Jaký materiál nejlépe chrání před zářením?

V moderním světě má záření širokou škálu aplikací, mimo jiné v lékařství pro diagnostické účely a v boji proti zhoubným nádorům. Proto je důležité používat radiační ochranné materiály, které mohou blokovat nebezpečné záření. Záření se skládá ze 3 typů částic: záření alfa, beta a gama. Rentgenové záření je také druh záření.

K ochraně před alfa zářením se používají zástěny z obyčejného nebo organického skla o tloušťce jen několik milimetrů a také několik centimetrů silná vrstva vzduchu. Pro eliminaci vystavení beta záření se používá stínění vyrobené z materiálů s nízkým atomovým číslem, jako je plast nebo hliník. Můžete také použít silné oblečení nebo lepenku. Pro minimalizaci vlivu gama záření se používají olověné zástěny a těžký beton. Mezi materiály používané k ochraně proti rentgenovému záření patří olovo, beton a baryt. Olovo se nejčastěji používá pro účely ochrany před rentgenovým zářením. Jak listové olovo se používá k výrobě ochranných konstrukcí proti rentgenovému záření, tak vázané olovo v jiných materiálech. Například pro šití rentgenových ochranných oděvů se používá rentgenová ochranná guma obsahující olovo. Žádané jsou také baryt a beton, které mají vysokou hustotu a jsou schopny absorbovat ionizující záření.

Jaké materiály nepropouštějí záření?

Mezi nejběžnější materiály, které nepropouštějí záření, patří olovo a baryt. Úroveň ochrany závisí na ekvivalentu olova. U barytu je tato hladina až 0,4 mmPb. A ochrana olověných výrobků závisí na počtu použitých vrstev.

Proč olovo neumožňuje průchod záření?

Málokdo ví, proč olovo absorbuje záření. Tento kov díky vysoké hustotě a velkému atomovému číslu nepropouští nebezpečné záření. To vede k účinnému zeslabení určitých typů záření, jako jsou paprsky gama a rentgenové záření.

Když nebezpečné záření prochází materiálem, je absorbováno elektrony olova a energie je rozptýlena, což snižuje dávku záření jak pro lidi, tak pro okolní předměty.

Na bázi olova se vyrábějí následující ochranné materiály:

1. Listové vedení. Jedná se o hlavní materiál používaný pro výrobu ochranných prostředků proti rentgenovému záření. Jedná se o pevnou kovovou desku, je vytvořena na bázi olova a jeho slitin. Dodává se v různých velikostech a tloušťkách. Proto můžete snadno zvolit vhodné rozměry a ekvivalent olova v závislosti na následném rozsahu použití.
2. Olověná guma. Je flexibilní, proto se široce používá k výrobě rentgenových ochranných oděvů, ale i záclon a ochranných clon a dalšího vybavení.
3. Olovnatý vinyl. Tento materiál je lehčí ve srovnání s olověnou pryží. Vinyl má také dlouhou životnost a zvýšenou flexibilitu, což umožňuje vytvářet pohodlnější modely ochranných oděvů.
4. Olověné panely. Jsou určeny pro povrchovou úpravu stropů a stěn, eliminující negativní dopad nebezpečného záření mimo rentgenovou místnost.
5. Rentgenové ochranné sklo. Obsahuje vysoké procento oxidu olovnatého, který pomáhá blokovat ionizující nebezpečné záření. Proto se takové sklo často používá v oknech, obrazovkách a dveřích zdravotnických zařízení a diagnostických center, kde je instalováno rentgenové zařízení. Sklo je žádané také v laboratořích a na vědeckých univerzitách.

Stojí za zmínku, že určité ochranné produkty lze vyrábět jak na bázi olova, tak dodatečně pomocí barya, například speciální ochranné panely. Tato možnost zaručuje zvýšenou ochranu.

Baryum téměř úplně blokuje nebezpečné rentgenové záření, proto se z něj vyrábějí různé materiály pro ošetření stěn a stropů místností, kde hrozí nebezpečí radiace. Tento minerál má vysokou hustotu, nízkou tvrdost a je široce používán v rentgenových místnostech, různých laboratořích a skladech nebezpečných látek.

