Praktická ochrana pred ionizujúcim žiarením. Výpočet hlavných parametrov ochrany pred vonkajším žiarením

V medzihviezdnom priestore môže gama žiarenie vznikať v dôsledku zrážok kvánt mäkšieho dlhovlnného, ​​elektromagnetického žiarenia, ako je svetlo, s elektrónmi urýchľovanými magnetickými poľami vesmírnych objektov. V tomto prípade rýchly elektrón odovzdá svoju energiu elektromagnetickému žiareniu a viditeľné svetlo sa zmení na tvrdšie gama žiarenie.

Podobný jav môže nastať v pozemských podmienkach, keď sa vysokoenergetické elektróny produkované na urýchľovačoch zrazia s fotónmi viditeľného svetla v intenzívnych svetelných lúčoch produkovaných lasermi. Elektrón odovzdá energiu svetelnému fotónu, ktorý sa zmení na γ-kvantum. V praxi je teda možné premieňať jednotlivé fotóny svetla na vysokoenergetické kvantá gama žiarenia.

Gama žiarenie má vysokú prenikavú silu, t.j. môže preniknúť do veľkých hrúbok hmoty bez citeľného oslabenia. Hlavnými procesmi, ktoré sa vyskytujú pri interakcii gama žiarenia s hmotou, sú fotoelektrická absorpcia (fotoelektrický jav), Comptonov rozptyl (Comptonov jav) a tvorba elektrón-pozitrónových párov. Pri fotoelektrickom jave je γ-kvantum absorbované jedným z elektrónov atómu a energia γ-kvanta sa premieňa (mínus väzbová energia elektrónu v atóme) na kinetickú energiu letiaceho elektrónu. von z atómu. Pravdepodobnosť fotoelektrického javu je priamo úmerná piatej mocnine atómového čísla prvku a nepriamo úmerná tretej mocnine energie gama žiarenia. Fotoelektrický efekt teda dominuje v oblasti nízkych energií γ-kvant (£ 100 keV) na ťažkých prvkoch (Pb, U).

Pri Comptonovom efekte je γ-kvantum rozptýlené jedným z elektrónov slabo viazaných v atóme. Na rozdiel od fotoelektrického javu γ-kvantum Comptonovým javom nezaniká, ale mení len energiu (vlnovú dĺžku) a smer šírenia. V dôsledku Comptonovho efektu sa úzky zväzok gama lúčov rozširuje a samotné žiarenie sa stáva mäkším (dlhovlnné). Intenzita Comptonovho rozptylu je úmerná počtu elektrónov v 1 cm 3 látky, a preto je pravdepodobnosť tohto procesu úmerná atómovému číslu látky. Comptonov jav sa prejavuje v látkach s nízkym atómovým číslom a pri energiách gama žiarenia, ktoré prevyšujú väzbovú energiu elektrónov v atómoch. V prípade Pb je teda pravdepodobnosť Comptonovho rozptylu porovnateľná s pravdepodobnosťou fotoelektrickej absorpcie pri energii ~0,5 MeV. V prípade Al dominuje Comptonov efekt pri oveľa nižších energiách.

Ak energia γ-kvanta presiahne 1,02 MeV, je možný proces tvorby elektrón-pozitrónových párov v elektrickom poli jadier. Pravdepodobnosť vytvorenia páru je úmerná druhej mocnine atómového čísla a zvyšuje sa s rastúcim hν. Preto pri hν ~10 MeV je hlavným procesom v akejkoľvek látke tvorba párov.

Opačný proces, anihilácia elektrón-pozitrónového páru, je zdrojom gama žiarenia.

Na charakterizáciu útlmu gama žiarenia v látke sa zvyčajne používa absorpčný koeficient, ktorý ukazuje, pri akej hrúbke X absorbéra je intenzita I 0 dopadajúceho lúča gama žiarenia v r. e raz:

I=Ioe -μ0x

Tu μ 0 je lineárny koeficient absorpcie gama žiarenia. Niekedy sa zavádza koeficient hmotnostnej absorpcie, ktorý sa rovná pomeru μ 0 k hustote absorbéra.

