Задача 3. Расчет защиты от ионизирующих излучений

Общие сведения. Коллективная защита от внешнего облучения под воздействием ионизирующих излучений базируется на следующих основных принципах:

- использование для работы источников с минимально возможной активностью - защита количеством;

- применение в качестве источника излучения нуклида (изотопа) с меньшей энергией (за счет уменьшения величины гамма-постоянной) - защита мягкостью излучения;

- проведение работ, связанных с облучением, в течение минимального времени - защита временем;

- обеспечение во время работы с источником ионизирующих излучений максимального расстояния от него до человека - защита расстоянием;

- уменьшение интенсивности излучения на рабочем месте до любого уровня с помощью специальных защитных средств (экранов) - защита экранированием.

Индивидуальные защитные средства призваны исключать непосредственный контакт работника с излучающими объектами, а также попадание продуктов их распада внутрь организма при дыхании, приеме пищи и т. д. Кроме того, важное значение имеет соблюдение правил личной гигиены.

К основным организационным мерам защиты относится система эффективного дозиметрического контроля.

Для расчета и выбора мер защиты от внешнего излучения необходимы следующие исходные данные:

наименование радионуклида (изотопа); мощность экспозиционной дозы Д, Р/ч; активность радионуклида А, мКи; фактическое расстояние между работником и источником излучения r_ф, м; флюенс , фотон/см²; материал экрана.

Перечень характеристик (параметров), необходимых для выбора мер защиты от ионизирующих излучений, и последовательность их расчета приводятся ниже.

1. Полная ионизационная гамма-постоянная (или просто гамма-постоянная) данного изотопа , Рсм²/(ч·мКи)

где Д - мощность экспозиционной дозы, Р/ч; R = 1см - эталонное расстояние от источника излучения; А - активность источника излучения, мКи.

2. Гамма-эквивалент (или радиевый эквивалент) заданного изотопа m_ист, мг-экв, Ra (Гамма-эквивалент источника m_ист - условная масса точечного источника радия - 226, создающего на данном расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как и данный источник, 1 мг-экв. Ra на расстоянии 1 см в воздухе от источника создает мощность экспозиционной дозы 2,33·10^-3 Р/с (точно), или 2,33·10^‑3·3600 = 8,388 8,4 Р/ч)

3. Допустимое время непосредственной работы персонала с источником t_доп, час/нед

где Д_о - допустимая мощность дозы для персонала, Д_о = 0,1 Р/нед.

4. Максимальная масса источника, с которой персонал может работать полную рабочую неделю, m_max, мг-экв, Ra

где t_н - продолжительность рабочей недели, час/нед, t_н = 36 ч/нед.

5. Расчетное максимально допустимое расстояние, на котором персонал может работать с источником без каких-либо защитных устройств, r_рас, м

где Д_оБ - допустимая мощность дозы для облучения лиц категории Б, Д_оБ = 0,01Р/нед.

6. Мощность дозы заданного источника Д_ист, Р/нед

7. Необходимая кратность ослабления излучения К

8. Энергия гамма-излучения квантов (фотонов) W_ф, МэВ

где Д_оэ - допустимая мощность эквивалентной дозы, Д_оэ = 0,05 Зв/год; К_к - коэффициент качества излучения, равный: рентгеновское и -излучения, электроны и позитроны, -излучение - 1; нейтроны с энергией меньше 20 кэВ - 3; протоны с энергией меньше 10 МэВ, нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ - 10; -излучение с энергией меньше 10 МэВ, тяжелые ядра отдачи - 20; - флюенс излучения, фотон/см² (флюенсом, или переносом, называется поток частиц (фотонов) через единицу площади, создающий определенную эквивалентную дозу); значения см. в табл. 5.12.

9. Толщина свинцового экрана d_св, см - определяется по данным табл. 5.10 по значению кратности ослабления излучения К и энергии гамма-излучения W_ф.

Таблица 5.10