Výpočet ochrany pred gama žiarením. Open Library - otvorená knižnica vzdelávacích informácií

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 na 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 používaním plodín získaných 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.

Na zníženie vplyvu vonkajšieho gama žiarenia sa na celom svete používajú tri hlavné metódy:

čas;
vzdialenosť;
Tienenie (inštalácia ochrany).

čas

DÁVKA = DÁVKOVÁ RÝCHLOSŤ * ČAS

Jedným z faktorov ovplyvňujúcich dávku žiarenia je čas.

Závislosť je jednoduchá: Menej času pôsobenia AI na tele – menšia dávka.

Hrubý odhad môže pomôcť určiť dávku, ktorú pracovník dostane za určitý čas, alebo ako dlho môže zostať v práci bez zníženia dávkového príkonu.

Napríklad:

Pracovník vykoná prácu, ktorá trvá asi hodinu a pol. Dávkový príkon na pracovisku je 1,0 mSv/h (mSv/h). Určte očakávanú dávku žiarenia.

DÁVKA = DÁVKOVACÍ RÝCHLOSŤ * ČAS = 1,0 mSv/h (mSv/h) * 1,5 h (h) = 1,5 mSv (mSv).

Odpoveď: viazaná dávka by bola 1,5 mSv (mSv).

Ak pracovník pracuje rýchlejšie a prácu dokončí do jednej hodiny, zníži dávku na 1,0 mSv (mSv): (1,0 mSv/h * 1,0 h = 1,0 mSv).

Ak je potrebná prestávka v práci (na odpočinok atď.), Pracovník by sa mal presunúť z oblasti dopadu AI na miesto, kde je úroveň žiarenia čo najnižšia.

Vzdialenosť

Na základe vzorca na výpočet dávky žiarenia:

DÁVKA = DÁVKOVÁ RÝCHLOSŤ * ČAS

Nízky dávkový príkon znamená malú dávku žiarenia. Vlastnosťou všetkých zdrojov AI je, že dávkový príkon klesá so vzdialenosťou.

Zdroj žiarenia môže mať rôznu konfiguráciu: bodový, objemový, plošný alebo líniový zdroj.

Žiarenie z bodového zdroja klesá so štvorcom vzdialenosti. Napríklad:

Dávkový príkon vo vzdialenosti jedného metra od zdroja je - 9 mSv/h (mSv/h). Ak pracovník zväčší vzdialenosť na tri metre, dávkový príkon sa zníži na 1 mSv/h (mSv/h).

Väčšina zdrojov žiarenia však nie sú bodové zdroje. Existuje veľa lineárnych zdrojov, existujú aj veľké objemové zdroje ako rádioaktívne nádrže a výmenníky tepla.

Pri líniových zdrojoch a veľkých zdrojoch sa dávkový príkon znižuje úmerne so vzdialenosťou.

Vo vzdialenosti jedného metra od zdroja je dávkový príkon 9 mSv/h (mSv/h). Vo vzdialenosti troch metrov to bude - 3 mSv / h (mSv / h).

So zvyšujúcou sa vzdialenosťou od IR zdroja sa bude znižovať aj dávkový príkon.

Jednoduchým a účinným opatrením na ochranu pred AI je držať sa čo najďalej od zdroja ionizujúceho žiarenia.

Ochrana (tienenie)

Na základe vzorca na výpočet dávky žiarenia:

DÁVKA = DÁVKOVÁ RÝCHLOSŤ * ČAS

Ako bolo uvedené vyššie, dávkový príkon, ktorému je pracovník vystavený, určuje dávku žiarenia, ktorú dostane. Čím nižší je dávkový príkon, tým nižšia je dávka žiarenia.

Dávkový príkon je možné znížiť inštaláciou ochrany (tienením), pretože každá látka pri ožiarení absorbuje energiu žiarenia. Preto je pracovník vystavený menšiemu žiareniu, ak je medzi ním a zdrojom žiarenia ochrana.

