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

При известной временной зависимости плотности потока частиц(t) флюенс Ф за временной интервал t = t2 – t1 получается интегрированием

13. Поток энергии F – отношение изменения энергии излучения d частиц и фотонов, пересекающих заданную поверхность за интервал времени dt, к величине этого интервала:

Размерность потока энергии – Вт, Дж/с, МэВ/с.

14. Флюенс энергии отношение энергии излучения d , падающей на сферу с площадью поперечного сечения dS, к площади этого сечения:

Размерность – Дж/м2, МэВ/см2.

15. Плотность потока энергии (или интенсивность излуче-

ния I) – отношение изменения флюенса энергии d за интервал времени dt к величине этого интервала:

Размерность – Вт/м2, Дж/(м2 с), МэВ/(cм2 с).

Для моноэнергетического излучения с энергией интенсивность излучения I связана с плотностью потока частиц (фотонов) соотношением

Если излучение немоноэнергетическое, то необходимо знать спектр (энергетическое распределение) d /d , тогда интенсивность получается интегрированием по спектру:

ЗАДАЧИ

1.1. Какова активность (без учета дочерних продуктов) а) 1 г 22688 Ra и б) 1 г 23892 U ? Во сколько раз активность 22688 Ra больше активности 23892 U ?

1.2. Определить период полураспада T1 2 и постоянную распада

радионуклида, если за сутки его активность уменьшилась на а) 75 %; б) 0,01 %.

1.3.Определить массу 1 Ки естественного урана без учета дочерних продуктов (весовой состав приведен в табл. П.5).

1.4.Определить массу активных атомов нуклида 239Pu активностью а) 10 Бк, б) 10 Ки.

1.5.Определить в процентах (по массе) состав радиоактивных атомов 59Fe в образце металлического железа активностью 1010 Бк

имассой 10 г.

1.6.Определить удельную активность 40К в образце, представляющем собой соль KCl, если содержание 40К в естественном калии составляет 0,0118 % по массе.

1.7.Какой активностью обладает вагон с калийными удобрениями (KNO3), если масса удобрений 50 т, а содержание 40К в естественном калии составляет 0,0118 % по массе?

1.8.В известняковых почвах удельная активность 238U составляет 30 Бк/кг. Сколько миллиграммов 238U содержит 1 кг известняка?

1.9. Определить, сколько свинца 206Pb образовалось из 1 кг 238U за время существования Земли (4,5 109 лет).

1.10.Определить возраст древнего деревянного корабля, если известно, что активность изотопа 14С, содержащегося в нем, составляет 90 % активности того же изотопа в только что срубленных деревьях.

1.11.Источник 40К имеет активность 104 Бк. Найти число атомов 40К, содержащихся в этом источнике.

1.12.Точечный изотропный радиоактивный источник 3065 Zn ,

схема распада которого приведена на рис. 1.2, испускает 5 107 фотон/с. Рассчитать активность источника с учетом аннигиляционного излучения, предполагая, что все испускаемые позитроны поглощаются в источнике.

12

1.13. Рассчитать квантовые выходы всех -квантов, испускаемых радионуклидом, схема распада которого изображена на рис. 1.3. Относительные выходы -квантов с разной энергией относятся как

1(0,5 МэВ): 2(2 МэВ): 3(2,75 МэВ) = 18:5:7;4(1,5 МэВ): 5(2,25 МэВ) = 14:5.

1.14. Нарисовать схему распада 5425 Mn , если испускаются только -кванты с энергией 0,835 МэВ и квантовым выходом

100%.

1.15.Нарисовать схему распада радионуклида, если испускают-

1.16. Нарисовать схему распада радионуклида, если в паспорте на источник указано, что он – чистый излучатель аннигиляционных

13

фотонов с внешним выходом а) 200 %, б) 150 %.

