विकिरण क्षति

विकिरण क्षति, निर्जीव संरचनात्मक सामग्रियों के साथ भौतिक वस्तुओं पर आयनकारी विकिरण का प्रभाव है। यह या तो सामग्री के लिए हानिकारक या लाभदायक हो सकता है।

विकिरण जीवविज्ञान मानव के स्वास्थ्य पर विकिरण के प्रभाव के साथ ही जीवित प्राणियों पर आयनीकरण विकिरण के प्रभावों का अध्ययन करता है। आयनकारी विकिरण की अधिक मात्रा से जीवित ऊतक को हानि हो सकता है, जैसे कि विकिरण जलन और हानिकारक उत्परिवर्तन जिसमे की कोशिकाएं कैंसर कोशिका बन जाती हैं, तथा विकिरण विषाक्तता जैसी स्वास्थ्य समस्याओं का कारण बन सकती हैं।

कारण

यह विकिरण कई रूप ले सकता है:

ब्रह्मांडीय किरणें और उसके बाद के ऊर्जावान कण वातावरण और अन्य सामग्रियों के साथ उनकी टक्कर के कारण होते हैं।
रेडियोधर्मी संतति उत्पाद (Radioisotopes) ब्रह्मांडीय किरणों के वायुमंडल और जीवित ऊतकों सहित अन्य सामग्रियों से टकराने के कारण होते हैं।
ऊर्जावान कण एक कण त्वरक से मुस्कराते हैं।
ऊर्जावान कण या इलेक्ट्रो-मैग्नेटिक रेडिएशन (एक्स-रे) लक्ष्य के साथ ऐसे कणों की टक्कर से निकलते हैं, जैसे कि एक्स रे मशीन में या संयोग से कण त्वरक के उपयोग में।
तत्वों के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा छोड़े गए कण या विभिन्न प्रकार की किरणें, जो स्वाभाविक रूप से हो सकती हैं, त्वरक टक्करों द्वारा बनाई जा सकती हैं, या परमाणु रिएक्टर में बनाई जा सकती हैं। वे चिकित्सीय या औद्योगिक उपयोग के लिए निर्मित हो सकते हैं या परमाणु और विकिरण दुर्घटनाओं द्वारा गलती से जारी किए जा सकते हैं, या गंदे बम द्वारा जानबूझकर जारी किए जा सकते हैं, या युद्ध या परमाणु परीक्षण के लिए परमाणु हथियार के विस्फोट के लिए वातावरण, जमीन या समुद्र में छोड़े जा सकते हैं। .

सामग्री और उपकरणों पर प्रभाव

विकिरण हानिकारक और लाभकारी तरीकों से सामग्री और उपकरणों को प्रभावित कर सकता है:

सामग्री को प्रेरित रेडियोधर्मिता के कारण (मुख्य रूप से न्यूट्रॉन सक्रियण द्वारा, या photodisintegration द्वारा उच्च-ऊर्जा गामा विकिरण की उपस्थिति में)।
सामग्री के भीतर तत्वों के परमाणु रूपांतरण द्वारा, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और हीलियम का उत्पादन जो सामग्री के यांत्रिक गुणों को बदल सकता है और सूजन और उत्सर्जन का कारण बन सकता है।
सामग्री के भीतर रेडियोलिसिस (रासायनिक बंधनों को तोड़ना) द्वारा, जो इसे कमजोर कर सकता है, इसे प्रफुल्लित कर सकता है, पोलीमराइज़ कर सकता है, क्षरण को बढ़ावा दे सकता है, विखंडन का कारण बन सकता है, दरार को बढ़ावा दे सकता है या अन्यथा इसके वांछनीय यांत्रिक, ऑप्टिकल या इलेक्ट्रॉनिक गुणों को बदल सकता है। दूसरी ओर, रेडिओलिसिस का उपयोग पॉलिमर के क्रॉसलिंकिंग को प्रेरित करने के लिए भी किया जा सकता है, जो उन्हें कठोर बना सकता है या उन्हें पानी के लिए अधिक प्रतिरोधी बना सकता है।
प्रतिक्रियाशील यौगिकों के निर्माण से, अन्य सामग्रियों को प्रभावित करने से (जैसे हवा के आयनीकरण द्वारा गठित ओजोन द्वारा ओजोन दरार )।
आयनीकरण द्वारा, बिजली के टूटने का कारण, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में नियोजित अर्धचालकों में, बाद की धाराओं के साथ संचालन त्रुटियां शुरू होती हैं या यहां तक कि उपकरणों को स्थायी रूप से नुकसान पहुंचाते हैं। उच्च विकिरण वातावरण जैसे परमाणु उद्योग और अतिरिक्त वायुमंडलीय (अंतरिक्ष) अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को डिजाइन, सामग्री चयन और निर्माण विधियों के माध्यम से ऐसे प्रभावों का विरोध करने के लिए विकिरण सख्त बनाया जा सकता है।
वांछित तरीकों से उनकी विद्युत कार्यक्षमता को संशोधित करने के लिए आयन आरोपण द्वारा डोपेंट या दोष पेश करके
इलेक्ट्रॉन, गामा या आयन विकिरण या न्यूट्रॉन_कैप्चर_थेरेपी_ऑफ_कैंसर के माध्यम से कैंसर का इलाज करने के लिए।

