Fuga de radiación de rayos X

Suponga que una muestra de estroncio-90 se almacena en un recipiente de plomo con paredes de plomo. Se sabe que la radiación de rayos X puede detectarse fuera del contenedor de plomo. Después de una discusión con mis compañeros, parece que tenemos diferentes teorías sobre cómo se forma la radiación de rayos X.

  1. Las partículas beta emitidas por la descomposición del estroncio-90 chocan con las paredes del recipiente y en el proceso emiten fotones. Estos fotones, cuando son lo suficientemente energéticos, tienen un alto poder de penetración y pueden penetrar las paredes del contenedor.
  2. De manera similar, la emisión beta por la descomposición del estroncio-90 produce fotones, pero los fotones en cambio atraviesan las paredes.

La primera teoría parece mostrar una imagen de los rayos X emitidos que pasan realmente a través del espacio vacío entre las partículas de plomo en la pared del contenedor. Según esta teoría, el término "penetración" no está lo suficientemente bien definido.

Bajo la segunda teoría, parece que la tunelización cuántica no es directamente aplicable porque no hay una barrera potencial involucrada.

¿Cuál sería la explicación correcta, o hay una mejor explicación?

Como de costumbre, el capítulo de The Review of Particle Physics sobre "Paso de partículas a través de la materia" es muy bueno en los fundamentos, pero requiere cierta experiencia para traducirlo en una buena práctica de blindaje.

Respuestas (2)

Sí, la desintegración beta de Sr-90 produce una beta de 546 keV (tenga en cuenta que Y-90, el núcleo hijo, también es un emisor beta, pero a 2,284 MeV). Este electrón energético puede producir rayos X de bremsstrahlung a partir de interacciones con electrones. Para una energía de rayos X dada, el plomo tendrá algún coeficiente de absorción; en realidad, esto no es diferente de las interacciones de la luz visible con la materia, es solo que no piensa en el plomo que transmite fotones ya que no puede ver a través de él. Los rayos X viajan bien, con algún coeficiente de absorción dependiendo de su energía.

Notaré que el blindaje recomendado para Sr-90/Yr-90 es en realidad 1/2" o más de plexiglás. Por ejemplo, Sr-90/Y-90 tiene la nota "No use láminas o láminas de plomo como material principal". ¡barrera! ¡Se producirán rayos X penetrantes de bremsstrahlung!" Por lo tanto, debe deslizar un revestimiento de plexiglás en su cubo de plomo.

No sé qué es el "poder de penetración" o por qué es necesario invocar el túnel cuántico.

Sr-90 se desintegra completamente a través de la emisión beta con hasta 0.546   METRO mi V dado al electrón, y su isótopo hijo se desintegra de manera similar con hasta 2.28   METRO mi V dado al electrón.

Estos rangos de energía están a la vuelta de la esquina. 1.71   METRO mi V de P-32 , cuyas emisiones beta se sabe que inducen una significativa bremsstrahlung en el plomo. Bremsstrahlung puede producir fácilmente fotones de energías similares a la energía incidente de la partícula cargada.

Cualquier fotón tendrá una longitud de atenuación que depende de la frecuencia y el material por el que pasa. Aquí está el gráfico NIST para que el plomo detenga los fotones. Como puede ver, el valor de m / ρ es sobre 0.5   C metro 2 / gramo para energías de fotones de 2   METRO mi V . A una densidad de 11   gramo / C metro 3 , esto significa que la longitud de atenuación es de aproximadamente 5.7   C metro . Incluso un 10   C metro una pared de plomo gruesa solo detendrá alrededor del 80% de tales fotones.

Siga la respuesta de Jon Custer y forre correctamente el contenedor de almacenamiento.

"el valor de m / ρ es sobre 0.5 C metro 2 / gramo [...]" Usan unidades tontas en NIST. ¿O es esto común en aplicaciones de blindaje fuera del mundo experimental? La mayoría de los experimentadores de partículas piensan en términos de pérdida de energía , que es aproximadamente 2 METRO mi V / ( gramo C metro 2 ) en la inonización mínima o la longitud de la radiación . Tuve que leer eso un par de veces para analizarlo correctamente. Estoy de acuerdo en que la preocupación por la ducha siempre es el problema principal con los fotones.
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