Как найти гамма постоянную - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Увеличить/уменьшить масштаб

Скопировать текст страницы

(работает в Chrome 42+,
Microsoft Internet Explorer и Mozilla FireFox
c установленным Adobe Flash Player)

Текущие страницы выделены рамкой.

Содержание

283

Корнилов Н. В., Журавлев Б. В., Сальников О. А., Раич П., Надь Ш., Дароци Ш., Сайлер К., Чикаи Й.

Измерение сечения реакции ²³⁸U (n, 2n) ²³⁷U в интервале энергии нейтронов 6,5—10,5 МэВ

329

Дмитриев П. П., Панарин М. В., Дмитриева З. П.

Выходы ¹²³I, ¹²⁴I, ¹²⁵I, ¹²⁶I, ¹³⁰I, ¹³¹I, ¹³²I при облучении теллура протонами, дейтронами, альфа-частицами и сурьмы альфа-частицами

Источник

Таблица 2.3 Взвешивающие коэффициенты WT для тканей и органов

Тип ткани или органа	WT

Гонады	0,2
Костный мозг (красный)	0,12
Легкие	0,12
Желудок	0,12
Щитовидная железа	0,05
Кожа	0,01

Источниками ионизирующего излучения чаще всего являются радиоактивные вещества.

Для оценки поля распределения дозы необходимо установить связь характеристик поля излучения с характеристиками радиоактивного источника: активностью, типом распада, энергией частиц, геометрическими характеристиками источника (точечный, протяженный и т.д.).

Рассмотрим характеристики источников ИИ, необходимые для расчета мощности дозы, которую создают эти источники.

Одним из основных является понятие активности A(t) радионуклида. Единицей активности в системе СИ является беккерель (Бк). 1Бк = 1распад/сек. Введенная ранее, на основании работы [4] внесистемная единица активности — Кюри (Ки) используется часто и в настоящее время.

Кюри — активность 1 г чистого радия (226Ra). Условно считается что 1 Ки точно равняется 3,7·1010 самопроизвольным ядерным превращениям в радиоактивном источнике за 1 секунду.

Таким образом, 1 Ки=3,7·1010 Бк (точно).

Отношение активности радионуклида в радиоактивном источнике (образце) к массе, объему (для объемных источников), площади поверхности (для поверхностных источников) или длине (для линейных источников) источника (образца) называется удельной Am(t), объемной AV(t), поверхностной AS(t) или линейной AL(t) активностью радионуклида соответственно.

Выбор единиц этих величин определяется конкретной задачей. Например, допустимую концентрацию (объемную активность) радионуклида в воде удобнее выражать в Бк/л, а в воздухе — Бк/м3, так как суточное потребление человеком воды определяется обычно в литрах, а воздуха — в кубических метрах.

Распад ядер сопровождается испусканием частиц и (или) фотонов, при этом число ядерных превращений далеко не всегда совпадает с числом испускаемых частиц и, еще реже — с числом испускаемых фотонов. Связать активность радионуклида с числом испускаемых корпускулярных частиц или фотонов можно, зная схему распада нуклида.

Пример. У нуклида 30Zn65 β+-частицы испускаются лишь в 1,4% случаев распада, а фотоны — в 50,6% случаев распада. Следовательно, этот радионуклид активностью 1 ГБк будет испускать 1,4·107 β+-частиц и 5,06·108 фотонов в 1 с.

С течением времени активность изменяется согласно закону радиоактивного распада:

A(t) = A0·e-λ·t (3.1) где: A0 – активность источника в начальный момент

времени (паспортная активность),

λ = ln2/Т1/2 — постоянная радиоактивного распада, Т1/2 — период полураспада,

t – время прошедшее с момента измерения A0.

Между активностью (Бк) и массой радиоактивных веществ

(г) существует определенная связь.

