Характеристики (γ,n)-источников нейтронов.

источник	Т1/2	Еγ i , МэВ, ( nγi,%)*1	Е, МэВ	Выход, нейтр/с мг*2
24Na-γ-Be	15 час	3,867 (0,06) 2,754(99,87)	0,83	130
24Na-γ-D2O	15 час	3,867 (0,06) 2,754(99,87)	0,22	270
88Y-γ-Be	107,15 сут	3,219 (0,01) 2,734 (0,43) 1,836 (99,6)	0,16	100
124Sb-γ-Be	60,2 сут	2,091 (5,61) 1,691 (49)	0,024	190

^*1 Энергия и квантовый выход фотонов, на которых возможна реакция

^*2 Выход на 1 мг мишени, находящейся на расстоянии 1см от источника

фотонов активностью 3,7·10¹⁰Бк

§ 5.3. Дозовые характеристики радионуклидов, как источников γ- излучения.

Радионуклиды, как источники фотонного излучения нашли широкое использование в различных сферах деятельности человека. Например, в металлургической промышленности России в 2007 г. использовалось более 10 тыс. приборов, содержащих источники ионизирующих излучений, в судостроительной промышленности на судостроительных и судоремонтных заводах и предприятиях используются радиоактивные источники специального назначения, содержащие радионуклиды до 1800 наименований. Широта использования радионуклидов, как гамма-излучателей, потребовала развития быстрых методов оценки радиационной обстановки и обеспечения безопасных условий работы с ними. Для решения этой задачи было необходимо простыми инженерными меторами оперативно вычислять создаваемые такими источниками дозы фотонного излучения, что и было реализовано на основе использования керма- и гамма-постоянных радионуклидов.

5.3.1. Керма – постоянные радионуклидов.

Рассмотрим расчет мощности кермы в воздухе, создаваемой фотонами точечного изотропного радионуклидного источника активностью А на расстоянии R от него.

Пренебрегая поглощением фотонов в воздухе на пути от источника до точки детектирования, мощность кермы в воздухе можно определить по формуле (см. формулу 4.10):

= , Гр/с (5.26)

где A — активность радионуклида, Бк; n_γ,i — число фотонов с энергией E_γ,i, МэВ, на 1 распад. R — расстояние от источника до точки наблюдения, м, _en,i^в —линейный коэффициент поглощения энергии фотонов с энергией E_γ,i в воздухе, м^–1; ^в — плотность воздуха, кг/м³.

Видно, что для расчета мощности кермы помимо активности источника необходимо знать энергии и выходы фотонов с данной энергией для данного радионуклида на один акт распада, для чего требуется обращение к справочникам по схемам радиоактивных превращений. Для облегчения вычислений была введена дозовая характеристика точечного изотропного радионуклидного источника в виде мощности кермы фотонов в воздухе, рассчитанной при некоторых стандартных условиях, а именно при R = 1 м и A = 1 Бк. Так рассчитанная мощность кермы в воздухе определяется характеристиками только нуклида и называется керма-постоянной радионуклида. Таким образом, керма-постоянная радионуклида Г_К – есть выраженная в Гр/с мощность воздушной кермы, создаваемая точечным радионуклидным источником активностью 1 Бк на расстоянии 1 м от него в вакууме без начальной фильтрации:

, Гр м² /с Бк (5.27)

Аналогичным образом может быть определена гамма-постоянная по поглощенной дозе в воздухе , которая с погрешностью, не превышающей 1% совпадает с Г_К или гамма-постоянная по эффективной дозе или любой другой дозовой характеристике поля фотонов. Учитывая малость керма-постоянных, обусловленную низкой активностью источника, значения Г_К для разных радионуклидов приводятся в справочной литературе в единицах аГр, где а-атта =10^-18. Таким образом, керма-постоянная выражается в аГр·м²/с·Бк.

При известной керма-постоянной радионуклида мощность кермы в воздухе или поглощенная доза в воздухе, создаваемые точечным изотропным радионуклидным источником произвольной активности А, Бк на расстоянии R, м от него рассчитываются про формулам:

(R) = 10¹⁸А Г_К / R², Гр/с (5.28),

_в (R)= 10¹⁸А Г / R², Гр/с (5.29).

Различают полную и дифференциальную керма-постоянные. Керма-постоянная Г_Ki , рассчитанная для i-ой энергии фотонов Е_γ,i радионуклида, называется дифференциальной керма-постоянной, а определяемая выражением (5.27) – полной. Очевидно, что Г_K = . Учитывая, что радиационный взвешивающий коэффициент для фотонов равен w_R = 1, а мощность поглощенной дозы в воздухе совпадает с мощностью воздушной кермы, мощность эквивалентной дозы фотонов, создаваемая радионуклидом на расстоянии R от него может быть рассчитана по формуле:

1,1· 10¹⁸А Г_К / R², Зв/с (5.30).

При расчетах керма-постоянных автоматически учитывается характеристическое излучение и при наличии β⁺ - переходов в схеме распада радионуклида возникающие при аннигиляции позитрона 2 фотона с энергией 0,511 МэВ.

Не учитывается вклад в керма-постоянную тормозного излучения, сопровождающего выход электронов и позитронов при распаде радионуклида. Вклад этого излучения в поглощенную дозу в воздухе необходимо оценивать отдельно, используя выходы тормозного излучения по формулам (5.21) – (5.23).

Если распадающийся γ-излучающий материнский радионуклид имеет нестабильные дочерние продукты, то необходимо при расчете керма-постоянной учитывать фотонное излучение, испускаемое дочерними продуктами распада. Керма-постоянная, отнесенная к единичной активности материнского радионуклида, с учетом фотонного излучения всех дочерних продуктов равна:

Г_К=Г_К1 + (5.31),

где Г_К1 , - керма-постоянные материнского и (j-1)-го дочернего продукта, а поправочный коэффициент ξ равен отношению активности (j-1)-го дочернего продукта к активности материнского ξ=А_j / A₁=λ_j N_j / λ₁ N₁. Так как число радиоактивных ядер дочерних продуктов распада зависит от времени, то и керма-постоянная, рассчитанная для единичной активности материнского радионуклида с учетом фотонов дочерних продуктов, зависит от времени. Для вычисления поправочного коэффициента ξ можно воспользоваться формулами, приведенными в разделе 5.1.1. Обычно в справочной литературе керма-постоянная материнского радионуклида приводится с учетом дочерних продуктов, находящихся с ним в радиоактивном равновесии, т.е. принимаются активности дочерних продуктов равными между собой и равными активности материнского радионуклида, следовательно, ξ=А_j / A₁=1.Это дает максимальное значение керма-постоянной нуклида с учетом его дочерних продуктов.