zadachi 11 ядерная. Сборник задач для самостоятельного решения по радиационной безопасности
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Мощность дозы убывает обратно пропорционально квадрату расстояния:  Поглощенная доза D  излучения в веществе с известным химическим составом может быть рассчитана по его экспозиционной дозе X: где KD – энергетический эквивалент экспозиционной дозы. Его величина зависит от выбора системы единиц и природы облучаемого вещества. Для воздуха величину энергетического эквивалента KD можно рассчитать следующим образом. Из определения рентгена следует, что при эспозиционной дозе X= 1P в 1кг сухого воздуха образуется 1,62·1015 пар однозарядных ионов. На один акт ионизации в воздухе затрачивается в среднем энергия 5,44∙10-18 Дж. Отсюда следует, что при экспозиционной дозе Х = =1Р поглащенная доза D= 5,44·10-18 Дж 1,62 1015 кг-1 =0,88∙10-2 Дж/кг= 0,88 рад. При вычислении по формуле поглощенной дозы D ( рад), в воздухе из известной экспозиционной дозы Х (Р), энергетический эквивалент KD =0,88 рад/Р. В единицах СИ (D, Гр; Х, Кл/кг) для воздуха энергетический эквивалент КD = 34,1 Гр/(Кл/кг). Поглощенная доза излучения и соответственно энергетический эквивалент экспозиционной дозы возрастают с увеличением атомного номера элементов, входящих в состав облучаемого вещества. Для биологической ткани, например при вычислении во внесистемных единицах ( D, рад; Х, Р) среднее значение KD = 0,96 рад/Р; в единицах СИ (D, Гр; Х, Кл/кг) – KD=37,2 Гр/(Кл/кг). Мощность экспозиционной дозы  на расстоянии r от точечного источника  -излучения, активность которого А, рассчитывается по формуле где Гγ – гамма- постоянная содержащегося в источнике радиоактивного вещества; А- активность источника. Таблица 6. Гамма постоянная Гγ
Интенсивность излучения J, проходящего через поглощающее вещество (закон ослабления):  ,где  - интенсивность падающего излучения; х-толщина слоя поглощающего вещества;  -линейный коэффициент ослабления (таблица 4 приведена в приложении).2.3. Поведение радионуклидов в организме животного или человека. Поведение радионуклидов в организме животного или человека характеризуется биологическим периодом полувыведения. Биологический период полувыведения (Тб) – время, за которое выводится из организма биологическим путем половина радиоактивного вещества накопленного в нем. Время Тэф, за которое число радионуклидов, накопленных в организме, уменьшается наполовину за счет биологического выведения и физического распада, называется эффективным периодом полувыведения. Тэф = (Т ∙ Тб) / ( Т + Тб) Значение Тб и Тэф для цезия и стронция, для отдельных органов и мышечной ткани, приведены в таблице 5 в приложении. Уменьшение содержания радионуклидов в различных органах (за исключением желудочно-кишечного тракта) происходит по экспоненциальному закону. Накопление радионуклидов в организме или отдельных органах при длительном поступлении описывается формулой: А = 1,45 F Тэф [1 – exp(-0,693t/ Тэф)], где А - активность радионуклидов в рассматриваемом органе (Бк), F – скорость поступления радионуклидов в организм (орган) (Бк/сут.), Тэф – эффективный период полувыведения (сут.), t– время накопления (сут.). При хроническом поступлении радионуклида его общее содержание в организме увеличивается, но довольно скоро (для цезия примерно через год) наступает равновесие. Это означает, что ежедневное поступление радионуклидов уравновешивается их биологическим выведением и распадом. Однако стронций-90 относится к тем радионуклидам, который не достигает равновесия в организме человека или животного даже в течение 50 лет. Стронций-90 обладает большей экологической и биологической опасностью, чем цезий-137. Специфическое скелетное распределение стронция-90 в живых организмах приводит к более интенсивному по отношению к другим органам и тканям тела, облучению костей и красного костного мозга, которое может вызвать развитие лейкозов. Этот радионуклид обладает высокой радиотоксичностью. При его большом внутреннем поступлении возникают эффекты