ФОС - Защита от ионизирующего излучения. Элемент образовательной

• Название: Элемент образовательной
• Дата: 14.10.2022
• Размер: 1.39 Mb.
• Имя файла: ФОС - Защита от ионизирующего излучения.pdf
• Тип: Документы; #733348
• страница: 1 из 4

1. Роль дисциплины «Защита от ионизирующего излучения» в формировании компетенций выпускника:
Элемент
образовательной
программы (дисциплина,
практика, ГИА)
Семестр
Код
компетенции
Наименование компетенции
Индикаторы достижения компетенций
Составляющие результатов освоения (дескрипторы
компетенций)
Код
индикатора
Наименование индикатора
достижения
Код
Наименование
Защита от
ионизирующего
излучения
3
ОПК(У)-2
Способен применять современные методы исследования, оценивать и представлять результаты выполненной работы
И.ОПК(У)-
2.1
Применяет современные методы исследования процессов, факторов и характеристик в соответствующих областях знаний, оценивает погрешности и неопределенности результатов
ОПК(У)-2.1В1
Владеет навыками применения современных методов измерения, расчета, анализа или моделирования величин и характеристик в соответствующих областях знаний, оценки погрешностей и неопределенности результатов
ОПК(У)-2.1У1
Умеет применять современные методы измерения, расчета, анализа или моделирования величин и характеристик в соответствующих областях знаний, оценивать и представлять результаты выполненной работы
ОПК(У)-2.1З1
Знает современные методы измерения, расчета, анализа или моделирования величин и характеристик в соответствующих областях знаний, оценки и представления результатов выполненной работы
ПК(У)-1
Способность к созданию теоретических и математических моделей в области ядерной физики и технологий
И.ПК(У)-1.1
Создает теоретические, физические и математические модели, описывающие процессы и механизмы переноса излучений, ядерных материалов, радиоактивных веществ, и применяет их для решения задач в области ядерной и радиационной безопасности
ПК(У)-1.1В4
Владеет навыками расчета лабиринтной защиты медицинских электронных ускорителей от тормозного и фотонейтронного излучения с использованием пакетов специальных прикладных программ для расчета защиты
ПК(У)-1.1У4
Умеет создавать физические модели и производить расчет лабиринтной защиты медицинских электронных ускорителей от тормозного и фотонейтронного излучения
ПК(У)-1.1З4
Знает основные процессы взаимодействия фотонов и нейтронов с веществом, модели защиты медицинских электронных ускорителей от тормозного и фотонейтронного излучения
ПК(У)-2
Готовность применять методы исследования и расчета процессов, происходящих в современных физических установках и устройствах в области ядерной физики и технологий
И.ПК(У)-2.5
Рассчитывает защиту от ионизирующих излучений от радионуклидных источников, заряженных частиц, рентгеновского, тормозного и нейтронного излучения с
ПК(У)-2.5В1
Владеет методами расчета характеристик радиационного поля для излучений различного типа по заданным параметрам источника, опытом обработки, систематизации и анализа полученных результатов, пакетами специальных прикладных программ для расчета защиты

Элемент
образовательной
программы (дисциплина,
практика, ГИА)
Семестр
Код
компетенции
Наименование компетенции
Индикаторы достижения компетенций
Составляющие результатов освоения (дескрипторы
компетенций)
Код
индикатора
Наименование индикатора
достижения
Код
Наименование
использованием пакетов специальных программ
ПК(У)-2.5У1
Умеет использовать инженерные методы расчета защиты от радионуклидных источников, заряженных частиц, рентгеновского, тормозного и нейтронного излучения с использованием пакетов специальных программ
ПК(У)-2.5З1
Знает физические величины и единицы их измерения в области радиационной безопасности, основные положения норм радиационной безопасности, свойства и характеристики гамма-излучения радионуклидных источников, источников рентгеновского, тормозного и нейтронного излучения, инженерные методы защиты от ионизирующего излучения
ПК(У)-4
Способность оценивать риск и определять меры безопасности для новых установок и технологий, составлять и анализировать сценарии потенциально возможных аварий, разрабатывать методы уменьшения риска их возникновения
И.ПК(У)-4.8
Оценивает радиационные риски и необходимость построения защиты от ионизирующих излучений при работе с радионуклидными источниками ионизирующего излучения и ускорителями частиц
ПК(У)-4.8В1
Владеет методами расчета характеристик радиационного поля для излучений различного типа по заданным параметрам источника, с целью оценки рисков и определения мер радиационной безопасности
ПК(У)-4.8У1
Умеет производить расчет характеристик радиационного поля для излучений различного типа по заданным параметрам источника, с целью оценки рисков и определения мер радиационной безопасности
ПК(У)-4.8З1
Знает нормы радиационной безопасности, свойства и характеристики гамма- излучения радионуклидных источников, источников рентгеновского, тормозного и нейтронного излучения

