Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Приложение 2
Защита от гамма-излучения
Проектирование защиты установки производится исходя из величины мощности экспозиционной дозы гамма-излучения поверхности защиты (таблица 2.1).
Таблица 2.1
Значения , используемые при проектировании защиты от гамма-излучения, мР/ч
Категория облучения |
Назначение помещений |
Проектная мощность дозы |
|
t = 36 ч |
t = 41 ч |
||
Категория А |
Помещения постоянного пребывания персонала |
1,4 |
1,2 |
Помещения, в которых персонал пребывает не более 18 ч в неделю |
2,8 |
2,4 |
|
Необслуживаемые помещения* |
28 |
24 |
|
Любые другие помещения учреждения |
0,1 |
0,1 |
|
Категория Б |
Любые помещения и территория в пределах наблюдаемой зоны |
0,03 |
0,03 |
______________________________
* Под термином "необслуживаемые помещения" понимаются помещения, в которых персонал может находиться только при проведении ремонтно-профилактических работ.
А. Расчет толщины защиты
Толщину защиты от гамма-излучения и
можно рассчитать, используя данные таблицы 2.2., которые получены интерполяцией по энергии данных универсальных таблиц для расчета защиты, разработанных на основании теории ослабления широкого пучка гамма-излучения точечного источника. Входным аргументом в таблицу 2.2. является кратность ослабления (К), определяемая как отношение рассчитанной по формуле (2.2) мощности экспозиционной дозы излучения к величине
:
(2.1).
Таблица 2.2
Толщина защиты (см) в зависимости от кратности ослабления гамма-излучения и
К |
|
|
||||||
свинец |
железо |
бетон |
вода |
свинец |
железо |
бетон |
вода |
|
2 |
1,55 |
3,5 |
13,5 |
26,5 |
0,75 |
2,7 |
12,5 |
27,5 |
5 |
3,35 |
7,0 |
25 |
51,5 |
1,7 |
5,4 |
21,5 |
47 |
10 |
4,6 |
9,8 |
32,5 |
67 |
2,35 |
7,0 |
27,5 |
59 |
20 |
5,8 |
11,3 |
39,5 |
81 |
2,95 |
8,6 |
32,5 |
70 |
50 |
7,3 |
14,0 |
48,5 |
99 |
3,8 |
10,7 |
39,5 |
83,5 |
|
8,5 |
16,0 |
55 |
113 |
4,4 |
12,2 |
44,5 |
94 |
|
9,7 |
18,0 |
61,5 |
126 |
5,05 |
13,7 |
49,5 |
104 |
|
11,3 |
20,7 |
70 |
143 |
5,85 |
15,6 |
56 |
117,5 |
|
12,5 |
22,6 |
76 |
156 |
6,45 |
17,1 |
61 |
127 |
|
13,7 |
24,5 |
82,5 |
168 |
7,1 |
18,5 |
66 |
137 |
|
15,2 |
27,1 |
91 |
184 |
7,9 |
20,2 |
72 |
150 |
|
16,4 |
28,9 |
97 |
196 |
8,45 |
21,6 |
76,5 |
159,5 |
|
17,5 |
30,8 |
103 |
209 |
9,05 |
22,9 |
81 |
168,5 |
|
19,0 |
33,3 |
111,5 |
225 |
9,8 |
24,6 |
87 |
181 |
|
20,2 |
35,2 |
118 |
237 |
10,4 |
26,0 |
91,5 |
190 |
|
21,3 |
37,0 |
124 |
250 |
10,95 |
27,3 |
96 |
199 |
|
22,8 |
39,5 |
132,5 |
266 |
11,7 |
29,1 |
102 |
211 |
|
24,0 |
41,4 |
138,5 |
278 |
12,3 |
30,4 |
106,5 |
220 |
|
25,1 |
43,2 |
145 |
290 |
12,85 |
31,8 |
111 |
229 |
|
26,6 |
45,7 |
153 |
307 |
13,6 |
33,5 |
117 |
241 |
|
27,8 |
47,6 |
159,5 |
319 |
14,2 |
34,9 |
121,5 |
250 |
|
28,9 |
49,5 |
166 |
331 |
14,8 |
36,2 |
126 |
259 |
|
30,4 |
52,0 |
174 |
348 |
15,55 |
38,0 |
132 |
271 |
|
31,6 |
53,9 |
180,5 |
360 |
16,1 |
39,4 |
136,5 |
280 |
|
32,7 |
55,8 |
187 |
372 |
16,7 |
40,7 |
141 |
289 |
|
34,3 |
58,3 |
195 |
389 |
17,45 |
42,5 |
147 |
301 |
|
35,4 |
60,2 |
201,5 |
401 |
18,05 |
43,9 |
151,5 |
310 |
|
36,6 |
62,1 |
207,5 |
414 |
18,6 |
45,2 |
156 |
319 |
|
38,1 |
64,6 |
216 |
430 |
19,35 |
47,0 |
162 |
331 |
|
39,3 |
66,5 |
222,5 |
443 |
19,95 |
48,4 |
166,5 |
340 |
Таблица составлена для следующих значений плотностей материалов:
- свинец,
- железо,
- бетон,
- вода.
