qual é o princípio de funcionamento da blindagem da liga de tungstênio?

1. o princípio central: atenuação através da interação

o objetivo principal de qualquer escudo de radiação éatenuação- desperendo a intensidade da radiação à medida que passa por um material. a liga de tungstênio se destaca por causa de suas propriedades únicas.

propriedade -chave: densidade extraordinária

• liga pesada de tungstênio tem uma densidade de~ 17-19 g/cm³. isso ésignificativamente maiordo que materiais de proteção tradicional como chumbo (11,3 g/cm³) ou aço (7,8 g/cm³).

• por que a densidade é importante:imagine a radiação como um fluxo de pequenas partículas de alta energia (ou fótons) voando pelo espaço. quanto mais átomos você puder levar em seu caminho, maior a chance, uma dessas partículas colide com um átomo e perderá energia. alta densidade significa mais átomos por centímetro cúbico, criando uma "parede" que é muito mais difícil para a radiação penetrar.

propriedade -chave: número atômico alto (z)

• o tungstênio tem um muito altonúmero atômico (z = 74), o que significa que seus átomos têm um núcleo grande e denso, cercado por muitos elétrons.

• por que o número atômico é importante:a eficácia da blindagem, particularmente contra fótons de alta energia (raios-x e raios gama), é governada por processos fortemente dependentes do número atômico do material de blindagem. um z mais alto aumenta drasticamente a probabilidade dessas interações.

2. como funciona contra diferentes tipos de radiação

o mecanismo de interação específico depende do tipo de radiação:

a. para raios-x e raios gama (fótons)

é aqui que o tungstênio brilha mais brilhante. os fótons não têm massa ou carga, portanto, eles só podem ser interrompidos por interação direta com um átomo. três processos principais ocorrem:

1. efeito fotoelétrico:um fóton colide com um elétron de casca interna em um átomo de tungstênio e transfere toda a sua energia, ejetando o elétron do átomo. o fóton écompletamente absorvido. este efeito domina em energias mais baixas e éproporcional a (z⁴/z⁵), tornando o alto z de tungstênio incrivelmente poderoso.

2. dispersão de compton:um fóton de energia superior colide com um elétron externo frouxo. transfere apenas parte de sua energia para o elétron, fazendo com que ele recue e o próprio fótondispersõesem uma nova direção com menor energia. esse processo redireciona e enfraquece repetidamente o feixe de radiação dentro do escudo.

3. produção de pares:para fótons de alta energia (> 1,02 mev), o fóton interage com o poderoso campo elétrico de um núcleo de tungstênio e é convertido em um par de antimatéria matéria (um elétron e um pósitron). a criação dessas partículas consome a energia do fóton.

em resumo: a alta densidade e a densidade do tungstênio tornam essas interações extremamente prováveis, o que significa que os fótons são absorvidos ou enfraquecidos significativamente a uma distância muito curta.

b. para partículas alfa e beta

• partículas alfa (ele núcleos):estes são pesados, carregados e facilmente parados. um escudo fino é suficiente. o tungstênio não é normalmente usado para emissores alfa puros devido ao exagero; seu valor primário é bloquear oraios-x secundários(bremsstrahlung) produzido quando as partículas beta são lentas.

• partículas beta (elétrons):à medida que as partículas beta passam pelo tungstênio, elas são lentas em colisões com elétrons (ionização) e desviadas por núcleos atômicos (radiação bremsstrahlung). a densidade de tungstênio os impede com eficiência.

c. para nêutrons

os nêutrons não são carregados e não podem ser interrompidos sozinhos por ionização. a blindagem requer uma abordagem diferente e em duas etapas:

1. moderação:um nêutron deve primeiro ser lento (moderado) colidindo com átomos de luz (como hidrogênio em água, polietileno ou parafina). os nêutrons rápidos perdem energia nessas colisões e se tornam nêutrons "térmicos" lentos.

2. absorção:uma vez desacelerado, os nêutrons térmicos podem ser capturados (absorvidos) por núcleos de elementos específicos, comoboro-10oucádmio. o próprio tungstênio não é um bom absorvedor de nêutrons.

• o papel de tungstênio:emradiação de campo misto(por exemplo, reatores nucleares), onde estão utilizados compostos baseados em nêutrons e gama, compostos à base de tungstênio ou tungstênio. o tungstênio bloqueia efetivamente os raios gama, enquanto um polímero dopado com boro ou outro material que absorve nêutrons, geralmente em camadas ou incorporado à liga, lida com os nêutrons.