Na bázi barytu se vyrábějí následující ochranné materiály:

1. Barytová omítka. Je určen pro dokončovací práce a používá se při opravách rentgenových místností, ochranných komor v průmyslových laboratořích a dalších prostorách, kde se používají zdroje ionizujícího záření.
2. Vyrovnávač podlahy. Jedná se o suchou cementovou směs, která navíc obsahuje koncentrovaný drcený baryt. Používá se v prostorách, kde je vyžadována zvýšená radiační ochrana, např. na zubních odděleních, operačních sálech, tomografických sálech a dalších prostorách. Srovnávač lze použít jako podklad pro konečnou úpravu dekorativních materiálů.
3. Barytové panely. Jsou určeny k dokončení stěn, stropů a také k vytvoření ochranných příček mezi kancelářemi a přilehlými místnostmi. Jsou lehké a snadno se instalují a mají vysoký ekvivalent olova.

Při nákupu ochranných barytových a olověných materiálů je nutné brát ohled na jejich dodržování jakostních a bezpečnostních norem. Musí mít doklady potvrzující certifikaci. Je také důležité vzít v úvahu tloušťku a velikost materiálů, vlastnosti prostředí v závislosti na použití a účelu ochranných přípravků (pro rentgenové místnosti, čisté prostory atd.). Tím bude zajištěna vysoká úroveň ochrany a dodržování zákonných požadavků.

Během návrhu a konstrukce stínění proti záření mohou nastat různé problémy, jako je prostor, cena, hmotnost a omezení instalace. Jednou z nejuniverzálnějších forem stínícího materiálu používaného k řešení těchto problémů je olovo – je levnější, snadno dostupné a snadno se zpracovává na hotové výrobky stínící radiaci. Olovo se používá ve stavebnictví, jaderné energetice, nedestruktivním testování, akademické a lékařské oblasti pro radiační ochranu a stínění.

Vlastnosti materiálu

Olovo je měkký kov, který lze snadno poškrábat nebo promáčknout. Pro svou tažnost a tažnost se s olovem velmi snadno pracuje. Jedná se o velmi hustý kov s hustotou 11,34 g/cm3, což je přibližně 4násobek hustoty hliníku. Olovo má bod tání 327 o C, což z něj činí ideální kov pro odlévání.

Existuje mnoho různých slitin olova. Jedním z nejběžnějších je olovo C1, které má minimální čistotu olova 99,985 %. Olovo je rafinováno, aby bylo dosaženo této úrovně čistoty. Antimon je běžný kov legovaný olovem pro zvýšení tvrdosti a mechanické pevnosti. Antimonové olovo má obvykle koncentraci antimonu 1-6%. Ve skladu Ecoproject Company můžete zakoupit olověné plechy různé tloušťky.

Vlastnosti olova
Bod tání 327,5 °C (621,5 °F)
Hustota (pokojová teplota) 11,34 g/cc (0,410 lb/in3)
Atomové číslo 82
Stabilní izotopy 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208 Pb

Olovo je toxické a může se hromadit v těle, pokud nejsou přijata náležitá opatření. Zapouzdření olova do kovu, plastu nebo barvy výrazně snižuje riziko expozice olovu.

Olovo je velmi účinné při ochraně před gama zářením. Díky hustotě olova, vysokému atomovému číslu a stabilním izotopům je olovo ideální pro zastavení gama a rentgenového záření. Pro gama záření ze zdroje Colbalt-60 má čisté olovo vrstvu poloviční hustoty (HVL – tloušťka stínění potřebná ke snížení úrovně záření o 50 %), přibližně 12,5 mm (0,49 palce). Olověné stínění bude tenčí než ocelové (21,6 HVL) nebo betonové (60,5 HVL) stínění se stejnou účinností při ochraně zdroje Co60. Ze špičkového zdroje rentgenového záření 200 kV by HVL olova byla 0,52 mm (0,021 palce).

Olovo používané pro radiační ochranu.

Olovo může mít obvykle několik různých forem. Typicky se olovo taví a buď odlévá do formy, nebo se plní do předem vyrobeného produktu. Olověné cihly jsou příkladem litého olova. Roztavené olovo se nalije do předehřáté formy a jak se olovo ochladí, stáhne se a odlitek lze vyjmout z formy. Olovo lze také obrábět, aby se dosáhlo užších tolerancí, než by bylo možné při jednoduchém odlévání. Obecně se slitiny olova, jako je 2-4% antimonové olovo, snáze obrábějí, protože díky antimonu je olovo tvrdší a méně pravděpodobné, že se při řezání odštípne.