Exponenciálny zákon útlmu gama žiarenia platí pre úzky smer gama lúča, keď akýkoľvek proces, absorpcia aj rozptyl, odstraňuje gama žiarenie z primárneho lúča. Pri vysokých energiách sa však proces prechodu gama žiarenia hmotou stáva oveľa komplikovanejším. Sekundárne elektróny a pozitróny majú vysokú energiu, a preto môžu prostredníctvom procesov spomalenia a anihilácie vytvárať gama lúče. V hmote tak vzniká množstvo striedajúcich sa generácií sekundárneho gama žiarenia, elektrónov a pozitrónov, čiže vzniká kaskádová sprcha. Počet sekundárnych častíc v takejto sprche sa najprv zvyšuje s hrúbkou a dosahuje maximum. Potom však začnú procesy absorpcie dominovať nad procesmi množenia častíc a sprcha ustúpi. Schopnosť gama žiarenia vyvinúť spŕšky závisí od pomeru medzi jeho energiou a takzvanou kritickou energiou, po ktorej spŕška v danej látke prakticky stráca schopnosť vyvíjať sa.

Na zmenu energie gama žiarenia v experimentálnej fyzike sa používajú gamaspektrometre rôznych typov, väčšinou založené na meraní energie sekundárnych elektrónov. Hlavné typy spektrometrov gama žiarenia sú: magnetické, scintilačné, polovodičové, kryštálovo-difrakčné.

Štúdium spektier jadrového žiarenia gama poskytuje dôležité informácie o štruktúre jadier. Pozorovanie účinkov spojených s vplyvom vonkajšieho prostredia na vlastnosti jadrového žiarenia gama slúži na štúdium vlastností tuhých látok.

Gama žiarenie sa v technike používa napríklad na detekciu defektov kovových častí – gama defektoskopia. V radiačnej chémii sa gama žiarenie používa na iniciovanie chemických transformácií, ako sú procesy polymerizácie. Gama žiarenie sa používa v potravinárskom priemysle na sterilizáciu potravín. Hlavnými zdrojmi gama žiarenia sú prírodné a umelé rádioaktívne izotopy, ako aj urýchľovače elektrónov.

Vplyv gama žiarenia na organizmus je podobný účinku iných druhov ionizujúceho žiarenia. Gama žiarenie môže spôsobiť radiačné poškodenie tela až po jeho smrť. Povaha vplyvu gama žiarenia závisí od energie γ-kvant a priestorových vlastností expozície, napríklad vonkajšej alebo vnútornej. Relatívna biologická účinnosť gama žiarenia je 0,7-0,9. V priemyselných podmienkach (chronická expozícia v nízkych dávkach) sa relatívna biologická účinnosť gama žiarenia rovná 1. Gama žiarenie sa v medicíne používa na liečbu nádorov, na sterilizáciu priestorov, zariadení a liekov. Gama žiarenie sa využíva aj na získanie mutácií s následným výberom ekonomicky využiteľných foriem. Takto sa chovajú vysoko produktívne odrody mikroorganizmov (napríklad na získanie antibiotík) a rastlín.

Moderné možnosti radiačnej terapie sa rozšírili predovšetkým vďaka prostriedkom a metódam diaľkovej gama terapie. Úspech diaľkovej gamaterapie bol dosiahnutý ako výsledok rozsiahlej práce v oblasti využívania výkonných umelých rádioaktívnych zdrojov gama žiarenia (kobalt-60, cézium-137), ako aj nových gama preparátov.

Veľký význam diaľkovej gama terapie sa vysvetľuje aj relatívnou dostupnosťou a jednoduchosťou použitia gama prístrojov. Posledné, ako aj röntgenové lúče, sú určené na statické a mobilné ožarovanie. Pomocou mobilného ožarovania sa usilujú o vytvorenie veľkej dávky v nádore s rozptýleným ožiarením zdravých tkanív. Na zariadeniach s gama žiarením boli vykonané vylepšenia dizajnu zamerané na redukciu penumbry, zlepšenie homogenizácie poľa, používanie uzáverových filtrov a hľadanie ďalších možností ochrany.

Využitie jadrového žiarenia v rastlinnej výrobe otvorilo nové, široké možnosti pre zmenu metabolizmu poľnohospodárskych rastlín, zvýšenie ich úrody, urýchlenie rozvoja a zlepšenie kvality.

