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 के कई रूप होते हैं:

ब्रह्मांडीय किरणें और अनुवर्ती ऊर्जावान कण वातावरण और अन्य सामग्रियों के साथ टकराने के कारण होते हैं।
रेडियोधर्मी संतति उत्पाद (विकिरण समस्थानिक) ब्रह्मांडीय किरणों के वायुमंडल और जीवित ऊतकों के साथ ही अन्य सामग्रियों से टकराने के कारण उत्पन्न होते हैं।
ऊर्जावान कण किरणपुंज एक त्वरित कण से उत्पन्न होते हैं।
ऊर्जावान कण या विद्युत-चुंबकीय विकिरण (एक्स-किरणों) लक्ष्य के साथ ऐसे कणों की टक्कर से निकलते हैं, जैसे कि एक्स रे मशीन में या कभी-कभी कण त्वरक के उपयोग किये जाते हैं।
तत्वों के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा मुक्त किये गए कण या विभिन्न प्रकार की किरणें, जो प्राकृतिक रूप से हो सकती हैं, त्वरक टक्करों द्वारा निर्मित की जा सकती हैं, या परमाणु भट्टी में बनाई जा सकती हैं। वे चिकित्सीय या औद्योगिक उपयोग के लिए निर्मित हो सकते हैं या परमाणु और विकिरण दुर्घटनाओं द्वारा अचानक से प्रयुक्त किए जा सकते हैं, या डर्टी बम द्वारा जानबूझकर प्रयुक्त 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। .

पदार्थो और उपकरणों पर प्रभाव

विकिरण हानिकारक और लाभकारी प्रकारो से पदार्थो और उपकरणों को प्रभावित कर सकता है:

पदार्थो को रेडियोधर्मी बनने के लिए प्रेरित करने के कारण होता हैं (मुख्य रूप से न्यूट्रॉन सक्रियण द्वारा, या फोटोनज विघटन द्वारा उच्च-ऊर्जा गामा विकिरण की उपस्थिति में)।
पदार्थो के भीतर तत्वों के परमाणु रूपांतरण द्वारा, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और हीलियम का उत्पादन जो पदार्थो के यांत्रिक गुणों को परिवर्तित कर सकता है और सूजन और उत्सर्जन का कारण बन सकता है।
पदार्थो के भीतर रेडियोलिसिस (रासायनिक बंधनों को तोड़ना) द्वारा, जो इसे कमजोर कर सकता है, इसे उभार सकता है, बहुलकीकरण कर सकता है, क्षरण को बढ़ावा दे सकता है, विखंडन का कारण बन सकता है, अपघटन को बढ़ावा दे सकता है या अन्यथा इसके वांछनीय यांत्रिक, प्रकाशिक या विद्युतीय गुणों को परिवर्तित कर सकता हैं। दूसरी तरफ, रेडियोलिसिस का उपयोग बहुलको के तिर्यक जोड़ को प्रेरित करने के लिए भी किया जा सकता है, जो उन्हें कठोर बना सकता है या उन्हें जल के लिए अधिक प्रतिरोधी बना सकता है।
प्रतिक्रियाशील यौगिकों के निर्माण से, अन्य पदार्थों को प्रभावित करने से (जैसे हवा के आयनीकरण द्वारा गठित ओजोन द्वारा ओजोन विखंडन) होता है।
आयनीकरण द्वारा, विद्युत् के खंडन का कारण, विशेष रूप से विद्युत् उपकरणों में नियोजित अर्धचालकों में, बाद की धाराओं के साथ संचालन त्रुटियां प्रारम्भ होती हैं या यहां तक कि उपकरणों को स्थायी रूप से क्षति पहुंचाते हैं। उच्च विकिरण वातावरण जैसे परमाणु उद्योग और अतिरिक्त वायुमंडलीय (अंतरिक्ष) अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को डिजाइन, पदार्थ चयन और निर्माण विधियों के माध्यम से ऐसे प्रभावों का विरोध करने के लिए विकिरण कठोर बनाया जा सकता है।
वांछित प्रकारों से उनकी विद्युत कार्यक्षमता को संशोधित करने के लिए आयन आरोपण द्वारा अपमिश्रक या दोष प्रस्तुत करके होता है।
इलेक्ट्रॉन, गामा या आयन विकिरण या न्यूट्रॉन प्रग्रहण प्रक्रिया के कैंसर के माध्यम से कैंसर का इलाज करने के लिए होता है।

