7. Расчет гамма-постоянной для различных радионуклидов

7. Расчет гамма-постоянной для различных радионуклидов

1.1 Введение

Во многих ситуациях в радиационной защите (например, при проектировании нового завода или увеличении количества радиоактивных веществ, хранящихся в хранилище) полезно оценить, мощность дозы на определенном расстоянии от радиоактивного источника. Для этих целей используется величина, известная как гамма-постоянная, ее значения для различных радионуклидов рассчитаны и приводятся в справочниках по радиационной защите.

1.2 Расчет мощности дозы с использованием гамма-постоянной

Гамма-постоянная обозначается греческим символом G (греческая заглавная буква ‘G’). Ее значение постоянно для каждого гамма-излучающего радионуклида и определяется как мощность дозы (в отсутствии защиты) (в мкЗв/ч) на расстоянии 1 метр на гигабеккерель (ГБк) активности. Несколько значений G для различных радионуклидов даны в Таблице 6.

Таблица 6

Гамма-постоянная для некоторых распространенных радионуклидов

Радионуклид G

(мкЗв/ч на расстоянии 1 метр на 1 ГБк)

60Co 370
99mTc 33
131I 77
137Cs 103
192Ir 160

Примечание: Значения G взяты из Health Physics and Radiological

Heath Handbook, 1992

Пример 9 показывает, как значение G может использоваться для расчета теоретической мощности дозы от определенного радионуклида.

Пример 9

Вопрос

Какова мощность дозы на расстоянии 1 метр от источника технеция‑99m активностью 100 МБк?

Ответ

Из Таблицы 6:

G для Tc-99m составляет 33 мкЗв/ч на ГБк на 1 метр.

Таким образом, мощность дозы на расстоянии 1 м от 1 ГБк Tc-99m составляет 33 мкЗв/ч.

Мы имеет только 100 МБк активности:

100 МБк = 0.1 ГБк

Поэтому для 100 МБк Tc-99m мы умножаем мощность дозы на 0.1:

33 x 0.1 = 3.3 мкЗв/ч

Следовательно мощность дозы на расстоянии 1 м от 100 МБк Tc-99m будет 3.3 мкЗв/ч.

К тому же гамма-постоянная для любого радионуклида может использоваться с использованием соотношения 4 Раздела 2.1.2 для расчета мощности дозы на различных расстояниях. Эти расчеты показаны в Примере 10.

Пример 10

Вопрос

Какова мощность дозы на расстоянии 0.5 м от источника иридия-192 активностью в 250 МБк?

Ответ

Из Таблицы 6:

G для Ir-192 составляет 160 мкЗв/ч.

Таким образом, мощность дозы на расстоянии 1 м от 1 ГБк Ir-192 составляет 160 мкЗв/ч.

Мы же имеем только 250 МБк активности:

250 МБк= 0.25 ГБк

Следовательно, для 250 МБк Ir-192мы умножаем G на 0.25:

160 x 0.25 = 40 мкЗв/ч на расстоянии 1 м.

Воспользуемся Соотношением 4:

R1 = 40 мкЗв/ч

r1 = 1 м

r2 = 0.5 м

40 x 12 = R2 x 0.52

Отсюда получим:

R2 =  40 = 160 мкЗв/ч

0.25

Следовательно, мощность дозы на расстоянии 0.5 метра для 250 МБк Ir-192 составляет 160 мкЗв/ч.

