4.1.2 Описание инженерных методов
В основе большинства инженерных методов расчета прохождения γ- квантов через защиту лежит метод лучевого анализа (интегрирование функции влияние «точечного ядра»). Сущность метода лучевого анализа состоит в том, что источник γ - излучения представляют суперпозицией точечных источников, рассматривают один из точечных источников и анализируют ослабление излучения вдоль луча, соединяющего источник с точкой наблюдения.
При решении задач прохождения γ- излучения через защиту первоначально рассматривается поле нерассеянных γ- квантов, ослабление которых происходит по экспоненциальному закону. Учет нерассеянного излучения в искомый функционал проводится с помощью фактора накопления γ - квантов [5].
4.1.2.1 Защита от γ - излучения то точечных источников
Характерным свойством точечного изотропного источника в непоглощающей и нерассеивающей среде является изменение поля излучения в обратной зависимости от квадрата расстояния источник – детектор.
Расчет защиты от γ - излучения по кратности ослабления. При расчете защиты от излучения удобно применять универсальные таблицы, вычисленные на основании теории ослабления в веществе широкого пучка γ - излучения от точечного источника.
Кратность ослабления (k) представляет собой отношение измеренной или рассчитанной экспозиционной дозы X (мощности экспозиционной дозы X1) без защиты к предельно допустимой экспозиционной дозе ХПДДА (X1ДМДА) той же точке за защитным экраном толщиной х; к определяется по формуле
K(Eγ)=X/XПДДА=X1/X1ДМДА (4.1.2.1.1)
При определении по универсальным таблицам необходимо знать толщину защиты данного материала x, см, или кратность ослабления k , и энергию γ- излучения Еγ, МэВ, [1].
Номограммы для расчета защиты. Принцип построения универсальных таблиц может быть использован также для построения графической зависимости кратности ослабления излучения от толщины защиты для γ - излучающих радионуклидов. В случае сложного спектра излучения с энергиями E0,1, Е0,2, …, Е0,т и абсолютными вкладами каждой линии по экспозиционной дозе n1, п2, ..., пт, расчетная кратность ослабления k(x) фиксированной толщиной экрана x может быть определена из соотношения
(4.1.2.1.2)
где парциальная кратность ослабления ki(E0,1,x) рассчитывается с помощью формул типа (4.1.2.1.1). Интегральную кратность ослабления можно получить экспериментально путем измерения мощности экспозиционной дозы после защитного экрана толщиной х. При этом должна соблюдаться геометрия широкого пучка, а измерения производиться ионизационными детекторами, имеющими малый ход с жесткостью. Тогда экспериментальная кратность ослабления будет
k(x)=Pэкс(x=0)/Pэкс(x), (4.1.2.1.3)
где Pэкс(x=0) – мощность экспозиционной дозы, измеренная в той же геометрии, но без экранов.
Расчет по слоям половинного ослабления. Толщину защитного экрана, снижающую уровни излучения в два раза, называют слоем половинного ослабления Δ1/2 . Слой половинного ослабления Δ1/2 для моноэнергетического γ- излучения и источника со сложным спектром в широком пучке γ- излучения зависит от толщины защиты (с увеличением толщины защиты для моноэнергетического излучения уменьшается, для сложного спектра вначале увеличивается, а затем уменьшается), пропорциональной кратности ослабления. Поэтому в практических расчетах для быстроты определения примерной толщины защиты можно использовать приближенное значение слоя половинного ослабления γ- излучения в геометрии широкого пучка. Так, для 60Со и других γ- излучателей значения Δ1/2 будут равны: для свинца 1,3 см, для железа 2,4 см, для бетона 6,4 см. При известной кратности ослабления x можно определить число слоев половинного ослабления п и, следовательно, защиту. Зависимость между k и п имеет вид k=2n [1], [2].