Кратко и по пунктам.
1) Скорость распада
- Общая формула распада: $N(t)=N_0{e}^{-\lambda t}$, $T_{1/2}=\frac{\ln 2}{\lambda }$.
- Для бета-минус (${\beta }^{-}$) химическая среда и электронная оболочка обычно почти не меняют $\lambda$ (изменения $<10^{-6}$–$10^{-4}$ в обычных условиях).
- Для электронного захвата (EC) и для связанных (bound-state) бета-процессов изменение электронной оболочки может дать заметный эффект: дробные изменения до процентов и выше (в экстремальных случаях при сильной ионизации — порядок единиц). В твердом поглотителе атомы, как правило, нейтральны, поэтому большой эффект маловероятен.
- Если происходит нейтронная активация исходного ядра (поглощение нейтрона), возникает другое ядро с иной константой распада ${\lambda }^{\prime }$ — тогда скорость «исходного» вида изменится фактически из‑за трансмутации.
2) Спектр излучения
- Бета-спектр, выходящий из источника, будет модифицирован за счёт самопоглощения в толстом высоко-Z материале: низкоэнергичные электроны поглощаются, измеримый спектр «пересиливается» в сторону более высоких энергий.
- Высокое $Z$ сильно увеличивает брэмсстраhlung: проходящие $\beta$-электроны будут генерировать непрерывное рентгеновское излучение; его интенсивность растёт примерно пропорционально $Z$. Это добавляет проникающее фотонное поле.
- Захват электронов и внутреннее перераспределение оболочек дают характерные рентгеновские линии и авгер‑электроны при заполнении вакансий — появляются дополнительные пиковые компоненты в спектре.
- Нейтронные реакции $(n,\gamma )$, $(n,\alpha )$, $(n,p)$ на материалах поглотителя приводят к активации: возникают дочерние радионуклиды, часто с гамма‑излучением (например, ${}^{59}\mathrm{Co}(n,\gamma ){\to }^{60}\mathrm{Co}$ с $T_{1/2}=5.27\mathrm{y}$), что добавляет высокоэнергетические гамма‑линии в суммарный спектр. Гадолиний, кадмий, бор и др. при поглощении нейтронов дают мощные гамма‑ или частичные альфа/линейные продукты (B-10 $(n,\alpha )$ даёт $\alpha$ + ${}^7\mathrm{Li}$, иногда гамма 478 keV).
3) Безопасность и радиационный риск
- Увеличение гамма‑ и рентгеновского фона из‑за брэмсстраhlung и гамм от активации требует усиленного экранирования и контроля дозы; стандартные свинцовые щиты эффективны против гаммы, но сами могут активироваться.
- Нейтронная активация может сделать конструкцию длительно радиоактивной — потребуются процедуры обращения с активированными материалами и утилизация как РВАО.
- Локальные продукты $(n,\alpha )$, $(n,p)$ могут давать высоко‑линейную дозу (альфа и короткие частицы) — опасность при повреждении корпуса (контаминация).
- Тепловыделение и деградация материала при интенсивной активации/потоках могут быть значимы в установках с большими потоками частиц.
- Критичности, как правило, не возникает, если нет значимой массы делящихся веществ и источник — бета‑эмиттер; однако при наличии легководной среды и большого количества делящихся материалов оценка критичности нужна.
Рекомендации (кратко)
- Для бета‑источников в измерениях использовать низко‑Z «окно» (пластик) чтобы минимизировать брэмсстраhlung.
- Избегать размещения рядом материалов с большой вероятностью активации (Gd, Co, Cu и др.) без необходимости; контролировать активацию и гамма‑спектр после экспозиции.
- Выполнить расчёт доз и активации для конкретной конфигурации (потоки, сечения захвата, состав материала).