Связь между мощностью экспозиционной дозы (дозой) гамма-излучения и активностью источников определяется следующими формулами:
(мР/ч);
(мР/ч) (2.2)
где:
Q - активность источника, кюри;
- постоянная изотопа,
;
R - расстояние от источника до точки, для которой рассчитывается доза (мощность дозы) гамма-излучения, м;
t - время, ч;
P - мощность дозы излучения, мР/ч;
Д - доза излучения, мР.
Сведения о спектральном составе излучения и величинах изотопов
и
, использованные при составлении таблицы 2.2., приведены в таблице 2.3.
5. Пример расчета защиты
Рассчитать необходимую толщину бетонной защиты (d) от гамма-излучения (облучатель активностью
кюри). Расстояние от облучателя до наружной поверхности стены R = 4 м. Допустимая мощность дозы излучения для помещений, в которых персонал пребывает не более 18 часов в неделю при 36 часовой рабочей неделе,
мР/ч (категория облучения А).
Решение. По формуле (2.2) имеем, что: , мР/ч, по формуле (2.1) определяем:
Используя данные таблицы 2.2., получаем d = 164 см.
Таблица 2.3
Основные характеристики радиоактивных изотопов и
Изотоп |
Период полураспада, |
Энергия гамма-квантов E, МэВ |
Выход гамма-квантов на 100 распадов |
Гамма-постоянная |
Полная гамма-постоянная |
|
5,27 |
1,172 |
99 |
6,11 |
12,93 |
1,333 |
100 |
6,82 |
|
||
2,158 |
|
- |
|
||
|
26,6 |
0,661 |
82,5 |
3,10 |
3,10 |
Б. Расчет и проектирование лабиринтной защиты
Типовые схемы лабиринтных защит. При проектировании и разработке мощных гамма-установок необходимо решать вопросы защиты в совокупности с обеспечением непрерывной подачи объектов облучения к облучателю и отбора их после облучения. Лабиринтные входы в рабочие камеры целесообразно использовать для уменьшения дозы гамма-излучения у входной двери в лабиринт, осуществления конвейерной подачи объектов к облучателю, подведения всевозможных коммуникаций и т.п.
На рис. 2.1. приведены типовые схемы лабиринтных защит, применяемые в практике мощного радиационного аппаратостроения и технологии.
В некоторых случаях с целью экономии производственной площади целесообразно сооружение защитной поворотной двери с отверстием по диаметру ее для входа в рабочую камеру. Подача объектов на облучение, подводка всевозможных коммуникаций и т.п. может осуществляться также по технологическим каналам различной геометрии.
