Материал: Романцов В.П., Романцова И.В., Ткаченко В.В. Сборник задач по Дозиметрии и защите от ионизирующего излучения

ника qs (вывести формулы (4.18) – (4.20)).

4.17.Определить плотность потока -квантов, создаваемую объемным цилиндрическим непоглощающим источником на его оси (рис. 4.6) (вывести формулу (4.21)). Объемная мощность источника qV.

4.18.Рассчитать плотность потока первичных -квантов над полубесконечным излучающим пространством (рис. 4.7) с объемной мощностью источника qV (вывести формулу (4.22)).

4.19.На внутреннюю поверхность полого цилиндра (диаметр и высота по 0,2 м) тонким слоем нанесен радиоактивный источник с

общим керма-эквивалентом 4 106 нГр м2/с. Определить мощность воздушной кермы в середине этого цилиндра.

4.20. Труба (диаметр 0,25 м, длина 6 м) использовалась ранее для нефтеперегонки. Мощность воздушной кермы, измеренная на расстоянии 1 м от торца трубы вдоль центральной оси трубы, равна 10 мкГр/ч. Определить адсорбированную поверхностную активность и массу 226Ra, находящегося в равновесии с дочерними продуктами распада.

4.21. Объемная активность 137Cs, измеренная над океаном, составляет 9 10-6 Бк/м3. Определить годовую эффективную дозу внешнего облучения человека, находящегося на поверхности океана (на корабле, катере, плоту и т.д.) от -излучения 137Cs в воздухе а) без учета рассеянного в воздухе излучения; б) с учетом многократно рассеянного излучения. Линейный коэффициент ослабления в воздухе

( = 0,662 МэВ) = 9,95 10-5 см-1.

4.22. Пруд-охладитель при АЭС загрязнен продуктами деления, при этом объемная активность 137Cs составляет 80 Бк/л. Рассчитать эффективную дозу за год, обусловленную -излучением 137Cs, содержащегося в воде, если предполагается, что человек будет находиться на поверхности пруда в общей сложности 130 часов в течение года. Считать геометрию облучения изотропной, в расчетах учесть многократно рассеянное в воде -излучение.

4.23.Обширный водоем равномерно загрязнен продуктами деления

судельным керма-эквивалентом 80 нГр/(с м). Рассчитать мощность воздушной кермы на поверхности водоема, если средняя энергия фотонов продуктов деления равна 0,8 МэВ. Расчеты провести с учетом и без учета многократно рассеянного излучения в воде.

4.24.Водный раствор 137Cs находится в цилиндрическом открытом сосуде (бочке), имеющем радиус 1 м и высоту 1,7 м. После удаления

56

раствора на боковых стенках и дне осталась равномерно распределенная по поверхности активность. Определить поверхностную адсорбированную активность, если измеренная мощность воздушной кермы в плоскости дна цилиндра на расстоянии 3 м от центра составляет 0,5 мкГр/с. Ослаблением излучения в воздухе и стенках сосуда пренебречь.

4.25. В цилиндрическом сосуде (диаметр 10 см, высота 10 см) содержался раствор 152Eu (ГК = 41,2 аГр м2/(с Бк), Т1/2 = 13,2 года). После удаления из сосуда раствора мощность воздушной кермы, измеренная

на расстоянии 5 см от верхнего основания, составила 5 мкГр/с. Считая, что активность 152Eu равномерно адсорбировалась на поверхности дна и стенок цилиндра, определить количество 152Eu, осевшего на поверхности цилиндра.

4.26. По трубам прокачивается газ 131I, который адсорбируется в цилиндрической колонке (диаметр 1 м, высота 0,2 м) до удельной активности 80 Бк/л. Определить мощность воздушной кермы фотонов на оси колонки на расстоянии 1 м от ее поверхности, считая, что цилиндрическая колонка полностью и равномерно заполнена 131I. Ослаблением излучения в воздухе, стенках труб и колонке пренебречь.

5.ЗАЩИТА ОТ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

1.Под геометрией узкого пучка («хорошая» геометрия) подра-

зумевается геометрия измерений, при которой регистрируется только нерассеянное излучение. Если диаметр поглотителя очень

мал, детектор будет регистрировать только те -кванты, которые не претерпели взаимодействий на пути к детектору (рис. 5.1).

*

S P D

Рис. 5.1. Распространение -квантов в условиях «хорошей» геометрии: S – источник; D – детектор; Р – поглотитель

57

2. Закон ослабления в геометрии узкого пучка -квантов с энер-

гией при прохождении защиты толщиной d (в направлении от источника к детектору)

где G и G0 – мощности дозиметрической величины в точке детек-

тирования за защитой и в отсутствие защиты соответственно; (Z, )

– линейный коэффициент ослабления -квантов в веществе с атомным номером Z.

3.Геометрия широкого пучка («плохая» геометрия) – такая геометрия измерений, при которой детектор регистрирует нерассеянное и рассеянное излучение.

4.Закон ослабления в геометрии широкого пучка -излучения с энергией при прохождении защиты толщиной d в бесконечной геометрии измерений

где B( d, Z, ) – фактор накопления дозиметрической величины G для материала защиты, представляющий собой превышение характеристик поля нерассеянного и рассеянного излучения над характеристиками поля нерассеянного излучения, или иными словами, характеризующий отношение показания детектора при измерении

вгеометрии широкого пучка к показанию детектора при измерении

вгеометрии узкого пучка.

5.Различные виды геометрии защит представлены на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Геометрия защит и различные траектории рассеянных в среде частиц: а) бесконечная защита; б) и в) полубесконечная защита; г) барьерная защита; д) ограниченная защита

58

Если источник и детектор находятся внутри какой-то среды и добавление дополнительных слоев материала в любом месте защиты не изменяет показаний детектора, то такая защита называется бесконечной. Как правило, это выполняется, когда расстояние между источником (или детектором) и границей среды по линии, их соединяющей, составляет не менее четырех шести длин свободного пробега ( )12 и две – три длины свободного пробега перпендикулярно этой линии.

6. Фактор накопления в бесконечной среде (рис. 5.2 а) может быть представлен в аналитическом виде (формула Тэйлора):

где А1, 1 и 2 – табулированные коэффициенты, являющиеся функцией только энергии для данного защитного материала (табл.

П.24).

7. Фактор накопления в барьерной геометрии (рис. 5.2 г)

Вбар. = В( , d, Z) D(Z, d), (5.4)

где В( , d, Z) – фактор накопления в бесконечной геометрии;D (Z, d) – поправка на барьерность (табл. П.23).

8. Фактор накопления для гетерогенной защиты из N слоев различных материалов (i – номер слоя; слой с номером N – самый удаленный от источника) рассчитывается по формуле Д.Л.Бродера с сотр.:

Для трехкомпонентной защиты, например, Fе+Pb+Al, формула (5.5) выглядит следующим образом:

12Длина свободного пробега -квантов величина, обратная линейному коэффициенту ослабления : = 1/ .

13Если первый слой (от источника) – алюминий, второй – железо, в выражении

(5.6) надо поменять местами индексы Fе Al.

59