2. Показатели и методы оценивания
Планируемые результаты обучения по дисциплине
Код индикатора
достижения
контролируемой
компетенции (или ее
части)
Наименование раздела
дисциплины
Методы оценивания
(оценочные мероприятия)
Код
Наименование
РД 1
Способность контролировать выполнение основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами на основе основных нормативных документов в области радиационной защиты.
И.ПК(У)-2.5
Раздел 1. Введение в физику защиты
Самостоятельная работа, выполнение ИДЗ, лабораторные работы
РД 2
Способен рассчитывать характеристики радиационного поля от излучений различного типа по заданным параметрам источника, обрабатывать и анализировать полученные результаты, оценивать риски и определять меры радиационной безопасности.
И.ОПК(У)-2.1
И.ПК(У)-4.8
Раздел 2.
Защита от фотонного излучения
Раздел 3.
Защита от заряженных частиц
Раздел 4.
Защита от нейтронов
Самостоятельная работа, контрольные работы, выполнение ИДЗ, лабораторные работы
РД 3
Способен рассчитывать защиту помещений и лабиринтную защиту от фотонного излучения источников различного типа.
И.ОПК(У)-2.1
И.ПК(У)-1.1
И.ПК(У)-4.8
Раздел 2.
Защита от фотонного излучения
Выполнение ИДЗ, контрольная работа, лабораторные работы

3. Шкала оценивания
Порядок организации оценивания результатов обучения в университете регламентируется отдельным локальным нормативным актом – «Система оценивания результатов обучения в Томском политехническом университете (Система оценивания)» (в действующей редакции). Используется балльно- рейтинговая система оценивания результатов обучения. Итоговая оценка (традиционная и литерная) по видам учебной деятельности (изучение дисциплин,
УИРС, НИРС, курсовое проектирование, практики) определяется суммой баллов по результатам текущего контроля и промежуточной аттестации (итоговая рейтинговая оценка - максимум 100 баллов).
Распределение основных и дополнительных баллов за оценочные мероприятия текущего контроля и промежуточной аттестации устанавливается календарным рейтинг-планом дисциплины.
Рекомендуемая шкала для отдельных оценочных мероприятий входного и текущего контроля
% выполнения
задания
Соответствие
традиционной оценке
Определение оценки
90%÷100%
«Отлично»
Отличное понимание предмета, всесторонние знания, отличные умения и владение опытом практической деятельности, необходимые результаты обучения сформированы, их качество оценено количеством баллов, близким к максимальному
70% - 89%
«Хорошо»
Достаточно полное понимание предмета, хорошие знания, умения и опыт практической деятельности, необходимые результаты обучения сформированы, качество ни одного из них не оценено минимальным количеством баллов
55% - 69%
«Удовл.»
Приемлемое понимание предмета, удовлетворительные знания, умения и опыт практической деятельности, необходимые результаты обучения сформированы, качество некоторых из них оценено минимальным количеством баллов
0% - 54%
«Неудовл.»
Результаты обучения не соответствуют минимально достаточным требованиям
Шкала для оценочных мероприятий экзамена
% выполнения
заданий экзамена
Экзамен,
балл
Соответствие
традиционной оценке
Определение оценки
90%÷100%
18 ÷ 20
«Отлично»
Отличное понимание предмета, всесторонние знания, отличные умения и владение опытом практической деятельности, необходимые результаты обучения сформированы, их качество оценено количеством баллов, близким к максимальному
70% - 89%
14 ÷ 17
«Хорошо»
Достаточно полное понимание предмета, хорошие знания, умения и опыт практической деятельности, необходимые результаты обучения сформированы, качество ни одного из них не оценено минимальным количеством баллов
55% - 69%
11 ÷ 13
«Удовл.»
Приемлемое понимание предмета, удовлетворительные знания, умения и опыт практической деятельности, необходимые результаты обучения сформированы, качество некоторых из них оценено минимальным количеством баллов
0% - 54%
0 ÷ 10
«Неудовл.»
Результаты обучения не соответствуют минимально достаточным требованиям