V dôsledku prvých štúdií rádiobiológov sa zistilo, že ionizujúce žiarenie je silným faktorom ovplyvňujúcim rast, vývoj a metabolizmus živých organizmov. Vplyvom gama žiarenia u rastlín, živočíchov alebo mikroorganizmov sa mení koordinovaný metabolizmus, zrýchľuje alebo spomaľuje priebeh fyziologických procesov (v závislosti od dávky), pozorujú sa zmeny v raste, vývoji, tvorbe úrody.

Zvlášť treba poznamenať, že počas ožarovania gama rádioaktívne látky nevstupujú do semien. Ožiarené semená, ako aj plodina z nich vypestovaná, nie sú rádioaktívne. Optimálne dávky ožiarenia len urýchľujú normálne procesy prebiehajúce v rastline, a preto sú akékoľvek obavy a varovania pred použitím plodiny získanej zo semien, ktoré boli podrobené predsejbovému ožiareniu, úplne neopodstatnené. Ionizujúce žiarenie sa začalo využívať na zvýšenie trvanlivosti poľnohospodárskych produktov a na ničenie rôznych hmyzích škodcov. Napríklad, ak obilie pred naložením do výťahu prejde cez bunker s výkonným zdrojom žiarenia, potom sa vylúči možnosť rozmnožovania škodcov a obilie môže byť dlho skladované bez straty. Samotné zrno ako výživný produkt sa pri takýchto dávkach žiarenia nemení. Jeho použitie pre štyri generácie pokusných zvierat nespôsobilo odchýlky v raste, schopnosti reprodukcie a iné patologické odchýlky od normy. Je ťažšie chrániť sa pred účinkami gama žiarenia ako pred účinkami alfa a beta častíc. Jeho penetračná sila je veľmi vysoká a gama žiarenie je schopné preniknúť cez živé ľudské tkanivo. Nedá sa jednoznačne povedať, že látka určitej hrúbky úplne zastaví gama žiarenie. Časť žiarenia sa zastaví a časť nie. Čím je však vrstva ochrany hrubšia a čím väčšia je špecifická hmotnosť a atómové číslo látky použitej ako ochrana, tým je účinnejšia. Hrúbka materiálu potrebná na zníženie žiarenia na polovicu sa nazýva polovičná zoslabovacia vrstva. Hrúbka vrstvy polovičného útlmu sa prirodzene mení v závislosti od použitého tieniaceho materiálu a energie žiarenia. Napríklad 1 cm olova, 5 cm betónu alebo 10 cm vody môže znížiť silu gama žiarenia o 50 %.

3. Výpočet ochrany pred zdrojom gama žiarenia (kobalt-60).

Pri výpočte ochrany pred röntgenovým a gama žiarením sa berú do úvahy nasledujúce údaje.

1. Typ aktivity a zdroja, Q, mCi.
2. Energia žiarenia, E, MeV.
3. Vzdialenosť od zdroja k bodu, v ktorom sa počíta ochrana, R, viď
4. Čas práce so zdrojom, t, hodina.
5. Dávkový príkon expozície na diaľku, Р, mR/h.
6. Zohľadňuje sa prípustný dávkový príkon na pracovisku (pre kategóriu A je to 20 mSv).
7. ochranný materiál.
8. Hrúbka ochrany, d, cm.

Pri určovaní hrúbky materiálu sa berie do úvahy faktor útlmu K. Faktor útlmu K je koeficient, ktorý ukazuje, koľkokrát sa zníži dávkový príkon zo zdroja rôznej geometrie za ochrannou clonou hrúbky d.

Vzhľadom na to:

Typ zdroja - Kobalt-60.

Vypočítajte rýchlosť expozície:

20 (R/cm²)/(h mCi)

R = 1 m = 100 cm

Vypočítajte akumulovanú expozičnú dávku:

Určme hrúbku ochrany zvodu d (cm):

Dn = 1,2 mR

Pomer útlmu žiarenia bude:

Pri energii žiarenia 1,27 MeV a faktore útlmu K=500 je tabuľková hodnota hrúbky (tabuľka 1) d=113 mm=11,3 cm.

odpoveď: pre zdroj ionizujúceho žiarenia (Kobalt-60) s energiou 1,27 MeV, kedy obsluha pracuje 120 minút (2 hodiny), hrúbka oloveného tienenia d=11,3 cm (hustota olova ρ=11,34 g/cm³) je potrebné, aby počas svojej práce dostal expozičnú dávku žiarenia nie väčšiu ako Dн=1,2 mR.