Методика проектирования лабиринтов в защите
Количество секций лабиринта и их длина определяются следующим образом. Если известны (из требований технологического процесса на установке) приближенные значения параметров канала: W - ширина, м; H - высота, м; - угол между "(i-1)"-ой и "i"-ой секциями, град; r - расстояние от облучателя до выхода из канала (определяет размеры строительной площадки, см. рис. 2.2);
- расстояние от центра облучателя до центра входа в канал, м (в дальнейшем
принимается за длину первой секции канала); Q - активность облучателя, Ки;
- энергия гамма-излучения облучателя, МэВ, и
- мощность экспозиционной дозы излучения на выходе из канала, мР/ч.
Число секций канала (N) и их длину определяют следующим образом:
1. Находят ориентировочное число n секций канала (округляя до ближайшего целого числа N) по формуле:
, (2.3);
где ;
- коэффициент, учитывающий ухудшение защитных свойств канала при угле изгиба между секциями
. Для значений
. Для
значения
находят по формуле:
(2.4)
Значения приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Значения
|
90 |
75 |
70 |
65 |
60 |
55 |
50 |
45 |
40 |
35 |
30 |
|
1,0 |
1,3 |
1,55 |
1,75 |
2,0 |
2,35 |
3,0 |
4,2 |
5,6 |
8,0 |
12 |
2. По известным значениям N, W, и r проектируют канал с учетом конкретных условий. При этом определяются длины каждой секции канала
, которые должны удовлетворять условию:
(2.5)
3. Для данных значений и
вычисляют коэффициент ослабления
гамма-излучения в защите с каналом по формуле:
, (2.6)
где . Сравнивают величину
с требуемым коэффициентом ослабления k, определяемым по формуле:
(2.7)
Если , то проектирование канала в защите закончено.
Если , то корректируют параметры W, H,
и r. Для новых значений
и
по формуле (2.6) вычисляют значение
. Расчет проводят до тех пор, пока не получат
.
4. Оценивают толщины защитных выступов, разделяющих секции канала. Размеры каждого выступа должны быть такими, чтобы мощность дозы прямого излучения в конце каждой секции канала не превышала 0,1 мощности дозы отраженного излучения в той же точке, рассчитанной по формуле (2.6).
Пример. Спроектировать входной лабиринт, если известны значения следующих величин: W = 0,9 м; H = 2,2 м; ; r = 5,65 м,
м;
Ки, источник
,
мР/ч, материал лабиринта - бетон.
Решение: 1. Находим ориентировочное число секций канала:
Округляем до ближайшего целого числа - N = 6.
2. Для известных значений N, W, и r проектируем канал с привязкой к конкретным условиям (см. рис. 2.2.). Получим следующие значения длин секций и углов между ними:
м;
м;
м;
м;
м;
;
, которые удовлетворяют условию (2.5)
3. Вычисляем коэффициент ослабления излучения для спроектированного лабиринта:
и сравниваем его с требуемым коэффициентом ослабления:
4. Оцениваем толщины защитных выступов. Так, первый выступ должен ослабить прямое излучение не менее чем в раз
, что соответствует толщине защиты, равной ~ 85 см (имеем 140 см). Оба выступа должны иметь коэффициент ослабления
, что соответствует толщине ~ 130 см (имеем 230 см).
Расчет мощности экспозиционной дозы гамма-излучений в лабиринте
Мощность дозы гамма-излучения в любой точке лабиринта определяется из следующего выражения:
, (2.8)
где
- прямое излучение, прошедшее сквозь выступы лабиринта, вычисляемое по универсальным таблицам (приложение 2);
- мощность дозы, создаваемая отраженным гамма-излучением.
На рис. 2.2 показана схема расчета дозы гамма-излучения в лабиринте.
При проектировании и расчетах обычно выбирают главные рассеивающие площадки, которые определяются максимальной "видимостью" облучателя, минимальными расстояниями между рассеивающими поверхностями и точкой детектирования. В этом случае мощность дозы отраженного гамма-излучения будет определяться из выражения:
(2.9)
При i = 1, при i > 1, E = 100 кэВ.
В точку детектирования, расположенную после первого, второго и т.д. поворота лабиринта, приходит многократно отраженное гамма-излучение, которое довольно трудно учесть.
В том случае, если выступы лабиринта не ослабляют прямое излучение до допустимых величин ил
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.