חישוב רמת הקרינה ממקור שטוח מרוחק. הגנה מפני קרינה מייננת. תכנון וחישוב מסכי מיגון

הקריטריון לחישוב פרמטרי ההגנה מפני חשיפה חיצונית הוא מגבלת המינון האפקטיבי, שלעובדים עם חומרים רדיואקטיביים (אנשי קטגוריה A) עומדת על 20 mSv בשנה (טבלה 1).

67). למרות שכיום אין רגולציה לגבי מגבלות מינון שבועי, נוח יותר להשתמש במינון השבועי לחישובים, שעם התפלגות אחידה של החשיפה השנתית הוא 0.4 mSv.

בהחלפת ערך המינון השבועי, התאמת יחידות המדידה וביטוי המרחק במטרים, ניתן לקבל נוסחה פשוטה לחישוב פרמטרי ההגנה העיקריים:

כאשר m היא פעילות ה-y של מקור הקרינה, ב-Bq; t הוא זמן החשיפה לשבוע עבודה, בשעות; R הוא המרחק ממקור הקרינה, ב-m; 1.8 x 10 8 - מקדם המרה.

כי נוסחה נתונהמשקף את הקשר בין פעילות מקור, מרחק וזמן חשיפה בתנאי הפעלה בטוחים, ניתן להשתמש בו כדי לחשב את פרמטרי ההגנה הבסיסיים.

הגנת הכמות מורכבת מקביעת פעילות המקור המקסימלית המותרת איתה ניתן לעבוד ללא מסך למשך זמן נתון במרחק נתון.

דוגמא. המפעיל עובד כל הזמן במרחק של 1 מ' ממקור הקרינה במשך 36 שעות שבועיות. מהי הפעילות המקסימלית של מקור הקרינה שהוא יכול לעבוד איתו? חשב לפי הנוסחה:

הגנה בזמן מורכבת בקביעת תקופת העבודה עם חומר רדיואקטיבי במהלך שבוע, במהלכה נוצרים תנאים בטוחים (מבלי לחרוג מה-PD) במהלך עבודה רציפה.

דוגמא. במעבדה עובדים עם מקור קרינה בפעילות של 5.8X10 7 Bq במרחק של 1 מ' ממנו. יש צורך לקבוע את זמן העבודה המותר (בשבוע). חשב לפי הנוסחה:

הגנת מרחק מורכבת מקביעת המרחק מהעובד למקור הקרינה שבו (עבור מקור וזמן נתון) בטוח לעבוד.

דוגמא. אחות המחלקה הרדיולוגית מכינה תכשירי רדיום בפעילות של 5.8 על 106 Bq למשך 6 שעות מדי יום. באיזה מרחק מהמקור זה אמור לעבוד?

הגנת מסך מבוססת על יכולתם של חומרים לספוג קרינה רדיואקטיבית. עוצמת הקליטה של קרינת γ עומדת ביחס ישר ל משקל סגוליחומרים ועובים והוא ביחס הפוך לאנרגיית הקרינה.

בהקרנה חיצונית עם חלקיקי a, אין צורך במיגון, מכיוון שלחלקיקי ה-a יש טווח קטן באוויר והם נשמרים היטב על ידי חומרים אחרים (גיליון נייר אינו נותן לחלקיקי ה-a לעבור).

להגנה מפני קרינת β יש להשתמש בחומרים קלים: אלומיניום, זכוכית, פלסטיק וכדומה. שכבת אלומיניום בעובי 0.5 ס"מ לוכדת לחלוטין חלקיקי p.

להגנה מפני קרני γ, מסכים עשויים מתכות כבדותת: עופרת, ברזל יצוק וחומרים כבדים אחרים (בטון). אתה יכול גם להשתמש באדמה, מים וכו'.

את עובי מסך המגן, שיחליש את עוצמת קרינת ה-γ לרמות המקסימליות המותרות, ניתן לחשב בשתי דרכים: 1) לפי הטבלאות (בהתחשב באנרגיית הקרינה); 2) על ידי שכבת חצי הנחתה (בלי לקחת בחשבון את אנרגיית הקרינה).