stôl 1

Stručný opis

Ľudstvo sa s ionizujúcim žiarením a jeho vlastnosťami zoznámilo pomerne nedávno: v roku 1895 nemecký fyzik V.K. Roentgen objavil lúče s vysokou prenikavou silou vznikajúce pri bombardovaní kovov energetickými elektrónmi (Nobelova cena, 1901) a v roku 1896 A.A. Becquerel objavil prirodzenú rádioaktivitu uránových solí. O pozitívach, ktoré nám do života priniesol prienik do štruktúry jadra, uvoľnenie tam ukrytých síl, sa netreba baviť. Ale ako každý silný prostriedok, najmä v takom rozsahu, rádioaktivita prispela k ľudskému prostrediu, ktoré nemožno klasifikovať ako prospešné.

Vyberte prierez traverzy a lana na zdvíhanie vretena valcovacej stolice.

Počiatočné údaje:

Hmotnosť vretena Q=160 kN;

dĺžka traverzy l=6m;

priečny nosník pracuje v ohybe.

Nakreslite schému zapojenia.

Vyberte prierez traverzy, typ a prierez lana.

rozhodnutie:

Závesná schéma s traverzom v dvoch bodoch.

Ryža. 21 - Schéma viazania. 1 - ťažisko nákladu;

2 - traverz; 3 - valček; 4 - prak

Stanovenie napínacej sily v jednej vetve popruhu

S \u003d Q / (m cos) \u003d k Q / m \u003d 1,42 160 / 2 \u003d 113,6 kN.

kde S je konštrukčná sila pôsobiaca na záves bez zohľadnenia preťaženia, kN;

Q je hmotnosť zdvihnutého bremena, kN;

 je uhol medzi smerom pôsobenia vypočítanej sily závesu;

k - koeficient v závislosti od uhla sklonu ramena praku voči vertikále (pri =45 asi k=1,42);

m je celkový počet vetiev praku.

Určujeme vypínaciu silu vo vetve popruhu:

R \u003d S k z \u003d 113,6 6 \u003d 681,6 kN.

kde kz je bezpečnostný faktor pre záves.

Vyberáme lano typu TK 6x37 s priemerom 38mm. S vypočítanou pevnosťou v ťahu drôtu 1700 MPa, s medzou silou 704 000 N, t.j. najbližšou väčšou k medznej sile požadovanej výpočtom 681 600 N.

Výber prierezu priečneho nosníka

Obr.22 - Schéma výpočtu traverzu

P \u003d Q k p k d \u003d 160 1,1 1,2 \u003d 211,2

kde kp je koeficient preťaženia, kd je dynamický faktor zaťaženia.

Maximálny ohybový moment v priečnom smere:

M max \u003d P a / 2 \u003d 211,2 300 / 2 \u003d 31680 kN cm,

kde a je rameno traverzy (300 cm).

Požadovaný modul prierezu priečneho nosníka:

Štr > \u003d M max / (n R od ) \u003d 31680 / (0,85 21 0,9) \u003d 1971,99 cm 3

kde n = 0,85 je koeficient pracovných podmienok;

 – koeficient stability v ohybe;

R out - návrhová odolnosť pri ohybe v traverze, Pa.

Vyberieme návrh nosníka prierezu pozostávajúceho z dvoch I-nosníkov spojených oceľovými doskami č. 45 a určíme moment odporu prierezu ako celku:

Š d x \u003d 1231 cm 3

Š x \u003d 2 Š h x \u003d 2 1231 \u003d 2462 cm 3\u003e Š tr \u003d 1971,99 cm 3,

ktorý spĺňa pevnostnú podmienku návrhového prierezu traverzy.

9. Konštrukčné a pevnostné výpočty

9.1. Výpočet ochranného krytu sústružníckeho viacvretenového vertikálneho poloautomatu Príklad 37

Počiatočné údaje:

Ochranný plášť viacvretenového zvislého poloautomatického sústruhu je obdĺžniková oceľová konštrukcia s dĺžkou l = 750 mm, šírkou b = 500 mm a hrúbkou S. Na koncoch je upnutá do držiakov tak, aby systém mohol považovať za nosník ležiaci na dvoch podperách.

Čip má hmotnosť G = 0,2 g a letí smerom k plášťu rýchlosťou V = 10 m/s a dopadá na plášť kolmo na jeho stred.

