Принципы защиты от внешнего облучения.

Защита от внешнего облучения требуется в том случае, когда доза проникающего излучения (нейтронов, фотонного излучения, бета-частиц) может превысить допустимую [2,4].

Защитные мероприятия при наличии проникающего излучения основаны на знании законов распространения излучения и взаимодействия его с веществом.

Дозу излучения, создаваемую точечным источником, можно выразить формулой:

; (6.1)

где J_o - мощность источника - число частиц (нейтронов, бета-частиц, гамма - квантов), испускаемых источником в единицу времени;

R - расстояние от источника;

t - время работы с источником;

К - коэффициент пропорциональности, представляющий собой удельную дозу, т.е. дозу на флюенс, равный 1 част/см.

Из формулы (6.1) следует, что доза излучения может быть снижена путем уменьшения мощности источника и времени работы с ним, а также увеличения расстояния от источника до рабочего места.

Наряду с этим, для снижения дозы излучения можно использовать поглощающие экраны.

Таким образом, защита от внешнего облучения может быть осуществлена количеством, временем, расстоянием и экраном.

Защита количеством основана на проведении работ с минимальным количеством радиоактивного вещества, так как мощность дозы излучения прямо пропорционально зависит от количества вещества.

Этот способ защиты не имеет широкого применения, так как количество вещества определяется в основном требованиями технологического процесса.

Защита временем основывается на тех же закономерностях, что и зашита количеством. Сокращая сроки работы с источником, можно в значительной степени уменьшить дозу излучения. Этот способ защиты находит широкое применение, особенно при работе с источниками относительно невысокой активности.

Защита расстоянием обеспечивается достаточным удалением работающих от источника. Этот принцип защиты более эффективен по сравнению с двумя предыдущими способами, поскольку доза излучения, как следует из формулы (6.1), обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. При увеличении расстояния между источником и рабочим местом, например, в два раза, доза излучения при прочих равных условиях уменьшается в четыре раза, при увеличении расстояния в три раза - в девять раз.

Защита экраном имеет наиболее широкое применение на практике. Особенно это относится к защите мощных источников и ядерно-энергетических установок.

Наиболее сложной является защита от нейтронного и гамма - излучения, обладающих высокой проникающей способностью в материалах. При защите же от бета-излучения затруднений не возникает.

Зашита от нейтронного и гамма-излучений мощных источников представляет собой сложную и дорогостоящую систему. Так, например, стоимость защитного сооружения на ядерных реакторах может достигать 20-30% от обшей стоимости установки.

При расчете защитных экранов используется закон ослабления излучения в материалах, который для не рассеянных гамма - квантов и нейтронов «узкий пучок» описывается экспоненциальной зависимостью:

, (6.2)

где J_d и J₀ - интенсивность излучения в заданной точке с экраном и без него, соответственно.

d - толщина экрана,

λ - толщина материала защиты, ослабляющая излучение в е=2,71 раз, (длина релаксации), зависящая от вида излучения, его энергии и защитного материала.

С целью учета рассеянного в защите излучения, которое попадает в место расположения живого объекта («широкий пучок»), в формулу (6.2) вводится сомножитель, называемый фактором накопления. Фактор накопления представляет собой отношение суммарной интенсивности не рассеянного и рассеянного излучений к интенсивности не рассеянного. Он зависит от энергии и углового распределения излучения, вида и размеров защиты, взаимного расположения источника и защиты. Численное значение фактора накопления при определенных условиях может достигать нескольких десятков.

Защитные экраны по своему назначению можно условно разделить на пять групп:

1. Защитные экраны - контейнеры, в которые помещают радиоактивные препараты. Основное назначение контейнеров – хранение и транспортировка радиоактивных веществ.

2. Защитные экраны для оборудования, в котором проводятся работы с радиоактивными веществами или источниками излучения.

3. Передвижные защитные экраны. Этот тип экранов применяется для защиты рабочего места на различных участках рабочей зоны.

4. Защитные экраны, как части строительных конструкций (стены, перекрытия полов и потолков, специальные двери и т.п.).

5. Экраны индивидуальных средств защиты (щиток из оргстекла, смотровые стекла пневмокостюмов, просвинцованные перчатки, фартуки и др.).

Экраны второй и четвертой групп при условии постоянной работы персонала рассчитываются, исходя из мощности дозы излучения на рабочем месте, равной
6 мкЗв/ч, т.е. в два раза меньшей по сравнению с допустимой.

Особенности защиты экранами для различных видов излучения рассматривается ниже.