3.5 Методы защиты от радиоактивных излучений

Основная задача безопасности сводится к недопущении облучения организма выше предельно допустимой дозы.

Защита от внешнего облучения обеспечивается доведением дозы облучении до предельно допустимой путем уменьшения вре­мени облучения, увеличение расстояния от источника излучении и установки защитных экранов.

Доза излучения и, следовательно, доза поглощения, как видно из уравнения (3.1)

(3.8)

будет тем меньше, чем меньше время облучении (t) и чем больше расстояние (R) до источника излучения.

Уменьшение времени облучение («защита временем») дости­гается соответствующей подготовкой и организацией работы.

Для увеличение расстояния до источника излучения («защита расстоянием») применяют автоматизацию производственного процесса или дистанционное управление, а также используют инструмент с длинными рукоятками или манипуляторы.

Защита от ионизирующих излучений путем экранирования основана на принципе поглощении, т.е. ослабления излучения веществом экрана.

Поэтому при защите методом экранирования определяют толщину экрана, необходимую для ослабления излучения до допустимой величины.

Защита от α-излучений производится на основе полного поглощения α-частиц веществом экрана. Поэтому при защите от α-частиц толщина экрана (d) должна быть больше длины свободного пробега (l_α) их в данном веществе, т.е.

d > l_α.

Ввиду малой длины пробега α-частиц защита от внешнего облучения обеспечивается слоем воздуха 10-12 см., плотной одеждой, резиновыми перчатками или другим веществом (стекло, фольга и т.п.) толщиной в несколько миллиметров.

Защита от β-, γ- и n-излучений производится на принципе ослабления их интенсивности излучения веществом экрана.

Ослабление интенсивности β-, γ- и n-излучений в защитных экранах описывается уравнением

I_п.э.=I₀ * е^-μd (3.9)

где I_п.э, I₀ – интенсивность излучения соответственно до и после экрана

^μ - линейный коэффициент ослабления излучения в материале экрана, см^-1

d - толщина экрана, см

Линейный коэффициент ослабления излучения (μ) в материале экрана зависит от вида (И_b) и энергии (ε) излучения, плотности материала (ρ) , а также от строения атомов и молекул материала экрана (θ_м), т.е.

μ = f (И_b, ε, ρ, θ_м) (3.10)

Для защиты от β-излучений небольшой энергии применяют экраны из материала с относительно небольшой плотностью (алюминий, плексиглас, стекло). При высоких энергиях β-излучений экраны делают двойными: со стороны излучения ставят экран с небольшой плотностью материала, а за ним – с большой плотностью. Первый слой поглощает β-излучения, а второй – ослабляет интенсивность тормозного γ – излучения , образовавшегося в результате торможения β-излучения в материале первого слоя.

Для защиты от γ-излучений применяют вещества с большой плотностью и с большим числом электронов на один атом, так как γ-лучи в основном взаимодействуют с электронами. Эффективную защиту создают экраны из свинца, вольфрама и пр. Пригодны для экранирования также нержавеющая сталь, чугун, бетон и т.п.

Нейтроны, особенно быстрые (ε > 1 МэВ), обладают огромной проникающей способностью, слабо поглощаются веществом. Поэтому защита осуществляется сначала методом снижения энергии нейтронов, а затем их поглощения. Установлено, что нейтрон теряет значительную часть своей энергии (около 2/3) при столкновении и с атомом водорода. Поэтому для защиты от нейтронного излучения применяют воду и водородосодержащие материалы, парафин, а также графит, бериллий. Нейтроны малой энергии (ε < 1 МэВ) хорошо поглощаются бором. Бор применяют либо в чистом виде, либо в виде соединений или смесей водится в бетон, свинец, резину и др. материалы.

Толщину экрана, необходимую для ослабления потока излучения до допустимой величины, определяют из уравнения (3.9) , решив его относительно (d)

d = см, (3.11)

где I_д- допустимая интенсивность излучения в рабочей зоне (после экрана).

В формуле (3.11) вместо интенсивностей излучений (I) при определении толщины экранов можно подставлять мощности доз излучений, тогда:

(3.12)

где Р₀ и Р_д – соответственно мощности доз излучения до и после (допустимые) экрана