5.6. ИОНИЗИРУЮЩАЯ РАДИАЦИЯ И ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВЕЩЕСТВО

Ионизирующей радиацией называются излучения, обладающие свойством проникать в толщу вещества и вызывать в нем ионизацию.

Различают несколько видов ионизирующей радиации, отличающейся по составу образующих ее элементарных частиц. При рассмот рении воздействия радиации применяют следующие термины для основных характеристик радиации: мощность потока и интегралъ-. ный поток (при корпускулярном излучении) и мощность дозы облучения и доза облучения (при гамма-излучении).

Мощность потока измеряется количеством частиц, падающих перпендикулярно на плрщадку в 1 см за секунду.

Интегральный поток-полный поток частиц, прошедших через площадку 1 см за все время облучения.

Мощность дозы измеряется в рентгенах в секунду (Р/с), доза облучения-в рентгенах.

Рентген (Р) доза гамма-излученйя, при поглощении которого в I см сухого воздуха при температуре 0° С и нормальном давлении образуются положительные и отрицательные заряды общей величиной в одну электростатическую единицу каждого знака.

При дозе 1 Р в одном грамме воздуха поглощается энергия 83-10- Дж. .

Воздействие радиации на вещество зависит от вида радиации, дозы (потока) облучения, мощности дозы (потока) облучения, распределения энергии радиации по спектру, природы облучаемого вещества, окружающих условий (температуры, влажности н др.).

Облучение быстрыми нейтронами носит объемный характер [17] и вызывает нарушение структуры вещества (смещение атомов в кристаллической решетке), образование примесей других элементов и, в частности, образование радиоактивных изотопов; ионизацию (в небольшой степени) вследствие выделения из атомов заряженных частиц.

Облучение быстрыми протонами является поверхностным (141 и вызывает ионизацию и нарушение структуры вещества (в небольшой степени).

Воздействие гамма-лучей также имеет объемныйхарактер [28]. Под влиянием гамма-излучения возникают сильная ионизация, явление фотопроводимости, центры окраски, люминесценция, вторичное рентгеновское и гамма-излучения, химические реакции, повышение температуры, изменение анизотропии свойств кристаллическихвеществ.

Облучение электронами носит поверхностный характер и вызывает ионизацию, вторичную эмиссию, небольшие изменения в решетке вещества, жесткое рентгеновское излучение.

Воздействие а-часгиц и осколков ядер можно практически не учитывать вследствие малой длины пробега и поверхностного характера.

Воздействие излучений может вызывать обратимые, необратимые или полупостоянные изменения в веществе.

Обратимые изменения возникают одновременно с началом облучения, сохраняются в период облучения и исчезают с прекращением облучения. Необратимые изменения наступают под воздействием определенной дозы облучения, не исчезают и не уменьшаются после прекращения облучения. Полупостоянные изменения начинаются при облучении, развиваются по мере увеличения дозы и исчезают через некоторое время после окончания облучения.

5.7. ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Металлы

На металлические конструкции ионизирующие излучения влияют мало. На свойства металлов оказывают влияние только нейтронные потоки большой интенсивности, более нейтр/см. При бомбардировке нейтронами может, например, увеличиться прочность на разрыв, измениться текучесть и эластичность, повыситься удельное сопротивление (на 10-20%) [12]. В месте контакта металлов с органическими материалами возможно образование металло-органн-ческих соединений.

Органические материалы

Эти материалы весьма чувствительны к радиации. Воздействие последней приводит к преобразованию молекул в этих материалах, сопровождающемуся химическими реакциями, вызывающими необратимые изменения природы вещества и его механических свойств [14]. Преобразование сопровождается выделением газов, которые в соединении с влагой образуют кислоты, оказывающие вредное воздействие на изоляционные материалы [26]. Изменение электрических свойств органических веществ (проводимость, диэлектрическая проницаемость, угол потерь) при облучении носит обратимый характер. Время восстановления зависит от природы материала и условий облучения.

Неорганические материалы

На неорганические материалы радиация воздействует меньше, чем на органические. При облучении нейтронами возможно объемное расширение (1% при облучении потоком lO нейтр/см*) [14].

Характеристики радиационной стойкости некоторых органических и неогранических материалов приведены в табл. 5.10.

ТАБЛИЦА 5.10

Характеристики радиационной стойкости материалов

Материал

Допустимый поток иейтрои-ного облучения. нейтр/см=

Двпустимая доза гамма-облучения, Р

Материалы с нивкой радиационной шойкостью

Ацетатцеллюлоза (бумага) . ,

Органическое стекло.....

Фенольные смолы (без наполнителя) ............

Полиамиды разные......

Поливинил лорид ......

Полиэтилен-терефталат . . , , Кремнийорганическое стекло .

10 -1015

7.10 4-10

7.10133.10

5.10 -4.10 1016

10 7.108 lOe 10 (1-5).10

Материалы со средней радиационной стойкостью

Фенольные смолы с ким наполнителем . Полиэтилен . . . Стеклоткань . . . Эпоксидные лаки . Нитролак ....

органичес-

10 10 10

10 108

(510)-108 (5-7). 108

Материалы с высокой радиационной стойкостью

Керамика (стеатит) Стекло ......

Кварц ......

Микалекс ....

Слюда......

Полистирол ....

3.1020 1018 10 10 10 1.3.10

5-10

З-Ю

5-109

Примечание. Под допустимой дозой (потоком) понимается величина, при которой характеристики материала ухудшаются на 25%; допустимая доза определяется при мощности потока нейтронов и мощности дозы гамма-облучения соответственно 1011-1012 нейтр/(см2.с) и (10 -10) Р/ч.

5.8. ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ НА РЕЗИСТОРЫ

Следствием воздействия радиации может быть пробой в связующих и пропитывающих изоляцию материалах; изменение свойств основного материала резистора, появление проводимости из-за ионизации материала каркаса и покрытия [13].

Величина и знак изменения сопротивления резистора определяются основным материалом резистора, номинальной величиной сопротивления, размерами, величиной приложенного напряжения и особенностями технологии изготовления [24]. Чем больше величина