חישוב עובי המסך לפי הטבלאות. בהתאם לאנרגיה של קרינת γ, כוח החדירה שלה יהיה שונה. לכן, על מנת לחשב במדויק את העובי מסכי מגןנערכו טבלאות מיוחדות, הלוקחות בחשבון את ריבוי אנרגיית ההנחתה והקרינה (טבלה 68).

דוגמא. עוזר מעבדה שאורז זהב רדיואקטיבי 198 Au עם אנרגיית קרינה של 0.8 MeV יקבל מנת חשיפה של 2.0 mSv ללא הגנה תוך שבוע. באיזה עובי של מגן העופרת יש להשתמש כדי ליצור תנאים בטוחיםעבודת מעבדה?

הערך של מקדם הנחתה (יחס הנחתה) נקבע על ידי הנוסחה:

כאשר K הוא יחס הנחתה; P הוא המינון שהתקבל; P 0 - מינון מקסימלי מותר.

עובי מסך המגן העשוי מעופרת (מ"מ) בהתאם ליחס ההנחתה והאנרגיה של קרינת γ (קרן רחבה)

טבלה 68

יחס הנחתה, ק				אנרגיית קרינת Y,			MeV
יחס הנחתה, ק	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
1,5	0,5	1,0	1,5	2	2	3	4	6	7	8
2	1	2	3	4	5	7	8	10	11,5	13
5	2	4	6	9	ו	15	19	22	25	28
8	2	5	8	11	15	19,5	23,5	28	32	35
10	3	5,5	9	13	16	21	26	30,5	35,5	38
20	3	6	ו	15	20	26	32,5	38,5	44	49
30	3,5	7	11,5	17	23	30	36,5	43	49,5	55
40	4	8	13	18	24	31	38	45	52	58
50	4	8,5	14	19,5	26	32,5	39,5	46	53	60
60	4,5	9	14,5	20,5	27	34,5	42	49,5	56	63
80	4,5	10	15,5	21,5	28	37	45	53	60	67
100	5	10	16	23	30	38,5	47	55	63	70

סוף טבלה 68

יחס הנחתה, ק	אנרגיית קרינת Y, MeV
יחס הנחתה, ק	1,25	1,5	1,75	2	2,5	3	4	6	8	10
1,5	9,5	ו	12	12	12	13	12	10	9	9
2	15	17	18,5	20	20	21	20	16	15	13,5
5	34	33	41	43	44	46	45	38	33	30
8	42	48	52,5	55	57	59	58	50	43	38
10	45	51	56	59	61	65	64	55	49	42
20	58	66	72	76	78	83	82	71	63	56
30	65	73	80	85	88	93	92	80	72	63
40	68,5	78	86	91	91	100	99	87	78	68
50	72	82	90	96	100	106	105	92	83	73
60	75	85	95	101	104	110	109	97	87	77
80	80	92	101	107	111	117	116	104	94	82
100	84,5	96,5	106	מ	117	122	121	109	99	87

בדוגמה שלנו:

68 במפגש קווים המקבילים למקדם הנחתה של 5 ולאנרגיית קרינה של 0.8 MeV, אנו מוצאים שהעובי הנדרש של מגן העופרת צריך להיות 22 מ"מ.

אם הנתונים על יחס ההנחתה ואנרגיית הקרינה אינם תואמים לאלה המצוינים בטבלה, התוצאה נמצאת על ידי אינטרפולציה או שמספרים עוקבים משמשים כדי לספק הגנה אמינה יותר.

חישוב הגנה מפני קרינת אלפא ובטא

שיטת הגנה בזמן.

שיטת הגנת מרחק;

שיטת הגנה על מחסום (חומר);

מינון החשיפה החיצוני ממקורות קרינת גמא הוא פרופורציונלי לזמן החשיפה. בנוסף, עבור אותם מקורות שיכולים להיחשב כמקורות נקודתיים בגודלם, המינון הוא ביחס הפוך לריבוע המרחק ממנו. לפיכך, ניתן להשיג הפחתת מינון החשיפה של כוח אדם ממקורות אלו לא רק על ידי שימוש בשיטת ההגנה על ידי מחסום (חומר), אלא גם על ידי הגבלת זמן הפעולה (הגנה בזמן) או הגדלת המרחק ממקור הקרינה למקור הקרינה. עובד (הגנה על ידי מרחק). שלוש השיטות הללו משמשות בארגון ההגנה מפני קרינה בתחנות כוח גרעיניות.