सामग्रियों पर कई विकिरण प्रभाव टक्कर कैस्केड द्वारा उत्पादित होते हैं और विकिरण रसायन शास्त्र द्वारा कवर किए जाते हैं।

ठोस पदार्थों पर प्रभाव

विकिरण का ठोस पदार्थों पर हानिकारक प्रभाव हो सकता है क्योंकि यह उनके गुणों को कम कर सकता है जिससे वे यांत्रिक रूप से स्वस्थ नहीं रह जाते हैं। यह विशेष चिंता का विषय है क्योंकि यह परमाणु रिएक्टरों में प्रदर्शन करने की उनकी क्षमता को बहुत प्रभावित कर सकता है और यह विकिरण सामग्री विज्ञान का जोर है, जो इस खतरे को कम करना चाहता है।

उनके उपयोग और विकिरण के संपर्क के परिणामस्वरूप, धातुओं और कंक्रीट पर प्रभाव अध्ययन के विशेष क्षेत्र हैं। धातुओं के लिए, विकिरण के संपर्क में आने से विकिरण सख्त हो सकता है जो बाद में सामग्री को एब्रिटलिंग करते समय सामग्री की ताकत को बढ़ाता है (कठोरता को कम करता है, भंगुर फ्रैक्चर होने की अनुमति देता है)। यह प्रारंभिक बातचीत के साथ-साथ क्षति के परिणामस्वरूप कैस्केड दोनों के माध्यम से पीकेए (विकिरण) को दस्तक देने के परिणामस्वरूप होता है, जिससे दोषों का निर्माण होता है, अव्यवस्थाएं (सख्त काम और वर्षा (रसायन विज्ञान) के समान)। थर्मोमैकेनिकल प्रोसेसिंग के माध्यम से अनाज की सीमा इंजीनियरिंग को फ्रैक्चर मोड को इंटरग्रेनुलर (ग्रेन बाउंड्री के साथ होने वाले) से ट्रांसग्रेनुलर में बदलकर इन प्रभावों को कम करने के लिए दिखाया गया है। यह सामग्री की ताकत को बढ़ाता है, विकिरण के उत्सर्जन प्रभाव को कम करता है।^[1] विकिरण सामग्री के भीतर परमाणुओं के अलगाव और प्रसार को भी जन्म दे सकता है, जिससे चरण अलगाव और रिक्तियों के साथ-साथ जल रसायन और मिश्र धातु माइक्रोस्ट्रक्चर दोनों में परिवर्तन के माध्यम से तनाव क्षरण क्रैकिंग के प्रभाव को बढ़ाया जा सकता है।^[2]^[3] चूंकि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण में कंक्रीट का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, जहां यह संरचना प्रदान करने के साथ-साथ विकिरण युक्त भी होता है, इस पर विकिरण का प्रभाव भी प्रमुख रुचि का है। अपने जीवनकाल के दौरान, कंक्रीट अपनी सामान्य उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के कारण स्वाभाविक रूप से गुणों को बदल देगा, हालांकि परमाणु जोखिम से ठोस समुच्चय की सूजन के कारण यांत्रिक गुणों का नुकसान होगा, और इस प्रकार थोक सामग्री को नुकसान होगा। उदाहरण के लिए, रिएक्टर का जैविक ढाल अक्सर पोर्टलैंड सीमेंट से बना होता है, जहां ढाल के माध्यम से विकिरण प्रवाह को कम करने के लिए घने समुच्चय जोड़े जाते हैं। ये समुच्चय फूल सकते हैं और ढाल को यांत्रिक रूप से अस्वस्थ बना सकते हैं। कई अध्ययनों ने कंप्रेसिव और तन्य शक्ति दोनों में कमी के साथ-साथ लगभग 10 की खुराक पर कंक्रीट के लोचदार मापांक में कमी दिखाई है।¹⁹ न्यूट्रॉन प्रति वर्ग सेंटीमीटर।^[4] इन प्रवृत्तियों को प्रबलित कंक्रीट में भी दिखाया गया था, जो कंक्रीट और स्टील दोनों का सम्मिश्रण है।^[5] तापमान, विकिरण खुराक, सामग्रियों की संरचना और सतह के उपचार के प्रभाव के संबंध में विखंडन रिएक्टरों में सामग्रियों के वर्तमान विश्लेषण से प्राप्त ज्ञान भविष्य के विखंडन रिएक्टरों के डिजाइन के साथ-साथ संलयन शक्ति के विकास में सहायक होगा।^[6] विकिरण के अधीन ठोस पदार्थों पर लगातार उच्च ऊर्जा कणों की बमबारी की जा रही है। रिएक्टर सामग्री की जाली में कणों और परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया परमाणुओं में विस्थापन का कारण बनती है।^[7] निरंतर बमबारी के दौरान, कुछ परमाणु जाली स्थलों पर आराम करने के लिए नहीं आते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टलोग्राफिक दोष का निर्माण होता है। ये दोष सामग्री की सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन का कारण बनते हैं, और अंततः कई विकिरण प्रभाव उत्पन्न करते हैं।