4. Перечень типовых заданий
Оценочные мероприятия
Примеры типовых контрольных заданий
1.
Контрольные работы
Задачи для контрольной работы 1.
Для точечного изотропного источника, радионуклида
A
X
рассчитать:

постоянную распада (1/с);

среднее время жизни радиоактивных атомов (в единицах T
1/2
);

активность (Бк) через время t, если в начальный момент она равна 100 мКи;

массу (г) радиоактивных атомов в начальный момент времени;

дифференциальные и полную гамма-постоянные по мощности поглощенной дозы (аГр

м
2
/с

Бк);

мощность поглощенной дозы (мкГр/ч) на расстоянии 10 м через время t;

мощность экспозиционной дозы (Р/ч) в начальный момент времени на расстоянии 1 м.
Начальные данные взять из таблицы.
Дается таблица начальных данных для расчета, которые индивидуальны для каждого
студента.
Задачи для контрольной работы 2.
1. Точечный изотропный источник нейтронов с энергией 4 МэВ и мощностью q = 10 9 нейтр./с помещен в бак с водой. Во сколько раз уменьшится мощность дозы быстрых нейтронов (
0 33 МэВ
T
,

), измеренная в воде на расстоянии 90 см от источника, если между источником и детектором (вблизи источника) ввести пластину из железа толщиной 15 см.
2. Сферическая защита от нейтронов точечного изотропного моноэнергетического источника с энергией 4 МэВ выполнена из железа толщиной 30 см. Во сколько раз легче будет сферическая защита из графита, на выходе которой создается такая же плотность потока нейтронов с
2 МэВ
T

, как и на выходе железной защиты?
3. В центре бака с водой размером 2

2

2 м помещен точечный изотропный источник нейтронов спектра деления и мощностью q = 10 8 нейтр./с. Определить мощность эффективной дозы от нейтронов с пор
2 МэВ
T

на расстоянии 100 см от источника. Найти полную мощность эффективной дозы нейтронов.
4. Рассчитать отношение доз от нейтронного и гамма-излучения точечного изотропного источника
Po-α-Be с мощностью 10 9
нейтр./с в воде на расстоянии 90 см от источника.

Оценочные мероприятия
Примеры типовых контрольных заданий
Считать, что на 1 нейтрон испускается 1,5 гамма-кванта с
МэВ
4 44
E
,



, а
МэВ
4 2
n
T
,


5. Точечный изотропный источник нейтронов с энергией 4 МэВ и мощностью 10 9
нейтр./с находится вблизи стальной защиты толщиной 20 см. Найти за защитой мощность эффективной дозы от быстрых нейтронов с T
пор
= 2 МэВ и полную мощность эффективной дозы.
6.
Рассчитать отношение доз от нейтронного и гамма-излучения точечного изотропного источника
Ra-α-Be с мощностью 10 8
нейтр./с в воде на расстоянии 100 см от источника.
Считать, что на 1 нейтрон испускается 10 4
гамма-квантов с
МэВ
0 76
E
,



, а
МэВ
3 2
n
T
,


2.
Лабораторные работы
Задание для лабораторной работы BARRIER:
Точечный коллимированный источник моноэнергетических фотонов (РИ, ТИ, радионуклид) с ½ угла коллимации находится на левой границе барьера из некоторого вещества толщиной
10 ДСП. Для источников: РИ, ТИ, радионуклид расчет ДСП проводить по средней энергии.
Рассчитать методом Монте Карло в программе PCLab режим работы БАРЬЕР:
1. Зависимость числа фотонов за барьером от его толщины.
2. Зависимость энергии фотонов за барьером от его толщины.
3. Спектры фотонов за барьерами 2 ДСП и 5 ДСП.
4. Угловые распределения фотонов за барьерами 2 ДСП и 5 ДСП.
5. Зависимость числового и дозового альбедо от толщины барьера.
6. Спектр отраженных фотонов.
7. Зависимость мощности поглощенной дозы в воздухе за барьером от его толщины для мощности источника q (фотонов/с) или для тока 1 мкА, или активности
A
Бк.
Примечание:
РИ – рентгеновское излучение задается напряжением кВ, ТИ – тормозное излучение задается кинетической энергией электронов МэВ, мощность q (фотонов/с) задается для моноэнергетического источника, для РИ и ТИ задается ток i мкА, для радионуклида задается активность Бк.
Все результаты расчета представить в отчете в графическом виде с указанием размерностей.
Результаты расчета в PCLab нормируются: для радионуклида на 1 Бк, для остальных источников на 1 фотон/с. В радионуклидном источнике убрать электроны и позитроны.
Варианты заданий приведены в таблице.

