Защита «экраном» от фотонного излучения

Поглощающую способность материалов по отношению к фотонному излучению, как правило, характеризуют не длиной релаксации (или длиной свободного
пробега - Д.С.П.), как это приводится в формуле (3.2), а линейным (µ, [см^-1]) или массовым (µ_m, [см²/г]) коэффициентом ослабления. Последние представляют собой величину ослабления не рассеянного излучения на единицу длины или массы вещества.

Тогда, если учесть, что интенсивность излучения (J) прямо пропорциональна мощности дозы (Р), формула (3.2) для ослабления фотонного излучения экраном можно записать в следующем виде:

, (3.5)

где Р_d - мощность дозы не рассеянного излучения в заданной точке при наличии на пути излучения экрана;

Р_о - мощность дозы в той же точке без экрана;

- толщина экрана, см, (г/см²);

µ - коэффициент ослабления, см^-1, (см²/г).

Линейный коэффициент ослабления является величиной обратной длине релаксации (Д. С. П.), т.е. , и зависит от тех же факторов, что и длина релаксации (прежде всего от энергии излучения и материала).

Если фотонное излучение характеризуется сложным спектральным составом, то ослабление его определяется по составляющим энергетическим линиям с учетом вклада их в общую мощность дозы.

Для практических расчетов величину µ берут из справочной литературы. Там же приводятся значения факторов накопления В (hν, z, d), учитывающих вклад в мощность дозы рассеянного излучения. Фактор накопления, на который необходима, умножать правую часть уравнения (3.5) всегда больше единицы.

Толщина требуемой защиты из некоторых материалов в условиях «широкого пучка», т.е. с учетом фактора накопления, может быть найдена из таблиц, приводимых в справочниках для дискретных кратностей ослабления.

Лучшими для защиты от фотонного излучения, позволяющими добиться необходимой кратности ослабления при наименьшей толщине экрана, являются материалы с большим атомным номером, например, свинец, уран и т.п. На практике широкое применение имеют также экраны из более легких материалов - просвинцованного стекла, железа, бетона и даже воды. Для этих материалов эквивалентная толщина по эффективности защиты значительно больше по сравнению, например, со свинцом, но они бывают более выгодными по условиям технологии работ и экономических затрат.

Защитную эффективность материалов можно охарактеризовать слоем половинного ослабления излучения. Слой половинного ослабления гамма-излучения с энергией 1 МэВ («широкий пучок») составляет: для свинца - 1 см; для урана - 0, 5 см; для железа - 2, 1 см; для бетона - 6, 4 см.

Защита экраном от нейтронов

Защита от нейтронов является наиболее сложной задачей. Проектирование защиты от нейтронов предусматривает защиту от медленных нейтронов и защиту от быстрых нейтронов.

Защита от тепловых и медленных нейтронов. Наиболее эффективно поглощаются тепловые и медленные нейтроны. Для защиты от тепловых нейтронов применяются кадмий и бор. При этом для полного поглощения достаточно взять слой кадмия толщиной менее 1 мм.

Для поглощения медленных нейтронов используют также другие материалы, в частности, обычный бетон или бетон с добавками бора.

Требуемая толщина защиты от нейтронов определяется по формуле (3.2). При этом длина релаксации X, т.е. толщина материала, ослабляющая излучение в е=2, 71 раз, берется из справочников по защите.

Толщина экрана, ослабляющая поток медленных нейтронов в е - раз, составляет: для обычного бетона - 7 см, для бетона с добавкой бора - 1 см.

Защита от быстрых нейтронов. Для поглощения быстрых нейтронов их предварительно замедляют. Наибольшим эффектом замедления обладают элементы с малым атомным номером. Поэтому для защиты от быстрых нейтронов обычно применяют воду, парафин, плексиглас, бетон и другие материалы, содержащие в своем составе большое количество атомов водорода.

Длина релаксации для быстрых нейтронов в воде, парафине, плексигласе и бетоне составляет 7 см, 6 см, 7 см и 11 см, соответственно.

Ввиду, того, что процесс поглощения нейтронов сопровождается испусканием гамма - квантов, при проектировании защиты от нейтронов одновременно предусматривают защиту от гамма-излучения.

В ядерных реакторах, например, которые являются мощными нейтронными источниками, защита может включать несколько различных по назначению слоев. Первый - для замедления нейтронов (бетон, вода); второй - для поглощения, замедленных нейтронов (бор, кадмий); третий слой - для поглощения гамма-излучения (свинец, железо, бетон).

4. Расчёты, вариант № 23

Исходные данные:

· радионуклид Цезий-134

· мощность экспозиционной дозы Р – 30 Р/ч

· активность А = 50 мКи

· Расстояние rф = 0, 3 м

· материал экрана – алюминий

· флюенс Ф = 3-10⁷ фотон/см²

нужно найти:

- время работы, непосредственной работы персонала с источником радиации

- максимальная масса источника радиоактивности, с которым может работать персонал при полной рабочей недели

_рас – минимальное расстояние, на котором должны находится лица в пределах санитарной зоны без каких-либо защитных устройств

d – толщина защитного экрана из железа

⇐ Предыдущая123

Поделиться: