4.1.2.5 Ослабление γ- излучения цилиндрических источников в защите

Защита от излучения в радиальном направлении. Оценка ослабления излучения, выходящего из цилиндрического источника в радиальном направлении, основанная на точном учете его реальной формы, может быть произведена следующим образом.

Мощность дозы в точке A₁ за плоской защитой (рисунок 4.1.2.5.1), определяется выражением

P = 2P_γqRG₁( k, p, µ₀, R, µd ), (4.1.2.5.1)

где k = h/R– относительная высота цилиндрического источника;

р –b/R - относительное расстояние от точки А₁ до оси цилиндра;

Р_γ – γ-постоянная изотопа;

q – удельная активность объемного источника;

G₁( k, p, µ₀, R, µd ), – функция ослабления в защите излучения цилиндрических источников.

Эти же данные могут быть применены и для определения мощности дозы в любой другой точке, лежащей в пределах высоты цилиндра, в радиальном направлении. В частности, для точки в плоскости центрального сечения А₂ того же цилиндра

P=4P_γqRG₁(k',p,µ₀,R,µd), (4.1.2.5.2)

где k'=k/2R.

Защита от излучения в направлении оси. Обычно при рассмотрении излучения за защитой в этом направлении цилиндр заменяется усеченным конусом. Рассмотрим непоглощающий цилиндрический источник. Мощность дозы в точке А₃, находящейся на оси цилиндра, определяется выражением

Р = Р'+Р". (4.1.2.5.3).

Рисунок 4.1.2.5.1 - цилиндрический источник с защитой

Первое слагаемое в выражении (4.1.2.5.3) соответствует значению мощности дозы от усеченного конуса, второе - мощности дозы от тела вращения, дополняющего усеченный конус до цилиндра

где θ₁= .

где θ₂= .

Суммируя выражения для Р' и Р", получаем формулу для мощности дозы излучения, создаваемой непоглощающим цилиндрическим источником в точке, произвольно расположенной на его оси [7].

4.2 Инженерные методы расчета защиты от нейтронов

При рассмотрении расчета защиты от нейтронного излучения следует иметь в виду процессы взаимодействия нейтронов с веществом среды.

1. Защита от нейтронного излучения основывается на поглощении тепловых нейтронов. Быстрые нейтроны должны быть сначала замедлены.

2. Нейтроны с энергией свыше 0,5 МэВ рассеиваются на ядрах поглощающей среды, испытывая неупругие столкновения с выходом нейтронов меньшей энергии. При этом ядра переходят в возбужденное состояние и возвращаются в основное состояние, испуская γ- излучение или β- частицы.

3. Нейтроны, имеющие энергию до 0,5 МэВ, испытывают в основном упругое рассеяние.

В результате неупругого рассеяния нейтроны замедляются до тепловых и приходят в тепловое равновесие с окружающей средой. Тепловые нейтроны, диффундируя в защите, могут либо выйти за ее пределы, либо быть поглощены в самой защите. При этом возникает захватное γ - излучение, которое необходимо учитывать при расчете защиты.

4. Под действием нейтронного облучения многие материалы активируются. Это следует учитывать при выборе защиты.

Ослабление узкого моноэнергетического пучка быстрых нейтронов происходит по экспоненте

φ_x = φexp(), (4.2.1)

где φ_x – плотность потока нейтронов, нейтр./м²*с, после ослабления в защите толщиной x, см;

φ – плотность потока без защиты;

полное макроскопическое сечение защитного материала, [1].