Оценочные мероприятия
Примеры типовых контрольных заданий
Дается таблица начальных данных для расчета, которые индивидуальны для каждого студента.
Задание для лабораторной работы FLUX:
Гамма-излучение точечного изотропного радионуклида
X
A
Z
выходит из коллиматора с ½ угла при вершине 3º и падает на барьер толщиной d из вещества Y, который находится на расстоянии 2 см от источника. За барьером на расстоянии 1 см находится сцинтилляционный детектор:
а) NaI(Tl) с радиусом R
1
и толщиной
1
Z

. Защитная оболочка детектора выполнена из MgO и Al толщиной 1 мм каждого вещества. Детектор окружен свинцовой защитой толщиной 1 см с отверстием для пучка диаметром 10 мм.
б) полупроводниковый Ge с радиусом R
2
и толщиной
2
Z

, который окружен свинцовой защитой толщиной 1 см с отверстием для пучка диаметром 10 мм.
Рассчитать методом Монте Карло в программе PCLab режим работы FLUX (ПОТОК):
Распределение импульсов поглощенной в детекторах энергии гамма-излучения источника;
Аппаратурный спектр импульсов (функцию отклика детекторов, Detector Response Function
(DRF));
Полную эффективность регистрации детекторов (Eeff);
Эффективность детекторов по фотопику (PHeff).
Результаты расчета представить в графическом виде, а также геометрию, в которой проводится моделирование. Варианты заданий приведены в таблице.
Дается таблица начальных данных для расчета, которые индивидуальны для каждого
студента.
Некоторые задания для лабораторной работы BREMSSTRAHLUNG:
1) Рентгеновское излучение (РИ). U
max
= 300 кВ, мишень из W,
45
e

 
,
45




. Рассчитать и нарисовать спектры РИ для углов
0 , 45 , 90 .


 


Найти среднюю энергию спектров.
2) Рентгеновское излучение (РИ). U
max
= 200 кВ, мишень из Mo,
30 ,
60
e







,
45 ,
45
e







,
60 ,
30
e







. Рассчитать и нарисовать спектры РИ для углов
0 .


 
Найти среднюю энергию спектров.
3) Тормозное излучение (ТИ). Электроны с T
0
= 5 МэВ, мишень из W,
0
e

 
. Рассчитать и нарисовать: зависимость числа электронов, выходящих из барьера, от его толщины; зависимость числа фотонов, выходящих из барьера, от его толщины (определить оптимальную

Оценочные мероприятия
Примеры типовых контрольных заданий
толщину мишени max
d
); спектры ТИ для
0


 
и для толщин мишени:
max max max
0,5
;
; 2
d
d
d
d

Найти среднюю энергию спектров.
4) Тормозное излучение (ТИ). Электроны с T
0
= 8 МэВ,
0
e

 
, мишень W. Рассчитать и нарисовать: зависимость числа электронов, выходящих из барьера, от его толщины; зависимость числа фотонов, выходящих из барьера, от его толщины (определить оптимальные толщины мишеней max
d
); среднюю энергию фотонов от толщины барьера; спектры ТИ для
0 вперед и 0 назад.


 

и max
d
d

. Найти среднюю энергию спектров.
5) Тормозное излучение (ТИ). Протоны с T
0
=150 МэВ,
0
e

 
, мишень Cu. Рассчитать и нарисовать: зависимость числа протонов, выходящих из барьера, от его толщины; зависимость числа фотонов, выходящих из барьера, от его толщины (определить оптимальные толщины мишеней max
d
); среднюю энергию фотонов от толщины барьера; спектры ТИ для
0 , 30 , 60 .


 


и max
d
d

. Найти среднюю энергию спектров.
6) Тормозное излучение (ТИ). Позитроны с T
0
= 6 МэВ,
0
e

 
, мишень Be. Рассчитать и нарисовать: зависимость числа позитронов, выходящих из барьера, от его толщины; зависимость числа фотонов, выходящих из барьера, от его толщины (определить оптимальные толщины мишеней max
d
); среднюю энергию фотонов от толщины барьера; спектры ТИ аннигиляционного излучения для
0 , 30 , 60 .


 


и max
d
d

. Найти среднюю энергию спектров.
3.
Индивидуальные домашние задания (ИДЗ)