Защита от ионизирующих излучений

Если в момент времени t число нераспавшихся атомов радиоактивного источника N= N(t), то за интервал времени dt распадется dN атомов и активность радионуклида* А = — N, а постоянная распада w = — N/N. Отсюда следует:

(6.65)

Так как масса одного атома равна а/n (где а — атомная масса, а

n = 6,022×10²³ — число Авогадро), то N атомов имеют массу М= Na/n и следовательно, активность источника массой M равна

А == wМп/а.

Из выражения (6.65) видно, что постоянная распада w связана с полупериодом распада T_1/2 (T_1/2 —время, за которое распадается половина атомов источника: N(t) = N_h / 2) соотношением w = ln2/T_1/2.

Защита от g -излучения. Мощность (поглощенной) дозы g-излучения в воздухе D (аГр/с) прямо пропорциональна активности А (Бк) точечного нуклида и обратно пропорциональна квадрату расстояния r (м) от изотропного источника до приемника:

(6.66)

где Г —керма-постоянная, (аГр×м²)/c×Бк). Интегрируя выражение (6.66), можно найти дозу в воздухе за некоторый интервал времени Т

(6.67)

Формулы (6.66) и (6.67) справедливы для расчета полей излучения точечных источников* в непоглощающей и нерассеивающей среде. Они позволяют выбрать такие значения А, r, t, при которых будут соблюдаться установленные нормами предельно допустимые уровни излучения. Если нормам удовлетворить нельзя, то между источником и приемником у-излучения располагают защиту.

При прохождении излучением защитной среды приемник регистрирует (рис. 6.55) как непровзаимодействовавшие со средой излучение 1 так и однократно 2 и многократно 3 и 4 рассеянное излучение. Излучение 5...9не достигает приемника: излучение 5, 6 из-за поглощения в среде, излучение 7, 8 из-за направления траектории за защитной средой не на приемник, а излучение 9 — вследствие отражения. В первом приближении расчет защиты можно произвести, учитывая только нерассеянное излучение. Мощность дозы излучения Дпри установке защитного экрана толщиной h (см. рис. 6.55) претерпевает изменение на расстоянии г по экспоненциальному закону:

Рис. 6.55. Схема прохождения излучений сквозь защиту

- при отсутствии защиты

Ḋ =

- при наличии защиты*,

где d— линейный коэффициент ослабления.

Определяя коэффициент защиты в виде , находят эффективность защиты

e = 101g k_w~ -4,345 h.

Чтобы учесть рассеянное излучение, мощность поглощенной дозы представляют в виде суммы

,

где Ḋ и В — сответственно мощность дозы нерассеянного излучения при наличии защиты и некоторая прибавка к этой мощности, учитывающая наличие рассеянного излучения; безразмерная величина называется фактором накопления. Фактор накопления зависит от всех характеристик источника и защитной среды, в том числе от толщины экрана. Его обычно определяют экспериментально и представляют в виде В = B(Sh, к, z), где е и z — соответственно энергия g-квантов и атомный номер защитной среды. В табл. 6.12 приведены значения фактора накопления и линейного коэффициента ослабления для некоторых материалов. С учетом рассеянного излучения коэффициент и эффективность защиты равны:

Таблица 6.12.