כדי לחשב הגנה מפני קרינת אלפא ובטא, די בדרך כלל לקבוע את אורך הנתיב המרבי, התלוי באנרגיה הראשונית שלהם, וכן במספר האטומי, המסה האטומית והצפיפות של החומר הסופג.

ההגנה מפני קרינת אלפא בתחנות כוח גרעיניות (למשל, בעת קבלת דלק "טרי") אינה קשה בשל אורכי הנתיבים הקצרים בחומר. הסכנה העיקרית של נוקלידים פעילים אלפא היא רק עם הקרנה פנימית של הגוף.

ניתן לקבוע את אורך הנתיב המרבי של חלקיקי בטא על ידי הנוסחאות המשוערות הבאות, ראה:

עבור אוויר - R β =450 E β , כאשר E β היא אנרגיית הגבול של חלקיקי בטא, MeV;

עבור חומרים קלים (אלומיניום) - R β = 0.1E β (ב-E β< 0,5 МэВ)

R β =0.2E β (ב-E β > 0.5 MeV)

בפרקטיקה של עבודה בתחנות כוח גרעיניות, ישנם מקורות לקרינת גמא בתצורות ובגדלים שונים. ניתן למדוד את קצב המינון מהם עם מכשירים מתאימים או לחשב מתמטית. במקרה הכללי, קצב המינון ממקור נקבע על פי הפעילות הכוללת או הספציפית, הספקטרום הנפלט ותנאים גיאומטריים - גודל המקור והמרחק אליו.

הסוג הפשוט ביותר של פולט גמא הוא המקור הנקודתי. . זהו פולט גמא כזה שללא אובדן משמעותי של דיוק החישוב, ניתן להזניח את גודלו וקליטת הקרינה העצמית בו. בפועל, כל ציוד שהוא פולט גמא במרחקים הגדולים פי 10 מגודלו יכול להיחשב כמקור נקודתי.

כדי לחשב הגנה מפני קרינת פוטון, נוח להשתמש בטבלאות אוניברסליות לחישוב עובי ההגנה בהתאם ליחס הנחתה קרינה K ואנרגיה של קרני גמא. טבלאות כאלה ניתנות בספרי עיון בנושא בטיחות קרינה ומחושבות על בסיס הנוסחה להנחתה של קרן פוטונים רחבה ממקור נקודתי בחומר, תוך התחשבות בגורם ההצטברות.

שיטת הגנת מחסום (גיאומטריית קרן צרה ורחבה). בדוסימטריה יש מושגים של קרני קרינת פוטון "רחבות" ו"צרות" (קולימטריות). הקולימטור, כמו דיאפרגמה, מגביל את כמות הקרינה המפוזרת הנכנסת לגלאי (איור 6.1). קרן צרה משמשת, למשל, במתקנים מסוימים לכיול מכשירים דוסימטריים.

אורז. 6.1. סכימה של קרן פוטון צרה

1 - מְכוֹלָה; 2 - מקור קרינה; 3 - דִיאָפרַגמָה; ארבע - קרן צרה של פוטונים

אורז. 6.2. הנחתה של אלומת פוטונים צרה

היחלשות קרן צר של קרינת פוטון בהגנה כתוצאה מהאינטראקציה שלה עם החומר מתרחשת על פי החוק האקספוננציאלי:

I \u003d I 0 e - m x (6.1)

כאשר I® הוא מאפיין שרירותי (צפיפות שטף, מינון, קצב מינון וכו') של קרן הפוטונים הצרה הראשונית; I - מאפיין שרירותי של קורה צרה לאחר מעבר דרך ההגנה של עובי x , ס"מ;

M - מקדם הנחתה ליניארי הקובע את חלקם של פוטונים מונו-אנרגטיים (בעלי אותה אנרגיה) שחוו אינטראקציה בחומר ההגנה ליחידת נתיב, ס"מ -1.

ביטוי (7.1) תקף גם כאשר משתמשים במקדם הנחתת המסה m m במקום ליניארי. במקרה זה, עובי ההגנה חייב להתבטא בגרמים לסנטימטר רבוע (g/cm 2), ואז המוצר m m x יישאר חסר מימד.

