Радиационная безопасность обслуживающего персонала

Цилиндрическая форма источников весьма распространена в практике, поэтому существует несколько решений, описывающих их поле излучения [7]. Необходимо отметить, что ни одна из формул для определения поля излучения цилиндрического источника не имеет аналитического решения и не сводится к общеизвестным табулированным интегралам. Для этих источников выведены специальные функции, численные значения которых получены на ЭВМ.

В случае излучения цилиндрического источника за плоской защитой в радиальном направлении для вывода функции ослабления используется цилиндрическая система координат с центром в точке О. Интенсивность излучения в точке P в радиальном (боковом) направлении в плоскости нижнего основания самопоглощающего цилиндрического источника (рис. 5.1.)

Рис. 5.1. Излучение цилиндрического поглощающего источника в радиальном направлении

(5.1)

где x – путь фотона в источнике; y – путь фотона в защите; ρ,ψ-геометрические параметры (рис. 5.1); qV – объемная мощность источника. Эти геометрические параметры имеют вид

Введем новые безразмерные переменные интегрирования: k=h/R – относительная высота; m=ρ/R и n=z/R и получим окончательное выражение для интенсивности излучения цилиндрического источника в радиальном направлении за плоской защитой

где

В частном случае, когда детектор находится на высоте h1 от нижнего торца цилиндрического источника,

(5.2)

где В плоскости центрального сечения, когда h1=h/2, интенсивность излучения цилиндрического поглощающего источника

где . (5.3)

Численные значения функционалов поля излучения определяются с помощью ЭВМ и приведены в справочной литературе

Расчет толщины защиты с использованием номограмм для оценки требуемых функционалов поля излучения

При расчете толщины защиты от γ-излучения изотропных объемных источников с равномерно распределенной активностью удобно использовать графический метод расчета защиты, разработанный Н. Г. Гусевым.

Приведенные в приложении [6] номограммы для расчета защиты были построены решением соответствующих уравнений для предельно допустимой недельной дозы при облучении персонала (при 36-часовой рабочей неделе) за защитой.

Входной параметр номограмм – фиктивный объемный керма-эквивалент , [нГр·м2/(с·л)] см, который для цилиндрических источников определяется по формуле:

(6.1)

Здесь: - объемный керма-эквивалент источника,[(нГр·м2/(с·л)]; - линейные коэффициенты ослабления в материале источника и защиты соответственно, см-1.

При использовании номограммы для нестандартных условий проектирования защиты (самопоглощение излучения в теплоносителе и рассеяние излучения в материале защиты) . При этом

(6.2)

где n - относительный вклад первичных фотонов i-й энергии источника в полный спектр по мощности эквивалентной дозы; n=1, т. к. источник моноэнергетический;

, где ДМД - принятая при построении номограмм мощность эквивалентной дозы, соответствующая облучению персонала при 36-часовой рабочей неделе (в расчетах принято ДМД = 27 мкЗв/ч), - принятая в проекте мощность эквивалентной дозы

g - геометрический параметр характеризующий отличие положения точки детектирования от принятого расположения при построении номограмм, g = 1/2;

т - поправка на дифференциальный вклад рассеянных γ-квантов в материале источника, т=1(т.к. по условию задания рассеяние в материале источника не учитывается );

r - поправка учитывающая возможное наличие других источников или видов излучения, r=1;

s - поправка на адсорбцию активности на внутренних стенках аппаратуры;

(керма-эквивалент точечного изотропного источника , где - мощность воздушной кермы фотонного излучения с энергией фотонов больше δ=30 кэВ, Гр/с; r-расстояние от источника до точки детектирования. , где -керма-постоянная, Гр·м2/(с·Бк); А-активность радионуклида источника, Бк. Керма-эквивалент для объемного изотропного источника с равномерно распределенной активностью равен сумме керма-эквивалентов составляющих его точечных источников и

.

Поверхностный керма-эквивалент . Аналогично объемный керма-эквивалент и получаем, что , т.к. на внутренних стенках удельная поверхностная адсорбированная активность в два раза ниже объемной удельной активности и керма-постоянная остается неизменной);

и - коэффициент, характеризующий степень поглощения фотонов стенками емкости источника, где µ=µст=0,240см-1,d=1,5см - толщина стенок аппаратуры; В -соответствующий фактор накопления.

Фактор накопления в бесконечной среде может быть представлен в экспоненциальном виде:

(6.3)

где A1=2,9, α1=-0,0825 и α2=0,075 - табулированные коэффициенты, являющиеся функцией только энергии для железа [6].