Расчет защиты от рассеянного гамма-излучения с помощью универсальных таблиц

Мощность эквивалентной дозы в т. А (рис. 11.2) можно определить следующим образом.

где

— мощность эквивалентной дозы, «упавшая» на всю площадку S (м²) (рис. 11.2). Причем 5 = /(0_о, 0_к), где 0_О — угол падения первичного излучения на поверхность рассеивателя относительно нормали, 9_К — угол раствора коллиматора источника (половина угла при вершине конуса коллиматора).

— мощность эквивалентной дозы от первичного пучка на поверхности рассеивателя. Значение, а — см. выражение (11.2), a F — расстояние от источника до центра площадки 5. а_р(Е₀,9₀; 9, ф) — дифференциальное дозовое альбедо в направлении, определяемом углами 9, (р; R — расстояние от центра площадки S до точки А, в которой определяется поле рассеянного излучения.

Пренебрежем зависимостью дифференциального альбедо от направления выхода рассеянного излучения и будем определять его величину следующим образом

где a_D(E_u,9₀) — интегральное дозовое альбедо. Отметим, что точность такого упрощения вполне достаточна для расчета защиты. Подставляя выражения (11.14), (11.15) и (11.16) в (11.13), получим.

Выражение (11.17) определяет мощность эквивалентной дозы рассеянного излучения на расстоянии R от места падения первичного пучка. Размерность.

Н в соответствии с размерностью величины а — (мкЗв/ч).

Дальше поступаем стандартно для этого метода расчета:

• • зная Н и ДМД, находим кратность ослабления к = Я/ДМД;
• • по универсальным таблицам находим толщину защиты d .

Но для какой энергии? При расчете защиты от рассеянного излучения надо ориентироваться на наибольшую энергию этого излучения (большая толщина защиты), чему соответствует наименьший угол рассеяния первичного излучения 0_V. В большинстве практических случаев первичное излучение падает вертикально вниз, и тогда наименьший угол рассеяния 0_у ~ 90° и рассеянное излучение распространяется вдоль поверхности рассеивателя. При этом полагают, что средняя энергия рассеянного гамма-излучения радионуклидов E_s =0,15 МэВ [5]. Но эффективная энергия первичного гамма-излучения радионуклидов может быть меньше 0,15 МэВ, поэтому будем использовать для E_s следующие значения:

• • E_s =0,15 МэВ, если Е_эфф >0,15 МэВ;
• • E_S=E^ф., если Е._)фф <0,15 МэВ. Так как при комптоновском

рассеянии чем меньше энергия первичных фотонов, тем меньше потерянная энергия при рассеянии и тем ближе E_s к ?_1фф .

Если расстояние R не меняется с изменением толщины защиты d, то выражения (11.17) достаточно для определения ее толщины. Если же расстояние R возрастает с увеличением d (см. случай б) на рис. 11.2), то удобно в выражение (11.17) ввести расстояние до защиты R_r Кроме этого, воспользуемся методом итераций и тогда получим окончательное выражение для кратности ослабления, которое надо использовать для расчета защиты от рассеянного излучения с помощью универсальных таблиц.

Выражение (11.18) записано для случая, когда источник задан через его гамма-эквивалент.

Пример. Рассчитать толщину защиты из бетона от рассеянного излучения «Со активностью 6000 Ки. Первичный пучок направлен вертикально вниз в бетонный пол, F -1 м, расстояние до защиты R_s- 2 м. Угол раствора конического коллиматора в защитном контейнере равен 15°. За защитой находится население.

Решение

1. Находим величину площади S, на которую падает первичный пучок.

2. Из табл. 10.1 находим интегральное дозовос альбедо.

3. Записываем выражение для кратности ослабления с учетом того, что задана активность источника.

• 4. Первая итерация (ДМД = 0,06 мкЗв/ч): Аг, = 4,4−10¹*. По универсальным таблицам Гусева (см. табл. П1.8) для эффективной энергии рассеянного излучения 0,15 МэВ находим толщину бетонной защиты d_x ~ 550 мм.
• 5. Вторая итерация. к_х = 2,7 • 10⁵, ^/, а 530 мм.
• 6. Принимаем за окончательный результат с/_бет = 530 мм.

Самостоятельно рассчитайте для этого источника толщину защиты из бетона от первичного излучения, полагая R, = 2 м. Сравните полученный результат с предыдущим. Во сколько раз можно уменьшить толщину защиты (а следовательно и стоимость), если проектировать ее только от рассеянного излучения?

Мы рассмотрели лишь один метод расчета защиты от рассеянного гамма-излучения радионуклидов — с помощью универсальных таблиц. На этом и ограничимся. В литературе (см., например, [5]) приводятся и другие методы, но их точность много ниже рассмотренного метода.

В заключение этой лекции запишем формулы для расчета безопасного расстояния R₀ и безопасного времени работы t_{) (в течение недели) с источником рассеянного фотонного излучения при отсутствии защиты (см. формулы (8.8) и (8.9) — для первичного излучения). Это особенно важно при работе с источниками малой мощности. Соответствующие выражения легко получить из формулы (11.17), если заменить в ней Н на ДМД = Г1ДДД, где ПДД — предельно допустимая эквивалентная доза за неделю (мкЗв), a t — время работы за неделю (ч).