5. Инженерные методы расчета защиты

5.1. Инженерные методы защиты от гамма-излучения

5.1.1. Точечный источник за защитой

Характеристикой поля излучения является мощность дозиметрической величины (мощность экспозиционной дозы, кермы, поглощенной дозы, эквивалентной дозы, эффективной дозы), которая в геометрии «узкого» пучка (коллимированный пучок гамма-квантов) в условиях бесконечной геометрии имеет вид

(5.1)

где ₀ – мощность дозиметрической величины в отсутствии защиты;

μ - линейный коэффициент поглощения по мощности дозиметрической величины , зависящий от энергии гамма-квантов Е и материала защиты Z, 1/см;

d –толщина зашиты, см;

Z – атомный номер.

В геометрии «узкого» пучка учитываются только те гамма-кванты. которые не имели ни одного акта взаимодействия с атомами материала защиты.

• Значения линейных коэффициентов поглощения μ по мощности воздушной кермы в зависимости от материала защиты и энергии гамма-квантов приведены в табл.П12.

• Для геометрии «широкого» пучка в точке детектирования дозиметрическая величина будет больше за счет рассеянных гамма-квантов, образовавшихся в результате комптоновского взаимодействия. Тогда мощность дозиметрической величины определяется выражением

(5.2)

где B_G(μd,Z,E) – фактор накопления дозиметрической величины G для материала Z, толщины защиты d и энергии гамма-кванта Е.

Значения коэффициентов поглощения и факторов накопления приведены в табл.П12, П13, П15 для бесконечной геометрии. Однако в реальных ситуациях защита выполнена в виде барьера толщиной d (барьерная геометрия). Поправка на барьерность осуществляется коэффициентом барьерности δ(Z, μd). Значение коэффициентов барьерности приведены в зависимости от энергии гамма-квантов и материала защиты в табл.П14.

Факторы накопления дозиметрических величин керма, экспозиционная доза и поглощенная доза в воздухе практически совпадают, если имеет место электронное равновесие и тормозным излучением можно пренебречь. В широком диапазоне энергий гамма-квантов электронное равновесие соблюдается.

Значение фактора накопления по дозиметрической величине керма B(μd) может быть рассчитано по формуле Тейлора

(5.3)

где А₁,α₁, α₁ – коэффициенты, зависящие от энергии гамма-квантов и материала защиты приведены в табл.П14.

Переход от мощности воздушной кермы (практически равной для гамма-излучения мощности поглощенной дозы в воздухе ) к мощности поглощенной дозе в биологической ткани производится по формуле

; (5.4)

При отсутствии информации о спектре гамма-квантов за защитой и равномерном облучении человека с достаточной для практических целей точностью можно считать, что мощность поглощенной дозы в биологической ткани равна мощности эффетивной дозы Е

Е (Зв/с) (Гр/с).

Пример 30. Сколько часов в неделю можно работать в данном месте, если точечный источник ⁵¹Cr активностью 10¹⁰ Бк, расположен в контейнере из железа толщиной 1 см на расстоянии 1 м от оператора? Облучение равномерное в изотропной геометрии.

Решение. Вначале рассчитаем мощность воздушной кермы в отсутствии защиты по формуле (2.7). Гамма-постоянная по мощности воздушной кермы для ⁵¹Cr равна 1,16 (аГр·м²⁾/(с·Бк) и приведена в табл.П1 Таким образом

Мощность воздушной кермы за защитой определим по формуле (5.2). Значения линейного коэффициента ослабления энергии μ и фактора накопления B для энергии 0,32 МэВ (см.табл.П1) находим в табл.П12 и табл.П13 (μ=0,268 1/см, B≈1,5)

Мощность поглощенной дозы в биологической ткани, в соответствии с (5.4), будет равна

а мощность эффективной дозы 67 мкЗв/ч.

Для персонала гр.А (см.гл.3) предел эффективной дозы за год установлен в среднем за любые последовательные 5 лет 20 мЗв за 1700 рабочих часов в год при 36 рабочих часов в неделю. Откуда средняя мощность эффективной дозы будет равна 12 мкЗ/ч, а за неделю 432 мкЗв. Следовательно, на данном рабочем месте можно работать

Ответ: 6,4 ч/неделю.