Расчет защиты по слоям ослабления

Слой половинного ослабления Δ_1/2 для моноэнергетического γ-излучения и источника со сложным спектром в широком пучке γ-излучения зависит от толщины защиты. С увеличением толщины защиты Δ_1/2 для моноэнергетического излучения уменьшается, для сложного спектра вначале увеличивается, а затем уменьшается. Поэтому в практических расчетах (при отсутствии универсальных таблиц) для быстроты определения примерной толщины защиты можно использовать приближенное значение слоя половинного ослабления γ-излучения в геометрии широкого пучка. Так, для ⁶⁰Co и других γ-излучателей значения Δ_1/2 будут равны: для свинца 1,3 см, для железа 2,4 см, для бетона 6,4 см. При известной кратности ослабления k, полученной любым из приведенных способов, можно определить число слоев половинного ослабления n и, следовательно, защиту.

Зависимость между k и n можно выразить следующим образом. Пусть ДМД = Р_эксп ехр(-μх). Тогда k = Р_эксп /ДМД = ехр(μΔ_1/2) = 2ⁿ или в общем виде k = 2ⁿ. откуда n = lgk/lg2. При отсутствии экcпериментальных данных слой половинного ослабления можно определить, пользуясь универсальными таблицами, рассчитанными для бесконечной геометрии защиты. В случае барьерной защиты при пользовании таблицами необходимо учитывать границы среды при помощи поправочных коэффициентов.

Зависимость между кратностью ослабления k и числом слоев половинного ослабления n приведена ниже.

Расчет защиты методом конкурирующих линий
от немоноэнергетического источника

Метод конкурирующих линий позволяет перейти от расчета немоноэнергетических источников к расчету защиты моноэнергетических источников с использованием универсальных таблиц. При этом необходимо выделить энергетические интервалы с определенным значением энергии и соответствующим процентным содержанием.

Последовательность расчета этого метода следующая:

Шаг 1. Из условия задачи определить необходимую кратность ослабления k излучения источника защитой.

Шаг 2. Рассчитать парциальную кратность ослабления γ-излучения i-й энергетической группы по известному вкладу р_i:

k_i=kp_i. (6.22)

Шаг 3. По найденным кратностям ослабления k₁ , k₂ , k₃..., известным энергиям γ-излучения E_γ1, E_γ2, E_γ3... и с использованием универсальных таблиц определяем необходимую толщину защиты x₁ , x₂, x₃...

Наибольшая толщина защиты будет соответствовать главной линии спектра, которую обозначим через x_г. Линия спектра, соответствующая следующей по величине толщине защиты, называется конкурирующей линией спектра. Обозначим эту толщину защиты х_к, разность δ = х_г - х_к. Тогда выбор толщины защиты х определяют, исходя из следующих условий:

если 0 < δ < Δ_1/2, то х = х_к + Δ_1/2,

если δ > Δ_1/2, то х = х_г, (6.23)

если δ = 0, то х = х_г + Δ_1/2.

При этом Δ_1/2— наибольшее значение из слоев половинного ослабления для главной и конкурирующей линий (определяется по таблицам как разница толщин защиты между двумя кратностями ослабления, отличающимися в 2 раза) для толщины защиты х_ги х_к соответственно.

Следует иметь в виду, что главная линия сложного спектра может зависеть не только от энергии и процентного состава γ-излучения, но и от кратности ослабления (толщины зашиты) Могут быть случаи, когда по мере увеличения толщины защиты главная и конкурирующая линии меняются местами или могут даже уступить место третьей линии, которая раньше не была первостепенной.

Пользуясь этим методом расчета, можно построить номограммы зависимости кратности ослабления k γ-излучения для определенных радионуклидов от толщины защиты d для конкретных защитных материалов (рис. 6.12 и 6.13)и в дальнейшем пользоваться ими в практической работе.

Расчет защиты от точечного изотропного источника
плоским экраном

При плоской защите фотоны, испускаемые точечным изотропным источником под разными углами в направлении детектора (с учетом рассеяния), проходят различную толщину защиты. В зависимости от положения детектора по отношению к точечному моноэнергетическому источнику будет изменяться и экспозиционная доза:

(6.24)

Если точечный источник немоноэнергетический, то

, (6.25)

где Θ — угол между линией, перпендикулярной поверхности плоского экрана и линией, соединяющей источник и детектор.