Если во взятом количестве радиоактивного вещества будет происходить в каждую секунду 3,7·1010 распадов, то общее число атомов N, дающее эту активность, будет равно активности вещества (3,7·1010 Бк), деленной на постоянную

распада λ, с-1, т.е. N=A(t)/λ:
N = 3,7·1010 / λ = 3,7·1010 T1/2 / ln2.	(3.2)

Общее количество радиоактивного вещества в граммах m,

обладающего активностью A(t) = 1 Бк, равно
m=	N		M	,	(3.3)
3,7 1010		N A

где M – молярная масса данного радионуклида, г / моль; NA=6,02·1023 моль-1 — число Авогадро; M/NA — масса одного атома. Подставляя в (3.2) соответствующие данные и взяв ln2 = 0,693, а затем подставляя найденное N в (3.3) получаем массу вещества в граммах активностью 1 Бк (г/Бк):

m=	T 1/2		M	=0,24 10	−23	MT 1/2 .	(3.4)
0,693		6,02 1023

Соответственно активность A(t) 1г любого радионуклида в

единицах Бк (Бк/г) равна
A t =	1	=	4,17 1023 .	(3.5)
0,24 10−23 MT 1/2
		MT 1/2

Как было отмечено выше, на один акт распада образуется в среднем не равное единице число гамма-квантов, причем эти кванты имеют разную энергию. Очевидно, что источники с одинаковой активностью радионуклида, но с различным спектральным составом гамма-излучения создадут при прочих равных условиях различную мощность дозы. Учет этой особенности гамма-излучающих нуклидов при расчетах дозовых величин осуществляется введением для этих нуклидов такой характеристики как гамма-постоянная.

Гамма-постоянной радионуклида называется мощность поглощенной дозы в воздухе, создаваемая гамма-излучением точечного изотропного радионуклидного источника активностью A(t)=1 Бк на расстоянии r = 1 м от него без начальной фильтрации излучения.

Эту величину обозначают ГСИ и измеряют в единицах аГр·м2 / (с·Бк). Она выражается следующей формулой [2]:

	m
	∑ E i ni eni m 1,6 10−13 1018
СИ =	i =1			=	, (3.6)
		4

m		m	m
= 12750 ∑E i	ni eni	m=∑ СИ.i*	ni=∑ СИ.i
i=1		i=1	i=1

где 1,6·10-13 — коэффициент перевода 1 МэВ в джоули, Дж/

МэВ;	E i	— энергия (МэВ) i-того перехода,	ni	— выход
фотонов (фотон/расп) i-того перехода и eni m	— массовый
коэффициент поглощения энергии i-того перехода (м2/кг);
СИ.i*	—	нормализованная дифференциальная	гамма-

постоянная; СИ.i — дифференциальная гамма-постоянная; 1018 — коэффициент пересчета 1Гр в аттогреи.

Дифференциальная гамма-постоянная СИ.i характеризует вклад i-ой моноэнергетической линии спектра гаммаизлучения изотопа. Нормализованная дифференциальная гамма-постоянная *СИ.i= СИ.i /ni . Полная гамма-постоянная ГСИ равна сумме дифференциальных гамма-постоянных.

Если известна активность A (Бк) точечного изотропного радионуклидного источника, то мощность поглощенной дозы в

воздухе	D	(аГр/с) на	расстоянии	r (м) от него можно
	˙
рассчитать по формуле
		˙		2	.	(3.7)
		D=A СИ /r

Кроме сформулированного выше понятия гаммапостоянной, связанного с поглощенной дозой и введенного

относительно недавно в связи с отказом от использования экспозиционной дозы, до настоящего времени еще продолжают использовать гамма-постоянную Г, выраженную через экспозиционную дозу и имеющую размерность аКл×м2/ (кг×с×Бк) (во внесистемных единицах Р×см2 / (ч×мКи)). Далее используется именно такое понятие гамма-постоянной.

Ионизационное действие гамма-излучения любых радиоактивных препаратов оценивают сравнением с радиевым эталонным источником при одинаковых условиях измерения. Так появилась величина, называемая гаммаэквивалентом (радиевый гамма-эквивалент), которая измеряется в миллиграмм-эквивалентах радия (мг-экв Ra) или грамм-эквивалентах радия (г-экв Ra). Гамма-эквивалент — нестандартизованная, но широко используемая на практике величина.

Экспериментально установлено, что точечный источник Ra активностью 1 мКи, находящийся в равновесии со всеми продуктами распада, с фильтром из платины толщиной 0,5 мм создает на расстоянии 1 см мощность экспозиционной дозы, равную 8,4 Р/ч. (Более точное измерение значения ГRa государственного эталона показало, что оно равно 8,25 Р/ч). Значение гамма-постоянной Ra ГRa=8,4 Р·см2/(ч·мКи) принимается за эталон для сравнения мощности дозы от источников гамма-излучения, имеющих различные гаммапостоянные.

Если источник гамма-излучения активностью A = 1мКи (при отсутствии фильтрации) создает мощность экспозиционной дозы, равную 8,4 Р/ч [т.е. Г=8,4 P·см2/(ч·мКи)], на расстоянии 1 см от точечного источника, гамма-эквивалент М будет равен 1 мг-экв Ra, т.е.