острого лучевого поражения Энергия Еэф передаваемая органу при распаде каждого ядра с учетом биологической опасности излучения, называется эффективной энергией. Эквивалентная доза Н (Зв) внутреннего облучения организма или органа определяется по формуле: Н = АЕэф t / m, где А- активность радионуклидов в рассматриваемом органе (Бк), Еэф – эффективная энергия радионуклида (Дж),t – время облучения (сут.), m – масса облученного организма или органа (кг). Еэф находиться эксперементально, её значение для различных радионуклидов приведено в таблице 6 в приложении. Внутреннее облучение цезием-137 может стать причиной лейкемии, рака почек, печени, легких, кишечника, подавление лимфоидного кроветворения, угнетения функций косного мозга. Хроническое внутреннее облучение стронцием-90 заметно влияет на функции печени и почек, нейроэндокринную систему, иммунитет, частоту возникновения доброкачественных и злокачественных опухолей мягких тканей. Количественным показателем, характеризующим переход радионуклидов из рациона животных в 1 кг продукции, является коэффициент перехода: Кп= Апрод . 100/ Арац, (%) где Апрод – содержание радионуклидов (удельная активность) в продуктах животноводства (Бк/кг), Арац –суммарное содержание радионуклидов (активность) в суточном рационе животных (Бк). ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЗАДАЧА 2.1. На стройплощадке обнаружен закрытый источник -излучения. Идентифицировать источник и определить его активность А, если  на расстоянии R = 5м она составила 123,8410-10Kл/(кг·с), а слой свинца 7510-4м.Решение.  для Сs-137 = 3,24  . По справочнику В.Г. Гусева находим, что при d = 7510-4м, К = 2 и энергия Е = 10-13 Дж.  ;  .Ответ:  ЗАДАЧА 2.2. Определить эквивалентную мощность дозы облучения операторов  , которые работают на расстоянии R=1м от плутоний-бериллового источника с выходом нейтронов N = 3 106 нейтрон/c.Решение.  ;  ; D = 24,  ; ;  (бэр/с);  .Ответ: 10-8 Зв/с. ЗАДАЧА 2.3. Определить какую экспозиционную дозу получает житель района за год, если естественный фон составляет = 10-12 Kл/(кгс).Решение. t = 1 год = 365 24 3600 с;  Ответ: 3∙10-5 Кл/кг.. ЗАДАЧА 2.4. Телом массой m = 60 кг в течение t = 6 ч была поглощена энергия Е=1Дж. Найти поглощенную дозу и мощность поглощенной дозы в единицах СИ. Решение.  - поглощенная доза;    - мощность поглощенной дозы;  ; ;Ответ: 0,017 Гр; 7,7∙10-7 Гр. ЗАДАЧА 2.5 Поглощенная доза на почку составляет 28 рад. Определить дозу на гонады мужчин и женщин, если коэффициент q составляющих дозу гонад у женщины 0,1 (10%), у мужчины 5 10-3. Решение. D гонад жен. = D погл. ∙ q= 28 0,1 = 2,8 (рад); D гонад муж. = D погл. ∙ q= 28 5 10-3 = 14 10-2 (рад) = 0,14 рад. Ответ: 0,14 рад. ЗАДАЧА 2.6. В m = 10 г ткани поглощается 109 -частиц с энергией около Е = 5МэВ. Найти поглощенную и эквивалентную дозы. Коэффициент качества К для -частиц равен 20. Решение.  . ; ;  ; - эквивалентная доза;  - одной частицы; .Ответ: 8∙10-11 Гр;  .ЗАДАЧА 2.7. В магазине взята проба молока на радиометре, активность которой составила 5 имп/с, фон установлен в 1 имп/с. Дать экспертное заключение о возможности употребления молока в пищу.Чувствительность радиометра для молока Р=0,6107 л/Кu·c Решение. Чувствительность радиометра для молока Р = 0,6 107 л/Кu·c. Активность молока A =  A=   ;ВДУ для молока = 110-8Ku/л  Ответ: Молоко нельзя употреблять в пищу. ЗАДАЧА 2.8 В магазин поступила партия горчицы. На радиометре определили суммарную ‑активность. Дать экспертное заключение о пригодности употребления в пищу данной горчицы. Решение. Согласно ВДУ и дополнений к ним горчица не вошла в эти нормативные документы и по содержанию РВ не нормируется и радиационному контролю не подлежит. ЗАДАЧА 2.9. Рассчитать безопасное время работы на расстоянии 0,5 м от источника  активностью 37104 Бк (10мкKu).Решение.  , здесь 104 коэффициент перевода м2 в см2.  ; Кγ для  Cs – 3,52 Pсм2/(мкKu ч).Исходя из предельно допустимой дозы (ПДД) =D=5 бэр = =510-2 Зв, получаем безопасное время работы за год:  = 355 ч = 355 3600 с = 1278000 с. |
