Τι είναι οι ακτίνες νετρονίων;

Ακτίνες νετρονίων ή η ακτινοβολία νετρονίων είναι ένας τύπος ιονίζουσας ακτινοβολίας που αποτελείται από ελεύθερα νετρόνια. Σε αντίθεση με τα σωματίδια άλφα ή βήτα, τα νετρόνια δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο και επομένως δεν εκτρέπονται από ηλεκτρικά πεδία. Μπορούν να διεισδύσουν στα υλικά πιο εύκολα από τα φορτισμένα σωματίδια και μπορούν να προκαλέσουν σημαντική βιολογική βλάβη μέσω αλληλεπιδράσεων με ατομικούς πυρήνες.

Τα νετρόνια παράγονται σε διάφορες πυρηνικές αντιδράσεις, όπως η πυρηνική σχάση, η σύντηξη και η ραδιενεργή αποσύνθεση. Δημιουργούνται επίσης από τις αλληλεπιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα. Ανάλογα με την ενέργειά τους, τα νετρόνια μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες:

- Αργά νετρόνια: Αυτές έχουν ενέργειες μικρότερες από 1 electronvolt (EV). Συχνά μετριάζονται (επιβραδύνονται) από υλικά όπως το νερό ή ο γραφίτης σε πυρηνικούς αντιδραστήρες για τον έλεγχο της αλυσιδωτής αντίδρασης.

- Ενδιάμεσα νετρόνια: Αυτές έχουν ενέργειες μεταξύ 1 eV και 10 megaelectronvolts (MEV).

- Γρήγορα νετρόνια: Αυτές έχουν ενέργειες μεγαλύτερες από 10 MeV.

Επιδράσεις στους ζωντανούς οργανισμούς:

Τα νετρόνια μπορούν να έχουν σημαντικές βιολογικές επιδράσεις στους ζωντανούς οργανισμούς. Μπορούν να αλληλεπιδρούν άμεσα με τους ατομικούς πυρήνες, προκαλώντας τους να αποσυντεθούν και να παράγουν ραδιενεργά ισότοπα. Αυτή η βλάβη στα κύτταρα και τους ιστούς μπορεί να οδηγήσει σε δηλητηρίαση από ακτινοβολία, κυτταρικό θάνατο και αυξημένο κίνδυνο καρκίνου.

Η ακτινοβολία των νετρονίων είναι ιδιαίτερα επιβλαβής για την ταχεία διαίρεση κυττάρων, όπως αυτά του μυελού των οστών, του πεπτικού σωλήνα και των αναπαραγωγικών οργάνων. Η έκθεση σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας νετρονίων μπορεί να προκαλέσει σύνδρομο οξείας ακτινοβολίας, το οποίο μπορεί να περιλαμβάνει συμπτώματα όπως ναυτία, έμετο, διάρροια, κόπωση και απώλεια μαλλιών.

Εφαρμογές:

Η ακτινοβολία νετρονίων έχει διάφορες πρακτικές εφαρμογές, όπως:

- φάρμακο: Τα νετρόνια χρησιμοποιούνται σε ορισμένες τεχνικές θεραπείας καρκίνου που ονομάζονται θεραπεία σύλληψης νετρονίων (NCT). Αυτό περιλαμβάνει τη χορήγηση μη ραδιενεργών ουσιών που συσσωρεύονται σε καρκινικά κύτταρα και στη συνέχεια εκθέτουν τον ασθενή σε μια δέσμη νετρονίων. Τα νετρόνια αλληλεπιδρούν με τις ουσίες για την παραγωγή ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας που σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα ενώ ελαχιστοποιεί τη βλάβη στον υγιή ιστό.

- Επιστήμη των υλικών: Τα νετρόνια χρησιμοποιούνται για ανάλυση υλικών, όπως ο προσδιορισμός της κρυσταλλικής δομής και της σύνθεσης των υλικών. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται σκέδαση νετρονίων.

- Ασφάλεια και μη καταστροφικές δοκιμές (NDT): Η ακτινογραφία νετρονίων, μια μη καταστρεπτική τεχνική δοκιμών, χρησιμοποιεί δοκούς νετρονίων για την επιθεώρηση αντικειμένων και υλικών για κρυμμένα ελαττώματα ή λαθρεμπόριο. Είναι χρήσιμο για την εξέταση αντικειμένων όπως εξαρτήματα αεροσκαφών, ράβδοι πυρηνικών καυσίμων και τεμάχια τέχνης.

- Πυρηνική ενέργεια: Τα νετρόνια είναι απαραίτητα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες για τη διατήρηση της αλυσιδωτής αντίδρασης. Τα αργή νετρόνια χρησιμοποιούνται για την πρόκληση σχάσης σε σχάσσια υλικά όπως το ουράνιο και το πλουτώνιο.

- Γεωφυσική: Τα νετρόνια χρησιμοποιούνται σε γεωφυσικές μελέτες για να αναλύσουν τη σύνθεση και τη δομή του φλοιού και των πόρων της Γης, συμπεριλαμβανομένων των αποθεμάτων πετρελαίου, φυσικού αερίου και ορυκτών.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ενώ τα νετρόνια έχουν διάφορες εφαρμογές, πρέπει να ληφθούν κατάλληλα μέτρα θωράκισης και ασφάλειας για την ελαχιστοποίηση της έκθεσης σε επιβλαβή ακτινοβολία νετρονίων.