विकिरण क्षति घटना

एक जाली परमाणु के साथ एक ऊर्जावान घटना कण की सहभागिता
एक प्राथमिक विस्थापन परमाणु को जन्म देते हुए, गतिज ऊर्जा को जाली परमाणु में स्थानांतरित करना
परमाणु का उसके जाली स्थल से विस्थापन
जाली के माध्यम से परमाणु का संचलन, अतिरिक्त विस्थापित परमाणुओं का निर्माण
विस्थापन कैस्केड का उत्पादन (प्राथमिक विस्थापन परमाणु द्वारा निर्मित बिंदु दोषों का संग्रह)
अंतरालीय के रूप में विस्थापन परमाणु की समाप्ति

रेडिएशन क्रॉस सेक्शन

दो परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया की संभावना थर्मल न्यूट्रॉन क्रॉस सेक्शन (बाल इकाई में मापी गई) पर निर्भर है। के एक परमाणु क्रॉस सेक्शन को देखते हुए $\Sigma =\sigma \rho _{A}$ (कहाँ $\sigma$ सूक्ष्म क्रॉस सेक्शन है, और $\rho _{A}$ लक्ष्य में परमाणुओं का घनत्व है), और की प्रतिक्रिया दर $R=\Phi \Sigma =\Phi \sigma \rho _{A}$ (कहाँ $\Phi$ किरण प्रवाह है), अंतःक्रिया की संभावना Pdx = N हो जाती है_j(इ_i)dx = Σdx। (इनमें से किसी प्रतीक का क्या मतलब है?) नीचे सूचीबद्ध आम परमाणुओं या मिश्र धातुओं के क्रॉस सेक्शन हैं।

थर्मल न्यूट्रॉन क्रॉस सेक्शन (बार्न)^[8]

Magnesium	0.059
Lead	0.17
Zirconium	0.18
Zircaloy-4	0.22
Aluminum	0.23
Iron	2.56
Austenitic Stainless Steel	3.1
Nickel	4.5
Titanium	6.1
Hafnium	104
Boron	750
Cadmium	2520
Gadolinium	48,890

किरणन के अंतर्गत सूक्ष्मसंरचनात्मक विकास

निरंतर विकिरण की अवधि में दोषों के संचय द्वारा सामग्री में माइक्रोस्ट्रक्चरल विकास संचालित होता है। यह संचय दोषों के पुनर्संयोजन द्वारा, दोषों के समूह द्वारा, और सिंक में दोषों के विनाश द्वारा सीमित है। दोषों को थर्मल रूप से सिंक में माइग्रेट करना चाहिए, और ऐसा करने में अक्सर पुनर्संयोजन होता है, या पुन: संयोजन करने के लिए सिंक पर पहुंचें। ज्यादातर मामलों में, डी_rad = डी_vC_v + डी_iC_i >> डी_therm, अर्थात्, विकिरण के परिणामस्वरूप किसी सामग्री की जाली संरचना में अंतरालीय और रिक्तियों की गति अक्सर उसी सामग्री के थर्मल प्रसार से अधिक होती है।