1.17.При радиоактивном распаде ядер изотопа А1 с постоянной распада 1 образуется изотоп А2 с постоянной распада 2. Получить закон изменения числа радиоактивных ядер изотопа А2 с течением времени, полагая, что в начальный момент препарат содержал только ядра А1 в количестве N10.

1.18.При радиоактивном распаде ядер нуклида А1 с периодом полураспада 10 ч образуется нуклид А2 с периодом полураспада 15 ч. Предполагая, что в начальный момент образец содержал

только ядра А1, определить, через какой промежуток времени количество ядер А2 достигнет максимума.

1.19.Образец 226Ra был запаян в ампулу. Через сутки была измерена активность радона 222Rn (Т1/2 = 3,823 сут), которая составила

5 106 Бк. Определить активность 226Ra, которой он обладал перед запайкой ампулы.

1.20. Плотность потока фотонов, создаваемых источником 58Со, в начальный момент времени в точке детектирования составляла 108 фотон/(см2 с). Определить флюенс фотонного излучения в точке детектирования за время облучения 13 ч.

1.21.В первом сосуде объемом 60 л находится радиоактивная жидкость, имеющая объемную активность 2,3 102 Бк/м3, во втором сосуде объемом 90 л объемная активность составляет 1,6 103 Бк/м3. Жидкости из сосудов перелили в общий сосуд и разбавили 100 л дистиллята. Найти объемную активность среды в общем сосуде.

1.22.Какова будет объемная активность воздуха, если зал объемом 103 м3 с объемной активностью воздуха 12 Бк/л сообщить с помещением объемом 500 м3 с объемной активностью воздуха

5 Бк/л?

1.23.Рассчитать плотность потока -квантов на расстоянии

1 м от точечного изотропного источника 60Со активностью

1010 Бк.

1.24. Вычислить количество радиоактивных ядер в образце, содержащем 90Y, если при измерении на установке с эффективностью счета4 8% скорость счета -частицсоставляет105 част./мин.

4 Эффективность счета – отношение числа регистрируемых частиц к числу частиц, испущенных образцом.

14

1.25. Определить кинетические энергии электрона и позитрона, образующихся в элементарном акте эффекта образования пар в поле ядра, если энергия фотона равна 10 МэВ, а кинетическая энергия при образовании пары распределяется практически поровну между электроном и позитроном. Какая энергия будет поглощена в детекторе, если аннигиляционные -кванты покинут его объем? Тормозное излучение электронов и позитронов не учитывать.

1.26. Определить активность точечного изотропного источника 137Cs, находящегося на расстоянии 30 см от дискового детектора ( 6 см), если поток -квантов, падающих на поверхность детектора, составляет 103 1/с. Поверхность детектора расположена перпендикулярно линии, соединяющей центры источника и диска.

1.27. Флюенс фотонов от точечного изотропного источника 59Fe в точке детектирования составил 1012 1/см2. Найти начальную активность источника, если облучение длилось три месяца, а расстояние от источника до детектора равнялось 10 см.

1.28. Точечный изотропный источник 51Cr в начальный момент имеет активность 108 Бк. Найти флюенс фотонного излучения за год на расстоянии 50 см от источника.

2. БАЗОВЫЕ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

Базовые дозиметрические величины характеризуют меру взаимодействия ионизирующего излучения с веществом. Свойства базовых дозиметрических величин определяются только физическими процессами взаимодействия излучения с атомами и молекулами среды.

Прохождение ионизирующего излучения через вещество приводит к взаимодействию частиц и фотонов с атомами, в процессе которого происходит передача энергии излучения веществу. Результат передачи энергии рассматривается с двух сторон. Применительно к исходному излучению происходит изменение его энергии вследствие ее поглощения веществом. Применительно к веществу происходят объемное поглощение (абсорбция) энергии и изменение состояния вещества вследствие передачи энергии излучением. Таким образом, целесообразно рассматривать два аспекта передачи энергии излучения веществу:

15