Федеральное агентство по образованию

Филиал «Севмашвтуз» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» в г. Северодвинске

И. В. Пестов

ФИЗИКА ЗАЩИТЫ

Конспект лекций

Часть 2

Северодвинск

Севмашвтуз

2010

УДК 621.039.58

Физика защиты: Конспект лекций / Сост.: И. В. Пестов. В 2-х частях. Ч. 2. – Северодвинск: Севмашвтуз, 2010. – 24 с.

Ответственный редактор к.т.н., профессор, зав. кафедрой №9 Е.М. Аин

Рецензенты: старший преподаватель кафедры №9 С.Н. Долгобородова;

инженер по охране окружающей среды 1 кат., руководитель группы охраны атмосферного воздуха ОАО «ПО «Севмаш» Д.В. Витязев.

Конспект лекций по дисциплине СД.08 «Физика защиты» и предназначены для студентов 5 курса специальности 140307 «Радиационная безопасность человека и окружающей среды».

Конспект лекций содержит теоретический материал, необходимый для освоения дисциплины. Рассмотрены основные дозиметрические величины, определяющие уровень облучения человека, требования нормативных документов, характеристики источников излучения, которые необходимо учитывать при проектировании защиты, методики расчёта толщины защиты от излучений.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Севмашвтуза.

© Севмашвтуз, 2010 г.

Содержание

Лекция 6. Защита от рентгеновского и гамма-излучения: расчётные методики. 4

Лекция 7. Защита от нейтронов. 9

Лекция 8. Защита от альфа- и бета-излучения. Тормозное излучение. Альбедо. Прострелы излучения через каналы в защите. 15

Список рекомендованной литературы 23

Лекция 6 защита от рентгеновского и гамма-излучения: расчётные методики

Основными видами излучений, требующими создания защиты, являются фотонные излучения – гамма- и рентгеновское излучение. В рамках данной лекции рассмотрим основные методики расчёта защиты от этих видов излучения.

В лекциях 3 и 5 были рассмотрены наиболее простые по геометрии модели источников излучения и защитных экранов. Реальные источники и защитные экраны обычно отличаются от этих моделей, имея более сложную геометрию. В части случаев отклонения от моделей могут не учитываться, т.к. практически не дают искажений поля излучения или его ослабление. Так, например, при существенных удалениях от источника излучения, объёмный цилиндрический источник можно рассматривать линейным, если его диаметр существенно меньше высоты. В ряде справочников и пособий даются оценки погрешностей такого перехода, которые в наихудших случаях могут достигать порядка 20%, но в большинстве своём не превышают нескольких процентов. При существенных отклонениях от модельных геометрий искажения могут оказаться значимыми и их необходимо учитывать. Это осуществляется либо путём разбиения источника или защитного экрана на составляющие более простых геометрий, либо путём введения поправочных множителей. Например, переход от геометрии защиты, которую можно считать бесконечной, к барьерной геометрии осуществляется при помощи коэффициента, называемого поправкой на барьерность k_бар. Пример использования этого коэффициента будет рассмотрен ниже. Именно барьерная геометрия защиты чаще всего рассматривается при расчётах.

Энергетическое распределение излучения немоноэнергетических источников также может иметь сложную для проектирования защиты структуру. Здесь также применяется ряд упрощений, и расчёт защиты часто производится для значения эффективной энергии E_эфф, которая рассчитывается, исходя из вклада каждой энергетической линии в общий спектр источника. Источники рентгеновского излучения, как было рассмотрено в лекции 1, имеют сплошной спектр. Для него также рассчитывается значение эффективной энергии.

При рассмотрении немоноэнергетического источника, для которого определено значение эффективной энергии излучения, его можно рассматривать как моноэнергетический источник, создающий только кванты с энергией, равной эффективной энергии.

Точный расчёт толщины защиты от излучения представляет собой достаточно сложную задачу, связанную с решением уравнений переноса излучения и требует большого количества вычислений. Кроме того, строгое решение уравнения переноса возможно лишь для отдельных частных задач. Поэтому на практике используются упрощённые инженерные методы расчёта толщины защиты от излучений. Их можно разделить на три группы: методы с использованием таблиц (табличные методы); методы с использованием графиков и номограмм (графические методы); методы расчёта защиты по слоям ослабления. Эти группы методов применяются к моноэнергетическим источникам излучения, но могут быть распространены и на немоноэнергетические источники либо при расчётах по величине эффективной энергии, либо с помощью метода конкурирующих линий.

Погрешность инженерных методов может доходить до десятка процентов, поэтому для обеспечения радиационной безопасности все округления при расчётах производят таким образом, чтобы расчётная толщина защитного экрана возрастала. Кроме того, могут применяться различные коэффициенты запаса.

Далее кратко рассмотрим некоторые расчётные методики. Более подробно их применение разбирается на практических занятиях.