पदार्थों पर कई विकिरण प्रभाव टकराव कैस्केड द्वारा उत्पादित होते हैं और विकिरण रसायन शास्त्र द्वारा पूर्ण किए जाते हैं।

ठोस पदार्थो 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 सही 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 पदार्थ विज्ञान का अवधारणा 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 कठोर हो सकता है जो बाद में पदार्थ को भंगुर करते समय तत्व की ताकत को बढ़ाता है (कठोरता को कम करता है, भंगुर खंडित होने की अनुमति देता है)। यह प्रारंभिक पारस्परिक क्रिया के साथ-साथ क्षति के परिणामस्वरूप कैस्केड दोनों के माध्यम से पीकेए (विकिरण) को पहुंचने के परिणामस्वरूप होता है, जिससे दोषों का निर्माण होता है, अव्यवस्थाएं (कठोर कार्य और वर्षा (रसायन विज्ञान) के समान) होती हैं। उष्मिययन्त्रिकी प्रक्रिया के माध्यम से अणु की सीमा इंजीनियरिंग को खंडित मोड को अंतरअणुकी (अणु सिमा के साथ होने वाले) से पारकणिकीय में बदलकर इन प्रभावों को कम करने के लिए दिखाया गया है। यह पदार्थ की ताकत को बढ़ाता है, विकिरण के उत्सर्जन प्रभाव को कम करता है।^[1] विकिरण पदार्थ के भीतर परमाणुओं के पृथक्करण और प्रसार को भी निर्मित करता है, जिससे चरण पृथक्करण और रिक्तियों के साथ-साथ जल रसायन और मिश्र धातु सूक्ष्म संरचना दोनों में परिवर्तन के माध्यम से तनाव क्षरण खंडन के प्रभाव को बढ़ाया जा सकता है।^[2]^[3]

चूंकि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण में कंक्रीट का बड़े स्तर 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 परिपक्वता बढ़ने की प्रक्रिया के कारण स्वाभाविक रूप से गुणों को बदल देगा, चूँकि परमाणु कठिनाई से ठोस समुच्चय की सूजन के कारण यांत्रिक गुणों का क्षति होगा, और इस प्रकार अत्यधिक पदार्थों का क्षति होगा। उदाहरण के लिए, रिएक्टर का जैविक ढाल अधिकांशतः 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 सम्पीड़ित और तन्य शक्ति दोनों में कमी के साथ-साथ लगभग 10¹⁹ न्यूट्रॉन / वर्ग सेंटीमीटर मात्रा पर कंक्रीट के प्रत्यास्थ मापांक में कमी दिखाई देती हैं।^[4] इन प्रवृत्तियों को प्रबलित कंक्रीट में भी दिखाया गया था, जो कंक्रीट और स्टील दोनों का सम्मिश्रण है।^[5]

तापमान, विकिरण मात्रा, पदार्थों की संरचना और सतह के उपचार के प्रभाव के संबंध में विखंडन रिएक्टरों में पदार्थों 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 वर्षा की जा रही है।

रिएक्टर पदार्थ की जालक में कणों और परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया परमाणुओं में विस्थापन का कारण बनती है।^[7] निरंतर वर्षा के दौरान, कुछ परमाणु जालक स्थलों पर नहीं रुकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टलोग्राफिक दोष का निर्माण होता है। ये दोष पदार्थ की सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन का कारण बनते हैं, और अंततः कई विकिरण प्रभाव उत्पन्न करते हैं।

विकिरण क्षति घटना

जालक परमाणु का ऊर्जावान कण से परस्पर क्रिया होता है।
प्राथमिक विस्थापन परमाणु को निर्मित करते हुए, गतिज ऊर्जा को जालक परमाणु में स्थानांतरित करना है।
परमाणु का उसके जालक स्थल से विस्थापन करता है।
जालक के माध्यम से परमाणु का संचलन, अतिरिक्त विस्थापित परमाणुओं का निर्माण होता हैं।
विस्थापन कैस्केड का उत्पादन (प्राथमिक विस्थापन परमाणु द्वारा निर्मित बिंदु दोषों का संग्रह) होता है।
अंतरालीय के रूप में विस्थापन परमाणु की समाप्ति होती है।

