Метод сечения выведения
Для погружаемых
в водородсодержащие среды защитных
материалов достаточно точно влияние
вводимого материала на ослабление
нейтронного потока может быть описано
экспоненциальным множителем 
,
где Ʃвыв
– сечение выведения. Подробнее понятие
сечения выведения рассматривается в
дисциплине «Введение в теорию переноса
ионизирующих излучений».
Для расчёта необходимой для ослабления до допустимых значений толщины вводимого материала в этом случае можно воспользоваться достаточно простой формулой:
.
Здесь величина кратности ослабления определится как соотношение плотности потока нейтронов, имеющейся до введения дополнительного слоя защитного материала, к допустимой плотности потока.
Метод расчёта защиты от нейтронов с помощью сечения выведения также оказывается применим для гомогенных смесей защитных материалов с водородсодержащими веществами, а также – для некоторых не содержащих водорода веществ и соединений.
Значения сечения выведения приводятся в справочниках, однако сложность заключается в некотором расхождении имеющихся данных по величинам сечений выведения у разных авторов.
Графический метод расчёта защиты от нейтронов
Для расчёта защиты от нейтронов, испускаемых лабораторными источниками (полоний – бериллиевыми, радий – бериллиевыми, плутоний - бериллиевыми, полоний – борными) построены номограммы для расчёта толщины водной защиты.
Разработаны три типа номограмм:
- номограммы первого типа позволяют определить толщину водной защиты исходя из данных о производительности источника нейтронов и расстояния от него до точки детектирования, номограммы этого типа составлены для 36-часовой рабочей неделе при допустимой дозе облучения 1 мЗв за неделю;
- номограммы второго типа позволяют определить величину кратности ослабления для упомянутых выше нейтронных источников, исходя из величины толщины водной защиты;
- номограммы третьего типа позволяют связать между собой требуемую мощность эквивалентной дозы, время облучения и толщину защиты.
Метод расчёта защиты от нейтронов с использованием номограмм достаточно прост и точен, однако имеет ограничения по типу нейтронных источников. Номограммы допускают ввод поправок в зависимости от времени облучения, допустимой величины дозы облучения. Также путём введения поправочных коэффициентов метод может быть распространён на другие защитные материалы, близкие по составу к воде (в первую очередь – на органические материалы).
Активация и вторичное излучение в материалах защиты от нейтронов
При проектировании нейтронной защиты следует учитывать возможность активации материалов, возникающей при поглощении нейтронов. При активации в материале защиты могут образовываться долгоживущие радионуклиды, которые могут создавать значительное собственное излучение защиты. Активность, которую при этом будет иметь материал, называют наведённой активностью. Она характерна для материалов с высоким сечением активации и имеет свойство накапливаться со временем при облучении нейтронами. После окончания облучения постепенно, по закону радиоактивного распада, величина наведённой активности будет снижаться, но в отдельных случаях материал защиты ещё в течение долгого времени будет являться источником излучения.
При захвате нейтронов ядрами защитного материала может возникать интенсивное вторичное излучение, называемое захватным. При нейтронных потоках большой интенсивности (например, от реактора) захватное гамма-излучение может сильно влиять на радиационную обстановку. Захватное гамма-излучение может потребовать создания существенной дополнительной защиты для его ослабления. Для снижения выхода захватного излучения можно применять борирование защитного материала – при поглощении нейтронов ядрами бора образуется непроникающее альфа-излучение.
Вторичные излучения, возникающие при захвате нейтронов, также могут приводить к дополнительному тепловыделению в материалах защиты.