КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные понятия и определения. Расчет защиты от ионизирующего излучения
Расчет защиты от ионизирующего излучения Практическая работа 6. В науке и в технике часто используют устройства, являющиеся источником ионизирующего излучения (ИИ) (рентгеновские установки, томографы, мониторы ПК, дифрактометры рентгеновские общего назначения (ДРОН), электронные микроскопы и т.д.), представляющего опасность для человека Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых с окружающей средой приводит к ее ионизации, т.е. образованию электрических зарядов противоположных знаков. Существуют два вида ионизирующих излучений [15]: - корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа-, бета-, нейтронное излучение); - фотонное - электромагнитное излучение с очень малой длиной волны (гамма- и рентгеновское излучение). Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, испускаемых при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. Энергия α-частиц не превышает нескольких МэВ (1 эВ = 1,60206·10-19 Дж). Излучаемые α-частицы движутся в среде практически прямолинейно со скоростью порядка 2·107 м/с. Вследствие своей большой массы эти частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом. Это обуславливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию: α-частица при движении в воздушной среде образует на 1 см пробега несколько десятков тысяч пар ионов. Для защиты от α-излучения применяют экраны из стекла, плексигласа толщиной в несколько миллиметров. Достаточной защитой от α-излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Заряд β-частицы равен -1, масса – в 7,5 тыс. раз меньше массы α-частиц. В зависимости от природы источника β-излучений скорость этих частиц может достигать 0,99 скорости света. Энергия β-частиц составляет несколько МэВ, длина пробега в воздухе порядка 18 м, а в мягких тканях человеческого тела - 2,5·10-2 м. β-частицы имеют более высокую проникающую способность, чем -частицы (из-за меньших массы и заряда).
Для защиты от β-излучения используют материалы с малой атомной массой (например, алюминий), а чаще комбинированные (со стороны источника — материал с малой, а затем далее от источника — применяют материал с большей атомной массой). Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 кэВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 кэВ) и быстрые нейтроны (от 500 кэВ до 20 МэВ). Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и атомной массы вещества, с которыми они взаимодействуют. Нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью (она существенно выше, чем у α- или β-частиц) и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Для защиты от нейтронного облучения применяют бериллий, графит и материалы, содержащие водород (парафин, вода). Для защиты от нейтронных потоков с малой энергией широко применяются бор и его соединения. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов. Гамма-излучение (рентгеновское) представляет собой высокочастотное электромагнитное излучение с высокой энергией (0,01-3 МэВ) и малой длиной волны (от 2·10-2 нм в сторону коротких волн). Практически не имеет массы и заряда. γ-излучение испускается при ядерных превращениях радионуклидов или аннигиляции (взаимодействии) частиц. γ-излучение обладает высокой проникающей способностью (за счет высокой энергии и малой длины волны). Ионизирующая способность γ-излучения меньше, чем у α- и β-излучения.
Для защиты от γ-излучений применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью (свинец, вольфрам), а также более дешевые материалы и сплавы (сталь, чугун). Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. Стационарные экраны выполняются из бетона и баритобетона γ–излучения оказывают сильное воздействие на биологический объект. Действие γ–лучей оценивается дозами излучения, являющимися количественными параметрами, позволяющим оценить степень и форму лучевых поражений организма человека.
Экспозиционная доза – отношение полного заряда всех ионов одного знака, созданных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия, к массе воздуха в этом объеме:
X = ΔQ / Δm,. (6.1) где X - экспозиционная доза, Кл/кг (1Кл/кг = 3,88·103 Р); ΔQ - полный заряд всех ионов одного знака созданных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия; Δm - масса воздуха в этом объеме.
Поглощенная доза – отношение средней энергии, переданная ИИ веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме:
D = ΔE / Δm, (6.2) где D - поглощенная доза,Гр (Грей) 1 Гр = 1 Дж/кг; ΔE - средняя энергия, переданная ИИ веществу в элементарном объеме, Дж; Δm - массе вещества в этом объеме, кг.
Эквивалентная доза – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR.:
HT,R = WR · DT,R, (6.3) где HT,R - эквивалентная доза, Зв (Зиверт) 1 Зв = 1 Дж/кг; DT,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, Дж/кг; WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.
Эффективная доза – эквивалентная доза, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида ткани, WТ:
ЕT,R = WТ · НT,R, (6.4) где ЕT,R - эффективная доза, Зв (Зиверт); НT,R – средняя эквивалентная доза в органе или ткани Т, Зв; WТ – взвешивающий коэффициент для ткани или органа.
Мощность экспозиционной дозы определяется:
PX = ΔX / Δt, (6.5) где PX - мощность экспозиционной дозы, Кл/(кг·с).
(1 Кл/кг·с =1 А/кг = 3,88·103 Р/с; 1 Р/c = 2,58·10-4 Кл/(кг·с) = 2,58·10-4 А/кг). Нормами радиационной безопасности НРБ-99 [16] установлены значения предельно допустимых доз излучения для персонала, непосредственно работающего с источниками ИИ, (группа А), остального персонала (группа Б) и населения, приведенные в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Значения предельно допустимой дозы внешнего облучения специалистов различной категории
Дата добавления: 2015-07-13; Просмотров: 572; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |