Расчет толщины защитного экрана от нейтронов

Наиболее широкое применение в настоящее время находят нейтронные источники, представляющие собой спрессованную смесь α – активного вещества с порошком металлического бериллия Be или бора В. α – излучателями обычно являются полоний Ро, радий Ra и плутоний Pu.

Ослабление нейтронов может быть получено путем помещения источника в однородную водородосодержащую среду, например, в воду. Вместо водорода может быть использована и другая водородосодержащая среда, например, углеводород или легкие, не содержащие водород материалы (углерод, карбид бора и др.).

Для определения толщины защитного экрана от лабораторных источников нейтронов можно использовать номограммы, построенные по данным пространственно-энергетического распределения нейтронов в бесконечной водной среде от точечных моноэнергетических источников, рассчитанного методом моментов. Так, на рис. 2 и 3 приведены номограммы для определения толщины d (см) водной защиты от нейтронов для (Po-Be)- и (Po-B)-источников в зависимости от мощности излучения S (нейтрон/сек) и расстояния от источника до точки детектирования R (см). Номограммы построены для продолжительности облучения 36 ч/нед. и предельно допустимой дозы для персонала равной 1 мЗв/нед. Номограммы этого типа для (Po-Be)-источника с достаточной точностью можно использовать для (Pu-Be)-источников.

На рис. 4 показана номограмма другого типа, связывающая толщину водной защиты d для Po-B-, Ra-Be-, Po-Be- и Рu-Ве-источников нейтронов с кратностью ослабления К.

Номограмма, приведенная на рис. 5, связывает между собой поток нейтронов S (нейтрон/сек), расстояние от источника до детектора R (см) и время облучения в сутки t (ч). При любом сочетании этих параметров выполняются допустимые условия работы при профессиональном облучении без защиты.

Рис. 2 – Номограмма для определения толщины водной защиты от нейтронов для (Po-Be)-источника

Рис. 4 – Номограмма для определения толщины водной защиты от нейтронов по кратности ослабления водой для источников: 1 - Po-B; 2 - Ra-Be;

3 - Po-Be; 4 - Pu-Be

Рис. 3 – Номограмма для определения толщины водной защиты от нейтронов для (Po-B)-источника

Рис. 5 – Номограмма для расчета защиты от нейтронов без экранов

Задача 1

Рассчитать требуемую кратность ослабления мощности дозы излучения и определить толщину металлического экрана (свинец), обеспечивающего уменьшение мощности дозы рентгеновского излучения до нормативных значений, если известно, что фактическое время пребывания персонала (группы А) в помещении за неделю t = 36 часов. Остальные исходные данные приведены в таблице 7.

Таблица 7

Исходные данные к задаче 1

Номер варианта	Максимальное анодное напряжение U, кВ	Ток на мишени I, мА	Расстояние до объекта R, м
1	100	15	8
2	125	15	8
3	150	20	8
4	175	15	7
5	200	10	6
6	300	15	8
7	300	5	8
8	75	10	3
9	200	15	8
10	250	15	8
11	75	5	8
12	125	25	7
13	100	10	5
14	200	10	5
15	250	10	8
16	175	10	8
17	150	15	5
18	300	5	6
19	250	5	8
20	100	5	6
21	250	15	7
22	300	8	6
23	75	20	7
24	125	10	4
25	150	5	8

Алгоритм решения задачи 1:

1. При заданной величине максимального анодного напряжения (U_max, кВ) по графику (рис.1), определить величину лучевой отдачи рентгеновской трубки P_λ,.

2. По НРБ-99/2009 (табл. 1) определить ПДД для персонала (группы А).

3. По формуле (1) рассчитать требуемую кратность ослабления мощности дозы излучения за экраном .

4. Зная кратность ослабления рентгеновского излучения K и напряжение на рентгеновской трубке U_max (кВ), по табл.2 определить толщину защитного экрана из свинца d, обеспечивающего уменьшение мощности дозы рентгеновского излучения до нормативного значения.