ברוב המקרים, כאשר מחשבים את הנחתה של קרינת הפוטונים, נעשה שימוש בקרן רחבה, כלומר קרן של פוטונים, שבה קיימת קרינה מפוזרת, שלא ניתן להזניח.

ההבדל בין תוצאות המדידות של קורות צרות ורחבות מאופיין בגורם הצבירה B:

B \u003d Iwide / Inarrow, (6.2)

התלויה בגיאומטריה של המקור, באנרגיה של קרינת הפוטון הראשונית, בחומר איתו קרינת הפוטון מקיימת אינטראקציה, ובעובי שלה, המתבטא ביחידות חסרות ממדים mx .

חוק הנחתה עבור קרן רחבה של קרינת פוטון מתבטא בנוסחה:

I width \u003d I 0 B e - m x \u003d I 0 e - m width x; (6.3),

כאשר m, m shir הם מקדם הנחתה הליניארי עבור קרני פוטון צרות ורחבות, בהתאמה. מ ו בְּעבור אנרגיות וחומרים שונים ניתנים בספרי בטיחות בקרינה. אם המדריכים מציינים m עבור קרן פוטונים רחבה, אין לקחת בחשבון את גורם הצבירה.

החומרים הבאים משמשים לרוב להגנה מפני קרינת פוטון: עופרת, פלדה, בטון, זכוכית עופרת, מים וכו'.

שיטת הגנת מחסום (חישוב הגנה לפי שכבות של חצי הנחתה).יחס הנחתת הקרינה K הוא היחס בין קצב המינון האפקטיבי (שווה ערך) שנמדד או מחושב P ללא הגנה, לרמה המותרת של קצב המינון האפקטיבי (שווה הערך) השנתי הממוצע P cf באותה נקודה מאחורי מסך מגן בעובי איקס:

P cf = PD A / 1700 h = 20 mSv / 1700 h = 12 μSv / h;

כאשר P cf היא הרמה המותרת של שיעור המינון האפקטיבי השנתי הממוצע (שווה ערך);

PD A - מגבלת מינון יעילה (מקבילה) לצוותי קבוצה א'.

1700 שעות - קרן זמני העבודה של אנשי קבוצה א' לשנה.

K \u003d P meas / P cf;

כאשר P meas הוא שיעור המינון האפקטיבי (המקביל) הנמדד ללא הגנה.

כאשר קובעים את העובי הנדרש של שכבת ההגנה של חומר נתון x (ס"מ) מטבלאות אוניברסליות, יש לדעת את אנרגיית הפוטון e (MeV) ואת גורם הנחתת הקרינה K .

בהיעדר טבלאות אוניברסליות, ניתן לבצע את הקביעה התפעולית של עובי המיגון המשוער באמצעות הערכים המשוערים של נקודת הנחתה של הפוטון באמצע הדרך בגיאומטריית האלומה הרחבה. שכבת חצי הנחתה Δ 1/2 היא עובי הגנה כזה שמחליש את מנת הקרינה פי 2. עם מקדם הנחתה K ידוע, ניתן לקבוע את המספר הנדרש של שכבות חצי הנחתה n וכתוצאה מכך, את עובי ההגנה. בהגדרה ק = 2 n בנוסף לנוסחה, אנו מציגים קשר טבלאי משוער בין ריבוי הנחתה למספר שכבות חצי הנחתה:

עם מספר ידוע של שכבות של חצי הנחתה n, עובי ההגנה x = Δ 1/2 n.

לדוגמה, חצי שכבת ההנחתה Δ 1/2 לעופרת היא 1.3 ס"מ, לזכוכית עופרת - 2.1 ס"מ.

שיטת הגנת מרחק.קצב המינון של קרינת פוטון ממקור נקודתי בוואקום משתנה הפוך לריבוע המרחק. לכן, אם קצב המינון Pi נקבע במרחק ידוע כלשהו Ri , אז קצב המינון Rx בכל מרחק אחר Rx מחושב על ידי הנוסחה:

P x \u003d P 1 R 1 2 / R 2 x (6.4)

שיטת הגנה בזמן.שיטת הגנה בזמן (הגבלת הזמן שעובד נמצא תחת השפעתו קרינה מייננת) נמצא בשימוש הנפוץ ביותר בייצור עבודה מסוכנת קרינה באזור הגישה המבוקרת (CCA). עבודות אלו מתועדות בצו דוסימטרי, המציין את הזמן המותר לביצוע העבודה.

פרק 7 שיטות רישום של קרינה מייננת

חישוב הגנה מפני קרינת אלפא ובטא

שיטת הגנה בזמן.

שיטת הגנת מרחק;

שיטת הגנה על מחסום (חומר);

מינון החשיפה החיצוני ממקורות קרינת גמא הוא פרופורציונלי לזמן החשיפה. עם זאת, עבור אותם מקורות שיכולים להיחשב כמקורות נקודתיים בגודלם, המינון הוא ביחס הפוך לריבוע המרחק ממנו. לפיכך, ניתן להשיג הפחתת מינון החשיפה של כוח אדם ממקורות אלו לא רק על ידי שימוש בשיטת ההגנה על ידי מחסום (חומר), אלא גם על ידי הגבלת זמן הפעולה (הגנה בזמן) או הגדלת המרחק ממקור הקרינה למקור הקרינה. עובד (הגנה על ידי מרחק). שלוש השיטות הללו משמשות בארגון ההגנה מפני קרינה בתחנות כוח גרעיניות.

ניתן לקבוע את אורך הנתיב המרבי של חלקיקי בטא על ידי הנוסחאות המשוערות הבאות, ראה:

עבור אוויר - R β =450 E β , כאשר E β היא אנרגיית הגבול של חלקיקי בטא, MeV;

עבור חומרים קלים (אלומיניום) - R β = 0.1E β (ב-E β< 0,5 МэВ)

R β =0.2E β (ב-E β > 0.5 MeV)

הסוג הפשוט ביותר של פולט גמא הוא המקור הנקודתי. . זהו פולט גמא כזה שללא אובדן משמעותי של דיוק החישוב, ניתן להזניח את גודלו וקליטת הקרינה העצמית בו. בפועל, כל ציוד שהוא פולט גמא במרחקים של יותר מפי 10 מגודלו יכול להיחשב כמקור נקודתי.

אורז. 6.1. סכימה של קרן פוטון צרה

1 - מְכוֹלָה; 2 - מקור קרינה; 3 - דִיאָפרַגמָה; ארבע - קרן צרה של פוטונים

אורז. 6.2. הנחתה של אלומת פוטונים צרה

היחלשות קרן צר של קרינת פוטון בהגנה כתוצאה מהאינטראקציה שלה עם החומר מתרחשת על פי החוק האקספוננציאלי:

I \u003d I 0 e - m x (6.1)

M - מקדם הנחתה ליניארי, הקובע את שיעור הפוטונים המונו-אנרגטיים (בעלי אותה אנרגיה) שחוו אינטראקציה בחומר ההגנה ליחידת נתיב, ס"מ -1.

ההבדל בין תוצאות המדידות של קורות צרות ורחבות מאופיין בגורם הצבירה B:

B \u003d Iwide / Inarrow, (6.2)

חוק הנחתה עבור קרן רחבה של קרינת פוטון מתבטא בנוסחה:

I width \u003d I 0 B e - m x \u003d I 0 e - m width x; (6.3),

כאשר m, m shir - מקדם הנחתה ליניארי עבור קרני פוטון צרות ורחבות, בהתאמה. מ ו בְּעבור אנרגיות וחומרים שונים ניתנים בספרי בטיחות בקרינה. אם ספרי העיון מציינים m עבור קרן פוטונים רחבה, אין לקחת בחשבון את גורם ההצטברות.

החומרים הבאים משמשים לרוב להגנה מפני קרינת פוטון: עופרת, פלדה, בטון, זכוכית עופרת, מים וכו'.

P cf = PD A / 1700 h = 20 mSv / 1700 h = 12 μSv / h;

כאשר P cf היא הרמה המותרת של שיעור המינון האפקטיבי השנתי הממוצע (שווה ערך);

PD A - מגבלת מינון יעילה (מקבילה) לצוותי קבוצה א'.