Vzdialenosť od miesta oddeľovania triesok v zóne rezu k plášťu:

Určte hrúbku plechu, z ktorého je možné vyrobiť ochranný obal.

ROZHODNUTIE:

V dôsledku nárazu triesky sa puzdro vychýli. Najväčší priehyb spôsobia triesky, ktoré spadli do jeho stredu. Tlak, ktorý zodpovedá tejto výchylke je:

,

kde E je modul pružnosti materiálu plášťa. Pre oceľový plech:

E \u003d 2 10 6 kg / cm 2;

I je moment zotrvačnosti puzdra lúča. Pre obdĺžnikovú časť:

f - vychýlenie plášťa na miesto nárazu:

l je dĺžka puzdra.

Energia akumulovaná v tomto prípade v plášti sa rovná:

V momente maximálneho vychýlenia plášťa sa pôsobenie sily úplne zmení na potenciálnu energiu deformácie plášťa, t.j.

Výpočet ochrany pred alfa a beta žiarením

metóda časovej ochrany.

metóda ochrany na diaľku;

Spôsob bariérovej (materiálovej) ochrany;

Externá expozičná dávka zo zdrojov gama žiarenia je úmerná dobe expozície. Okrem toho pre tie zdroje, ktoré možno považovať za bodové, je dávka nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti od nej. Zníženie expozičnej dávky personálu z týchto zdrojov je preto možné dosiahnuť nielen použitím spôsobu ochrany bariérou (materiál), ale aj obmedzením prevádzkového času (časová ochrana) alebo zväčšením vzdialenosti od zdroja žiarenia k ožiareniu. pracovník (ochrana na diaľku). Tieto tri metódy sa využívajú pri organizácii radiačnej ochrany v jadrových elektrárňach.

Na výpočet ochrany pred alfa a beta žiarením zvyčajne stačí určiť maximálnu dĺžku dráhy, ktorá závisí od ich počiatočnej energie, ako aj od atómového čísla, atómovej hmotnosti a hustoty absorbujúcej látky.

Ochrana pred alfa žiarením v jadrových elektrárňach (napríklad pri príjme „čerstvého“ paliva) nie je náročná vzhľadom na krátke dĺžky ciest v látke. Hlavné nebezpečenstvo alfa-aktívnych nuklidov je len pri vnútornom ožiarení tela.

Maximálnu dĺžku dráhy beta častíc je možné určiť podľa nasledujúcich približných vzorcov, pozri:

pre vzduch - R β =450 E β, kde E β je hraničná energia beta častíc, MeV;

pre ľahké materiály (hliník) - R β = 0,1E β (pri E β< 0,5 МэВ)

Rp = 0,2Ep (pri Ep > 0,5 MeV)

V praxi práce v jadrových elektrárňach existujú zdroje gama žiarenia rôznych konfigurácií a veľkostí. Dávkový príkon z nich možno merať vhodnými prístrojmi alebo vypočítať matematicky. Vo všeobecnosti je dávkový príkon zo zdroja určený celkovou alebo špecifickou aktivitou, emitovaným spektrom a geometrickými podmienkami - veľkosťou zdroja a vzdialenosťou k nemu.

Najjednoduchším typom gama žiariča je bodový zdroj. . Je to taký gama žiarič, u ktorého možno bez výraznej straty presnosti výpočtu zanedbať jeho veľkosť a samoabsorpciu žiarenia v ňom. V praxi každé zariadenie, ktoré je gama žiaričom na vzdialenosti viac ako 10-krát väčšie ako je jeho veľkosť, možno považovať za bodový zdroj.

Na výpočet ochrany pred fotónovým žiarením je vhodné použiť univerzálne tabuľky na výpočet hrúbky ochrany v závislosti od pomeru útlmu žiarenia K a energie gama lúčov. Takéto tabuľky sú uvedené v referenčných knihách o radiačnej bezpečnosti a vypočítané na základe vzorca pre zoslabenie širokého lúča fotónov z bodového zdroja v hmote, berúc do úvahy akumulačný faktor.

Metóda bariérovej ochrany (geometria úzkeho a širokého lúča). V dozimetrii existujú pojmy „široké“ a „úzke“ (kolimované) lúče fotónového žiarenia. Kolimátor, podobne ako membrána, obmedzuje množstvo rozptýleného žiarenia vstupujúceho do detektora (obr. 6.1). Úzky lúč sa používa napríklad v niektorých inštaláciách na kalibráciu dozimetrických prístrojov.

