1.4.2. Эффективная и эквивалентная дозы облучения бета-частицами.

Операционной величиной в индивидуальном дозиметрическом контроле при облучении бета-частицами является индивидуальный эквивалент дозы в коже Н_р(0.07). При этом за эффективную дозу облучения бета-частицами Е_β принимается

, (1.16)

где H_р(0.07)-индивидуальный эквивалент дозы в коже, Зв. 0.01 – радиационный взвешивающий коэффициент для бета-частиц.

Операционная величина H_р(0,07) измеряется тканеэквивалентным дозиметром с защитным слоем 0.07 г/см².

При измерении плотности потока бета-частиц с известной средней энергией бета-спектра эффективная доза и эквивалентная доза на кожу рассчитываются по формулам

(1.17)

где φ_β,i - плотность потока бета-частиц i-й средней энергии бета-спектра, част./(м²·с);

h_β,i –эквивалентная доза на кожу на единичный флюенс бета-частиц i-й средней энергии бета-спектра для изотропного поля или параллельного пучка, Зв·см²/част;

t –время работы персонала в помещении, с.

Значения h_β,i в зависимости от i-й средней энергии бета-частиц приведены в табл.П4. Для нерассеянного излучения средняя энергия бета-частиц определяется радионуклидом, который является источником излучения.

Предельно допустимая плотность потока бета-частиц i-й энергии может быть получена из формулы (1.17), если подставить в нее значение предельно допустимой дозы за год (эквивалентной или эффективной), дозу на единичный флюенс и число рабочих часов в году.

Пример 9. При расфасовке радиоактивного препарата ⁹⁰Sr плотность потока бета-частицсо средней энергией 0,624 МэВ составила 10 част/(см²·с). Чему будет равна эквивалентная доза на кожу (0,07) и эффективная доза за 6-ти часовой рабочий день?

Решение. ⁹⁰Sr является чистым бета-излучателем. Расчет эквивалентной дозы на кожу Н(0,07) проводится по формуле (1.21). Значение эквивалентной дозы на единичный флюенс h_β(0,07) приведено в табл. П3 в зависимости от средней энергии бета-частиц. Тогда

Так как облучается только кожа, а значение взвешивающего коэффициента для кожи равно 0,01 (см.табл.1.3), то эффективная доза за рабочий день, вычисленная по (1.21) будет равна 10^-6 Зв.

Ответ: Е=10^-6 Зв, Н(0,07)= 10^-4 Зв

1.4.3. Эффективная доза внешнего облучения нейтронами

Эффективная доза внешнего облучения нейтронами за время работы t может быть рассчитана по данным измерений спектрально-углового распределения потока нейтронов по формуле

Зв, (1.18)

где φ_n - плотность потока нейтронов, нейтр./(см²·с);

φ_{n –} плотность потока нейтронов, нейтр./(см²·с);

η_{i –} доля нейтронов i-й энергии в спектре, отн.ед.

t - время работы, час;

3600 - коэффициент перевода часов в секунды, с/час;

е_n,i - эффективная доза на единичный флюенс нейтронов i-й энергии для изотропного поля или параллельного пучка, Зв·см²/нейтр.

Значение эффективной дозы на единичный флюенс в зависимости от энергии нейтронов приведены в табл.П4. Вклад нейтронов различных энергетических групп для нейтронов спектра деления ²³⁵U тепловыми нейтронами без защиты и за защитой из 1,5 м бетона приведен в табл.П5.

Предельно допустимая плотность потока нейтронов i-й энергии для помещений постоянного пребывания персонала гр.А может быть получена из (1.18), подставив в нее значение эффективной дозы на единичный флюенс, 1700 часов - число рабочих часов .в году и предел говой дозы в 0,02 Зв.

Пример 10. Плотность потока нейтронов со средней энергией 50 кэВ в изотропной геометрии облучения персонала гр.А в помещении постоянного пребывания равна 10² нейтр./(см²·с). Какую эффективную дозу Е_n за год получит персонал в этом помещении?

Решение. Эффективная доза определяется по формуле (1.18). Значение эффективной дозы на единичный флюенс для нейтронов с энергией 50 кэВ в изотропной геометрии облучения приведено в табл.П4 и равно : 17,3·10^-12 Зв·см². Для персонала гр.А время работы в помещении постоянного пребывания персонала составляет 1700 часов. в году. Тогда

Ответ: Эффективная доза равна 1,0·10^-2 Зв/год.

При индивидуальном дозиметрическом контроле за значение эффективной дозы внешнего облучения нейтронами Е следует принимать операционную величину индивидуальный эквивалент дозы с учетом коэффициента перехода от операционной к нормируемой величине F

Е = F·H_P(10) , (1.19)

где F - коэффициент перехода от операционных к нормируемым величинам при контроле индивидуального эквивалента дозы внешнего облучения нейтронами.

Значение коэффициента F консервативно принимается равным единице.

С учетом реальных протяженных спектров нейтронов за защитами ядерных установок Н_Р(10) является обычно консервативной оценкой для эффективной дозы.

Пример.11 Как изменится соотношение эффективных доз от тепловых нейтронов и нейтронов с энергией выше 1 МэВ для нейтронов спектра деления ²³⁵U тепловыми нейтронами, если установлена защита из 1,5 м бетона (см.табл.П5)? Облучение в изотропной геометрии.

Решение. Эффективная доза Е от нейтронов с энергией Е_n , как следует из (1.18), рассчитывается по формуле

где Е(E_n) - эффективная доза от нейтронов с энергией Е_n .

Ф – флюенс нейтронов во всем диапазоне спектра, нейт./см² .

_n(Е_n) –эффективная доза на единичный флюенс для нейтронов сo средней энергией в интервале Е_n .

- доля нейтронов спектре с энергией Е_n .

В табл.П5 приведен групповой спектр для нейтронов спектра деления ²³⁵U тепловыми нейтронами без защиты и с защитой из 1,5 м бетона. Как видно из табл.П6 для нейтронов спектра деления без защиты доля тепловых нейтронов составит 0,005, а для нейтронов спектра деления за защитой 0,18.

Соотношение эффективных доз от тепловых нейтронов и нейтронов с энергией выше 1 МэВ m в соответствии с (1.18) определяется выражением

,

где е_т, е_i – эффективная доза на единичный флюенс для тепловых нейтронов и для нейтронов в i-м интервале энергий, Зв·см² ;

η_т, η_i – доля тепловых нейтронов в спектре и в i-м интервале энергий, отн.ед..

Подставляя в формулу значения е_т, е_i , η_т, η_i из табл.П4, П5 для нейтронов спектра деления без защиты получим отношение эффективных доз от тепловых нейтронов и от нейтронов с энергией выше 1 МэВ

.

А для нейтронов спектра деления за защитой это отношение будет равно

Тогда соотношение К эффективных доз от тепловых нейтронов и нейтронов с энергией выше 1 МэВ для нейтронов спектра деления без защиты и за защитой из 1,5 м бетона будет равно

Другими словами, вклад в эффективную дозу тепловых нейтронов после установки защиты возрастет в 1/5,1·10^-3 ≈ 200 раз.

Ответ: 5,1·10^-3