1700 שעות - קרן זמני העבודה של אנשי קבוצה א' לשנה.

K \u003d P meas / P cf;

כאשר P meas הוא שיעור המינון האפקטיבי (המקביל) הנמדד ללא הגנה.

כאשר קובעים את העובי החשוב ביותר של שכבת ההגנה של חומר נתון x (ס"מ) מטבלאות אוניברסליות, יש לדעת את אנרגיית הפוטון e (MeV) ואת גורם הנחתת הקרינה K .

בהיעדר טבלאות אוניברסליות, ניתן לבצע קביעה תפעולית של העובי המשוער של ההגנה באמצעות הערכים המשוערים של נקודת הנחתת חצי הפוטון בגיאומטריית האלומה הרחבה. שכבת חצי הנחתה Δ 1/2 היא עובי הגנה כזה שמחליש את מנת הקרינה פי 2. עם מקדם הנחתה K ידוע, ניתן לקבוע את המספר הנדרש של שכבות חצי הנחתה n וכתוצאה מכך, את עובי ההגנה. בהגדרה ק = 2 n בנוסף לנוסחה, אנו מציגים קשר טבלאי משוער בין ריבוי הנחתה למספר שכבות חצי הנחתה:

עם מספר ידוע של שכבות של חצי הנחתה n, עובי ההגנה x = Δ 1/2 n.

לדוגמה, חצי שכבת ההנחתה Δ 1/2 לעופרת היא 1.3 ס"מ, לזכוכית עופרת - 2.1 ס"מ.

שיטת הגנת מרחק.קצב המינון של קרינת פוטון ממקור נקודתי בוואקום משתנה הפוך לריבוע המרחק. מסיבה זו, אם קצב המינון Pi נקבע באיזה מרחק ידוע Ri , אז קצב המינון Rx בכל מרחק אחר Rx מחושב על ידי הנוסחה:

P x \u003d P 1 R 1 2 / R 2 x (6.4)

שיטת הגנה בזמן.שיטת ההגנה בזמן (הגבלת זמן החשיפה של עובד לקרינה מייננת) נמצאת בשימוש נרחב ביותר בייצור עבודה מסוכנת קרינה באזור גישה מבוקר (CCA). עבודות אלו מתועדות בצו דוסימטרי, המציין את הזמן המותר לביצוע העבודה.

פרק 7 שיטות רישום של קרינה מייננת

בחר את החתך של הקורה החוצה והחבל להרמת הציר של טחנת הגלגול.

נתונים ראשוניים:

משקל ציר Q=160 kN;

חוצה אורך l=6m;

קרן החוצה עובדת בכיפוף.

ערכו תרשים חיווט.

בחר את החתך של קורת החוצה, את סוג וחתך החבל.

פִּתָרוֹן:

ערכת מתלים עם חצה בשתי נקודות.

אורז. 21 - ערכת השלכה. 1 - מרכז הכובד של העומס;

2 - חוצה; 3 - רולר; 4 - קלע

קביעת כוח המתח בענף אחד של המתלה

S \u003d Q / (m cos) \u003d k Q / m \u003d 1.42 160 / 2 \u003d 113.6 kN.

כאשר S הוא כוח התכנון המופעל על המתלה מבלי לקחת בחשבון עומס יתר, kN;

Q הוא משקל המטען המורם, kN;

 היא הזווית בין כיוון הפעולה של הכוח המחושב של המתלה;

k - מקדם בהתאם לזווית הנטייה של ענף המתלה לאנך (ב-=45 בערך k=1.42);

m הוא המספר הכולל של הענפים של המתלה.

אנו קובעים את כוח השבירה בענף המתלה:

R \u003d S k z \u003d 113.6 6 \u003d 681.6 kN.

כאשר k z הוא מקדם הבטיחות עבור המתלה.

אנו בוחרים בחבל מסוג TK 6x37 בקוטר של 38 מ"מ. עם חוזק סופי מחושב של החוט של 1700 MPa, בעל כוח שבירה של 704,000 N, כלומר, הקרוב ביותר לכוח השבירה הנדרש בחישוב של 681,600 N.