Ryža. 6.1. Schéma úzkeho fotónového lúča

1 - kontajner; 2 - zdroj žiarenia; 3 - bránica; 4 - úzky zväzok fotónov

Ryža. 6.2. Útlm úzkeho zväzku fotónov

Oslabenie úzkeho zväzku fotónového žiarenia v ochrane v dôsledku jeho interakcie s látkou nastáva podľa exponenciálneho zákona:

I \u003d I 0 e - m x (6,1)

kde I® je ľubovoľná charakteristika (hustota toku, dávka, dávkový príkon, atď.) počiatočného úzkeho fotónového lúča; I - ľubovoľná charakteristika úzkeho nosníka po prechode cez ochranu hrúbky x , cm;

m - koeficient lineárneho útlmu, ktorý určuje podiel monoenergetických (s rovnakou energiou) fotónov, ktoré prešli interakciou v ochrannom materiáli, na jednotku dráhy, cm-1.

Výraz (7.1) platí aj pri použití koeficientu útlmu hmoty m m namiesto lineárneho. V tomto prípade musí byť hrúbka ochrany vyjadrená v gramoch na štvorcový centimeter (g / cm 2), potom produkt m m x zostane bezrozmerný.

Vo väčšine prípadov sa pri výpočte útlmu fotónového žiarenia používa široký lúč, teda zväzok fotónov, kde je prítomné rozptýlené žiarenie, ktoré nemožno zanedbať.

Rozdiel medzi výsledkami meraní úzkych a širokých nosníkov charakterizuje akumulačný faktor B:

B \u003d Iwide / Inarrow, (6.2)

ktorý závisí od geometrie zdroja, energie primárneho fotónového žiarenia, materiálu, s ktorým fotónové žiarenie interaguje, a jeho hrúbky, vyjadrenej v bezrozmerných jednotkách mx .

Zákon útlmu pre široký zväzok fotónového žiarenia je vyjadrený vzorcom:

I šírka \u003d I 0 B e - m x \u003d I 0 e - m šírka x; (6.3),

kde m, m shir sú koeficient lineárneho útlmu pre úzke a široké fotónové lúče. m a AT pre rôzne energie a materiály sú uvedené v príručkách radiačnej bezpečnosti. Ak príručky uvádzajú m pre široký zväzok fotónov, potom by sa akumulačný faktor nemal brať do úvahy.

Na ochranu pred fotónovým žiarením sa najčastejšie používajú tieto materiály: olovo, oceľ, betón, olovené sklo, voda atď.

Metóda bariérovej ochrany (výpočet ochrany vrstvami polovičného útlmu). Pomer útlmu žiarenia K je pomer nameraného alebo vypočítaného efektívneho (ekvivalentného) dávkového príkonu P meas bez ochrany k prípustnej úrovni priemerného ročného efektívneho (ekvivalentného) dávkového príkonu P cf v rovnakom bode za ochrannou clonou o hr. X:

Pcf = PD A / 1700 h = 20 mSv / 1700 h = 12 μSv / h;

kde Pcf je prípustná úroveň priemerného ročného efektívneho (ekvivalentného) dávkového príkonu;

PD A - efektívny (ekvivalentný) dávkový limit pre personál skupiny A.

1700 hodín - fond pracovného času personálu skupiny A za r.

K \u003d P meas / P cf;

kde P meas je nameraný efektívny (ekvivalentný) dávkový príkon bez ochrany.

Pri určovaní požadovanej hrúbky ochrannej vrstvy daného materiálu x (cm) z univerzálnych tabuliek treba poznať energiu fotónu e (MeV) a faktor útlmu žiarenia K .

Pri absencii univerzálnych tabuliek je možné prevádzkové určenie približnej hrúbky tienenia vykonať pomocou približných hodnôt polovičného bodu útlmu fotónu v geometrii širokého lúča. Vrstva polovičného útlmu Δ 1/2 je taká hrúbka ochrany, ktorá utlmí dávku žiarenia 2-krát. So známym súčiniteľom útlmu K je možné určiť potrebný počet vrstiev polovičného útlmu n a následne aj hrúbku ochrany. Podľa definície K = 2 n Okrem vzorca uvádzame približný tabuľkový vzťah medzi násobkom útlmu a počtom vrstiev polovičného útlmu:

Pri známom počte vrstiev polovičného útlmu n je hrúbka ochrany x = Δ 1/2 n.