Venujte pozornosť ovplyvňovaniu alfa, beta a gama žiarenia tenký list papiera. Ako viete, dosah alfa žiarenia je dosť krátky. Zastaví sa tenkou vrstvou kože, najmä listom papiera. Beta a gama žiarenie nezastaví list papiera.

Plexisklo(pozri obrázok 7.8) úplne zastaví beta emisiu. Gama lúče budú trochu zoslabené, ale vo všeobecnosti voľne prechádzajú cez plexisklo.

Ďalším typom ochrany je olovená ochranná clona. Tu sa gama žiarenie zníži, no nezastaví sa úplne.

Gama žiarenie, najbežnejší typ žiarenia v jadrovej elektrárni, sa nedá úplne odtieniť, dá sa len znížiť. Najlepšie tieniace materiály sú betón a voda.

Optimálna hrúbka ochrannej clony závisí od energie žiarenia a aktivity zdroja žiarenia. Výpočet hrúbky ochrany je pomerne komplikovaný, ale môžete použiť "pravidlo".
1 centimeter olova zníži dávkový príkon gama žiarenia (kobalt-60) na polovicu.
5 centimetrov betónu zníži dávkový príkon gama žiarenia (kobalt-60) na polovicu.
10 centimetrov vody zníži dávkový príkon gama žiarenia (kobalt-60) na polovicu.

Umiestnenie a odstránenie ochranných clon sa vykonáva s povolením a pod vedením útvaru Bieloruskej republiky!

Kritériom pre výpočet parametrov ochrany pred vonkajším ožiarením je limit efektívnej dávky, ktorý pre pracovníkov pracujúcich s rádioaktívnymi látkami (personál kategórie A) je 20 mSv za rok (tabuľka 1).

67). Aj keď v súčasnosti neexistuje žiadna úprava týždenných limitov dávok, je vhodnejšie použiť na výpočty týždennú dávku, ktorá pri rovnomernom rozložení ročnej expozície je 0,4 mSv.

Nahradením hodnoty týždennej dávky, úpravou jednotiek merania a vyjadrením vzdialenosti v metroch môžete získať zjednodušený vzorec na výpočet hlavných parametrov ochrany:

kde m je y-aktivita zdroja žiarenia v Bq; t je doba expozície za pracovný týždeň v hodinách; R je vzdialenosť od zdroja žiarenia vm; 1,8 x 10 8 - prevodný faktor.

Keďže tento vzorec odráža vzťah medzi aktivitou zdroja, vzdialenosťou a časom expozície za bezpečných prevádzkových podmienok, možno ho použiť na výpočet základných parametrov ochrany.

Množstevná ochrana spočíva v určení maximálnej prípustnej aktivity zdroja, s ktorou môžete pracovať bez obrazovky po daný čas na danú vzdialenosť.

Príklad. Operátor neustále pracuje vo vzdialenosti 1 m od zdroja žiarenia 36 hodín týždenne. Aká je maximálna aktivita zdroja žiarenia, s ktorým môže pracovať? Vypočítajte podľa vzorca:

Časová ochrana spočíva v určení doby práce s rádioaktívnou látkou počas týždňa, počas ktorej sú pri nepretržitej práci vytvorené bezpečné podmienky (bez prekročenia PD).

Príklad. V laboratóriu pracujú so zdrojom ožiarenia s aktivitou 5,8x10 7 Bq vo vzdialenosti 1 m od neho. Je potrebné určiť prípustný pracovný čas (týždenne). Vypočítajte podľa vzorca:

Ochrana na diaľku spočíva v určení vzdialenosti od pracovníka k zdroju žiarenia, v ktorej (pre daný zdroj a čas) je bezpečné pracovať.

Príklad. Sestra rádiologického oddelenia pripravuje rádiové preparáty s aktivitou 5,8 x 106 Bq denne 6 hodín. V akej vzdialenosti od zdroja by to malo fungovať?

