidrogen, neutron dihasilkan melalui reaksi deuterium-tritium).

Radiasi langka, berbahaya, menembus, sulit diserap.

Radiasi neutron adalah yang paling berbahaya. Untungnya, itu berumur pendek dan jarang terlihat. Kasus-kasus paparan luar biasa: intervensi di jantung reaktor, kecelakaan kekritisan dan, pada skala yang sama sekali berbeda, ledakan bom atom atau bom hidrogen (untuk yang ini neutron dihasilkan misalnya oleh reaksi deuterium-tritium). Biasanya, paparan dikurangi menjadi beberapa neutron yang dihasilkan oleh radiasi kosmik. Dia sangat lemah.

Dalam ledakan atom, radiasi neutron sangat berbahaya. Tapi kilatan neutron tidak bertahan lama.

Pada tahun 80-an, dikembangkan bom atom berdaya rendah, tanpa efek ledakan – oleh karena itu tidak menghancurkan – tetapi melepaskan fluks neutron seketika dengan intensitas mematikan. Ini “bom neutron” dimaksudkan untuk memusnahkan pejuang lawan, sementara memungkinkan tanah untuk diduduki segera setelah itu. Objek pada saat banyak protes di opini publik, senjata ini pada prinsipnya ditinggalkan.

Dalam praktiknya, di dekat reaktor dan laboratorium penelitian tertentu perlindungan terhadap neutron perlu diterapkan karena pentingnya fluks.

Neutron, melambat selama beberapa kali tumbukan dengan inti materi yang ditemui, dengan cepat ditangkap. Biasanya penangkapan diikuti oleh radiasi gamma de-eksitasi yang harus dilindungi. Juga harus diingat bahwa bagian dari tangkapan menghasilkan inti radioaktif. Efek dari radioaktivitas ini diencerkan dari waktu ke waktu terasa setelah penundaan.

Neutron akhirnya ditangkap oleh inti. Untuk melindunginya, cara paling efektif adalah dengan mempromosikan penangkapan ini, dengan memasukkan inti bahan pelindung yang sangat rakus dalam neutron, seperti boron-10 atau kadmium. Probabilitas menangkap neutron lambat menjadi sangat tinggi untuk inti serakah ini yang bisa dibandingkan dengan semacam penjaga gawang dengan lengan yang terbentang.

Untuk bagian luar, kami melindungi diri dari neutron dengan dinding beton yang dilengkapi boron. Beton mengandung air, oleh karena itu hidrogen yang efektif memperlambat neutron. Boron yang tergabung dalam beton selungkup mengandung 20% ​​boron-10, yang sangat efektif dalam menangkap neutron. Untuk neutron lambat, inti ini tampak 60 kali lebih besar dari yang sebenarnya.

Probabilitas (atau penampang) penangkapan neutron lambat oleh Bore-10 adalah 3800 lumbung. Sebagai perbandingan, penampang fisi inti uranium-235 adalah 650 lumbung besi (10 lumbung).

Dalam kasus bahan fisil, perlu diwaspadai risiko kekritisan, yaitu perkembangan tak terduga dari reaksi berantai. Misalnya, di kolam penyimpanan, rakitan bekas yang masih mengandung uranium fisil 1% dipisahkan dan ditempatkan dalam keranjang baja boron.

Peran dalam fisi nuklir

Neutron dalam reaktor diklasifikasikan sebagai neutron lambat atau cepat, tergantung pada energinya. Neutron lambat (termal) terlihat seperti gas dalam kesetimbangan termodinamika tetapi mudah ditangkap oleh inti atom dan mewakili cara utama unsur-unsur mengalami molting atom.

Untuk mencapai reaksi fisi berantai yang efisien, neutron yang dihasilkan selama fisi harus ditangkap oleh inti fisil, yang retak dan masih mengeluarkan neutron. Kebanyakan reaktor fisi tidak dilengkapi dengan bahan bakar nuklir yang cukup diperkaya untuk menyerap neutron cepat yang cukup untuk melanjutkan reaksi berantai, dan oleh karena itu moderator harus ditempatkan untuk memperlambat neutron cepat ini ke tingkat termal yang sesuai untuk penyerapannya. Moderator yang paling umum adalah grafit, air normal atau air berat. Beberapa reaktor (yang memiliki neutron cepat) dan semua senjata nuklir bergantung pada neutron cepat. Ini membutuhkan beberapa modifikasi desain dan bahan bakar. Unsur berilium sangat cocok untuk ini berkat perannya sebagai lensa atau reflektor neutron, mengurangi jumlah bahan fisil yang dibutuhkan dan mewakili perkembangan elemen teknis penting untuk pembuatan bom neutron.

Apakah fisi nuklir itu?

Fisi nuklir, pembagian inti atom berat, seperti uranium atau plutonium, menjadi dua fragmen dengan massa yang kira-kira sama. Proses ini disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi. Dalam fisi nuklir, inti atom pecah menjadi dua inti yang lebih ringan.

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing