מדוע עופרת מגנה נגד קרינה יותר טוב מאלומיניום? אלון

מחצב העופרת בתצורתו הטבעית (ויקיפדיה).

חשוב להתייחס לסוג הקרינה; אני מניח על פי שאלתך, שאתה מתכוון לקרינה רדיואקטיבית.
חומרים שונים הם בעלי יכולות שונות להגן מפני קרינות באורכי גל שונים וברמות אנרגיה שונות. באופן עקרוני ככל שלקרינה יש אנרגיה גבוהה יותר כך יותר קשה לעצור אותה.

חומרים בעלי מספר אטומי גבוה (כלומר בעלי צפיפות גבוהה של אלקטרונים, כמו עופרת שלה מספר אטומי 82), טובים יותר בהגנה כנגד קרינת X וקרינת גאמא (קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת למשל ממכשיר רנטגן וגם מחומרים רדיואקטיביים) וגם כנגד קרינת אלפא (גרעיני אטום הליום) ובטא (אלקטרונים). כלומר עובי המחסום הבנוי מחומרים אלו יהיה יותר קטן.
קרינת אלפא ובטא יחסית קל לעצור ולכן כמעט כל חומר יעיל בהגנה מפניהם. דף נייר יחיד יכול לעצור את רוב קרינת האלפא הנפלטת מהתפרקות רדיואקטיבית וחצי ס"מ עובי נייר יעצור את רוב קרינת הבטא; אם נשתמש בעופרת עובי המחסום יכול להיות הרבה יותר קטן.

למרות האמור לעיל, בקרינת בטא נעדיף מחסום שאינו עופרת או מתכת אחרת בעלת מספר אטומי גבוה וזאת עקב אינטראקציה של קרינת הבטא עם גרעיני האטום של המחסום. אינטראקציה זו קרויה אנרגיית עצירה, Bremsstrahlung radiation, היא למעשה זהה לקרינת Xוכמות הקרינה גדלה ככל שהמספר האטומי של החומר החוסם עולה.

קרינה נוספת שקיימת היא קרינת נויטרונים (חלקיק ניטראלי מבחינה חשמלית) הנוצרת למשל בתהליכי היתוך גרעיני. כנגד קרינה זו דווקא עדיפים חומרים בעלי מספר אטומי נמוך. למעשה החומר הטוב ביותר יהיה חומר בעל מסה זהה לנויטרון, שאליו יוכל  הנויטרון להעביר את האנרגיה בשעת ההתנגשות. מימן הוא בעל פרוטון אחד, כלומר מסתו כמעט זהה לנויטרון ולכן חומרים עשירים במימן (כמו מים) יעילים מאוד לעצור קרינה זאת. לאחר שהנויטרונים מגיבים עם הפרוטונים הם מאטים וכעת משתמשים בחומרים אחרים, כמו בור למשל, כדי לקלוט את הנויטרונים.

 
תמונה נלקחה מויקיפדיה.
 

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.