Основные понятия

  • Внешняя радиационная опасность определяется как опасность от радиоактивных источников вне тела человека.
  • Внутренняя радиационная опасность существует, когда есть потенциальное облучение от радиоактивных веществ, находящихся внутри организма
  • Бета-частицы, рентгеновское и гамма-излучения, нейтроны – все являются внешними радиационными опасностями.
  • Генераторы рентгеновского излучения представляют внешнюю радиационную опасность только тогда, когда они включены.
  • Радиоактивные вещества представляют постоянную радиационную опасность.
  • Внешние радиационные опасности контролируются с использованием трех базовых методов; это время, расстояние и экранирование.
  • Доза излучения, полученная человеком, работающим в зоне и облучаемого некоторой мощностью дозы, пропорциональна времени, проведенному в зоне.
  • Если Вы вдвое уменьшите время облучения, полученная доза тоже уменьшится вдвое. И наоборот, если Вы увеличиваете в два раза время облучения, полученная доза тоже удваивается.
  • Чем больше расстояние от источника проникающего излучения, тем меньше общее облучение.
  • При удвоении расстояние от источника излучения, мощность дозы уменьшается в четыре раза.
  • Экранирование источника позволяет уменьшить мощность дозы, до уровня позволяющего спокойно проводить необходимые работы.
  • Количество и тип защитного материала зависит от вида и энергии излучения, активности источника (или интенсивности излучения от устройства) и уровня допустимой мощности дозы за защитой оболочкой.
  • Альфа- и низкоэнергетические бета- частицы не представляют внешней радиационной опасности и поэтому от них не требуются специальная защита.
  • Плексиглас, армированный свинцом (чтобы ослабить тормозное излучение), рекомендован для защиты от высокоэнергетических бета-частиц.
  • Бетон, свинец и железо рекомендованы для защиты от рентгеновского и гамма-излучений.
  • Бетон, вода, полиэтилен или борированный твердый парафин рекомендованы для защиты от нейтронов.
  • Административные контроль может быть использован на рабочем месте для минимизации облучения ионизирующим излучением.
  • Административный контроль включает: зонирование, знаки опасности, обучение, рабочие процедуры, местные правила, инвентаризацию источников, системы проверки радиационной безопасности и уровни расследования.
  • Рабочие зоны в соответствии с уровнем внешней радиационной опасности могут быть классифицированы на контролируемую зону, зону наблюдения и неклассифицированную зону.
  • Контролируемая зона – это зона, в которой требуются или могут потребоваться специальные меры защиты и безопасности для контроля за нормальным облучением или предотвращения  потенциального облучения.
  • Зона наблюдения – это зона, где осуществляется контроль за условиями профессионального облучения, но не требуется специальных мер защиты.
  • Неклассифицированная зона – это зона, где не требуются мер защиты и не требуется осуществлять контроль за профессиональным облучением.
  • Контролируемое время – это отрезок времени, которое работник проводит в определенной классифицированной зоне.
  • Фактор занятости – это часть общего рабочего времени, проведенного в определенной классифицированной зоне. Он часто выражается в процентах.
  • Международно принятый символ ионизирующего излучения – это черный трилистник на желтом фоне.
  • Уровни расследования – это установленные уровни измеряемых величин. При получении измеренных значений выше установленного уровня, следует проводить расследование.
  • Элементы физической защиты – это по существу физические барьеры, которые гарантируют, что вероятность аварийного облучения настолько низка, насколько это возможно.
  • Примеры элементов физической защиты – это механизмы блокировки, фиксированная защита, дистанционные манипуляторы и заранее устанавливаемые таймеры.
  • Толщина материала, требуемого для эффективной защиты от бета-частиц, может быть определена из максимального пробега бета-частиц в защитном материале.
  • При прохождении через вещество рентгеновское и гамма-излучения ослабляются экспоненциально.
  • Слой половинного ослабления – это толщина защитного материала, необходимая для уменьшения интенсивности рентгеновского и гамма-излучения на половину от его первоначального значения.
  • Слой десятикратного ослабления – толщина защитного материала, необходимая для уменьшения интенсивности рентгеновского и гамма-излучения в десять раз от его первоначального значения.
  • Слои половинного и десятикратного ослабления могут быть использованы для оценки толщины материала, необходимого для физической защиты отдельного источника ионизирующего излучения.
  • Из определенных практических соображений, Вы всегда должны измерить мощность дозы после того, как защитный экран расчетной толщины установлен, чтобы гарантировать, что необходимое сокращение мощности дозы достигнуто.
  • Гамма-постоянная (G) – это константа для определенного гамма-излучающего радионуклида определяемая как мощность дозы в мкЗв/ч на расстоянии 1 метр на гигабеккерель (ГБк) активности.

Заключительное задание

Это задание должно быть завершено перед тестовым заданием, поэтому потратьте некоторое время, чтобы изучить этот модуль. Затем свяжитесь с вашим руководителем, чтобы договориться о подходящем времени, чтобы завершить это задание.

Глоссарий

Внешняя радиационная опасность Ионизирующее излучение от радио-активного источника вне тела человека потенциально способное нанести ущерб.
Внутренняя радиационная опасность Ионизирующее излучение от радиоактивного источника внутри тела человека потенциально способное нанести ущерб.
Гамма-постоянная Константа для гамма-излучающего радионуклида, которая определяется как мощность дозы (в мкЗв/ч) на расстоянии 1 метр на гигабеккерель (ГБк) его активности.
Зона наблюдения Зона, где осуществляется контроль за условиями профессионального облучения, но не требуется специальных мер защиты.
Контролируемая зона Зона, где требуются или могут потребоваться специальные меры защиты и безопасности для контроля за нормальным облучением и предотвращения или ограничения уровня потенциального облучения.
Контролируемое время Время, которое работник проводит в определенной классифицированной зоне.
Неклассифицированная зона Зона, где не требуются меры защиты и не требуется осуществлять контроль за профессиональным облучением.
Слой десятикратного ослабления Толщина защиты, необходимая для уменьшения интенсивности излучения в 10 раз от его исходного значения.
Слой половинного ослабления Толщина защитного материала, необходимая для уменьшения интенсивности излучения на половину его первоначального значения.
Уровень расследования Установленные уровни измеренных величин (например, мощности дозы, результаты индивидуальной дозиметрии), при превышении которых следует провести расследование причин наблюдаемого превышения.
Фактор занятости Часть общего рабочего времени, проведенного в определенной классифицированной зоне.
Фактор накопления Коэффициент, используемый для более точного расчета необходимой толщины защиты. Он учитывает энергию и геометрию пучка излучения, а также вид защитного материала.