Пример. Определить гамма-постоянную 60Со и его активность, которая была бы эквивалентна по создаваемой мощности экспозиционной дозы 1 мКи Ra.

Решение: При распаде ядра 60Со испускаются два фотона с энергией Е1 = 1,17 МэВ и Е2 = 1,33 МэВ. Для фотонов с энергией 1,17 МэВ гамма-постоянная будет равна Г1=6,2 Р·см2/(ч·мКи), а для фотонов с энергией 1,33 МэВ Г2=6,7 Р·см2/(ч·мКи). Суммарная Г=Г1+Г2=6,2+6,7=12,9 Р·см2/(ч·мКи).

Из сравнения гамма-постоянных 60Co и 226Ra устанавливаем, что

ГCo/ГRa = 12,9/8,4 = 1,54 ,

т.е. 1 мКи 60Со создает мощность экспозиционной дозы излучения, в 1,54 раза большую, чем 1 мКи (или 1 мг) Ra. Следовательно, 1 мКи 60Со по создаваемой мощности экспозиционной дозы излучения является эквивалентным 1,54 мКи Ra, или фотоны, испускаемые 60Со активностью 0,65 мКи, создают такую же мощность экспозиционной дозы, как и фотоны 1 мКи Ra. Таким образом, гамма-эквивалент активности 0,65 мКи 60Со равен 1 мг-экв Ra.

Связь между мощностью экспозиционной дозы излучения X˙ , мР / ч, и гамма-эквивалентом М, мг-экв Ra точечного источника, на расстоянии r, см, может быть выражена следующим образом:

	˙	3	/r	2	.		(3.9)
	X =M 8,4 10
Связь между активностью A, мКи, и мощностью экспозици-
онной дозы	X , мР/ч, может быть представлена формулой
	˙
	˙			3	/r	2	.	(3.10).
	X =A 10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

lifesafety:seminars:radiation

Содержание

Радиационная безопасность

Теория

Количественные характеристики

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

Мощность дозы (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.).

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

Эффективная доза, $E$ — мера общего потенциального ущерба для организма от облучения как организма в целом, так и отдельных его частей. ,
где — коэффициент радиочувствительности тканей и органов человека, для общего облучения человека .

Гамма-постоянная

Определение: Гамма-постоянная $Gamma$ — отношение мощности экспозиционной дозы , 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 – мощность экспозиционной дозы, ; $r$ – расстояние, ; $A$ – активность, .
Размерность:

Внесистемная еди. изм.:

$frac{text{Р} cdot text{см}^2 }{text{ч} cdot {text{мКи}}},$
Система СИ:

$frac{text{aГр} cdot text{м}^2 }{text{с} cdot {text{Бк}}},$

где доза в аттоГреях, активность – в Беккерелях, расстояние – в метрах, время – в секундах.

Связь единиц измерения:

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

где -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 () рабочие находятся дней в году по $t = 4$ часа в день. Определить допустимую мощность поглощённой дозы $D$ .

Задача №2

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

Задача №3

Определить обстановку при выпадении источника ионизирующего излучения (ИИИ) из $gamma$ -дефектоскопа «Гаммарид». Активность ИИИ (изотопа кобальта $^{57}_{27}text{Co}$ ) , 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: , ; стены бетонные толщиной . Работники относятся к лицам категории Б, в течение года в среднем работают . Энергия $E_{gamma}$ гамма-квантов кобальта $^{57}_{27}text{Co}$ составляет , коэффициент ослабления радиации $K(E_{gamma}=1,25text{ МэВ},d = 40text{ см}) = 60$ .

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 , гамма-постоянная $Gamma = 3,64,frac{{text{aГр}}cdot{text{м}^2}}{text{c}cdot{text{Бк}}}$ . Расстояние до стен помещения: , . Скорость небыстрого бега принять равной 6,5 км/ч.

lifesafety/seminars/radiation.txt

· Последнее изменение: 2015/12/18 01:51 —

jurik_phys

Источник

Активность радиоактивного вещества (А) – число спонтанных ядерных превращений (dN) в этом веществе за малый промежуток времени (dt), деленное на этот промежуток:

A = dN / dt.

Единицей активности является беккерель (Бк). Один беккерель равен одному ядерному превращению в секунду. Кюри (Ки) – специальная единица активности:

1 Ки = 3,7 10¹⁰ Бк.

Для характеристики источника излучения по эффекту ионизации применяют так называемую экспозиционную дозу рентгеновского и гамма-излучения.

Экспозиционная доза (X) – полный заряд (dQ) ионов одного знака, возникающих в воздухе в данной точке пространства при полном торможении всех вторичных электронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воздуха, деленный на массу воздуха (dm) в этом объеме:

Х = dQ/ dm.

Единица экспозиционной зоны – кулон на килограмм (Кл/кг). Рентген (Р) – специальная единица экспозиционной зоны. Один рентген – это экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия в 1 см³ сухого атмосферного воздуха производит ионы, несущие заряд электричества каждого знака:

1 Р = 0,285 (м Кл)/кг.

Мощность экспозиционной дозы (W) – приращение экспозиционной дозы (dX) за малый промежуток времени (dt), деленное на этот промежуток:

W = dX / dt.

Специальной единицей мощности экспозиционной дозы является рентген в секунду (Р/с). Значение экспозиционной дозы на рабочем месте можно рассчитать по формуле:

X = ,

где А – активность источника, мКи; – гамма-постоянная изотопа, (Р см²)/ (ч мКи), которая берется из таблиц (табл. 10.1); t – время облучения, ч; R – расстояние от источника до рабочего места, см.

Таблица 10.1 Гамма-постоянная некоторых изотопов

Изотоп	, (Р см²)/ (ч мКи)	Изотоп	, (Р см²)/ (ч мКи)
²⁴Na	19	⁸⁹Sr	14,11
⁶⁰Со	12,9	⁶⁴Сu	1,16
²²⁶Ra	8,25	²³⁸U	0,091
⁵⁹Fe	6,1

В системе СИ гамма-постоянная радионуклида измеряется в (Гр м²)/(с Бк), при которой мощность поглощенной дозы в воздухе на расстоянии 1 м от точечного изотропного источника активностью 1 Бк составляет 1 Гр/с.

Поглощенная доза (D) – средняя энергия (dе), переданная излучением веществу в некотором элементарном объеме, деленная на массу вещества (dm) в этом объеме:

D = dе /dm.

Грей – единица поглощенной дозы, рад – специальная единица поглощенной дозы:

1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.

Значение поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощенная доза в воздухе, равная 0,88 рад.

В дозиметрической практике наряду с измерением активности часто сравнивают радиоактивные препараты по их гамма-излучению. Если два препарата при тождественных условиях измерения создают одну и ту же мощность экспозиционной дозы, то говорят, что они имеют одинаковый гамма-эквивалент.

Гамма-эквивалент (m_Ra) источника – это условная масса точечного источника ²²⁶Ra, создающего на некотором расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как и данный источник. Специальной единицей гамма-эквивалента является килограмм-эквивалент радия; 1 кг-экв ²²⁶Ra на расстоянии 1 см в воздухе от источника создает мощность экспозиционной дозы 8,4 10⁶ Р/ч, соответственно

1 мг-экв Ra = 8,4 Р/ч.

Понятие эквивалентной дозы введено в связи с тем, что одинаковая доза различных видов излучения вызывает в живом организме различное биологическое действие.

Эквивалентная доза (Н_Т,_R) – это поглощенная доза в органе или ткани (D_Т,_R), умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения (К_R):

Н_Т,_R = К_R D_Т,_R.

Единицей эквивалентной дозы является джоуль, деленный на килограмм (Дж кг^-1). Эта единица имеет специальное наименование зиверт (Зв). Существует еще одна специальная единица эквивалентной дозы бэр. Бэр – поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает равный биологический эффект с дозой в 1 рад рентгеновского излучения:

1 Зв = 100 бэр.

Значения К_R для фотонов, электронов любых энергий составляет 1, для -частиц, осколков деления, тяжелых ядер – 20.

Эффективная доза (Е) – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе (Н_t,Т) на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани (К_Т):

Е =,

где Н_t,Т – эквивалентная доза в ткани Т за время t.

Единица эффективной дозы – зиверт (Зв).

Значения К_Т отдельных видов ткани и органов приведены в табл. 10.2.

Таблица 10.2 Значения К_Т отдельных видов ткани и органов

Виды ткани, органы	К_Т
Гонады	0,2
Костный мозг (красный), легкие, желудок	0,12
Печень, грудная железа, щитовидная железа	0,05
Кожа	0,01

Источник