सिंक की ओर रिक्तियों के प्रवाह का एक परिणाम सिंक से दूर परमाणुओं का संगत प्रवाह है। यदि सिंक में एकत्रित होने से पहले रिक्तियों को समाप्त या पुनर्संयोजित नहीं किया जाता है, तो वे रिक्त स्थान बन जाएंगे। सामग्री पर निर्भर पर्याप्त उच्च तापमान पर, ये आवाज मिश्र धातु के अपघटन से गैसों से भर सकती हैं, जिससे सामग्री में सूजन हो जाती है।^[9] यह दबाव संवेदनशील या विवश सामग्री के लिए एक जबरदस्त मुद्दा है जो दबाव वाले पानी रिएक्टरों की तरह निरंतर विकिरण बमबारी के अधीन हैं। कई मामलों में, विकिरण प्रवाह गैर-स्टोइकियोमेट्रिक होता है, जो मिश्र धातु के भीतर अलगाव का कारण बनता है। इस गैर-स्टोइकियोमेट्रिक फ्लक्स के परिणामस्वरूप अनाज की सीमाओं के पास स्थानीय संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन हो सकता है,^[10] जहां परमाणुओं और अव्यवस्थाओं का संचलन बाधित होता है। जब यह प्रवाह जारी रहता है, तो सिंक में विलेय संवर्धन के परिणामस्वरूप नए चरणों की वर्षा हो सकती है।

किरणन के ताप-यांत्रिक प्रभाव

हार्डिंग

रेडिएशन हार्डनिंग दोष समूहों, अशुद्धता-दोष क्लस्टर कॉम्प्लेक्स, डिस्लोकेशन लूप्स, डिस्लोकेशन लाइन्स, वॉयड्स, बबल्स और अवक्षेपों की शुरूआत के द्वारा विचाराधीन सामग्री को मजबूत करना है। दबाव वाहिकाओं के लिए, कठोरता में वृद्धि के परिणामस्वरूप होने वाली लचीलापन में कमी एक विशेष चिंता का विषय है।

भंगुरता

रेडिएशन एम्ब्रिटलमेंट के परिणामस्वरूप फ्रैक्चर के लिए ऊर्जा में कमी आती है, स्ट्रेन हार्डनिंग में कमी के कारण (क्योंकि हार्डनिंग पहले से ही विकिरण के दौरान हो रही है)। यह उन्हीं कारणों से प्रेरित होता है, जो विकिरण के सख्त होने का कारण बनते हैं; दोष समूहों, अव्यवस्थाओं, रिक्तियों और अवक्षेपों का विकास। इन मापदंडों में बदलाव के कारण उत्सर्जन की सटीक मात्रा का अनुमान लगाना मुश्किल हो जाता है,^[11] लेकिन माप के लिए सामान्यीकृत मान पूर्वानुमेय स्थिरता दिखाते हैं।

रेंगना

विकिरणित सामग्रियों में थर्मल रेंगना नगण्य है, विकिरण रेंगने की तुलना में, जो 10 से अधिक हो सकता है⁻⁶सेकंड^-1.^[12] तंत्र में वृद्धि नहीं होती है, जैसा कि ऊंचे तापमान से सहज होगा, बल्कि तनाव और विकासशील सूक्ष्म संरचना के बीच बातचीत होती है। तनाव लूप के न्यूक्लिएशन को प्रेरित करता है, और अव्यवस्थाओं पर अंतरालीय अवशोषण का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप सूजन होती है।^[13] भंगुरता और सख्तता के संयोजन में सूजन, पर्याप्त दबाव में किसी भी परमाणु सामग्री पर विनाशकारी प्रभाव डाल सकती है।

वृद्धि

विकिरणित सामग्रियों में वृद्धि डिफ्यूजन अनिसोट्रॉपी डिफरेंस (डीएडी) के कारण होती है। प्राकृतिक गुणों के कारण यह घटना अक्सर जिरकोनियम, ग्रेफाइट और मैग्नीशियम में होती है।