Ochrana obrazovky je založená na schopnosti materiálov absorbovať rádioaktívne žiarenie. Intenzita absorpcie γ-žiarenia je priamo úmerná mernej hmotnosti materiálov a ich hrúbke a nepriamo úmerná energii žiarenia.

Pri vonkajšom ožiarení a-časticami nie je potrebné tienenie, pretože a-častice majú malý dosah vo vzduchu a sú dobre zadržané inými materiálmi (hárok papiera neprepustí a-častice).

Na ochranu pred β-žiarením by sa mali používať ľahké materiály: hliník, sklo, plasty atď. Vrstva hliníka s hrúbkou 0,5 cm úplne zachytáva p-častice.

Na ochranu pred γ-lúčmi by sa mali používať clony z ťažkých kovov: olovo, liatina a iné ťažké materiály (betón). Môžete použiť aj pôdu, vodu atď.

Hrúbku ochrannej clony, ktorá utlmí výkon γ-žiarenia na maximálne prípustné úrovne, možno vypočítať dvoma spôsobmi: 1) podľa tabuliek (s prihliadnutím na energiu žiarenia); 2) vrstvou polovičného útlmu (bez zohľadnenia energie žiarenia).

Výpočet hrúbky sita podľa tabuliek. V závislosti od energie γ-žiarenia bude jeho prenikavá sila rôzna. Preto pre presný výpočet hrúbky ochranných clon boli zostavené špeciálne tabuľky, ktoré zohľadňujú mnohopočetnosť útlmu a energie žiarenia (tabuľka 68).

Príklad. Laborant, ktorý zabalí rádioaktívne zlato 198 Au s energiou žiarenia 0,8 MeV, dostane o týždeň expozičnú dávku 2,0 mSv bez ochrany. Aká hrúbka oloveného štítu by sa mala použiť na vytvorenie bezpečného pracovného prostredia pre laboranta?

Hodnota koeficientu útlmu (útlmový pomer) je určená vzorcom:

kde K je pomer útlmu; P je prijatá dávka; P 0 - maximálna prípustná dávka.

Hrúbka ochrannej clony z olova (mm) v závislosti od pomeru útlmu a energie γ-žiarenia (široký lúč)

Tabuľka 68

Koniec tabuľky 68

V našom príklade:

68 v priesečníku čiar zodpovedajúcich faktoru útlmu 5 a energii žiarenia 0,8 MeV zistíme, že požadovaná hrúbka oloveného tienenia by mala byť 22 mm.

Ak sa údaje o pomere útlmu a energii žiarenia nezhodujú s údajmi uvedenými v tabuľke, výsledok sa zistí interpoláciou alebo sa na zabezpečenie spoľahlivejšej ochrany použijú nasledujúce čísla.

kde L 0 - vzdialenosť od bodového zdroja žiarenia k vrcholu kužeľovej plochy s uhlom 2 q 0 hore, m;

P- počet ochranných vrstiev.

kde i = 1, ..., 26;

E i -1 ( n ) - horná hranica energetickej skupiny, pre neutrónové žiarenie, MeV;

E i ( n ) - spodná hranica energetickej skupiny pre neutrónové žiarenie, MeV;

E 0 = 10,5 MeV.

Ej-1 (g) - horná hranica energetickej skupiny pre gama žiarenie, MeV;

Ej(g) - spodná hranica energetickej skupiny pre gama žiarenie, MeV;

kde D n - dávkový príkon neutrónového žiarenia;

D g - dávkový príkon gama žiarenia.

kde q i- v súlade s prihláškou stĺpcový vektor, ktorého základné prvkyi-tý stĺpec maticeQ.

kde Z ( k ) - kritérium vyhľadávania vypočítané v súlade so žiadosťou;

T i ( k ) - kvadratický funkcionál vypočítaný v súlade s aplikáciou.

