Содержание

Радиационная безопасность

Теория

Количественные характеристики

Доза излучения - величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, ткани, живые организмы.

Мощность дозы $\dot{H}$ (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы $dH$ под воздействием данного излучения за единицу времени $dT$. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, мЗв/год и др.).

$$\dot{H} = \frac{dH}{dT}$$

Физическая величина СИ Внесистемные единцы
Активность радионуклида, $\text{A}$ Беккерель [Бк]; число
распадов в веществе за 1 с. 		Кюри [Ки]; $1\ \text{Ки} = 3,7\cdot 10^{10}\ \text{Бк}$
Поглащённая доза, $D_{p}$ Грей [Гр]=[Дж/кг]; количество
энергии переданное единице
массы вещества. 		Рад [рад]; $1\ \text{рад} = 0,01\ \text{Гр}$
Эквивалентная доза,
$H_r = W_r D_p$,
где $W_r$ - коэффициент
качества излучения.
$W_r = 1\ (\gamma, \beta)$,
$W_r \in [3 \dots 10]\ (n^0)$,
$W_r = 20\ (\alpha)$		 Зиверт [Зв]; поглащенная доза в органе
или ткани с учётом вида излучения. 		Бэр [бэр];

Биологический
Эквивалент
Рада
$1\ \text{бэр} = 0,01\ \text{Зв}$
Экспозиционная доза, X [Кл/кг]; отношение суммарного заряда
всех ионов одного знака в элементарном объёме сухого воздуха к массе воздуха в этом объёме. 		Рентген [Р];
$1\ \text{Р} = 2,58\cdot10^{-4}\ \text{Кл/кг}$
$1\ \text{Р} \rightarrow 1\ \text{рад} \rightarrow \frac{\text{бэр}}{W_r} $

Эффективная доза, $E$ - мера общего потенциального ущерба для организма от облучения как организма в целом, так и отдельных его частей. $E = W_t H_r$,
где $W_t \le 1$ - коэффициент радиочувствительности тканей и органов человека, для общего облучения человека $W_t = 1$.

Гамма-постоянная

Определение: Гамма-постоянная $\Gamma$ - отношение мощности экспозиционной дозы $\dot{X}$, создаваемой $\Gamma$ - излучением точечного изотропного источника данного радионуклида без начальной фильтрации на расстоянии $r$, умноженной на квадрат этого расстояния, к активности $A$ этого источника:

$$\Gamma = \frac{\dot{X}\cdot{r}^2}{A},$$

где $\dot{X}$ – мощность экспозиционной дозы, $\text{Р/ч}$; $r$ – расстояние, $\text{см}$; $A$ – активность, $\text{мКи}$. Размерность:

Связь единиц измерения:

$$1\cdot\frac{\text{Р} \cdot \text{см}^2 }{\text{ч} \cdot {\text{мКи}}} = 0,152 \cdot \frac{\text{aГр} \cdot \text{м}^2 }{\text{с} \cdot {\text{Бк}}},$$

где $\text{а}$-атто – множитель $10^{-18}$ (aГр - аттоГрей).
Величины $\Gamma$-постоянной для различных радионуклидов можно найти на ст. 83 учебного пособия.

Коэффициент ослабления радиации

Коэффициент ослабления радиации - отношение мощностей доз ионизирующего излучения до и после прохождения через определенную среду; служит показателем защитных свойств данной среды.

$$ K = \frac{\dot{H}_{\text{без защиты}}}{\dot{H}_{\text{с защитой}}}$$

Нормирование

С 1 сентября 2010 года в РФ введены в действие санитарные правила СанПин 2.6.1.2523-09 (НРБ 99/2009), согласно которым всё население разделено на три категории, для которых устанавливаются следующие допустимые эквивалентные эффективные дозы облучения.

Группа населения Основные пределы доз
Группа А - лица, работающие с техногенными источниками излучения 20 мЗв в год в среднем за последние 5 лет, но не более 50 мЗв в один из них.
Группа Б - лица, находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия ИИИ 5 мЗв в год в среднем за последние 5 лет, но не более 12,5 мЗв в один из них.
Группа В - все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий в их производственной деятельности. 1 мЗв в год в среднем за последние 5 лет, но не более 2,5 мЗв в один из них.

Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Задачи

Задача №1

На рабочем месте под воздействием быстрых нейтронов ($W_r = 10$) рабочие находятся $N = 200$ дней в году по $t = 4$ часа в день. Определить допустимую мощность поглощённой дозы $D$.

Задача №2

С неким $\gamma$-активным изотопом $\Gamma = 10 \left[\frac{\text{aГр}\cdot\text{м}^2}{\text{с}\cdot\text{Бк}}\right]$ работнику приходится работать $N = 100$ часов в год на расстоянии $r = 2 \text{ м}$. Активность радионуклида $A = 4 \text{ Ки}$. Определить требуемый коэффициент ослабления радиации.

Задача №3

Определить обстановку при выпадении источника ионизирующего излучения (ИИИ) из $\gamma$-дефектоскопа «Гаммарид». Активность ИИИ (изотопа кобальта $^{57}_{27}\text{Co}$) $A = 120\text{ Ки}$, гамма-постоянная $\Gamma = 3,64\,\frac{{\text{aГр}}\cdot{\text{м}^2}}{\text{c}\cdot{\text{Бк}}}$. Выпадение произошло в центре турбинного цеха. Расстояние до стен помещения: $a = 60 \text{ м}$, $b = 15 \text{ м}$; стены бетонные толщиной $d = 40 \text{ см}$. Работники относятся к лицам категории Б, в течение года в среднем работают $N = 240 \text{ дней}$. Энергия $E_{\gamma}$ гамма-квантов кобальта $^{57}_{27}\text{Co}$ составляет $1,25 \text{ МэВ}$, коэффициент ослабления радиации $K(E_{\gamma}=1,25\text{ МэВ},d = 40\text{ см}) = 60$.

Задача №4

Определить эквивалентную дозу облучения, полученную персоналом станции при эвакуации из турбинного цеха, в котором произошло выпадение из дефектоскопа радиоактивного изотопа кобальта $^{57}_{27}\text{Co}$. Принять, что выпадение произошло в центре помещения (см. рис.), активность изотопа $A = 120\text{ Ки}$, гамма-постоянная $\Gamma = 3,64\,\frac{{\text{aГр}}\cdot{\text{м}^2}}{\text{c}\cdot{\text{Бк}}}$. Расстояние до стен помещения: $a = 60 \text{ м}$, $b = 15 \text{ м}$. Скорость небыстрого бега принять равной 6,5 км/ч.