Материал: Романцов В.П., Романцова И.В., Ткаченко В.В. Сборник задач по Дозиметрии и защите от ионизирующего излучения
концепции сечения выведения для гетерогенной геометрии.
log(φ(t))
0 |
t |
↑ Rmin |
|
Пластина |
Водородсодержащая среда |
Рис. 6.3. Изменение плотности потока быстрых нейтронов в гетерогенной защите: тонкая линия – реальная картина, жирная линия – расчет с использованием концепции сечения выведения
Закон ослабления мощности поглощенной дозы нейтронов заданного первичного спектра набором пластин различных материалов можно представить в виде (свойство аддитивности сечений выведения)
D
m |
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
e |
|
z, ti |
DH z ti |
|||||
i 1 |
|
|
|
i 1 |
|
|
m |
|
|
( выв i ti ) |
, |
(6.12) |
i 1 |
где m – число пластин из различных материалов; выв i и ti – сечение выведения и толщина слоя вещества i-го компонента соответственно.
Сечение выведения (см2/г) для сложных по химическому составу сред (например, бетонов) рассчитывается по формуле
|
|
|
1 |
|
n |
|
, |
(6.13) |
выв |
|
выв i |
||||||
|
100 |
|
i |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
где n – число различных химических элементов в среде; выв i и i – сечение выведения (см2/г) и массовое содержание (%) i-го элемента соответственно.
На достаточно больших расстояниях измерение мощностей доз затруднено вследствие малой чувствительности дозиметров, хотя использование сечения выведения и предполагает, что измеряются именно мощности дозы быстрых нейтронов. В этом случае о величинах мощностей доз быстрых нейтронов судят по измерениям плотно-
76
стей потоков тепловых нейтронов, регистрируемых в этих же точках. Это обусловлено тем, что на достаточно больших расстояниях кривые ослабления мощности дозы быстрых нейтронов и плотности потока тепловых нейтронов практически эквидистантны (параллельны).
Метод сечений выведения может быть использован и для оценки мощности эффективной дозы от нейтронной компоненты облучения персонала при работе с лабораторными источниками, поскольку долевой вклад от нейтронов с энергией менее 0,3 МэВ не превышает нескольких процентов, и можно полагать, что все нейтроны быстрые. В этом случае на основании формулы (6.10) можно записать
|
|
выв t |
, |
(6.14) |
Eнейтр (z, t) Eнейтр Н (z t) e |
|
|||
а значение Eнейтр Н (z t) оценить через дозовые коэффициенты,
соответствующие геометрии облучения персонала и кратности ослабления защитой толщиной (z – t).
Мощность эффективной дозы E нейтронов с известным спектром в передне-задней и изотропной геометриях находится по значению плотности потока нейтронов данной энергии и дозовых
коэффициентов Е, представленных в табл. П.17: |
(6.15) |
E E . |
|
|
|
8. Для расчёта дозы нейтронов от лабораторных источников, наиболее часто располагаемых в баках с водой, удобно воспользоваться номограммами, в которых отображаются зависимости кратности ослабления эффективной дозы от толщины слоя воды d. Расстояние от стенки бака до оператора должно быть не менее 30-40 см. На рисунке 6.4 представлена номограмма для самых распространённых лабораторных нейтронных источников.
9.При расчёте защиты лабораторных источников, расположенных
вбаках с водой без примеси дополнительных поглотителей тепловых нейтронов, необходимо учитывать дозу от гамма-излучения при захвате тепловых нейтронов водородом. На рисунке 6.5 представлена зависимость отношения эффективной дозы захватного излучения к дозе нейтронов от размеров бака с водой. Из рисунка видно, что, начиная с толщины слоя воды примерно 37 см доза вторичного
-излучения начинает превышать дозу нейтронов, а при толщине воды около 90 см доза вторичного -излучения больше дозы нейтронного излучения источника уже в 100 раз.
77
k
5
105
2
104
1
3 4
103
102
101
100 |
|
|
0 |
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 |
d,см |
Рис. 6.4. Кратность ослабления k эффективной дозы нейтронов водой для то-
чечных изотропных источников: 1 Po-α-B; 2 Ra-α-Be; 3 Po-α-Be; 4 Pu-α-Be; 5 Cf-252
78
E /En
102
101
100
10-1
10-2
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 d, см |
|
|
Рис. 6.5. Отношение эффективной дозы вторичного гамма-излучения к эффектив-
ной дозе нейтронов для водных барьеров толщиной d (источник нейтронов деления)
АЧИ
79
ЗАДАЧИ
6.1. Точечный изотропный Pu- -Be-источник ( n 4 МэВ) имеет
мощность 8 106 нейтр./c. Определить расстояние, на котором будут обеспечены допустимые уровни облучения персонала в течение 36часовой рабочей недели (геометрию облучения считать ИЗО).
6.2.Определить кратность ослабления плотности потока тепловых нейтронов, нормально падающих на лист кадмия толщиной 1 мм. Микроскопическое сечение радиационного захвата кадмия
= 2520 б.
6.3.Определить, какую толщину кадмия следует выбрать, чтобы уменьшить в 105 раз плотность потока тепловых нейтронов, пада-
ющих нормально на защиту из кадмия ( Cd = 2520 б).
6.4. Плотность потока тепловых нейтронов, создаваемая точечным изотропным источником на рабочем месте оператора (персонал гр. А), равна 109 нейтр./(см2 с). Определить толщину защиты из кадмия ( Cd = 2520 б), при которой будут обеспечены допустимые уровни облучения персонала в течение 36-часовой рабочей недели в изотропной геометрии облучения.
6.5. Вычислить макроскопическое сечение взаимодействия нейтронов с энергией 14 МэВ для полиэтилена ((СН2)n), если микроскопические сечения взаимодействия нейтронов с энергией 14 МэВ для водорода и углерода составляют Н = 0,7 б, С = 1,4 б.
6.6. Плотность потока узкого моноэнергетического пучка быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ на рабочем месте составляет 108 нейтр./(см2 с). Какова должна быть толщина защитного экрана из воды, чтобы ослабить плотность потока нейтронов до допустимого значения для персонала гр. А? Считать геометрию облучения передне-задней. Микроскопические сечения взаимодействия нейтронов с энергией 14 МэВ для водорода и кислорода составля-
ют Н = 0,7 б, О = 1,6 б.
6.7. Плотность потока узкого пучка быстрых нейтронов с энергией 8 МэВ составляет на рабочем месте 107 нейтр./(см2 с). Какова должна быть толщина защитного экрана из полиэтилена ((СН2)n), чтобы ослабить плотность потока до допустимого значения для персонала гр. А? Геометрия облучения – передне-задняя. Микроскопические сечения взаимодействия нейтронов с энергией 8 МэВ
для водорода и углерода составляют Н = 1,2 б, |
С = 1,7 б. |
6.8. Определить кратность ослабления |
плотности потока |
80 |
|