Ak pre každého i = 1, 2, ..., n+ 1 G i ( k ¢ ) väčšia ako nula, potom optimalizácia funkcie T je ukončený a pristúpi sa k výpočtom po položke s hodnotou počítadla úplne dokončených optimalizačných stupňovk. Ak je aspoň jedna hodnotaG i ( k ¢ ) je menšia ako nula, potom pokračujte výpočtami podľa str.

nahradiť X ( k ¢ ) H na X ( k ¢ ) n+ 5 a zopakujte algoritmus od p s novou hodnotou počítadlak¢ = k¢ + 1.

k¢ = k¢ + 1.

nahradiť X ( k ) H na X ( k ) n+ 5 a zopakujte vykonanie algoritmu počnúc od n s novou hodnotou počítadlak = k+ 1.

a prejdite na výpočty podľa nk = k+ 1.

PRÍLOHA 1

Konštanty potrebné na výpočet technických dávok

* Poznámka. Index i s koeficientom m označuje materiál vrstvy, v ktorej vzniká sekundárne gama žiarenie, index j označuje materiál vrstvy, pre ktorý sa výpočet vykonáva.

DODATOK 2

E i, MeV

microrem/s

1/cm 2 × s

Číslo energetickej skupiny i

E i, MeV

microrem/s

1/cm 2 × s

E i, MeV

TO g i,

microrem/s

1/cm 2 × s

S g i,

Číslo energetickej skupiny i

E i, MeV

TO g i,

microrem/s

1/cm 2 × s

S g i,

kde k = 0 , ..., TO.

Skupinová prúdová hustotaJ k v ja-skupine v každom boderkreprezentovaný aj ako súčet dvoch zložiek

kde k = 0 , ..., TO.

Skupinový prierez interakcie žiarenia a materiáluj-tá vrstva;

Druhý moment expanzie vo vnútri prierezu rozptylu skupiny pre materiálj-tá vrstva;

r k , ( j ) - súradnica vnútorného povrchuj vrstva.

kde k i,b k i,g k i- koeficienty rovníc;

d k i- pravá strana rovníc.

kde A 1 = 1-D r 1 /3r 1 ; B1 = 1 - D r 1 /3r 0 ;

Medzi technické prostriedky ochrany patrí inštalácia rôznych zásten z materiálov, ktoré odrážajú a pohlcujú rádioaktívne žiarenie. Obrazovky sú usporiadané ako stacionárne, tak aj mobilné (obr. 58).

Pri výpočte ochranných clon sa určuje ich materiál a hrúbka, ktoré závisia od druhu žiarenia, energie častíc a kvánt a požadovanej násobnosti jeho útlmu. Charakteristiky ochranných materiálov a skúsenosti s prácou so zdrojmi žiarenia umožňujú načrtnúť preferenčné oblasti pre použitie jedného alebo druhého ochranného materiálu.

Kov sa najčastejšie používa na konštrukciu mobilných zariadení a stavebné materiály (betón, tehla atď.) - na konštrukciu stacionárnych ochranných zariadení.

Na priehľadové systémy sa najčastejšie používajú priehľadné materiály, a preto musia mať nielen dobré ochranné, ale aj vysoké optické vlastnosti. Nasledujúce materiály dobre spĺňajú tieto požiadavky: olovnaté sklo, vápenné sklo, sklo plnené kvapalinou (bromid zinočnatý, chlorid zinočnatý);

Olovená guma sa používa ako ochranný materiál proti gama žiareniu.

Ryža. 58. Obrazovka mobilu

Výpočet ochranných clon je založený na zákonoch interakcie rôznych druhov žiarenia s hmotou. Ochrana pred alfa žiarením nie je náročná úloha, keďže alfa častice normálnych energií sú absorbované vrstvou živého tkaniva s hrúbkou 60 mikrónov, pričom hrúbka epidermis (mŕtva koža) je 70 mikrónov. Niekoľkocentimetrová vrstva vzduchu alebo list papiera sú dostatočnou ochranou proti časticiam alfa.

