Защита

Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Кафедра экспериментальной физики
Отчет по лабораторной работе
на тему
«Факторы накопления фотонного излучения гомо- и гетерогенных защит»
Преподаватель: Смирнов А.А.
Студенты: Волков А.В.
Гангур П.В.
Амиров М.А.
Бабушкина А.О.
Группа: Фт-550301
Екатеринбург, 2019
Цель работы
Ознакомление с методикой экспериментального определения факторов накопления
фотонного излучения для различных по составу защитных барьеров.
Ход работы
1. Были проведены замеры фона и мощности доз от источника
137Cs
в геометриях
узкого и широкого пучка при различных толщинах защиты. В качестве защиты
использовались пластины из железа и алюминия. Были проведены замеры для случая
гомогенной защиты (железо и алюминий отдельно) и для случая гетерогенной защиты (по
очереди железо и алюминий).
2. Ниже в таблицах 1 - 6 приведены результаты замеров, а также вычисленные
факторы накопления и графики им соответствующие.
3. Справочные значения фактора накопления взяты из «Машкович - Защита от
ионизирующих излучений (1995)».
Теоретический расчет факторов накопления будет осуществлять по формуле
Бергера:
В(d)=1+аd*exp(bd)
Коэффициенты a и b для железа и алюминия приведены ниже:
Железо: a = 0,9814, b = 0,0548
Алюминий: a = 1,4412 b = 0,0850
На соответствующих графиках также представлены сравнения расчетных,
справочных и экспериментальных факторов накопления.
4. Согласно заданию, были найдены линейные коэффициенты ослабления для узкого
пучка как тангенс угла наклона кривой ослабления пучка:
μ(Fe) = 0,571 см-1
(справочное значение μ(Fe) = 0,57 см-1)
μ(Al) = 0,184 см-1
(справочное значение μ(Al) = 0,22 см-1)
μ(гетеро) = 0,4353 см-1
5. По формуле Д.Л. Бродера был вычислен фактор накопления для гетерогенной
среды:
Bгет = 1,69;
*факторы для отдельных слоев были получены с помощью формулы Бергера
Таблица 1 Узкий пучок, гомогенная защита Al
Узкий пучок (H(0) = 3,96 мкЗВ/ч)
Толщина
поглотителя
Al, см
Мощность дозы,
мкЗв/ч
Мощность
дозы - фон
H(d), мкЗв/ч
ln(H(0)/H(d))
1
3,3
3,22
0,21
2
2,76
2,68
0,39
2,22
2,14
0,62
4
1,96
1,88
0,74
5
1,62
1,54
0,94
Фон, мкЗв/ч
3
0,08
Таблица 2 Широкий пучок, гомогенная защита Al
Широкий пучок (H(0) = 40,52 мкЗВ/ч)
Толщина
поглотителя
Al, см
Мощность
дозы, мкЗв/ч
Мощность дозы фон H(d), мкЗв/ч
ln(H(0)/H(d))
B(d)
Bрасч(d)
1
34,06
33,98
0,18
1,27
1,32
2
22,09
22,01
0,61
1,55
1,66
24,19
24,11
0,52
1,83
2,01
4
20,76
20,68
0,67
2,13
2,37
5
18,08
18
0,81
2,43
2,74
3
Фон,
мкЗв/ч
0,08
Таблица 3 Узкий пучок, гомогенная защита Fe
Узкий пучок (H(0) = 3,96 мкЗВ/ч)
Толщина
поглотителя
Fe, см
Фон, мкЗв/ч
2
4
6
8
0,08
Мощность дозы,
мкЗв/ч
Мощность
дозы - фон
H(d), мкЗв/ч
ln(H(0)/H(d))
1,41
1,33
1,09
0,51
0,43
2,22
0,16
0,08
3,90
0,1
0,02
