3. Классификация защиты

Материалы, располагаемые между источником излучения и зоной размещения персонала или оборудования для ослабления ионизирующего излучения, называют защитой.

Защиту от ионизирующих излучений классифицируют по назначению, типу, компоновке, форме и геометрии.

Защита от ионизирующих излучений должна обеспечивать:

а) допустимый уровень облучения обслуживающего установку персонала;

б) допустимый уровень радиационных повреждений конструкционных и защитных материалов;

в) допустимый уровень радиационного энерговыделения и температурного распределения в конструкционных и защитных материалах. В соответствии с этим защиту подразделяют соответственно на биологическую, радиационную и тепловую.

Радиационная и тепловая защиты, которые конструкционно часто бывают совмещены, необходимы только для мощных источников излучения ядерно-технических установок, таких, например, как ядерные реакторы. При работе с изотопными источниками необходимость в радиационной и тепловой защите обычно не возникает.

Защиты подразделяются на следующие типы:

1. сплошная защита, целиком, окружающая источники излучения;

2. раздельная защита, когда наиболее мощные источники излучения окружает первичная защита (например, первичная защита активной зоны ядерного реактора), а между первичной и вторичной защитой имеются также источники излучения (например, система теплоносителя ядерного реактора);

3) теневая защита устанавливается между источником излучения и защищаемой областью, размеры которой ограничиваются «тенью», отбрасываемой защитой, особенно часто такая защита используется при ограничениях ее массы и габаритов;

4)частичная защита – ослабленная защита для областей ограниченного доступа персонала (например, на судне с реактором в качестве энергетической установки частичная защита может осуществляться в направлении дна).

По компоновке выделяют гомогенную (из одного защитного материала) и гетерогенную (из различных материалов) защиты.

По форме внешней поверхности наиболее часто на практике встречается плоская, сферическая и цилиндрическая защиты.

Если критерием классификации выбрать геометрию защиты, можно выделить следующие ее виды: бесконечная, полубесконечная, барьерная и ограниченная [2].

4. Инженерные методы расчета защиты

Методы расчета защиты, основанные на различных способах решения кинетического уравнения переноса излучения, при практической реализации наталкиваются на значительные трудности. Эти трудности связаны и с большими затратами машинного времени при решении задачи на ЭВМ, и со сложностью геометрии защиты, для которой часто неправомерно использование точных методов, развитых для идеализированной геометрии, и с неточностями, которые возникают из-за погрешности имеющихся ядерных констант при описании глубокого проникновения излучения в защиту.

В связи с этим широкое распространение, особенно на начальной стадии проектирования защиты и при проведении многовариантных расчетов, получили полуэмпирические методы расчета защиты, которые являются эффективным средством получения достаточно точной (хотя и ограниченной только некоторыми функционалами) информации о полях нейтронного и γ- излучений в защите. Разработанные в ранний период развития ядерной энергетики, эти методы, постоянно совершенствуясь, до настоящего времени не потеряли своего практического значения.

Основными преимуществами полуэмпирических методов перед точными являются их простота, оперативность, небольшие затраты машинного времени ЭВМ (многие задачи допускают решение вручную), возможность решения задач со сложной геометрией [5].

4.1 Инженерные методы расчета защиты от γ – излучения

Для проектирования защиты от γ - излучения должны быть известны три фактора: интенсивность и энергия источников, от излучения которых проектируется защита, ослабление излучаемых γ- квантов выбранными материалами защиты и уровень, до которого необходимо снизить излучение.

Процессы, в результате которых γ- излучение ослабляется в защите, хорошо известны, и, если только геометрия защиты не очень сложна, количество защитных материалов, необходимых для требуемого ослабления излучения, можно подсчитать достаточно точно.

При измерениях полей γ - излучения в реальных задачах наряду с нерассеянным излучением источника регистрируют многократно рассеянные в среде γ - кванты. Под рассеянными понимаются кванты, претерпевшие однократное или многократное рассеяние. Геометрию, при которой учитывается нерассеянное и рассеянное излучение, называют геометрией широкого пучка («плохой» геометрией) [2].