6. Какие характеристики радиационного оборудования влияют на формирование поглощенной дозы в мишенях, облучаемой потоком гамма излучения от радионуклидных источников?

1) мощность установки - энергия (частота) излучения гамма-квантов;

2) геометрия аппликаторов и коллиматоров, которые формируют форму пятна, попадающего на мишень.

7. Определение «поглощенная доза» в мишенях, облучаемых ионизирующим излучением. Единицы измерения дозы. Единицы измерения энергии электронов и гамма излучения.

Для оценки степени и интенсивности облучения объектов в радиационных технологиях и радиационной химии используются понятия дозы (поглощенная доза) и мощности дозы.

Поглощенная доза ионизирующего излучения (кратко— поглощенная доза, доза) D — это отношение средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элемен­тарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D =

В системе СИ для дозы принята единица измерения грэй (Гр, между­народное Gy). 1 Гр равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энер­гия ионизирующего излучения 1 Дж:

1 Гр=1 Дж/кг= 6,24 ·10¹⁵, эВ/г.

Ранее поглощенную дозу измеряли в радах: 1 рад = 0,01 Гр; 1 Мрад = 10 кГр. Внесистемной единицей дозы излучения является рад. Эта единица была рекомендована в 1957 г. Международной комиссией по радиаци­онным единицам и измерениям. Рад - энергия любого вида ионизиру­ющего излучения в 100 эрг, поглощенная облучаемым объектом мас­сой в 1 г. 1 рад = 100 эрг/г. Под облучаемым объектом имеется в виду любое вещество.

Диапазон доз, используемых в радиационных технологиях, 10—10⁶ Гр.

Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения (кратко—мощность дозы излучения) — dD/dt это отношение прира­щения поглощенной дозы dD за интервал времени dt к этому интервалу времени.

Единицей мощности поглощенной дозы ионизирующего излу­чения по СИ является грей на секунду.

Энергия ионизирующих частиц и энергия ионизирующего излучения Е в системе СИ выражаются в джоулях (Дж). Однако для Е предпочтительнее применять внесистемную единицу электронвольт (эВ):

1 эВ = 1,6·10^-19 Дж, 1 МэВ = 1,6·10^-13 Дж = 0,16 пДж; 1 эВ = 1,6·10^-12 эрг (CГС).

8. Определение «активность радиоизотопных источников». Единицы измерения активности. Какие и как получают радиоизотопные источники для промышленных гамма установок?

Основная физическая величина, которая характеризует радиоактивный источник, это число происходящих в нем распадов в единицу времени. Такая величина была названа активностью.

В качестве единицы активности и Международной системе единиц СИ выбран беккерель (Бк, Bq). Активность в 1 Бк соответствует одному распаду в секунду. Однако в практической дозиметрии и радиационной физике чаще используется другая единица – кюри (обозначается Ки, Ci).

Активность радионуклида в источнике А — это отношение числа спонтанных переходов dN из определенного ядерно-энер­гетического состояния радионуклида, происходящих в источнике за интервал времени dt, к этому интервалу времени:

A =

В системе СИ активность радионуклида в источнике выражается в беккерелях (Бк, международное Bq). 1 Бк соответствует актив­ности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за 1 с происходит один спонтанный ядерный переход из определенного ядерно-энергетического состояния.

Ранее активность радионуклида в источниках излучения выражали в кюри (Ки, международное Ci):

1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк = 37 ГБк,

В качестве радионуклидов в радиационных технологиях и радиационной химии использу­ется обычно ⁶⁰Со, реже ¹³⁷Cs, как источники γ-излучения. Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при переходе ядра из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией. Излучение радионуклидного источника моноэнергетично или не является характеристическим, т.е. обладает несколькими дискретными энергиями.

Так, для изотопа ⁶⁰Со имеются две дискретные линии с энергиями фотонов 1,33 и 1,17 МэВ. Для ⁶⁰Со период полураспада составляет 5,3 года.

Для изотопа ¹³⁷Cs период полураспада составляет 30 лет, энергией фотона 0,66 МэВ.

В качестве примера получение радионуклида ⁶⁰Со из стабильного изотопа (⁵⁹Со), которое осуществляется в каналах ядерного реактора, проводиться по следующей схеме:

₂₇ ⁵⁹Со + ₀¹n → ₂₇ ⁶⁰Со +γ или ⁵⁹Со (n, γ) ⁶⁰Со.

Пример формирования плоского радиоизотопного гамма источника ⁶⁰Со для радиационных технологий приведен на Рис. 1. а, б и Рис.2. а, б.

Облученный кобальтовый материал в форме кобальтовых таблеток диаметром

8.5 мм и высотой 2 мм герметизирован в первичные активированные капсулы из нержавеющей стали. Геометрические размеры капсул (наружный диаметр — 11 мм; длина — 450 мм), см. Рис.1. а. Из капсул набирают модуль, который содержит до 50 капсул, см. Рис. 1. б. Из модулей собирают плоский радиоизотопный источник необходимой активности и размера.

На Рис.2а. приведен пример плоского радиоизотопного источника, состоящего из 4-х модулей.

На Рис.2б. приведен пример расположения облучаемой продукции в упаковке вокруг плоского радиоизотопного гамма источника.

а) б)

Рис. 1. а) Геометрическая модель капсулы радиоизотопного источника ⁶⁰Со.

б) Геометрическая модель модуля радиоизотопного источника.

а) б)

Рис. 2. а) Геометрическая модель плоского радиоизотопного источника.

б) Расположения облучаемой продукции в упаковке вокруг плоского

радиоизотопного гамма источника.