चालकता

थर्मल और विद्युत चालकता इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से ऊर्जा के परिवहन और सामग्री की जाली पर निर्भर करती है। संक्रामण के माध्यम से जाली और परमाणुओं के प्रतिस्थापन में दोष इन मार्गों को परेशान करते हैं, जिससे विकिरण क्षति से दोनों प्रकार के चालन में कमी आती है। कमी का परिमाण सामग्री में प्रमुख प्रकार की चालकता (इलेक्ट्रॉनिक या विडेमैन-फ्रांज कानून, फोनोनिक) और विकिरण क्षति के विवरण पर निर्भर करता है और इसलिए भविष्यवाणी करना अभी भी कठिन है।

गैसों पर प्रभाव

विकिरण के संपर्क में आने से गैसों में रासायनिक परिवर्तन होते हैं। क्षति के लिए कम से कम अतिसंवेदनशील महान गैसें हैं, जहां प्रमुख चिंता परमाणु प्रतिक्रिया उत्पादों की अनुवर्ती रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ परमाणु रूपांतरण है।

हवा में उच्च-तीव्रता वाले आयनीकरण विकिरण स्पष्ट नीले-बैंगनी रंग की एक दृश्य आयनित वायु चमक पैदा कर सकते हैं। चमक देखी जा सकती है उदा। क्रिटिकलिटी दुर्घटनाओं के दौरान, परमाणु विस्फोट के तुरंत बाद मशरूम के बादलों के आसपास, या चेरनोबिल आपदा के दौरान क्षतिग्रस्त परमाणु रिएक्टर के अंदर।

ओजोन की महत्वपूर्ण मात्रा का उत्पादन किया जा सकता है। ओजोन की थोड़ी मात्रा भी समय के साथ कई पॉलिमर में ओजोन क्रैकिंग का कारण बन सकती है, इसके अलावा खुद विकिरण से भी नुकसान हो सकता है।

गैस से भरे विकिरण संसूचक

कुछ गैसीय आयनीकरण डिटेक्टरों में, गैसों को विकिरण क्षति उपकरण की उम्र बढ़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, विशेष रूप से उच्च तीव्रता वाले विकिरण के संपर्क में आने वाले उपकरणों में, उदा। लार्ज हैड्रान कोलाइडर या गीजर-मुलर ट्यूब के लिए डिटेक्टर

आयनीकरण प्रक्रियाओं के लिए 10 eV से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जबकि अणुओं में सहसंयोजक बंधों को विभाजित करने और मुक्त मूलक उत्पन्न करने के लिए केवल 3-4 eV की आवश्यकता होती है। कणों द्वारा आयनीकरण की घटनाओं द्वारा शुरू किए गए विद्युत निर्वहन का परिणाम बड़ी मात्रा में मुक्त कणों द्वारा आबादी वाले प्लाज्मा में होता है। अत्यधिक प्रतिक्रियाशील मुक्त कण मूल अणुओं में वापस जुड़ सकते हैं, या अन्य अणुओं के साथ मुक्त-कट्टरपंथी पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शुरू कर सकते हैं, बढ़ते आणविक भार के साथ यौगिकों का उत्पादन कर सकते हैं। ये उच्च आणविक भार यौगिक तब गैसीय चरण से अवक्षेपित होते हैं, इलेक्ट्रोड पर प्रवाहकीय या गैर-प्रवाहकीय जमा बनाते हैं और डिटेक्टर की सतहों को इन्सुलेट करते हैं और इसकी प्रतिक्रिया को विकृत करते हैं। हाइड्रोकार्बन क्वेंचर्स युक्त गैसें, उदा। आर्गन-मीथेन, आमतौर पर पोलीमराइज़ेशन द्वारा उम्र बढ़ने के प्रति संवेदनशील होते हैं; अतिरिक्त ऑक्सीजन उम्र बढ़ने की दर को कम करता है। सिलिकॉन इलास्टोमर्स के आउटगैसिंग और विशेष रूप से सिलिकॉन स्नेहक के निशान से मौजूद सिलिकॉन तेलों की ट्रेस मात्रा, सतहों पर सिलिकॉन क्रिस्टल के जमा होने और जमा होने की प्रवृत्ति होती है। कार्बन डाईऑक्साइड के साथ आर्गन (या क्सीनन) के गैसीय मिश्रण और वैकल्पिक रूप से 2-3% ऑक्सीजन के साथ भी उच्च विकिरण प्रवाह के प्रति अत्यधिक सहिष्णु हैं। ऑक्सीजन को नोबल गैस के रूप में जोड़ा जाता है जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड के साथ उच्च-ऊर्जा फोटॉनों के लिए बहुत अधिक पारदर्शिता होती है; ऑक्सीजन से बनने वाली ओजोन पराबैंगनी फोटोन का प्रबल अवशोषक है। उच्च दर वाले डिटेक्टरों के लिए [[कार्बन टेट्राफ्लोराइड]] का उपयोग गैस के एक घटक के रूप में किया जा सकता है; ऑपरेशन के दौरान उत्पादित कट्टरपंथी मुक्त हालांकि कक्षों और इलेक्ट्रोड के लिए सामग्री की पसंद को सीमित करते हैं (उदाहरण के लिए, सोने के इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होती है, क्योंकि फ्लोरीन रेडिकल धातुओं पर हमला करते हैं, फ्लोराइड बनाते हैं)। तथापि, कार्बन टेट्राफ्लोराइड मिलाने से सिलिकन निक्षेपों को समाप्त किया जा सकता है। कार्बन टेट्राफ्लोराइड के साथ हाइड्रोकार्बन की उपस्थिति से पोलीमराइज़ेशन होता है। आर्गन, कार्बन टेट्राफ्लोराइड और कार्बन डाइऑक्साइड का मिश्रण उच्च हैड्रान प्रवाह में कम उम्र बढ़ने को दर्शाता है।^[14]