Vytlačování a válcování olova je možné, protože olovo je velmi tvárné. Olověný plech je vyroben z válcovaného olova a je velmi užitečným stínícím produktem. V rentgenových nebo gama testovacích aplikacích lze olověné plechy snadno instalovat do bariér, stěn a upevnit na sádrokartonové desky a překližku. Vedení může být tenké až 1/32 palce, což umožňuje snadné ohýbání a ohýbání stěn. Nejběžnější tloušťky olověného plechu jsou 1/32 palce, 1/16 palce, 1/8 palce a ¼ palce.

Olovo má mnoho použití pro radiační ochranu, od výroby nábytku s olověným obložením až po malé olověné lahvičky. Vzhledem k dostupnosti, ceně a příležitostem

Proč je olovo tak účinné, pokud jde o radiační ochranu?

Představte si kulečníkový stůl. Pokud je prázdný, úder bílé koule holí snadno pošle kouli na druhou stranu kulečníkového stolu. Pokud je však stůl zaplněn jinými kulečníkovými koulemi, i velmi energický úder pravděpodobně způsobí, že bílá koule zasáhne ostatní koule, což způsobí, že se při zastavení pohnou (tj. přenese na ně svou energii).

Zde je návod, jak olovo funguje: je velmi husté, což znamená, že jeho atomy (nebo koule v bazénu) jsou velmi blízko u sebe, což ztěžuje pronikání záření – místo toho se záření srazí s atomy olova, což způsobí, že se pohybují uvnitř kovu, kdy toto záření ztratí svou energii. Paprsek záření má velmi malou šanci projít skrz.

Gama záření je vysokoenergetický úder z tága. Paprsky gama se při dopadu na atomy olova „ztrácejí“ v olovu a nakonec vyhasnou, což způsobí poměrně silné vybuzení atomů olova, ale bez ovlivnění orgánů chráněných olovem.

Jak se chránit před gama zářením

Jak můžete vidět na níže uvedeném grafu, méně pronikavé typy záření emitované při jaderné události jsou částice záření (ne paprsky). Částice alfa, které jsou relativně pomalé, mohou být blokovány tkání. Beta částice, které jsou menší a rychlejší, mohou být blokovány syntetickou tkaninou (optimálně specializovaným oblečením, jako jsou obleky HAZMAT), která pokrývá celé tělo. Pokud se částice alfa a beta dostanou do těla, mohou samozřejmě způsobit poškození: dýchací cesty (nos a ústa) je proto nutné chránit i protiprachovou maskou, účinněji pak běžným respirátorem. Oči a ruce musí být také chráněny (brýle, rukavice). Příčinou akutní nemoci z ozáření je však gama záření, pronikavé záření emitované při jaderné havárii.

Protiradiační oblek? Zde je nejlepší řešení

Schopnost olova blokovat záření závisí také na jeho tloušťce (čím tlustší olovo, tím více „kulečníkových koulí“). Nošení silných vrstev olova však není praktické kvůli váze. V Černobylu se záchranáři snažili chránit před gama zářením tenkými pláty olova v marné snaze ochránit co největší část těla. To se ukázalo jako neúčinné a mnozí trpěli (a někteří zemřeli) akutní nemocí z ozáření. „Radiační obleky“ nechrání před pronikajícími paprsky gama, ale spíše před částicemi záření, stejně jako každý oblek.

Po desetiletí to vypadalo jako slepá ulička – sezení v olovem vyložených přístřešcích poskytovalo ochranu, ale co kdybyste potřebovali být mobilní? A co osobní ochrana? To bylo považováno za nemožné. Dokud imunolog Dr. Oren Milstein nepřišel s Nápadem – možná nebylo potřeba zakrývat celé tělo, ale pouze zranitelné části. Tak vznikla myšlenka selektivního screeningu.

Hlavní příčinou akutní nemoci z ozáření je zničení kmenových buněk (to vedlo ke smrti objevitelů Černobylu). Nový oblek účinně chrání zranitelné tkáně obsahující tyto buňky, čímž chrání tělo před nemocí z ozáření a umožňuje pohyb. Selektivita umožňuje použití silných a ochranných vrstev stínícího materiálu, aniž by to mělo za následek příliš těžké řešení.