Лекция 27. Фактор накопления гомогенных сред
advertisement
Фактор накопления гомогенных сред Выполнил: Группа: Малышкин В.В. Т-505 Литература: Голубев Б.П. «Дозиметрия и защита от ИИ» Вопросы лекции Проникающая способность γ, α- и β -излучений Интенсивность излучения Массовый коэффициент ослабления Интенсивность излучения Массовый коэффициент ослабления Линейный коэффициент ослабления Закон ослабления для параллельного потока гамма-излучения Фактор накопления Поправочный коэффициент Проникающая способность γ, α- и β -излучений Проникающая способность γ - излучений значительно выше проникающих способностей α- и β -излучений. Поэтому задача защиты от внешних потоков α -, β - и γ -излучений решается созданием защиты от γ -излучения . Защита от потоков нейтронов представляет собой отдельную задачу. Интенсивность излучения Ослабление первичного параллельного моноэнергетического потока I0 гаммаизлучения при прохождении слоя вещества толщиной x при условии нормального падения на поверхность поглотителя происходит по экспоненциальному закону I(x) = I0 exp( - τx) Здесь толщина поглотителя х выражена в единицах длины. Защитные свойства материала характеризует линейный коэффициент ослабления τ. Массовый коэффициент ослабления Защитные свойства материалов в отношении ослабления гамма-излучения можно охарактеризовать также массовым коэффициентом ослабления μ μ = τ/ρ , где – ρ плотность материала. При этом закон ослабления первичного потока гамма-излучения имеет вид: I(d) = I0 exp(- μ d) , (1) где d -поверхностная плотность материала: d=ρx. Линейный коэффициент ослабления Линейный коэффициент ослабления связан с эффективным сечением ослабления гаммаизлучения σ : τ= σN где σ - эффективное сечение ослабления гаммаизлучения, рассчитанное на один атом поглотителя, N- число атомов в единице объема (1 см3 ): N = NA/A, где NA - число Авогадро, т.е. атомов в А граммах вещества (А -массовое число). Интенсивность излучения с учетом расстояния R и толщины защиты d Массовый коэффициент ослабления: μ = /ρ = σNA/A = σ/ma. Если размеры источника излучения много меньше расстояния от источника, поток излучения на расстоянии R от источника при толщине защиты d равен: I(d,R) = I(0,0) exp(-μd)/R2. Эффект учитывающийся фактором накопления γ-излучение, вышедшее за пределы защитного слоя, дает вклад в формирование потоков излучения и величину дозы облучения. Пройдя через защиту доля ослабленного первичного излучения больше на 1-2 порядка, благодаря действию рассеянных и вторичных излучений. Этот эффект учитывается введением в закон ослабления первичного пучка (формулы (1)) фактора накопления В, зависящего от атомного номера Z, энергии γ-квантов Еγ и величины md ( или равной ей t х). Закон ослабления для параллельного потока гаммаизлучения Закон ослабления для параллельного потока гамма-излучения принимает вид: I (d) = I(0) B(μ d , Еγ, Z ) exp(-μ d) Влияние эффекта накопления дозы проявляется – при некоторых энергиях излучения и толщине защит – в том, что доза за защитой оказывается выше дозы перед защитой. Кратность ослабления дозы радиации В случае сложного компонентного состава вещества защиты фактор накопления В является функцией эффективного атомного номера материала Z эфф. Кратность ослабления дозы К зависит от отношения доз перед слоем защитного материала d и после его прохождения и от фактора накопления В: Фактор накопления При прохождении γ-излучения через вещество создается широкий пучок излучения, состоящий из рассеянного и не рассеянного излучений. Интенсивность широкого пучка выражается формулой: I (d) = I(0) exp(-μd) B(μd , Еγ , Z ) (2) где B(μd , Еγ , Z ) ≥ 1 - энергетический фактор накопления. Фактор накопления показывает, во сколько раз увеличивается интенсивность излучения широкого пучка в сравнении с интенсивность излучения узкого пучка за защитой. Фактор накопления зависит: 1. 2. 3. 4. от энергии γ-излучения, атомного номера и толщины защитного материала, расположения источника и детектора по отношению к защите, геометрии и компоновки защиты. Фактор накопления может относиться к различным измеряемым параметрам γ-излучения: Числу фотонов (числовой фактор накопления) Интенсивности излучения (энергетический фактор накопления) Экспозиционной дозе излучения (дозовый фактор накопления) Поглощенной дозе излучения (фактор накопления поглощенной энергии) Варианты расположения источника и детектора 1.фактор накопления В∞: Источник и детектор помещаются в бесконечной поглощающей и рассеивающей среде 2. Источник находится в бесконечной поглощающей и рассеивающей среде, а детектор-вне ее и наоборот, геометрия полубесконечная (фактор накопления В 1/2∞ ) 3. Источник и детектор разделены защитой поглощающей и рассеивающей средой с бесконечными поперечными размерами, барьерная геометрия- наиболее распространенный случай (фактор накопления Вб) 4. Источник и детектор разделены защитой поглощающей и рассеивающей средой с конечными поперечными размерами, ограниченная геометрия – ограниченные барьерные среды, теневые защиты и др. (фактор Поправочный коэффициент для точечного изотропного источника При расчете защиты в условиях барьерной геометрии удобно пользоваться поправочными коэффициентами: D Bб E Z md D E Z D E Z md B — это отношение дозового фактора накопления в барьерной геометрии к дозовому фактору накопления в бесконечной среде для точечного изотропного источника Поправочный коэффициент для плоского мононаправленного источника DE Z Bб э B э E Z md E Z md — это отношение энергетического фактора накопления в барьерной геометрии к энергетическому фактору накопления в бесконечной среде для плоского мононаправленного источника Интенсивность излучения с учетом поправочных коэффициентов и фактора накопления Уравнение (2) при учете фактора накопления и поправочного коэффициента для барьерной геометрии будет выражаться следующей формулой: I(d)=I(0)B∞э(Eγ,Ζ,μх)exp(-µd)δэ(Eγ,Ζ) (3) I (d) = I(0) exp(-md) B(md , Eγ, Z ) (2)