तरल पदार्थों पर प्रभाव

गैसों की तरह, तरल पदार्थ में निश्चित आंतरिक संरचना नहीं होती है; इसलिए विकिरण का प्रभाव मुख्य रूप से रेडियोलिसिस तक सीमित है, जिससे तरल पदार्थों की रासायनिक संरचना में परिवर्तन होता है। गैसों की तरह, प्राथमिक तंत्रों में से एक मुक्त कणों का निर्माण है।

कुछ विदेशी अपवादों के साथ सभी तरल पदार्थ विकिरण क्षति के अधीन हैं; उदा. पिघला हुआ सोडियम, जहां कोई रासायनिक बंधन बाधित नहीं होता है, और तरल हाइड्रोजिन फ्लोराइड , जो गैसीय हाइड्रोजन और फ्लोरीन का उत्पादन करता है, जो अनायास हाइड्रोजन फ्लोराइड पर प्रतिक्रिया करता है।

पानी पर प्रभाव

आयनीकरण विकिरण के अधीन पानी हाइड्रोजन और हाइड्रॉकसिल के मुक्त कण बनाता है, जो गैसीय हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल और पेरोक्साइड रेडिकल बनाने के लिए पुन: संयोजन कर सकता है। जीवित जीवों में, जो ज्यादातर पानी से बने होते हैं, अधिकांश नुकसान प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों, पानी से उत्पन्न मुक्त कणों के कारण होता है। मुक्त कण कोशिका (जीव विज्ञान) के भीतर संरचनाओं को बनाने वाले जैविक अणुओं पर हमला करते हैं, जिससे ऑक्सीडेटिव तनाव होता है (एक संचयी क्षति जो कोशिका मृत्यु का कारण बनने के लिए पर्याप्त महत्वपूर्ण हो सकती है, या संभवतः डीएनए क्षति का कारण बन सकती है जिससे कैंसर हो सकता है)।