5,29
Таблица 4 Широкий пучок, гомогенная защита Fe
Широкий пучок (H(0) = 40,52 мкЗВ/ч)
Толщина
поглотителя
Fe, см
Фон,
мкЗв/ч
Мощность
дозы,
мкЗв/ч
Мощность
дозы фон H(d),
мкЗв/ч
ln(H(0)/H(d))
B(d)
Bрасч(d)
15,6
15,52
0,96
2,19
2,19
5,83
5,75
1,95
3,54
3,54
2,07
1,99
3,01
5,06
5,05
0,77
0,69
4,07
6,76
6,75
2
4
0,08
6
8
Таблица 5 Узкий пучок, гетерогенная защита
Узкий пучок (H(0) = 3,96 мкЗВ/ч)
Тип
поглотителя
Толщина
поглотителя,
см
Мощность
дозы,
мкЗв/ч
Мощность
дозы фон H(d),
мкЗв/ч
ln(H(0)/H(d))
Al
2
2,4
2,32
0,53
Fe
4
0,82
0,74
1,68
Al
6
0,47
0,39
2,32
Fe
8
0,2
0,12
3,50
Al
10
0,12
0,04
4,60
Фон,
мкЗв/ч
0,08
Таблица 6 Широкий пучок, гетерогенная защита
Тип
поглотителя
Толщина
поглотителя,
см
Al
2
Fe
4
Al
6
Fe
Al
Фон,
мкЗв/ч
Широкий пучок (H(0) = 47,78 мкЗВ/ч)
Мощность
Мощность
дозы ln(H(0)/H(d))
дозы,
фон H(d),
мкЗв/ч
мкЗв/ч
34,06
33,98
0,18
B(d)
0,36
11,24
11,16
1,29
0,39
7,76
7,68
1,66
0,65
8
3,01
2,93
2,63
0,87
10
2,09
2,01
3,00
1,59
0,08
1,20
1,00
y = 0,1916x
0,80
Al узкий пучок
y = 0,1764x
0,60
Al широкий пучок
Линейная (Al узкий
пучок)
Линейная (Al
широкий пучок)
0,40
0,20
0,00
0
1
2
3
4
5
6
Рис. 1 Ослабление фотонного излучения в алюминиевой защите
6,00
y = 0,6398x
5,00
4,00
Fe узкий пучок
y = 0,5033x
3,00
Fe широкий пучок
Линейная (Fe узкий
пучок)
Линейная (Fe
широкий пучок)
2,00
1,00
0,00
0
2
4
6
8
10
Рис. 2 Ослабление фотонного излучения в железной защите
Ослабление фотонного излучения в гетерогенной
защите
7,00
6,00
y = 0,5238x
Гетеро узкий пучок
5,00
Гетеро широкий пучок
4,00
y = 0,3467x
3,00
Линейная (Гетеро
узкий пучок)
Линейная (Гетеро
широкий пучок)
2,00
1,00
0,00
0
2
4
6
8
10
12
14
Рис. 3 Ослабление фотонного излучения в гетерогенной защите
Зависимость фактора накопления от толщины
защиты (алюминий)
3,00
2,50
2,00
Фактор накопления
Bэксп
1,50
Фактор накопления
Bтеор
1,00
0,50
0,00
0
1
2
3
4
5
6
Рис. 4 Зависимость фактора накопления от толщины защиты
(Алюминий)
Зависимость фактора накопления от толщины
защиты (железо)
8,00
7,00
6,00
Фактор накопления
Bэксп
5,00
Фактор накопления
Bтеор
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
0
2
4
6
8
10
Рис. 5 Зависимость фактора накопления от толщины защиты (Железо)
Фактор накопления для гетерогенной защиты
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0
2
4
6
8
10
12
Рис. 6 Зависимость фактора накопления от толщины защиты (гетерогенная
защита)
Выводы
В процессе выполнения лабораторной работы нами был изучен параметр фактора
накопления, который учитывает рассеянное излучение в геометрии широкого пучка.
Результаты проведенных исследований соответствуют справочным данным с небольшой
погрешностью. Погрешность обуславливается неточностью наведения коллиматорного
окна на входное окно детектора.