Napríklad vrstva polovičného útlmu Δ 1/2 pre olovo je 1,3 cm, pre olovené sklo - 2,1 cm.

spôsob ochrany na diaľku. Dávkový príkon fotónového žiarenia z bodového zdroja vo vákuu sa mení nepriamo úmerne so štvorcom vzdialenosti. Ak je teda dávkový príkon Pi určený v nejakej známej vzdialenosti Ri , potom sa dávkový príkon Rx v akejkoľvek inej vzdialenosti Rx vypočíta podľa vzorca:

P x \u003d P 1 R 1 2 / R 2 x (6,4)

metóda časovej ochrany. Metóda časovej ochrany (obmedzenie času vystavenia zamestnanca ionizujúcemu žiareniu) sa najviac využíva pri výrobe radiačne nebezpečných prác v zóne s kontrolovaným prístupom (CCA). Tieto práce sú dokumentované dozimetrickým príkazom, ktorý uvádza povolený čas vykonania prác.

Kapitola 7 METÓDY REGISTRÁCIE IONIZUJÚCEHO ŽIARENIA

Hodnotu dotykového napätia pre osobu stojacu na zemi a dotýkajúcu sa uzemneného tela, ktoré je pod napätím, možno určiť ako potenciálny rozdiel medzi rukou (telo) a nohou (zem), pričom sa vezmú do úvahy koeficienty:

 1 - berúc do úvahy tvar uzemňovacej elektródy a vzdialenosť od nej k bodu, kde osoba stojí;  2 - berúc do úvahy dodatočný odpor v obvode osoby (oblečenie, obuv) Upr = U3 1  2, a prúd prechádzajúci človekom Ih = (I3*R3* 1 2)/Rh Najnebezpečnejší je pre človeka dotyk tela, ktoré je pod napätím a nachádza sa mimo poľa šírenia (obr. 3) .

Ryža. 3. Kontaktné napätie na uzemnené bezprúdové časti, ktoré sú pod napätím::

I je krivka rozdelenia potenciálu; II - krivka rozloženia dotykového napätia

Krokové napätie (krokové napätie) je napätie medzi dvoma bodmi prúdového obvodu, umiestnenými jeden od druhého v krokovej vzdialenosti, pri ktorom osoba súčasne stojí (GOST 12.1.009).

Ush = U3  1 2, Ih = I3* (R3/Rr1 2,

 1 - koeficient zohľadňujúci tvar uzemňovacej elektródy;

 2- koeficient zohľadňujúci dodatočný odpor v ľudskom okruhu (topánky, oblečenie). Ak je teda osoba na zemi v blízkosti uzemňovacej elektródy, z ktorej prúdi prúd, časť prúdu sa môže rozvetviť a prechádzať cez nohy osoby pozdĺž spodnej slučky (obr. 4).

Ryža. 4. Zapnite krokové napätie

Najväčšie napätie kroku bude v blízkosti uzemňovacieho vodiča, a to najmä vtedy, keď osoba stojí jednou nohou nad uzemňovacím vodičom a druhou - vo vzdialenosti jedného kroku od neho. Ak sa osoba nachádza mimo poľa šírenia alebo na rovnakej ekvipotenciálnej čiare, potom je krokové napätie nulové (obr. 5).

Treba mať na pamäti, že maximálne hodnoty  1 a  2 sú väčšie ako hodnoty  1 a  2, v tomto poradí, takže krokové napätie je oveľa menšie ako dotykové napätie.

a - všeobecná schéma; b - prúd šíriaci sa z nosnej plochy ľudských nôh

Okrem toho je cesta medzi nohami a nohami menej nebezpečná ako cesta z ruky do ruky. Existuje však veľa prípadov, keď sa ľudia zrania pri vystavení krokovému napätiu, čo sa vysvetľuje tým, že pri vystavení krokovému napätiu dochádza ku kŕčom v nohách a človek spadne. Po páde človeka sa prúdový okruh uzavrie cez iné časti tela, navyše človek dokáže uzavrieť body s vysokými potenciálmi.

