А. Расчет толщины барьерной защиты

Пробег бета-частиц, испускаемых радиоактивными изотопами, в конденсированных средах (твердых телах и жидкостях) зависит от максимальной энергии бета-частиц и для всех встречающихся в практике случаев составляет величину не более 1,0 + 2,0 г/см2. Вследствие этого защита персонала от собственно бета-излучения не представляет технических трудностей. Например, для полного поглощения бета-излучения источника на основе изотопов стронций-90 + иттрий-90 любой активности достаточно экрана, выполненного из органического стекла (полиметилметакрилата) толщиной 12 мм или алюминия толщиной 4 мм. Максимальные пробеги бета-частиц в г/см2 для некоторых распространенных бета-излучателей приведены в приложении 2.

Однако в подавляющем большинстве случаев бета-излучению, используемому для технологических целей, неизбежно сопутствует жесткое электромагнитное излучение, интенсивность и энергия которого и определяют необходимую толщину биологической защиты. В общем случае при эксплуатации бета-установок имеют место следующие виды электромагнитных излучений:

а) тормозное излучение, возникающее при взаимодействии быстрых электронов с электрическими полями излучающих (внутреннее тормозное излучение) или посторонних (внешнее тормозное излучение) ядер.

Спектр тормозного излучения непрерывен, определяется аналитически сложными зависимостями: его форма зависит от спектра электронов (непрерывный бета-спектр или линейчатый - электронов внутренней конверсии); максимальная энергия соответствует максимальной энергии бета-частиц; интенсивность зависит от энергии бета-частиц и порядкового номера вещества, в котором тормозятся электроны; радиационная мощность тормозного излучения может составлять несколько процентов от мощности бета-излучения. Источниками тормозного излучения являются: радиоактивное вещество, конструкционные материалы бета-источника, облучателя и бета-установки; облучаемые объекты и биологическая защита;

б) гамма-излучение, сопутствующее бета-распаду основного или дочернего изотопа (в том числе при изомерных переходах), имеет линейчатый спектр; интенсивность характеризуется дифференциальными и суммарной гамма-постоянными (см. приложение 2);

в) гамма-излучение примесных радиоактивных изотопов, в том числе и радиоактивных изотопов того же элемента, к которому принадлежит основной изотоп, характеризуется теми же параметрами, что и в п. б), а также процентным содержанием (по весу, активности или мощности излучения) в основном изотопе, которое приводится в паспорте или ТУ на бета-источники.

Защита облучателей мощных бета-установок должна предусматривать защиту от всех видов внешнего излучения.

1. Безопасные условия работы с бета-источниками определяются по соотношению:

Это соотношение справедливо при условии, что выполняется экспоненциальный закон ослабления бета-частиц в защитном экране толщиной d (см), а энергия бета-частиц не превышает 10 МэВ.

Q - активность (мкюри);

R - расстояние от источника (см);

t - время работы с источником (ч/неделя);

n - число бета-частиц на распад.

2. Интенсивность тормозного излучения для бета-частиц <*>, обладающих непрерывным спектром, определяется из соотношения:

--------------------------------

<*> Формула не учитывает самопоглощения бета-частиц в источнике.

при торможении моноэнергетических электронов:

конверсии соответственно, МэВ;

m - число линий бета-частиц или электронов конверсии в спектре изотопа.

3. Мощность экспозиционной дозы тормозного излучения <*> в случае точечного изотропного источника определяется по формуле:

--------------------------------

<*> Спектральные распределения энергии излучения источников, применяемых в бета-установках, приведены в сб. "Радиационная техника", вып. 6, 1971, стр. 49.

I - энергия тормозного излучения (МэВ/распад), определяемая по вышеприведенным формулам <*>.

--------------------------------

<*> Для расчетов можно использовать также данные справочника Л.Р. Кимеля и В.П. Машковича "Защита от ионизирующих излучений".- М., Атомиздат, 1972 и работу В.Ф. Баранова в сб. "Вопросы дозиметрии и защиты от излучений". Под ред. Л.Р. Кимеля. Вып. 7.- М., Атомиздат, 1967, стр. 41.

Для плоских бета-облучателей может быть использовано выражение для расчета мощности дозы над поверхностью эквивалентного диска.