परमाणु रिएक्टरों की शीतलन प्रणालियों में, मुक्त ऑक्सीजन का निर्माण जंग को बढ़ावा देगा और ठंडा पानी में हाइड्रोजन के अतिरिक्त इसका प्रतिकार किया जाता है।^[15] हाइड्रोजन का उपभोग नहीं किया जाता है क्योंकि ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने वाले प्रत्येक अणु के लिए एक अणु पानी के रेडिओलिसिस द्वारा मुक्त होता है; अतिरिक्त हाइड्रोजन केवल प्रारंभिक हाइड्रोजन मूलक प्रदान करके प्रतिक्रिया संतुलन को स्थानांतरित करने का कार्य करता है। दबाव वाले जल रिएक्टरों में घटते वातावरण में ऑक्सीडेटिव प्रजातियों के निर्माण की संभावना कम होती है। उबलते पानी रिएक्टर कूलेंट का रसायन अधिक जटिल है, क्योंकि पर्यावरण ऑक्सीकरण कर सकता है। अधिकांश रेडिओलिटिक गतिविधि रिएक्टर के कोर में होती है जहां न्यूट्रॉन का प्रवाह उच्चतम होता है; तेज न्यूट्रॉन और गामा विकिरण से बड़ी मात्रा में ऊर्जा पानी में जमा होती है, थर्मल न्यूट्रॉन का योगदान बहुत कम होता है। वायु-मुक्त पानी में, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड की सांद्रता लगभग 200 Gy विकिरण पर स्थिर अवस्था में पहुँच जाती है। घुलित ऑक्सीजन की उपस्थिति में, प्रतिक्रियाएँ तब तक जारी रहती हैं जब तक ऑक्सीजन की खपत नहीं हो जाती और संतुलन स्थानांतरित नहीं हो जाता। पानी के न्यूट्रॉन सक्रियण से नाइट्रोजन प्रजातियों की कम सांद्रता का निर्माण होता है; प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के ऑक्सीकरण प्रभाव के कारण, ये नाइट्रेट आयनों के रूप में मौजूद होते हैं। पर्यावरण को कम करने में, अमोनिया बन सकता है। अमोनिया आयन हालांकि बाद में नाइट्रेट्स में ऑक्सीकृत भी हो सकते हैं। शीतलक जल में मौजूद अन्य प्रजातियां ऑक्सीकृत संक्षारण उत्पाद (जैसे क्रोमेट्स) और विखंडन उत्पाद (जैसे pertechnetate और आवधिक आयन, यूरेनिल और नेपच्यूनिल केशन) हैं।^[16] हाइड्रोजन नाभिक में न्यूट्रॉन के अवशोषण से पानी में ड्यूटेरियम और ट्रिटियम का निर्माण होता है। सुपर तरल पदार्थ का व्यवहार, सुपरक्रिटिकल वॉटर रिएक्टर के लिए महत्वपूर्ण, तरल पानी और भाप के रेडियोरासायनिक व्यवहार से भिन्न होता है और वर्तमान में इसकी जांच की जा रही है।^[17] पानी पर विकिरण के प्रभाव का परिमाण विकिरण के प्रकार और ऊर्जा पर निर्भर करता है, अर्थात् इसका रैखिक ऊर्जा हस्तांतरण। कम-एलईटी गामा किरणों के अधीन एक गैस-मुक्त पानी लगभग कोई रेडियोलिसिस उत्पाद नहीं देता है और उनकी कम सांद्रता के साथ संतुलन बनाए रखता है। हाई-एलईटी अल्फा विकिरण बड़ी मात्रा में रेडियोलिसिस उत्पादों का उत्पादन करता है। घुलित ऑक्सीजन की उपस्थिति में, रेडिओलिसिस हमेशा होता है। घुलित हाइड्रोजन कम-एलईटी विकिरण द्वारा रेडिओलिसिस को पूरी तरह से दबा देता है जबकि रेडिओलिसिस अभी भी होता है

प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों की उपस्थिति में भंग कार्बनिक रसायनों पर जोरदार विघटनकारी प्रभाव पड़ता है। यह इलेक्ट्रॉन बीम उपचार द्वारा भूजल उपचार में उपयोग किया जाता है।^[18]

प्रतिउपाय

विकिरण क्षति को कम करने के लिए दो मुख्य दृष्टिकोण संवेदनशील सामग्री में जमा ऊर्जा की मात्रा को कम कर रहे हैं (जैसे परिरक्षण, स्रोत से दूरी, या स्थानिक अभिविन्यास), या विकिरण क्षति के प्रति कम संवेदनशील होने के लिए सामग्री का संशोधन (जैसे एंटीऑक्सिडेंट जोड़कर) , स्टेबलाइजर्स, या अधिक उपयुक्त सामग्री चुनना)। ऊपर वर्णित इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस हार्डनिंग के अलावा, विकिरण स्रोत और क्षेत्रों के बीच आमतौर पर उच्च घनत्व सामग्री (विशेष रूप से सीसा, जहां स्थान महत्वपूर्ण है, या कंक्रीट जहां स्थान उपलब्ध है) के अंतःक्षेपण के साथ, कुछ हद तक सुरक्षा प्राप्त की जा सकती है। संरक्षित किया जाना। रेडियोधर्मी आयोडीन जैसे पदार्थों के जैविक प्रभावों के लिए गैर-रेडियोधर्मी समस्थानिकों का अंतर्ग्रहण रेडियोधर्मी रूप के जैविक उत्थान को काफी हद तक कम कर सकता है, और प्राकृतिक प्रक्रियाओं द्वारा शरीर से भारी धातुओं से बने रेडियोधर्मी पदार्थों को हटाने में तेजी लाने के लिए केलेशन थेरेपी लागू की जा सकती है। .

