- •Введение в теорию переноса и физику защиты от ионизирующих излучений
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Виды ионизирующих излучений
- •2.1.2. Токовые характеристики полей излучений.
- •Глава 3. Взаимодействие излучений с веществом
- •§ 3.1. Типы взаимодействий излучений с веществом.
- •3.1.1. Поглощение.
- •3.1.2. Ионизация и возбуждение.
- •3.1.3. Рассеяние.
- •3.1.4. Ядерные реакции.
- •§ 3.2. Эффективные поперечные сечения взаимодействия.
- •3.2.1.Микроскопические и макроскопические эффективные поперечные сечения взаимодействия.
- •3.2.2. Дифференциальные и интегральные эффективные поперечные сечения взаимодействия
- •§ 3.3. Взаимодействия фотонов с веществом.
- •5. Образование фотонейтронов.
- •3.3.1. Фотоэлектрическое поглощение.
- •3.3.2. Комптоновское рассеяние.
- •3.3.3.Процесс образования электрон-позитронных пар.
- •3.3.4. Характеристическое излучение.
- •3.3.5. Когерентное рассеяние.
- •3.3.6.Аннигиляционное излучение.
- •3.3.7. Тормозное излучение.
- •3.3.8. Образование фотонейтронов.
- •3.3.9. Макроскопичекие эффективные поперечные сечения взаимодействия фотонов с веществом.
- •§ 3.4. Взаимодействие нейтронов с веществом
- •3.4.1. Качественная картина взаимодействия нейтронов.
- •3.4.2. Формула Брейта-Вигнера
- •3.4.3. Радиационный захват.
- •3.4.4. Упругое рассеяние.
- •3.4.5. Неупругое рассеяние.
- •3.4.6. Кинематика рассеяния нейтронов
- •3.4.7. Специфика рассеяния тепловых нейтронов
- •3.4.8. Дифференциальные микроскопические поперечные сечения рассеяния
- •3.4.9. Ядерные реакции.
- •3.4.10. Полные эффективные микроскопические поперечные сечения взаимодействия нейтронов с веществом.
- •§ 3.5. Взаимодействия заряженных частиц с веществом.
- •3.5.1.Взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом.
- •3.5.2. Взаимодействия электронов с веществом.
- •Глава 4. Дозовые характеристики полей излучений.
- •§ 4.1. Основные базисные дозовые характеристики полей излучений
- •4.1.1 Поглощенная доза
- •4.1.2.Керма.
- •4.1.3. Эквивалентная доза.
- •4.1.4. Эффективная доза.
- •4.1.5. Ожидаемая эффективная (эквивалентная) доза.
- •4.1.6. Доза эффективная (эквивалентная) годовая
- •4.1.7. Коллективная эффективная доза
- •4.1.8.Предотвращаемая эффективная доза
- •§ 4.2. Фантомные дозовые характеристики полей излучений
- •4.2.1. Показатель эквивалентной дозы.
- •4.2.2. Амбиентная эквивалентная доза.
- •§ 4.3. Связь между дифференциальными и дозовыми характеристиками полей излучений при внешнем облучении.
- •4.3.1. Фотонное излучение.
- •4.3.2.Заряженные частицы.
- •4.3.3.Нейтроны.
- •§ 4.4. Удельные дозиметрические характеристики полей излучений при внешнем облучении.
- •§ 4.5. Связь между концентрациями радионуклидов в окружающей среде и дозовыми характеристиками полей излучений при внутреннем облучении.
- •4.5.1. Однокамерная модель оценки дозы.
- •4.5.2. Многокамерные модели оценки дозы.
- •4.5.3. Модель «удельной активности».
- •§ 4.6. Связь между концентрациями радионуклидов в окружающей среде и дозовыми характеристиками полей фотонов при внешнем облучении.
- •Глава 5. Характеристики источников ионизирующих излучений
- •§ 5.1. Радионуклиды, как источники излучений
- •5.1.1. Активность и постоянная распада радионуклида
- •5.1.2. Схемы радиоактивных превращений
- •§ 5.2. Радионуклиды, как источники отдельных видов излучений.
- •5.2.1. Источники α-частиц.
- •5.2.2. Источники β-частиц и электронов.
- •Электронный (β-- распад):
- •5.2.3. Источники γ-излучения.
- •5.2.4. Источники нейтронов.
- •Основные характеристики (α,n)-источников нейтронов.
- •239Pu - α –Be (справа) источниками нейтронов.
- •Характеристики (γ,n)-источников нейтронов.
- •§ 5.3. Дозовые характеристики радионуклидов, как источников γ- излучения.
- •5.3.1. Керма – постоянные радионуклидов.
- •5.3.2. Керма – эквивалент радионуклидов.
- •§ 5.4. Установки для получения излучений.
- •5.4.1.Источники заряженных частиц.
- •5.4.2. Источники фотонного излучения.
- •5.4.3. Источники нейтронного излучения.
- •Значения констант формулы 5.28.
- •Доля запаздывающих нейтронов деления на 1 деление
- •Глава 6. Основные принципы нормирования и нормы радиационной безопасности.
- •§ 6.1. Биологические эффекты радиационного воздействия.
- •6.1.1. Детерминированные соматические поражения.
- •6.1.2. Стохастические соматические и генетические поражения.
- •6.1.3. Действие радиации на окружающую среду.
- •§ 6.2. Уровни фонового облучения человека.
- •6.2.1. Уровни естественного радиационного фона.
- •Концентрация естественных радионуклидов в почвах и создаваемые ими мощности поглощенной дозы на поверхности .