विकिरण अनुप्रस्थ काट

दो परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया की संभावना उष्मीय न्यूट्रॉन अनुप्रस्थ काट (बार्न इकाई में मापी गई) पर निर्भर है। परमाणु अनुप्रस्थ काट को देखते हुए $\Sigma =\sigma \rho _{A}$ (जहाँ $\sigma$ सूक्ष्म अनुप्रस्थ काट है, और $\rho _{A}$ लक्ष्य में परमाणुओं का घनत्व है), और की प्रतिक्रिया दर $R=\Phi \Sigma =\Phi \sigma \rho _{A}$ (जहाँ $\Phi$ किरण प्रवाह है), अंतःक्रिया की संभावना Pdx = N_jσ(E_i)dx = Σdx हो जाती है। (इनमें से किसी प्रतीक का क्या अर्थ है?) नीचे सूचीबद्ध सामान्य परमाणुओं या मिश्र धातुओं के अनुप्रस्थ काट हैं।

थर्मल न्यूट्रॉन अनुप्रस्थ काट (बार्न)^[8]

मैगनीशियम	0.059
लेड	0.17
ज़रकोनियम	0.18
जर्केलॉय-4	0.22
एल्युमिनियम	0.23
आयरन	2.56
ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील	3.1
निकिल	4.5
टाइटेनियम	6.1
हेफनियम	104
बोरॉन	750
कैडमियम	2520
गैडोलीनियम	48,890

किरणन के अंतर्गत सूक्ष्मसंरचनात्मक विकास

निरंतर विकिरण की अवधि में दोषों के संचय द्वारा पदार्थ में सूक्ष्म संरचनात्मक 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 उष्मीय रूप से सिंक में निवेशित करना चाहिए, और ऐसा करने में अधिकांशतः पुनर्संयोजन होता है, या पुन: संयोजन करने के लिए सिंक पर पहुंचते हैं| ज्यादातर कथनों में, D_rad = D_vC_v + D_iC_i >> D_therm, अर्थात्, विकिरण के परिणामस्वरूप किसी पदार्थ की जालक संरचना में अंतरालीय और रिक्तियों की गति अधिकांशतः उसी पदार्थ के उष्मीय प्रसार से अत्यधिक होती है।

सिंक की ओर रिक्तियों के प्रवाह का परिणाम सिंक से दूर परमाणुओं का अंतः प्रवाह है। यदि सिंक में एकत्रित होने से पहले रिक्तियों को समाप्त या पुनर्संयोजित नहीं किया जाता है, तो वे रिक्त स्थान बन जाएंगे। पदार्थ पर निर्भर पर्याप्त उच्च तापमान पर, ये आवाज मिश्र धातु के अपघटन से गैसों से भर सकती हैं, जिससे पदार्थ में सूजन हो जाती है।^[9] यह दबाव संवेदनशील या कृत्रिम पदार्थ के लिए शक्तिशाली अभिप्राय है जो दबाव वाले पानी रिएक्टरों की तरह निरंतर विकिरण बमवर्षक के अधीन हैं। कई कथनों में, विकिरण प्रवाह अरससमीकरणमितीय होता है, जो मिश्र धातु के पृथक्करण का कारण बनता है। इस अरससमीकरणमितीय प्रवाह 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 चलता रहता है, तो सिंक में विलेय संवर्धन के परिणामस्वरूप नए चरणों की वर्षा हो सकती है।

किरणन के ताप-यांत्रिक प्रभावकठोरता

रेडिएशन हार्डनिंग दोष समूहों, अशुद्धता-दोष जटिल क्लस्टर, अव्यवस्थित लूप्स, अव्यवस्थित लाइन्स, शून्य स्थान, बुलबुला और अवक्षेपों की प्रारम्भ के द्वारा पदार्थ को मजबूत करने का सवाल किया जाता है। दाब वाहिकाओं के लिए, कठोरता में वृद्धि के परिणामस्वरूप होने वाली लचीलापन में कमी विशेष चिंता का विषय है।

भंगुरता

विकिरण भंगुरता के परिणामस्वरूप फ्रैक्चर के लिए ऊर्जा में कमी आती है, विकृति कठोरण में कमी के कारण (क्योंकि कठोरता पहले से ही विकिरण के दौरान हो रही है)। यह उन्हीं कारणों से प्रेरित होता है, जो विकिरण के कठोर होने का कारण बनते हैं; दोष समूहों, अव्यवस्थाओं, रिक्तियों और अवक्षेपों का विकास होता है। इन मापदंडों में बदलाव के कारण उत्सर्जन की सही मात्रा का अनुमान लगाना कठिन हो जाता है,^[11] परन्तु माप के लिए सामान्यीकृत मान पूर्वानुमेय स्थिरता दिखाते हैं।