Pri prechode beta žiarenia látkou dochádza k sekundárnemu žiareniu, preto je potrebné ako ochranné materiály použiť ľahké materiály (hliník, plexisklo, polystyrén), keďže energia brzdného žiarenia stúpa so zvyšujúcim sa atómovým číslom materiálu.

Olovené sitá sa používajú na ochranu pred vysokoenergetickými beta časticami (elektrónmi), ale vnútorná výstelka tienenia musí byť vyrobená z materiálu s nízkym atómovým číslom, aby sa znížila počiatočná energia elektrónov, a tým aj energia žiarenie generované v olove.

Hrúbka hliníkovej ochrannej clony (g/cm2) sa určí z výrazu

d = (0,54Emax - 0,15),

kde Emax je maximálna energia beta spektra daného rádioaktívneho izotopu, MeV.

Pri výpočte ochranných zariadení je v prvom rade potrebné vziať do úvahy spektrálne zloženie žiarenia, jeho intenzitu, ako aj vzdialenosť od zdroja, v ktorom sa nachádza personál údržby, a čas strávený v oblasti žiarenia. vystavenie.

V súčasnosti sú na základe dostupných vypočítaných a experimentálnych údajov známe tabuľky pomerov útlmu, ako aj rôzne druhy nomogramov, ktoré umožňujú určiť hrúbku ochrany pred gama žiarením rôznych energií. Ako príklad na obr. Na obrázku 59 je znázornený nomogram na výpočet hrúbky oloveného tienenia z bodového zdroja pre široký lúč žiarenia gama Co60, ktorý zaisťuje zníženie dávky žiarenia na maximálnu prípustnú hodnotu. Na vodorovnej osi je vynesená hrúbka ochrany d, na zvislej osi je koeficient K1 rovný

(24)

kde M je gama ekvivalent liečiva, mg*ekv. Ra;

t je doba pôsobenia v oblasti ožiarenia, h; R je vzdialenosť od zdroja, cm Napríklad je potrebné vypočítať ochranu od zdroja Co60, pri M = 5000 mEq Ra, ak sa obsluha počas pracovného dňa nachádza vo vzdialenosti 200 cm, tj t. = 6 h.

Dosadením hodnôt M, R a t do výrazu (24) určíme

Podľa nomogramu (pozri obr. 59) zistíme, že pre K1 = 2,5-10-1 je hrúbka oloveného štítu d = 7 cm.

Iný typ nomogramu je znázornený na obr. 60. Tu je na osi y vynesená násobnosť útlmu K, ktorá sa rovná

K=D0/D

Pomocou výrazu (23) dostaneme

kde DO je dávka generovaná zdrojom žiarenia v danom bode bez tienenia; D je dávka, ktorá sa má vytvoriť v danom bode za ochranným zariadením.

Ryža. 59. Nomogram na výpočet hrúbky oloveného tienenia z bodového zdroja pre široký lúč žiarenia gama Co60 Obr.

Predpokladajme, že je potrebné vypočítať hrúbku stien miestnosti, v ktorej je umiestnená gama terapeutická jednotka nabitá prípravkom Cs137 v 400 g-ekv Ra (M = = 400 000 mekv Ra). Najbližšia vzdialenosť, v ktorej sa obsluha nachádza vo vedľajšej miestnosti je R = 600 cm, žiarenie gama je približne 0,005 rad za pracovný deň, t. j. D = 0,005 rad pre t = 6 hodín útlmu, použijeme vzorec (23). Na vyhodnotenie násobnosti

Podľa obr. 60 určíme, že pre K = 1,1. 104, hrúbka betónovej ochrany je cca 70 cm.

Pri výbere ochranného materiálu je potrebné sa riadiť jeho konštrukčnými vlastnosťami, ako aj požiadavkami na veľkosť a hmotnosť ochrany. Pre ochranné kryty rôznych typov (gama terapeutika, detekcia gama defektov), ​​kde hrá významnú úlohu hmotnosť, sú najvýhodnejšie ochranné materiály materiály, ktoré najlepšie tlmia gama žiarenie. Čím väčšia je hustota a sériové číslo látky, tým väčší je stupeň útlmu gama žiarenia.

Preto sa na vyššie uvedené účely najčastejšie používa olovo a niekedy aj urán. V tomto prípade je hrúbka ochrany menšia ako pri použití iného materiálu a následne aj hmotnosť ochranného krytu je menšia.

Ryža. 60. Nomogram na výpočet hrúbky ochrany pred gama žiarením podľa faktora útlmu

Pri vytváraní stacionárnej ochrany (t. j. ochrany priestorov, v ktorých sa pracuje s gama zdrojmi), ktorá zabezpečuje pobyt ľudí v susedných miestnostiach, je najhospodárnejšie a najvýhodnejšie použiť betón. Ak máme do činenia s mäkkým žiarením, v ktorom zohráva významnú úlohu fotoelektrický efekt, do betónu sa pridávajú látky s veľkým výrobným číslom, najmä baryt, čo umožňuje zmenšiť hrúbku ochrany.

Voda sa často používa ako ochranný materiál na skladovanie, t. j. lieky sa spúšťajú do bazéna s vodou, ktorého hrúbka zabezpečuje potrebné zníženie dávky žiarenia na bezpečnú úroveň. S ochranou proti vode je pohodlnejšie nabíjať a dobíjať jednotku, ako aj vykonávať opravy.

V niektorých prípadoch môžu byť podmienky práce so zdrojmi gama žiarenia také, že nie je možné vytvoriť stacionárnu ochranu (pri dobíjaní zariadení, vyberaní rádioaktívneho prípravku z kontajnera, kalibrácii prístroja atď.). Tu máme na mysli, že aktivita zdrojov je nízka. Na ochranu obsluhujúceho personálu pred ožiarením je potrebné použiť, ako sa hovorí, „časovú ochranu“ alebo „ochranu na diaľku“. To znamená, že všetky manipulácie s otvorenými zdrojmi gama žiarenia by sa mali vykonávať pomocou dlhých úchopov alebo držiakov. Okrem toho sa táto alebo tá operácia musí vykonávať iba počas obdobia, počas ktorého dávka prijatá pracovníkom nepresahuje normu stanovenú hygienickými predpismi. Takáto práca sa musí vykonávať pod kontrolou dozimetristu. Zároveň by v miestnosti nemali byť nepovolané osoby a musí byť chránená oblasť, v ktorej dávka presahuje maximálnu prípustnú dávku počas prevádzky.

Ochranu je potrebné pravidelne monitorovať pomocou dozimetrických zariadení, pretože v priebehu času môže čiastočne stratiť svoje ochranné vlastnosti v dôsledku objavenia sa rôznych nepostrehnuteľných porušení jej integrity, napríklad prasklín v betónových a barytových plotoch, priehlbiny a praskliny. olovených plechov atď.

Výpočet ochrany pred neutrónmi sa vykonáva podľa zodpovedajúcich vzorcov alebo nomogramov. V tomto prípade treba brať ako ochranné materiály látky s malým atómovým číslom, pretože pri každej zrážke s jadrom stráca neutrón väčšiu časť svojej energie, čím je hmotnosť jadra bližšie k hmotnosti neutrónu. Na ochranu pred neutrónmi sa zvyčajne používa voda a polyetylén. Neexistujú prakticky žiadne čisté toky neutrónov. Vo všetkých zdrojoch sú okrem neutrónov silné toky gama žiarenia, ktoré vznikajú pri štiepení, ako aj pri rozpade štiepnych produktov. Pri návrhu ochrany pred neutrónmi je preto vždy potrebné súčasne zabezpečiť ochranu pred gama žiarením.

Užitočná informácia: