5.6.4. Защита от ионизирующих излучений
Для защиты от ионизирующих излучений применяются средства коллективной и индивидуальной защиты.
Классификация средств коллективной защиты от ионизирующего излучения дана в ГОСТ 12.4.120–83* «ССБТ. Средства коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие технические требования» и приведена на рис. 96.
Средства коллективной защиты должны исключать непосредственный контакт персонала с радиоактивными веществами или уменьшать воздействие ионизирующих излучений на работающих до допустимых уровней. Они должны быть устойчивыми к механическим, химическим, температурным и атмосферным воздействиям; обладать стойкостью к применяемым веществам, реактивам, десорбирующим кислым и щелочным растворам и иметь гладкую поверхность и влагостойкие слабосорбирующие покрытия, облегчающие удаление радиоактивных загрязнений.
Наиболее широко используемым средством коллективной защиты от ионизирующего излучения является экранирование. Под термином «экран» понимают передвижные или стационарные оградительные устройства (например, щиты), предназначенные для поглощения или ослабления ионизирующего излучения. Экранами служат также стенки сейфов для хранения радиоактивных изотопов, стенки боксов, защитных камер и др. (рис. 97)
Рис. 96. Классификация средств коллективной защиты от ионизирующих излучений
Эффективность экранов определяется, в первую очередь, материалом, из которого они выполнены, и толщиной.
Выбор материала для защитного экрана производится с учетом защитных и механических свойств, плотности и стоимости. Защитные свойства экрана определяются, прежде всего, преобладающим видом излучения.
Для защиты от альфа-излучения достаточен слой воздуха в несколько сантиметров, т.е. небольшое удаление от источника. Применяют также тонкую фольгу, лист бумаги, экраны из плексигласа и стекла, толщиной в несколько миллиметров.
Бета-частицы, так же как альфа-частицы, обладая очень высокой плотностью ионизации, теряют свою энергию и поглощаются в сравнительно тонких слоях вещества. Однако они при прохождении через вещество расходуют свою энергию не только на ионизационные, но и радиационные потери, заключающиеся в торможении бета-частиц внешним полем ядер или электронов поглотителя, приводящим к образованию тормозного излучения. В связи с этим экраны для защиты от бета-излучения изготавливают из материалов с малой атомной массой (например, алюминия), которые дают наименьшее тормозное излучение.
Защитные свойства материалов от нейтронного излучения определяются их замедляющей и поглощающей способностью, степенью активации.
Быстрые нейтроны наиболее эффективно замедляются веществами с малым атомным номером. К таким материалам относятся графит, а также водородосодержащие вещества (легкая и тяжелая вода, пластмассы, полиэтилен, парафин). Защита из воды конструктивно выполняется в виде секционных баков из стали и других материалов.
Рис.
97. Конструкции защитных устройств:
а
– экран из органического стекла (1 –
смотровое окно; 2 – подставка); б – сейф
стационарный стенной
защитный (1 –
стальной шкаф; 2 – свинцовая дверь с
замком); в – экран настольный передвижной
с двумя захватами (1 – боковые стенки;
2 – передняя стенка; 3 – смотровое окно;
4 – захваты); г – сейф стационарный
стенной защитный поворотный (1 – дверца
с замком; 2 – кожух; 3 – указатель; 4 –
маховик; 5 – барабан);
д – бокс защитный
перчаточный на одно рабочее место (1 –
корпус бокса; 2 – перчатки; 3 – смотровое
окно; 4 – тягонапоромер; 5 – вытяжной
фильтр; 6 – форкамера; 7 – подставка); е
– передвижной экран
для
защиты от радиоактивных измерений (1 –
смотровое окно; 2 – манипуляторы; 3 –
механизм передвижения)
Для эффективного поглощения тепловых нейтронов применяются соединения с бором – борная сталь, бораль, борный графит, карбид бора, а также кадмий, бетон (на лимонитовых и других рудах).
Гамма-излучение наиболее эффективно ослабляется материалами с большим атомным номером и высокой плотностью (свинец, сталь, бетон на магнетитовых рудах, свинцовое стекло).
Для комбинированной защиты от нейтронов и гамма-излучения используют смеси тяжелых материалов с водой или водородосодержащими материалами, а также экраны, состоящие из нескольких слоев из тяжелых и легких материалов (свинец-полиэтилен, железо-вода и др.).
Толщина защитных экранов из различных материалов определяется в первую очередь интенсивностью излучения, расстоянием персонала от источника и временем пребывания в зоне воздействия излучения.
Для определения толщины защиты от фотонного излучения на практике широко применяются универсальные таблицы, построенные на основании расчетных и экспериментальных данных. Входными параметрами этих таблиц являются энергия фотонов Е и кратность ослабления k, под которой понимают отношение эквивалентной дозы или мощности эквивалентной дозы при отсутствии защиты к аналогичным величинам за защитным экраном толщиной d (табл. 33).
Таблица 33