मंद चाल

विकिरणित पदार्थों में उष्मीय मंद गति नगण्य है, विकिरण मंद गति की तुलना में, जो 10⁻⁶सेकंड^-1 से अत्यधिक हो सकता है। ^[12] यंत्र रचना में वृद्धि नहीं होती है, जैसा कि ऊंचे तापमान से सामान्य होगा, बल्कि विकृति और विकासशील सूक्ष्म संरचना के बीच परस्पर क्रिया होती है। विकृति लूप के नाभिकी करण 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 दाब में किसी भी परमाणु पदार्थ पर विनाशकारी प्रभाव डाल सकती है।

वृद्धि

विकिरणित पदार्थों में वृद्धि प्रसारण अनिसोट्रॉपी अंतर (डीएडी) के कारण होती है। प्राकृतिक गुणों के कारण यह घटना अधिकांशतः जिरकोनियम, ग्रेफाइट और मैगनीशियम में होती है।

चालकता

उष्मीय और विद्युत चालकता इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से ऊर्जा के परिवहन और पदार्थ की जालक पर निर्भर करती है। संक्रामण के माध्यम से जालक 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 पदार्थ में प्रमुख प्रकार की चालकता (इलेक्ट्रॉनिक या विडेमैन-फ्रांज नियम, फोनोनिक) और विकिरण क्षति के विवरण पर निर्भर करता है और इसलिए सूचित 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 उत्कृष्ट 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 दृश्य आयनित वायु चमक उत्पन्न कर सकते हैं। उदहारण चमक देखी जा सकती है। निर्णायक दुर्घटनाओं के दौरान, परमाणु विस्फोट के तुरंत बाद मशरूम के बादलों के आसपास, या चेरनोबिल आपदा के दौरान क्षतिग्रस्त परमाणु रिएक्टर के अंदर होता है।

ओजोन की महत्वपूर्ण मात्रा का उत्पादन किया जा सकता है। ओजोन की थोड़ी मात्रा भी समय के साथ कई बहुलक में ओजोन खंडन का कारण बन सकती है, इसके अतिरिक्त खुद विकिरण से भी क्षति हो सकता है।

गैस से भरे विकिरण संसूचक

कुछ गैसीय आयनीकरण संसूचक 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 नलिका के लिए संसूचक होता है।