בחירת חתך של קרן החוצה

איור 22 - ערכת חישוב של המעבר

P \u003d Q k p k d \u003d 160 1.1 1.2 \u003d 211.2

כאשר k p הוא גורם עומס היתר, k d הוא גורם העומס הדינמי.

מומנט כיפוף מקסימלי במעבר:

M max \u003d P a / 2 \u003d 211.2 300 / 2 \u003d 31680 kN ס"מ,

כאשר a היא זרוע המעבר (300 ס"מ).

מודול החתך הנדרש של החתך של קרן חוצה:

W tr > \u003d M max / (n R מ-) \u003d 31680 / (0.85 21 0.9) \u003d 1971.99 cm 3

כאשר n = 0.85 הוא מקדם תנאי העבודה;

 – מקדם יציבות בכיפוף;

R out - התנגדות עיצובית במהלך כיפוף במעבר, Pa.

אנו בוחרים את העיצוב של קורת החתך, המורכבת משתי קורות I המחוברות באמצעות לוחות פלדה מס' 45 וקובעים את רגע ההתנגדות של החתך כולו:

רוחב ד x \u003d 1231 ס"מ 3

W x \u003d 2 W d x \u003d 2 1231 \u003d 2462 ס"מ 3\u003e W tr \u003d 1971.99 ס"מ 3,

אשר עונה על תנאי החוזק של חתך העיצוב של המעבר.

9. חישובי מבנה וחוזק

9.1. חישוב כיסוי המגן של התקן חצי אוטומטי אנכי רב-צירים מסתובב דוגמה 37

נתונים ראשוניים:

מעטפת המגן של מחרטה חצי אוטומטית אנכית מרובת צירים היא מבנה פלדה מלבני באורך l = 750 מ"מ, רוחב b = 500 מ"מ ועובי S. הוא מהודק במחזיקים בקצוות כך שהמערכת תוכל להיחשב כקורה המונחת על שני תומכים.

לשבב משקל G = 0.2 גרם והוא עף לעבר המעטפת במהירות V = 10 מ'/ש' ופוגע במעטפת בניצב לאמצעו.

מרחק מנקודת ההפרדה של השבבים באזור החיתוך למעטפת:

קבע את עובי הסדין שממנו ניתן ליצור את מעטפת המגן.

פִּתָרוֹן:

כתוצאה מפגיעת שבב, המעטפת מקבל סטיה. הסטייה הגדולה ביותר תיגרם על ידי שבבים שנפלו לאמצע שלו. הלחץ המתאים לסטייה זו הוא:

כאשר E הוא מודול האלסטיות של חומר המעטפת. לפח פלדה:

E \u003d 2 10 6 ק"ג / ס"מ 2;

אני הוא רגע האינרציה של מעטפת הקורה. לקטע מלבני:

f - סטייה של המעטפת למקום הפגיעה:

l הוא אורך המעטפת.

האנרגיה שנצברה במקרה זה במעטפת שווה ל:

ברגע הסטייה המקסימלית של המעטפת, פעולת הכוח תהפוך כולה לאנרגיה הפוטנציאלית של דפורמציה של המעטפת, כלומר.

סוכנות פדרליתשל חינוך

מדינה מוסד חינוכי

גבוה יותר חינוך מקצועי

"אוניברסיטת איוונובו להנדסת כוח

על שם וי.איי לנין

המחלקה לתחנות כוח גרעיניות

בטיחות קרינה
ודוסימטריה של קרינת גמא חיצונית

הנחיותלביצוע עבודת מעבדה מס' 1

איבנובו 2009

הידור: A.Yu. TOKOV, V.A. קרילוב, א.נ. פחדים

עורך V.K. SEMENOV

ההנחיות מיועדות לסטודנטים הלומדים בהתמחות "תחנות כוח גרעיניות ומתקנים", עוברים סדנת מעבדה בפיסיקה של קרינה מייננת. החומר העיוני שניתן בסעיף 1 משלים ומשכפל חלקית את החומר הנקרא בהרצאות.

