<< Предыдущая

стр. 31
(из 44 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

-

11...14
(включая высоту шипа)
-

Ориентировочно эффективность



где l и lM — глубина и максимальный поперечный размер ячейки сотовой решетки; п —число ячеек.
Ослабление лазерного излучения светофильтрами. Если при прямом лазерном облучении невооруженного глаза (рис. 6.54) на поверхность роговицы площадью pr2 приходится энергия e, то энергетическая экспозиция Н= e/pr2. Как видно из рис. 6.54, а, расстояние до расчетной точки ввиду малости угла g R = (г*—г)/g. Поэтому опасное расстояние


где H* —допустимое нормами значение H для роговицы глаза.



Pис. 6.54. Схема воздействия на роговицу глаза лазерного излучения:
a —прямое облучение; 6 —диффузное излучение

При облучении диффузным излучением, отраженным от площадки, которая характеризуется углом 9 (рис. 6.54, б) и коэффициентом отражения, опасное расстояние
.
При использовании для защиты светофильтра толщиной h коэффициент передачи через светофильтр , где d' и d = d'In10 — соответственно натуральный и десятичный показатели ослабления. В общем случае показатель ослабления светофильтра зависит от толщины h и спектра излучения. Поэтому при расчете ослабления пользуются оптической плотностью светофильтра D = lgl/t. Она связана с эффективностью защиты соотношением: е= 10 lgkW = 10 lgl/t = 10D. Оптическую плотность D рассчитывают в зависимости от характеристик излучения.

6.6.4. Защита от ионизирующих излучений

Если в момент времени t число нераспавшихся атомов радиоактивного источника N= N(t), то за интервал времени dt распадется dN атомов и активность радионуклида* [* Здесь и далее принята следующие обозначения: точка над некоторой величиной x = x(t) обозначает отношение приращения величины х за интервал времени dt к этому ингервалу: х?0= dx/dt. Через х0 обозначается значение величины х в начальный момент времени: х0 = х(0).]
А = —N, а постоянная распада w = —N/N. Отсюда следует:
(6.65)

Так как масса одного атома равна а/n (где а —атомная масса, а
n = 6,022Ч1023 — число Авогадро), то N атомов имеют массу М= Na/n и следовательно, активность источника массой M равна

А == wМп/а.

Из выражения (6.65) видно, что постоянная распада w связана с полупериодом распада T1/2 (T1/2 —время, за которое распадается половина атомов источника: N(t) = Nh / 2) соотношением w = ln2/T1/2.
Защита от g -излучения. Мощность (поглощенной) дозы g-излучения в воздухе D (аГр/с) прямо пропорциональна активности А (Бк) точечного нуклида и обратно пропорциональна квадрату расстояния r (м) от изотропного источника до приемника:

(6.66)

где Г —керма-постоянная, (аГрЧм2)/cЧБк). Интегрируя выражение (6.66), можно найти дозу в воздухе за некоторый интервал времени Т

(6.67)

Формулы (6.66) и (6.67) справедливы для расчета полей излучения точечных источников* [* Точечным источником обычно можно считать источник, размеры которого значительно меньше расстояния до приемника и длины свободного пробега в материале источника (можно пренебречь ослаблением излучения в источнике).]
в непоглощающей и нерассеивающей среде. Они позволяют выбрать такие значения А, r, t, при которых будут соблюдаться установленные нормами предельно допустимые уровни излучения. Если нормам удовлетворить нельзя, то между источником и приемником у-излучения располагают защиту.
При прохождении излучением защитной среды приемник регистрирует (рис. 6.55) как непровзаимодействовавшие со средой излучение 1 так и однократно 2 и многократно 3 и 4 рассеянное излучение. Излучение 5...9не достигает приемника: излучение 5, 6 из-за поглощения в среде, излучение 7, 8 из-за направления траектории за защитной средой не на приемник, а излучение 9 — вследствие отражения. В первом приближении расчет защиты можно произвести, учитывая только нерассеянное излучение. Мощность дозы излучения Дпри установке защитного экрана толщиной h (см. рис. 6.55) претерпевает изменение на расстоянии г по экспоненциальному закону:


Рис. 6.55. Схема прохождения излучений сквозь защиту

- при отсутствии защиты
D? =
- при наличии защиты* [* Для случая, когда линия И—П (см. рис. 6.55) нормальна к поверхности защитного устройства (экрана).]
,

где d—линейный коэффициент ослабления.

Определяя коэффициент защиты в виде , находят эффективность защиты
e = 101gkw˜ -4,345h.

Чтобы учесть рассеянное излучение, мощность поглощенной дозы представляют в виде суммы

,

где D? и В — сответственно мощность дозы нерассеянного излучения при наличии защиты и некоторая прибавка к этой мощности, учитывающая наличие рассеянного излучения; безразмерная величина называется фактором накопления. Фактор накопления зависит от всех характеристик источника и защитной среды, в том числе от толщины экрана. Его обычно определяют экспериментально и представляют в виде В = B(Sh, к, z), где е и z — соответственно энергия g-квантов и атомный номер защитной среды. В табл. 6.12 приведены значения фактора накопления и линейного коэффициента ослабления для некоторых материалов. С учетом рассеянного излучения коэффициент и эффективность защиты равны:














Таблица 6.12.
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






1
4
10
20

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
12
38,9
21,2
6,19
3,96
-
2,27
3,74
5,55
4,34
323
252
74,0 11,41 6,38
19
141
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 = 4,34Ч0,77Ч13,0 = 43,4 дБ (kW » 2,2Ч104), а с учетом рассеянного излучения е = 43,4 – 10lg3,74 = 37,7 дБ (kW » 5,9g103).

Защита от нейтронного излучения. Пространственное распределение плотности потока (мощности дозы) нейтронов в большинстве случаев можно описать экспериментальной зависимостью j = j0edk. В расчетах вместо линейного коэффициента ослабления d часто используют массовый коэффициент ослабления d* =d/r, где r—плотность защитной среды. Тогда произведение dh может быть представлено в виде dh = d*Ч(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 (kW = e). Некоторые значения m* и L* для разных защитных сред даны в табл. 6.13.








Таблица 6.13.
Длины релаксация нейтронов в среда в зависимости от среды и энергия нейтронов

Среда
e = 4 МэВ


e = 14... 15 МэВ -



M*, г/см2
L*, r/cM2
q
m*, г/см2
L* ,г/см2
q
Вода
Углерод Железо
Свинец
90
118
350
565
6,2
19
59,5
69
5,4
1,4
4,9
4,0
120
118
430
620
14,2
32,9
64,2
173
3
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 Dhi и т — соответственно толщина (i-го слоя защиты, при которой длина релаксации может быть принята постоянной, равной Li, 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 > Ri, где Ri — максимальная длина пробега a (i = a) или b (i = b) частиц в материале экрана. Длину пробега рассчитывают по эмпирическим формулам. Пробег Ra-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;

<< Предыдущая

стр. 31
(из 44 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>