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

нейтронов с энергией n > 2 МэВ точечного изотропного источника нейтронов деления слоем воды толщиной 1 м. Слой воды находится между источником и детектором.

6.9. В центре обширного бака из полиэтилена помещен точечный изотропный источник нейтронов с энергией 14,9 МэВ мощностью 108 нейтр./с. Определить плотность потока нейтронов с энергиейn > 2 МэВ на расстоянии 60 см от источника.

6.10.Точечный изотропный Po- -Be-источник помещен в бак с водой. Как изменится значение плотности потока детектируемых нейтронов, если не использовать поправку, вводимую на начальном участке кривой ослабления, характеризующую отклонение от экспоненциального закона ослабления излучения в защите?

6.11.В центре сферы радиусом 1 м, заполненной железными

опилками ( = 7,2 г/см3), помещен точечный изотропный источник нейтронов с энергией 14,9 МэВ мощностью 107 нейтр./c. Определить плотность потока нейтронов с n > 3 МэВ на расстоянии 40 см от источника.

6.12. В центре прямоугольного куба (1 1 1 м), заполненного серпентинитовым бетоном, помещен изотропный источник нейтронов спектра деления мощностью 5 107 нейтр./с. Определить плотность потока нейтронов с энергией n > 3 МэВ на расстоянии

25 см от источника. Принять, что длина релаксации нейтронов равна 24 г/см2.

6.13. Точечный источник нейтронов спектра деления находится за защитой из воды толщиной 90 см. Плотность потока нейтронов, попадающих на защиту, составляет 7 106 нейтр./(см2 с). Определить плотность потока за защитой для нейтронов с n > 2 МэВ. Воспользоваться данными табл. П.33, предполагая, что спектр

нейтронов деления реактора подобен спектру нейтронов деления

252Cf.

6.14.Защита из полиэтилена толщиной 50 см обеспечивает допустимую плотность потока нейтронов с энергией n > 2 МэВ от плоского изотропного источника нейтронов спектра деления. Определить, какую толщину защиты из полиэтилена надо добавить, чтобы сохранить прежнюю плотность потока за защитой, если мощность источника возросла в 50 раз.

6.15.Определить кратность ослабления плотности потока

нейтронов с энергией n > 3 МэВ плоского изотропного источника

81

нейтронов спектра деления в слое свинца толщиной 65 см.

Рис. 6.6. Геометрия задачи 6.16 по определению сечения выведения для железа

6.16. Для вычисления сечения выведения нейтронов спектра деления для железной пластины и точечного изотропного источника нейтронов деления измерялась плотность потока тепловых нейтронов а) в воде на расстоянии 80 см от источника: 0 = 100 нейтр./(см2 с); б) в воде на том же расстоянии, при помещении в зазор между источником и баком с водой железной пластины толщиной 10 см:= 20 нейтр./(см2 с). Определить микроскопическое сечение выведения нейтронов спектра деления для железа. Схема измерений изображена на рис. 6.6.

6.17. Точечный изотропный источник нейтронов спектра деления находится в баке с водой. На расстоянии 1 м от источника плотность потока тепловых нейтронов составляет 66 нейтр./(см2 с). Если вблизи источника поместить пластину из свинца толщиной 10 см (пластина вытеснит слой воды той же толщины), то плотность потока тепловых нейтронов уменьшится до 56 нейтр./(см2 с). Определить сечение выведения нейтронов спектра деления для свинца. Принять длину релаксации быстрых нейтронов спектра деления в воде равной 10 см.

6.18. Определить общую кратность ослабления нейтронов с

82

энергией n > 3 МэВ гетерогенной защитой реактора, состоящей из 10 см алюминия, 5 см свинца и 80 см воды. Макроскопическое сечение выведения для воды принять равным 0,1 см-1.

6.19.Рассчитать макроскопическое сечение выведения и длину

релаксации нейтронов с энергией n > 3 МэВ в двуокиси кремния SiО2 ( = 2,32 г/см3) для источника нейтронов спектра деления.

6.20.Определить кратность ослабления мощности поглощенной

дозы от нейтронов с энергией n > 3 МэВ от плоского мононаправленного источника спектра деления за гетерогенной защитой из железа, воды и полиэтилена толщиной 20, 65 и 80 см соответственно.

6.21. Во сколько раз изменится плотность потока нейтронов с энергией n > 2 МэВ в точке, находящейся на поверхности воды в бассейне глубиной 80 см, если вблизи источника нейтронов деления поместить пластину из свинца толщиной 10 см (пластина вытеснит слой воды той же толщины, а глубина бассейна при этом не изменится)?

