Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика

• Название: Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика
• Дата: 22.04.2022
• Размер: 5.76 Mb.
• Имя файла: Total-3-6-new-bolshoy.docx
• Тип: Учебное пособие; #490571
• страница: 22 из 45

Глава 6

ЗАЩИТА ОТ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
МЕТОДЫ РАСЧЕТА

Содержание

1. 
   Связь дозы и потока гамма-квантов. Коэффициент поглощения -квантов. Электронное равновесие.
   
2. 
   Керма постоянная и керма эквивалент радионуклидного источника.
   
3. 
   Гамма постоянная и радиевый гамма-эквивалент радионуклидного источника.
   
4. 
   Закон ослабления узкого пучка.
   
5. 
   Поле излучения источников различной формы.
   
6. 
   Закон ослабления широкого пучка, Факторы накопления.
   
7. 
   Кратность ослабления.
   
8. 
   Универсальные таблицы для расчета защиты.
   

6.1 Связь дозы и потока гамма-квантов. Коэффициент поглощения -квантов. Электронное равновесие

Для расчета дозы, которая является удельной поглощенной энергией, необходимо знать поток гамма-квантов в данной точке, их энергию и поглощающие свойства среды. Одной из важных сред, которая нас будет интересовать, является воздух. Во-первых, излучение распространяется в воздухе. Во-вторых, атомный состав воздуха достаточно близок к соответствующему составу биологической ткани. Гамма излучение в воздухе ослабляется за счет рассеяния незначительно. Основным фактором является геометрическое ослабление.

Для связи мощности дозы и потока гамма-квантов от точечного моноэнергетического источника можно записать следующее соотношение:



Здесь А – активность источника, т.е. число распадов в единицу времени равно числу частиц в единицу времени; Ф – плотность потока гамма-квантов с энергией Е на расстоянии r от источника; I– плотность потока энергии; - скорость поглощения энергии на единицу массы, т.е. мощность дозы ( – плотность вещества,  - линейный коэффициент поглощения -квантов).

Большинство реальных источников являются немоноэнергетическими. Они излучают несколько групп (линий) гамма-квантов.

В этом случае мощность дозы вычисляют по принципу суперпозиции.



Здесьi– номер линии (группы), n_i– количество гамма-квантов группы i на один распад.

Коэффициент поглощения представляет собой макроскопическое сечение взаимодействия, которое в случае гамма-квантов принято обозначать . Размерность - см^-1, т.к. доза есть энергия, поглощенная в единице массы, то в выражение должна входить плотность . Записывают - массовый коэффициент поглощения.

Если известна мощность дозы в воздухе, то переход к мощности дозы в биологической ткани выполняется следующим образом:



в диапазоне энергий -квантов 0.04  15 МэВ.

Ниже в таблице 6.1 дан состав мягкой биологической ткани , для сравнения, воздуха.

Таблица 6.1 - Сравнительный состав мягкой биологической ткани и воздуха.

Элемент	Массовый %
	ткань	воздух
Водород	10	0.00008
Азот	4	75.5
Кислород	74	23.2
Углерод	12	0.046

Этому составу для ткани соответствует формула (C₅H₄₀O₁₈N)_n. Видно, что этот состав количественно отличается от состава воздуха.

Необходимо иметь ввиду то, что часть энергии, переданной гамма-излучением заряженным частицам, может покидать интересующий нас объем. Баланс можно записать следующим образом:

_,

где К - керма гамма-излучения (фактически переданная энергия)⁶,

L – утечка (часть энергии покидает рассматриваемый объем за счет вылета из объема части электронов),

В - унос энергии тормозным излучением.

Если L = 0, то существует электронное равновесие. Это означает, что взамен электронов, ушедших из объема, в этот объем из окружения поступает столько же электронов. Тормозным излучением в воздухе можно пренебречь. Тогда доза совпадает с кермой.