ठोस विकिरण क्षति के लिए

विकिरण क्षति के लिए ठोस प्रत्युपायों में तीन दृष्टिकोण शामिल हैं। सबसे पहले, बड़े आकार के विलेय के साथ मैट्रिक्स को संतृप्त करना। यह रेंगने और अव्यवस्था गति के परिणामस्वरूप होने वाली सूजन को फंसाने का काम करता है। वे प्रसार को रोकने में मदद करने के लिए भी कार्य करते हैं, जो सामग्री की विकिरण प्रेरित अलगाव से गुजरने की क्षमता को प्रतिबंधित करता है।^[19] दूसरे, सामग्री के मैट्रिक्स के अंदर ऑक्साइड को फैलाना। बिखरा हुआ ऑक्साइड रेंगने को रोकने में मदद करता है, और सूजन को कम करने और विकिरण प्रेरित अलगाव को कम करने के साथ-साथ अव्यवस्था गति और अंतराल के गठन और गति को रोककर।^[20] अंत में, अनाज की सीमाओं को जितना संभव हो उतना छोटा करने के लिए, अव्यवस्था की गति को बाधित किया जा सकता है, जो उत्सर्जन और सख्त होने से रोकता है जिसके परिणामस्वरूप भौतिक विफलता होती है।^[21]

मनुष्यों पर प्रभाव

आयनीकरण विकिरण आम तौर पर हानिकारक और संभावित रूप से जीवित चीजों के लिए घातक होता है लेकिन कैंसर और थायरोटोक्सीकोसिस के उपचार के लिए विकिरण चिकित्सा में स्वास्थ्य लाभ हो सकता है। इसका सबसे आम प्रभाव जोखिम के बाद वर्षों या दशकों की ऊष्मायन अवधि के साथ विकिरण-प्रेरित कैंसर है। उच्च खुराक नेत्रहीन नाटकीय विकिरण जलन, और / या तीव्र विकिरण सिंड्रोम के माध्यम से तेजी से मृत्यु का कारण बन सकती है। नियंत्रित खुराक का उपयोग चिकित्सा इमेजिंग और रेडियोथेरेपी के लिए किया जाता है।

विकिरण जोखिम के सबसे प्रतिकूल स्वास्थ्य प्रभावों को दो सामान्य श्रेणियों में बांटा जा सकता है:

उच्च खुराक के बाद कोशिकाओं की हत्या / खराबी के बड़े हिस्से के कारण नियतात्मक प्रभाव (हानिकारक ऊतक प्रतिक्रियाएं); और
प्रजनन (रोगाणु) कोशिकाओं के उत्परिवर्तन के कारण दैहिक कोशिकाओं के उत्परिवर्तन या उनकी संतानों में वंशानुगत बीमारी के कारण उजागर व्यक्तियों में या तो कैंसर के विकास में शामिल स्टोकेस्टिक प्रभाव, यानी कैंसर और आनुवांशिक प्रभाव।^[22]

यह भी देखें

विकिरण पदार्थ विज्ञान
रोकने की शक्ति (कण विकिरण)
टक्कर झरना
आयन ट्रैक
विकिरण सख्त
रिएक्टर दबाव पोत # धातुओं और मिश्र धातुओं में विकिरण क्षति

संदर्भ

↑ Tan, L.; Allen, T.; Busby, J.journal=Journal of Nuclear Materials (2013). "Grain boundary engineering for structure materials of nuclear reactors". Journal of Nuclear Materials. 441 (1–3): 661–666. Bibcode:2013JNuM..441..661T. doi:10.1016/j.jnucmat.2013.03.050.
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