6.22. Определить толщину водной защиты, обеспечивающей безопасную работу персонала на расстоянии 1 м от точечного изотропного Pu- -Be-источника в передне-задней геометрии облучения. Мощность источника 2 107 нейтр./с, длину релаксации считать равной 10,5 см. Решить задачу также с использованием номограммы рис. 6.4. Средняя энергия нейтронов Pu- -Be-источника составляет 4 МэВ.

6.23. Между оператором и источником 252Cf находится защита из оргстекла толщиной 10 см. Плотность потока тепловых нейтронов на рабочем месте составляет 50 нейтр./(см2 с), быстрых и промежуточных – 80 нейтр./(см2 с). Определить эффективную дозу на рабочем месте за шесть часов работы, считая, что облучение оператора происходит в передне-задней геометрии. Деформацией спектра нейтронов после прохождения защиты пренебречь.

6.24.Точечный изотропный Рu- -Ве-источник мощностью 5 108 нейтр./с помещен в центре прямоугольного бака с водой (1 1 1 м). Определить мощность эффективной дозы нейтронов в точке, находящейся на границе емкости. Считать геометрию облучения ПЗ, эффективную дозу рассчитать для нейтронов с энергией 4 МэВ.

6.25.На каком расстоянии от точечного изотропного Pu- -Be- источника мощностью 2 107 нейтр./с должен работать персонал гр. А, чтобы на рабочем месте плотность потока нейтронов при 36-часовой рабочей неделе не превышала половины предельно до-

83

пустимой плотности потока. Между источником и детектором установлена защита из парафина толщиной 15 см. Принять, что длина релаксации нейтронов Pu- -Be-источника в парафине составляет 9,05 см, а облучение персонала происходит в передне-задней геометрии.

6.26. Точечный изотропный Pu- -Be-источник находится на расстоянии 100 см от оператора (персонал гр. А) за защитой из парафина толщиной 20 см. Источник какой мощности допустимо использовать, чтобы персонал мог работать по 15 часов в неделю в течение года? Принять, что длина релаксации нейтронов Pu- -Be- источника в парафине составляет 9,05 см, а геометрия облучения – передне-задняя.

6.27.Определить толщину водной защиты от Pо- -B-источника мощностью 109 нейтр./с, при которой на рабочем месте персонала (гр. А) при 36-часовой рабочей неделе будет обеспечена допустимая плотность потока нейтронов. Расстояние от источника до места работы 200 см. Геометрия облучения – ПЗ.

6.28.Оператор из персонала гр. А находится на расстоянии 1 м от источника 252Cf мощностью 108 нейтр./с. Оценить толщину водной защиты, при которой будут обеспечены допустимые уровни облучения персонала в течение 36-часовой рабочей недели. Облучение происходит в передне-задней геометрии. Мгновенные и запаздывающие

-кванты 252Cf и вторичное -излучение в защите не учитывать.

6.29. Оператор из персонала гр. А находится на расстоянии 1 м от источника 252Cf мощностью 108 нейтр./с за водной защитой толщиной 50 см. Достаточна ли толщина защиты для обеспечения допустимых уровней облучения персонала в течение 36-часовой рабочей недели (передне-задняя геометрия облучения)? Учесть вклад в дозу мгновенных и запаздывающих гамма-квантов 252Cf и вторичного -излучения в защите. В источнике 252Cf испускается 2,3 мгновенных -квантов на распад с энергией 0,885 МэВ и 2,18 запаздывающих -квантов с энергией 0,958 МэВ.

6.30. Вычислить кратности ослабления нейтронов с энергией более 2 МэВ для источника спектра деления в воде при толщинах слоя 30, 60 и 100 см тремя способами:

-через длины релаксации;

-через сечение выведения гомогенной среды;

-по номограмме рис. 6.4.

84

Объяснить полученные результаты.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Физические постоянные:

Постоянная Авогадро NA = 6,022 1023 моль-1

Элементарный заряд (заряд электрона) e = 1,602 10-19 Кл = 4,8 10-10 ед. СГС Энергия покоя электрона mec2 = 0,511 МэВ

Связь между единицами измерения некоторых величин:

Время: 1 год = 365,26 сут = 8766 ч = 5,26 105 мин = 3,156 107 с; 1 с = 1,667 10-2 мин = 2,778 10-4 ч = 1,158 10-5 сут = 3,169 10-8 года.

1 Дж = 6,24 1018 эВ = 6,24 1012 МэВ.

Заряд: 1 Кл = 3 109 ед.СГС

Энергетические эквиваленты рентгена:

1 Р 1,61 1012 пар ионов на 1 г воздуха 5,45 107 МэВ/г воздуха 8,73 10-6 Дж/г воздуха 8,73 10-3 Гр 2,08 109 пар ионов на 1 см3 воздуха 7,05 104 МэВ/см3 воздуха 1,13 10-8 Дж/см3 воздуха при нормальных условиях.

Таблица П.1 Множители и приставки для образования десятичных кратных

и дольных единиц и их наименования