Защита «экраном» от фотонного излучения

Поглощающую способность материалов по отношению к фотонному излучению, как правило, характеризуют не длиной релаксации (или длиной свободного
пробега - Д.С.П.), как это приводится в формуле (6.2), а линейным (µ, [см^-1]) или массовым (µ_m, [см²/г]) коэффициентом ослабления. Последние представляют собой величину ослабления не рассеянного излучения на единицу длины или массы вещества.

Тогда, если учесть, что интенсивность излучения (J) прямо пропорциональна мощности дозы (Р), формула (6.2) для ослабления фотонного излучения экраном можно записать в следующем виде:

, (6.5)

где Р_d - мощность дозы не рассеянного излучения в заданной точке при наличии на пути излучения экрана;

Р_о - мощность дозы в той же точке без экрана;

- толщина экрана, см, (г/см²);

µ - коэффициент ослабления, см^-1, (см²/г).

Линейный коэффициент ослабления является величиной обратной длине релаксации (Д. С. П.), т.е. , и зависит от тех же факторов, что и длина релаксации (прежде всего от энергии излучения и материала).

Если фотонное излучение характеризуется сложным спектральным составом, то ослабление его определяется по составляющим энергетическим линиям с учетом вклада их в общую мощность дозы.

Для практических расчетов величину µ берут из справочной литературы. Там же приводятся значения факторов накопления В (hν, z, d), учитывающих вклад в мощность дозы рассеянного излучения. Фактор накопления, на который необходима, умножать правую часть уравнения (6.5) всегда больше единицы.

Толщина требуемой защиты из некоторых материалов в условиях «широкого пучка», т.е. с учетом фактора накопления, может быть найдена из таблиц, приводимых в справочниках для дискретных кратностей ослабления.

Лучшими для защиты от фотонного излучения, позволяющими добиться необходимой кратности ослабления при наименьшей толщине экрана, являются материалы с большим атомным номером, например, свинец, уран и т.п. На практике широкое применение имеют также экраны из более легких материалов - просвинцованного стекла, железа, бетона и даже воды. Для этих материалов эквивалентная толщина по эффективности защиты значительно больше по сравнению, например, со свинцом, но они бывают более выгодными по условиям технологии работ и экономических затрат.

Защитную эффективность материалов можно охарактеризовать слоем половинного ослабления излучения. Слой половинного ослабления гамма-излучения с энергией 1 МэВ («широкий пучок») составляет: для свинца - 1 см; для урана - 0,5 см; для
железа - 2,1 см; для бетона - 6,4 см.