Графические методы расчёта защиты от фотонов

Метод расчёта защиты от фотонного излучения, основанный на применении номограмм получил широкое распространение при проектировании защиты от объёмных моноэнергетических источников фотонного излучения.

При расчётах используются номограммы, построенные Н.Г. Гусевым для расчёта защиты, обеспечивающей допустимый уровень облучения персонала за защитой при 36-часовой рабочей неделе. С поправками номограммы могут быть использованы и для других условий облучения персонала.

Для использования номограммой необходимо найти её входной параметр – фиктивный объёмный керма-эквивалент моноэнергетического источника. Выходным параметром номограммы является произведение линейного коэффициента ослабления гамма-излучения на толщину защиты µd, что делает номограммы независимыми от материала защиты и предоставляет свободу выбора последнего.

Метод применяется для расчёта защиты от источников в геометрии цилиндра, конуса, усечённого конуса, линейных источников. Для цилиндра и конусов номограммы в направлении вдоль и перпендикулярно оси различны.

Для учёта отклонений от условий, для которых составлялись номограммы, применяются поправочные множители. Так, например, номограммы рассчитывались исходя из допустимой мощности дозы в 24,6 мкЗв/ч, в то время, как сейчас для персонала группы А при 36-часовой рабочей неделе допустимая мощность дозы составляет 6 мкЗв/ч. Также подлежат учёту отклонения от стандартного расположения расчётных точек и ряд других параметров. Метод также учитывает линейный коэффициент самопоглощения излучения в источнике. Метод может быть применён для немоноэнергетических источников фотонного излучения.

Графическим методом также может быть рассчитана защита от источников рентгеновского излучения. В этом случае по номограммам также определяется величина свинцового эквивалента защиты (аналогично табличному определению этой величины), а затем производится сопоставление толщины требуемого защитного материала с толщиной свинцового эквивалента – по графикам или таблицам. Номограммы для такого расчёта приведены, например, в справочнике [11].

Метод расчёта защиты от фотонов по слоям ослабления

Одним из наиболее простых методов расчёта защиты является метод расчёта по слоям ослабления. Слоем ослабления Δ_1/m называют толщину материала, ослабляющего излучение (мощность дозы, плотность потока и т.д.) в m раз. Наибольшее распространение получили слои половинного ослабления Δ_1/2 и десятикратного ослабления Δ_1/10.

Толщину защиты через известный слой ослабления Δ_1/m можно определить следующим образом:

.

Такая методика часто используется для оценки толщины защиты и является приближённой, поскольку значение слоя ослабления Δ_1/k в геометрии широкого пучка изменяется для данной энергии фотонов источника и материала защиты в зависимости от толщины защиты.

С хорошей точностью можно произвести расчёт, если учесть изменение кратности ослабления с толщиной защиты. Методики такого расчёта рассматриваются на практических занятиях.

Часто для конструирования защиты может применяться листовой материал, для которого известна (или может быть рассчитана) кратность ослабления одного листа. В таком случае оценка с помощью метода слоёв ослабления оказывается очень удобной – она позволяет достаточно просто определить необходимое для защиты число листов данного материала. В таком случае необходимое число листов N определится следующим образом:

,

где m – кратность ослабления одного листа материала, а log_mk необходимо округлять в большую сторону до целого числа.

В справочниках по защите от излучений [10, 11] приводятся данные по величине слоёв половинного, десятикратного, стократного и тысячекратного ослабления для некоторых веществ, а также асимптотическое значение слоя десятикратного ослабления при больших (>1000) кратностях ослабления.