Длины релаксация нейтронов в среда в зависимости от среды и энергия нейтронов

Фактор накопления в линейный коэффициент ослабления некоторых материалов, используемых при защите от излучений

Материал	е,МэВ	d, см^-1	Доэовый фактор накопления S при Sh
Bода     Алюминий     Свинец	0,5 0,50 1,00 5,00 10,00 0,05 0,50 1,00 5,00 10,00 0,05 0,50 1,00 5,10 10,00	0,20 0,10 0,07 0,03 0,02 0,86 0,22 0,16 0,08 0,06 82,1 1,70 0,77 0,48 0,55	4,42 2,44 2,08 1,57 1,37 1,70 2,37 2,02 1,48 1,28 - 1,24 1,37 1,21 1,11	22,6 12,8 7,68 3,16 2,25 6,20 9,47 6,57 2,96 2,12 - 1,69 2,26 2,08 1,58	90,9 62,9 26,1 6,27 3,86 38,9 21,2 6,19 3,96 - 2,27 3,74 5,55 4,34	74,0 11,41 6,38 58,5 11,9 7,32 - 2,73 5,86 23,6 39,2

В качестве примера вычислим коэффициент и эффективность защиты для свинцового экрана толщиной h = 13 см при работе с точечным радионуклидным источником. Пользуясь табл. 6.12, определяем, что без учета рассеянного излучения e = 4,34×0,77×13,0 = 43,4 дБ (k_W» 2,2×10⁴), а с учетом рассеянного излучения е = 43,4 – 10lg3,74 = 37,7 дБ (k_W» 5,9g10³).

Защита от нейтронного излучения. Пространственное распределение плотности потока (мощности дозы) нейтронов в большинстве случаев можно описать экспериментальной зависимостью j = j₀e^dk. В расчетах вместо линейного коэффициента ослабления d часто используют массовый коэффициент ослабления d_* =d/r, где r—плотность защитной среды. Тогда произведение d h может быть представлено в виде d h = d_*×(rh) = d_*/m_* где т_* — поверхностная плотность экрана. С учетом этого

, (6.68)

где L и L_* — соответственно линейная и массовая длина релаксации нейтронов в среде. На длине релаксации, т. е. при h=L или при m_* = L_*, плотность потока (мощность дозы) нейтронов ослабляется в е раз (k_W = e). Некоторые значения m_* и L_* для разных защитных сред даны в табл. 6.13.

Таблица 6.13.

Среда	e = 4 МэВ	e = 14... 15 МэВ -
M*, г/см^2	L*, r/cM^2	q	m*, г/см^2	L*,г/см^2	q
Вода Углерод Железо Свинец		6,2 59,5	5,4 1,4 4,9 4,0		14,2 32,9 64,2	1,3 2,7 2,9

Так как длина релаксации зависит от толщины защиты, плотность потока (мощность дозы) нейтронов обычно определяют по формуле

(6.69)

где D h_i и т — соответственно толщина (i-го слоя защиты, при которой длина релаксации может быть принята постоянной, равной L_i, и число слоев, на которые разбита защита.

На начальном участке толщиной (2...3)L закон ослабления может отличаться от экспоненциального, что учитывают коэффициентом q (см. табл. 6.13), на который умножаются правые части соотношений (6.68) и (6.69).

При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедлены. Тяжелые материалы хорошо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффективнее ослаблять водородосодержащими веществами. Это означает, что следует искать такую комбинацию тяжелых и водородосодержащих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (например, используют комбинации Н₂О + Fe, Н₂О + Рb).

Защита от заряженных частиц. Для защиты от a и b-частиц излучения достаточно иметь толщину экрана, удовлетворяющую неравенству: h > R_i, где R_i — максимальная длина пробега a (i = a) или b (i = b) частиц в материале экрана. Длину пробега рассчитывают по эмпирическим формулам. Пробег R_a -частиц (см) при энергии e = 3...7 МэВ и плотности материала экрана r (г/см³)

Максимальный пробег b-частиц

2,5e в экране из алюминия;

R_b =

450e в воздухе.

Обычно слой воздуха в 10 см, тонкая фольга, одежда полностью экранируют a-частицы, а экран из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько миллиметров полностью экранируют поток b-частиц. Однако при энергии b-частиц e > 2 МэВ существенную роль начинает играть тормозное излучение, которое требует более усилений защиты.

Дата добавления: 2014-11-16