- •Среднемировые данные по рациону питания и скорости дыхания
- •Среднегодовые эффективные дозы радиации от различных источников естественного фона, мкЗв/год
- •6.2.2. Технологически повышенный естественный радиационный фон.
- •Концентрации естественных радионуклидов в различных строительных материалах, Бк/г и мощность поглощенной дозы в воздухе, нГр/ч х10
- •6.2.3. Искусственный радиационный фон.
- •Типичные значения эффективных доз пациентов при различных процедурах, мЗв
- •6.2.3. Дозовые нагрузки от всех источников радиационного фона.
- •§ 6.3. Принципы нормирования дозовых пределов.
- •6.3.1.Основные принципы нормирования радиационного фактора воздействия.
- •6.3.2.Концепция приемлемого риска.
- •1) Концепция нулевого риска;
- •2) Беспороговая концепция;
- •3) Концепция приемлемого риска.
- •Классификация источников риска
- •6.3.3. Экономические подходы к нормированию
- •§ 6.4 . Нормы радиационной безопасности. Основные дозовые пределы.
- •6.4.1. Пределы доз.
- •Коэффициенты риска для разных категорий облучаемых лиц, х10-5 (чел-мЗв)
- •6.4.2.Требования по ограничению облучения в условиях радиационной аварии
- •Критерии для принятия неотложных решений в начальном периоде радиационной аварии
- •6.4.3. Принципы расчетов предельно допустимых уровней и потоков ионизирующих излучений.
- •Параметры, используемые в нрб-99/2009 для оценки доз излучения.
- •Среднегодовые допустимые плотности потоков излучений для лиц из персонала при облучении, см-2 с-1
- •Значенияудельных дозовых коэффициентов, предела годового поступления с воздухом и допустимой среднегодовой объемной активности в воздухе отдельных радионуклидов для персонала.
- •6.4.4. Комбинированное воздействие излучений.
- •Рекомендуемая литература
- •Используемые константы и обозначения.
Глава 5. Характеристики источников ионизирующих излучений
К основным характеристикам любого источника ионизирующих излучений можно отнести:
вид испускаемого источником излучения: фотоны, нейтроны, заряженные частицы и т.д.;
мощность источника, характеризующая число частиц или фотонов испускаемых в единицу времени, и ее распределение по протяженному источнику,;
геометрия источника, под которой понимаются форма и размеры источника;
энергетический спектр испускаемого источником излучения;
угловое распределение испускаемого излучения, характеризующее вероятность вылета частиц или фотонов в заданном направлении в единичный телесный угол.
временное распределение излучения, учитывающее изменение мощности источника во времени;
сопутствующее основному виду излучение, например, для источника нейтронов фотонное и т.д.
Эти характеристики описываются функцией источника S( 0, E0, 0, t ), которая представляет собой число частиц или фотонов с кинетической энергией Е0 на единичный интервал энергий, испускаемых источником в момент времени t в единицу времени в направлении 0 в единичный телесный угол из единичного объема, характеризуемого в пространстве вектором 0.
С точки зрения геометрии источники можно разделить на точечные, линейные, поверхностные и объемные произвольной формы и размеров. Если размеры источника много меньше расстояния между источником и детектором и можно пренебречь поглощением излучения в материале источника, то такой источник можно отнести к точечному.
Энергетический спектр испускаемого источником излучения может быть моноэнергетическим (испускаются частицы или фотоны с одинаковой кинетической энергией), дискретным (испускаются частицы или фотоны, представляющие совокупность моноэнергетических частиц с разными энергиями) и непрерывным (энергия частиц или фотонов непрерывно распределена по энергии).
Среди многообразных угловых распределений излучения источника можно выделить изотропное, как наиболее часто встречающееся на практике, когда из точечного или элементарного объемного источника излучение равновероятно вылетает в любом направлении. Особого внимания заслуживает точечный мононаправленный моноэнергетический источник излучения, называемый тонким лучом, который можно рассматривать как наиболее элементарный источник, зная функцию влияния которого можно получить характеристики поля для любого произвольного источника. Его характеристики можно записать в виде δ-функций по всем переменным:
S( 0, E0, 0,)=S δ ( - 0) δ(Е-E0) δ( - 0),
где под S понимается мощность источника.
По временным характеристикам источники излучений можно разделить на импульсные, стабильные и нестабильные. Такая классификация определяется не только характеристиками самого источника, но и временем работы с ним. Импульсный источник испускает излучение в виде серии импульсов и время наблюдения за испускаемым излучением меньше интервала времени между импульсами, стабильным можно считать источник, испускаемое которым число частиц можно принять постоянным в процессе времени работы с ним, для нестабильного источника его мощность меняется в процессе работы с ним.
Для целей радиационной безопасности при работе с источником любого вида излучения важно оценить дозовые характеристики поля им создаваемые. Иногда они определяются сопутствующим основному видом излучения. Например, при работе с нейтронными источниками одновременно может испускаться сопутствующее фотонное излучение, знание характеристик которого необходимо для обеспечения мер по радиационной безопасности. Проблема сопутствующего излучения возникает и в процессе детектирования основного излучения, где сопутствующее излучение выступает в качестве нежелательного фона, затрудняющего, а иногда и препятствующего возможность регистрации основного излучения.
Источники ионизирующих излучений многообразны как по способу получения соответствующего излучения, виду испускаемого ими излучения, так и другим характеристикам. Однако, независимо от вида излучения, все источники можно разделить на две группы: источники, дающие излучение в результате радиоактивных превращений в естественных и искусственных радионуклидах, либо в результате ядерных реакций, вызываемых излучением этих радионуклидов, и источники, создающие тот или иной вид излучений на специальных установках.