Určite požadovanú hrúbku betónových stien medzi laboratóriom, v ktorom je inštalovaná röntgenová trubica, a priľahlými výrobnými zariadeniami. Východiskové údaje: Najbližšie pracovisko v miestnosti susediacej s laboratóriom sa nachádza vo vzdialenosti 3 m od RTG trubice. Trvanie röntgenovej trubice počas dňa je 6 hodín. Prúdová sila elektrónky je 0,8 mA. Napätie na anóde elektrónky je 150 kV.

1. Výpočet hrúbky ochranných clon pred priamym röntgenovým žiarením.

Röntgenové žiarenie má spojité energetické spektrum, ktorého maximálna energia zodpovedá menovitému napätiu na RTG trubici U0. Pri výpočte ochranných clon pred röntgenovým žiarením treba brať do úvahy zmenu jeho spektrálneho zloženia, ku ktorej dochádza v dôsledku silnejšej absorpcie nízkoenergetických zložiek spektra so zväčšením hrúbky ochrannej vrstvy. Na určenie hrúbky ochrannej clony z betónu pri anódovom napätí 150 kV použite tabuľku 1 (aplikácia). Hrúbka ochrannej clony sa v tomto prípade určuje v závislosti od koeficientu K2

, kde t je prevádzkový čas röntgenovej trubice za týždeň (t=36h), I je prúdová sila trubice, mA; R-vzdialenosť medzi rúrou a pracoviskom, m; D0 je maximálna prípustná týždenná dávka žiarenia, ktorá sa rovná 1 mSv.

Potom , potom podľa tabuľky 1 prílohy zistíme hrúbku betónovej ochrannej clony d0=200mm.

Pri určovaní hrúbky ochrannej clony sa odporúča zväčšiť aj jej vypočítanú hrúbku o jednu vrstvu polovičného útlmu.Podľa tabuľky 2 (príloha) určíme hodnotu hrúbky vrstvy polovičného útlmu d1/2=23mm . V dôsledku toho sa zistilo, že hrúbka ochrannej clony pred priamym röntgenovým žiarením je: d=d0+d1/2=200+23=223 mm.

Výpočet hrúbky ochranných obrazoviek z rozptýleného röntgenového žiarenia.

Na určenie hrúbky ochrannej clony z betónu vychádzame z údajov v tabuľke 3 (príloha), kde koeficient K2 je rovnaký ako pri priamom röntgenovom žiarení. R je v tomto prípade vzdialenosť od miesta rozptylu žiarenia k najbližšiemu pracovisku v susednej miestnosti, m. Pomocou tabuľky 3 dostaneme d=100mm.

Vypočítajte hodnotu hrúbky sekundárneho vinutia prúdového transformátora navinutého PETV vodičom a urobte záver o možnosti umiestnenia primárnych vinutí, ak Dн=0,5D2, veľkosť jadra K20x10x5, priemer medeného drôtu 0,27 mm , n2=1500, .

Podľa veľkosti jadra (KD1xD2xh, kde D1 a D2 sú vonkajší a vnútorný priemer jadra, cm; h je výška jadra) určíme D2 = 10 cm.

Nájdite priemernú dĺžku navinutej vrstvy:

Nájdite priemerný počet závitov vo vrstve sekundárneho vinutia

Kde Ku - koeficient kladenia drôtu, ktorý sa rovná Ku \u003d 0,8; diz - priemer drôtu vinutia s izoláciou, ktorý sa určuje podľa prílohy 2 diz = 0,31 mm

potom

Určte počet vrstiev sekundárneho vinutia

, akceptujte nsl=3

Spresnená hodnota hrúbky sekundárneho vinutia, berúc do úvahy izoláciu a koeficient napučania Kp = 1,25, je určená vzorcom:

Skontrolujme to: , podmienka je splnená.

Konštrukcia a umiestnenie vodičov primárnych vinutí musí zabezpečiť malú hodnotu amplitúdy nesymetrického signálu na výstupe transformátora. Pomerne účinným spôsobom zníženia nevyváženosti je orientácia a rozdelenie primárnych vodičov v okne toroidu. Prvý spôsob (orientácia) spočíva v tom, že sústava pevne upevnených primárnych vodičov sa otáča okolo osi toroidu, kým sa nedosiahne minimálna nevyváženosť. Experimentálne sa zistilo, že pri dvoch primárnych vinutiach sa hodnoty nevyváženosti v závislosti od uhla natočenia systému môžu líšiť o faktor 4. Hlavnou nevýhodou tejto metódy je zložitosť nastavenia transformátora.