Інструкційна картка до проведення практичного заняття №3 з дисципліни «Радіаційна фізика та основи дозиметрії»
1. Тема заняття: Розрахунок кривих послаблення γ-випромінювання.
2. Мета заняття: Розширити та поглибити знання про знання курсантів , учнів про γ-випромінювання та його взаємодію з речовиною, кратність та шари послаблення γ-випромінювання, закон послаблення γ-випромінювання; засвоїти способи розрахунку кривих послаблення γ-випромінювання (товщини захисних екранів), застосовуючи кратність послаблення дози випромінювання та шари половинного послаблення. Відпрацювати навички, прийоми щодо розрахунку товщини шару послаблення γ-випромінювання, використовуючи таблиці на основі кратності послаблення та енергії випромінювання .
2.1. Після виконання роботи курсант, учень повинен
знати: способи визначення товщини захисних екранів, застосовуючи кратність послаблення дози випромінювання та шари половинного послаблення
вміти: розв’язувати задачі на розрахунок кривих послаблення γ-випромінювання (визначення товщини шару послаблення)
3. Матеріально-технічне оснащення робочого місця: інструкційна картка до проведення практичного заняття №3.
4. Інструктаж з техніки безпеки (робота не потребує додаткового інструктажу).
5. Короткі відомості з теоретичної частини роботи
Взаємодіючи з речовиною, γ-випромінювання не може повністю нею поглинутися. Речовина може тільки послабити його інтенсивність. Ця залежність описується у вигляді закону ослаблення пучка випромінювання:
де:
I0 – початкова інтенсивність потоку,
I – потік після проходження через поглинаючу речовину товщиною d,
μ – лінійний коефіцієнт послаблення (см-1), який залежить від довжини хвилі і густини речовини, складається з коефіцієнтів поглинання γ-випромінювання при фотоефекті (τ), комптон-ефекті (σ) і ефекті утворення пар (κ):
.
Ефекти поглинання фотонів залежать, по-перше, від енергії γ-кванів, і, по-друге, від заряду ядер речовини та, по-третє, від густини речовини.
Масовий коефіцієнт послаблення (μm) визначається як частка лінійного коефіцієнту послаблення на густину речовини через яку проходить пучок γ-випромінювання.
Речовини з однаковими (подібними) ефективними порядковими номерами мають однакові (подібні) μm.
Відповідно, можна переписати закон послаблення:
Залежність інтенсивності γ-випромінювання від товщини шару послаблення
товщина шару послаблення тим менша інтенсивність γ-випромінювання у речовині. описується кривими послаблення γ-випромінювання. Відповідно, чим більша
Оскільки γ-випромінювання за своїми властивостями чинить одну із найбільших біологічних дій, то для нього вводять систему заходів для захисту для послаблення його дії. Одним із таких способів є захист за допомогою екранування.
Захист за допомогою екранування заснований на здібності матеріалів поглинати радіоактивне випромінювання. Інтенсивність поглинання -випромінювання прямо пропорційна питомій вазі матеріалів та їх товщині і обернено пропорційна енергії випромінювання.
Для захисту від -випромінювання слід застосовувати екрани з важких металів: свинцю, чавуну, бетону тощо, або використовувати грунт або воду.
Товщину захисного екрану, що зменшує потужність -випромінювання до гранично-допустимих рівнів, можна розрахувати двома способами:
1) за таблицями (з урахуванням енергії та кратності послаблення дози випромінювання);
2) за числом шарів половинного послаблення (без врахування енергії випромінювання).
1. Визначення товщини захисного екрана за кратністю послаблення дози випромінювання передбачає розрахунок кратності послаблення в результаті зіставлення фактичної потужності джерела випромінювання із максимально допустимою та знаходження товщини екрана за допомогою спеціальних таблиць — шукана величина розташована на перехресті даних енергії випромінювання та кратності послаблення (див. додатки № 1,2,3).
При розбіжності даних кратності послаблення та енергії випромінювання з указаними в таблиці результатами, товщину екрану знаходять засобом інтерполяції або використовують свідомо більш значні числа, що забезпечують тим самим більш надійний захист.
Для прикладу, якщо необхідно визначити кількість шарів послаблення для кратності 100, то це значення відсутнє в переліку кратностей послаблення з таблиці “Співвідношення кратності послаблення та числа шарів” з додатку 4. Значення кратності послаблення 100 знаходиться між 64 та 128, але для більш надійного протирадіаційного захисту слід обрати 128, і, відповідно, більшу кількість шарів половинного послаблення.
Величина коефіцієнту послаблення (кратність послаблення) визначається за формулою (1):
Р
К = —— ; (1)
Ро
де:
К — кратність послаблення;
Р (у перекладі з англ. “power” - потужність) — фактична потужність джерела іонізуючого випромінювання;
Ро (у перекладі з англ. “obtained power” – потужність, якої повинно набувати джерело іонізуючого випромінювання в результаті використання захисного екрану – якої необхідно досягти).