आयनीकरण प्रक्रियाओं के लिए 10 eV से अत्यधिक 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 प्रारम्भ किए गए विद्युत निर्वहन का परिणाम बड़ी मात्रा में मुक्त कणों द्वारा अत्यधिक संख्या वाले प्लाज्मा में होता है। अत्यधिक प्रतिक्रियाशील मुक्त कण मूल अणुओं में वापस जुड़ सकते हैं, या अन्य अणुओं के साथ मुक्त- मूलक बहुलक प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला शृंखला 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 अप्रवाहकीय निक्षेपित करते हैं और संसूचक की सतहों को पृथक करते हैं और इसकी प्रतिक्रिया को विकृत करते हैं। उदहारण हाइड्रोकार्बन क्वेंचर्स युक्त गैसें हैं। आर्गन-मीथेन, सामान्यतौर पर बहुलीकरण द्वारा परिपक्व होने पर संवेदनशील होते हैं; अतिरिक्त ऑक्सीजन परिपक्वता बढ़ने की दर को कम करता है। सिलिकॉन इलास्टोमर्स (प्रत्यास्थलक) के गैस निष्क्रमण और विशेष प्रकार से सिलिकॉन स्नेहक के निशान से उपस्थित सिलिकॉन तेलों की संकेत मात्रा, सतहों पर सिलिकॉन क्रिस्टल के जमा होने की प्रवृत्ति होती है। कार्बन डाईऑक्साइड के साथ आर्गन (या क्सीनन) के गैसीय मिश्रण और वैकल्पिक प्रकार से 2-3% ऑक्सीजन के साथ भी उच्च विकिरण प्रवाह के प्रति अत्यधिक सहन करने योग्य हैं। ऑक्सीजन को नोबल गैस के रूप में जोड़ा जाता है जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड के साथ उच्च-ऊर्जा फोटॉनों के लिए बहुत अत्यधिक पारदर्शिता होती है; ऑक्सीजन से बनने वाली ओजोन पराबैंगनी फोटोन का प्रबल अवशोषक है। उच्च दर वाले संसूचकों के लिए [[कार्बन टेट्राफ्लोराइड]] का उपयोग गैस के घटक के रूप में किया जा सकता है; संचालन के दौरान उत्पादित मूलक मुक्त चूँकि कक्षों और इलेक्ट्रोड के लिए पदार्थ की पसंद को सीमित करते हैं (उदाहरण के लिए, सोने के इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होती है, क्योंकि फ्लोरीन मूलरूप धातुओं को प्रभावित करता है, फ्लोराइड बनाते हैं)। तथापि, कार्बन टेट्राफ्लोराइड मिलाने से सिलिकन निक्षेपों को समाप्त किया जा सकता है। कार्बन टेट्राफ्लोराइड के साथ हाइड्रोकार्बन की उपस्थिति से बहुलीकरण होता है। आर्गन, कार्बन टेट्राफ्लोराइड और कार्बन डाइऑक्साइड का मिश्रण उच्च हैड्रान प्रवाह में कम परिपक्वता 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 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 बंध बाधित नहीं होता है, और तरल हाइड्रोजिन फ्लोराइड, जो गैसीय हाइड्रोजन और फ्लोरीन का उत्पादन करता है, जो बिना किसी वजह के 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 क्षति 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 आक्सीकरण तनाव होता है (संचित 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 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 शीतलक का रसायन अत्यधिक जटिल है, क्योंकि पर्यावरण ऑक्सीकरण कर सकता है। अधिकांश विकिरण युक्त गतिविधि रिएक्टर के मूल 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 चलती रहती हैं जब तक ऑक्सीजन की उपयोग नहीं हो जाती और संतुलन स्थानांतरित नहीं हो जाता है। पानी के न्यूट्रॉन सक्रियण से नाइट्रोजन के प्रकार की कम सांद्रता का निर्माण होता है; प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन के प्रकार के ऑक्सीकरण प्रभाव के कारण, ये नाइट्रेट आयनों के रूप में उपस्थित होते हैं। पर्यावरण को कम करने में, अमोनिया बन सकता है। अमोनिया आयन चूँकि बाद में नाइट्रेट्स में ऑक्सीकृत भी हो सकते हैं। शीतलक जल में उपस्थित अन्य प्रकार के ऑक्सीकृत संक्षारण प्रोडक्ट (जैसे क्रोमेट्स) और विखंडन प्रोडक्ट (जैसे परटेक्नीटेट और आवर्तित 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, अतिक्रांतिक जल 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 करता है। निम्न-एलईटी गामा किरणों के अधीन गैस-मुक्त पानी लगभग कोई रेडियोलिसिस प्रोडक्ट नहीं देता है और उनकी कम सांद्रता के साथ संतुलन बनाए रखता है। उच्च-एलईटी अल्फा विकिरण बड़ी मात्रा में रेडियोलिसिस उत्पादों का उत्पादन करता है। घुलित ऑक्सीजन की उपस्थिति में, रेडिओलिसिस निरंतर 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 घुलित कार्बनिक रसायनों पर प्रभावशाली 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 पदार्थ 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 पदार्थ का संशोधन (जैसे प्रतिउपचायक जोड़कर), स्थायीकारी, या अत्यधिक उपयुक्त पदार्थ चुनना है)। ऊपर वर्णित विद्युत उपकरण कठोरता के अतिरिक्त, विकिरण स्रोत और क्षेत्रों के बीच सामान्यतौर पर उच्च घनत्व पदार्थ (विशेष रूप से सीसा, जहां स्थान महत्वपूर्ण है, या कंक्रीट जहां स्थान उपलब्ध है) के अंतःक्षेपण के साथ, कुछ सिमा तक सुरक्षा प्राप्त की जा सकती है। रेडियोधर्मी आयोडीन जैसे पदार्थों के जैविक प्रभावों के लिए अरेडियोधर्मी समस्थानिकों का अंतर्ग्रहण रेडियोधर्मी रूप के जैविक उत्थान को काफी सिमा 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 क्रियान्वित की जा सकती है। .

ठोस विकिरण क्षति के लिए

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

मनुष्यों पर प्रभाव

Main article: विकिरण जैविकी

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

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

अत्यधिक मात्रा के बाद कोशिकाओं की हत्या / सही से कार्य न करने के बड़े भाग 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 उत्पति व्यक्तियों में या तो कैंसर के विकास में सम्मलित स्टोकेस्टिक प्रभाव, अर्थात कैंसर और आनुवांशिक प्रभाव होता है।^[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.

[Tan13-1] 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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