אושר על ידי הוועדה המתודולוגית המחזורית של IFF

סוקר:

המחלקה לתחנות כוח גרעיניות, אוניברסיטת איבנובו הממלכתית להנדסת חשמל על שם V.I. Lenin

בטיחות קרינה ודוסימטריה

קרינת גמא חיצונית

קווים מנחים ל עבודת מעבדה №1

בקורס "הגנה מפני קרינה"

הידור: טוקוב אלכסנדר יורייביץ',

קרילוב ויאצ'סלב אנדרייביץ',

סטראכוב אנטולי ניקולאביץ'

עורך נ.ס רבוטאייבה

נחתם לפרסום ביום 7.12.09. פורמט 60x84 1/16.

ההדפס שטוח. המרה תנור ל. 1.62. תפוצה 100 עותקים. הזמנה מס'

GOUVPO "אוניברסיטת איבנובו מדינת הנדסת כוח על שם וי. אי. לנין"

153003, Ivanovo, st. רבפאקובסקיה, 34.

מודפס ב-UIUNL ISUE

1. יסודות בטיחות קרינה

1.1. השפעה ביולוגית של קרינה מייננת

קרינה מייננת, הפועלת על אורגניזם חי, גורמת לשרשרת של שינויים הפיכים ובלתי הפיכים בו, שה"טריגר" שלהם הוא יינון ועירור אטומים ומולקולות של חומר. יינון (כלומר, הפיכת אטום ניטרלי ליון חיובי) מתרחשת אם החלקיק המייננן (α, β - חלקיק, רנטגן או γ - פוטון) מעביר אנרגיה למעטפת האלקטרונים של האטום, מספיק כדי לנתק את האורביטל אלקטרון (כלומר עולה על אנרגיית הקישור). אם החלק המועבר של האנרגיה קטן מאנרגיית הקישור, אז מתרחשת רק עירור של מעטפת האלקטרונים של האטום.

בחומרים פשוטים, שהמולקולות שלהם מורכבות מאטומים של יסוד אחד, תהליך היינון מלווה בתהליך הרקומבינציה. אטום מיונן מצמיד לעצמו את אחד האלקטרונים החופשיים שנמצאים תמיד בתווך, ושוב הופך לנייטרלי. האטום הנרגש חוזר למצבו הרגיל על ידי מעבר של אלקטרון מרמת אנרגיה עליונה לתחתונה, ונפלט פוטון של קרינה אופיינית. לפיכך, היינון והעירור של אטומים של חומרים פשוטים אינם מובילים לשינויים כלשהם במבנה הפיזיקוכימי של המדיום המוקרן.

המצב שונה כאשר מקרינים מולקולות מורכבות המורכבות ממספר רב של אטומים שונים. (מולקולות חלבון ומבני רקמה אחרים).ההשפעה הישירה של קרינה על מקרומולקולות מובילה לניתוק שלהן, כלומר. לשבור קשרים כימיים עקב יינון ועירור של אטומים. ההשפעה העקיפה של קרינה על מולקולות מורכבות באה לידי ביטוי באמצעות תוצרי רדיוליזה של מים, המהווה את עיקר מסת הגוף (עד 75%). עקב ספיגת האנרגיה, מולקולת המים מאבדת אלקטרון, אשר מעביר במהירות את האנרגיה שלו למולקולות המים שמסביב:

H 2 O \u003d > H 2 O + + e – .

כתוצאה מכך נוצרים יונים, רדיקלים חופשיים, יונים רדיקליים עם אלקטרון לא מזווג (H, OH, הידרופרוקסיד HО 2), מי חמצן H 2 O 2, חמצן אטומי:

H 2 O + + H 2 O = > H 3 O + + OH – + H ;

ח + O 2 = > אבל 2 ; אבל 2 + לא 2 => H 2 O 2 + 2O.

רדיקלים חופשיים המכילים אלקטרונים לא מזווגים הם תגובתיים ביותר. משך החיים של רדיקל חופשי אינו עולה על 10 -5 שניות. במהלך תקופה זו, תוצרי הרדיוליזה במים מתחברים זה לזה או נכנסים לתגובות שרשרת קטליטיות עם מולקולות חלבון, אנזימים, DNA ומבנים תאיים אחרים. מושרה על ידי רדיקלים חופשיים תגובה כימיתמתפתחים עם תפוקה גבוהה ומעורבים בתהליך זה מאות ואלפי מולקולות שאינן מושפעות מקרינה.

ניתן לחלק את פעולת הקרינה המייננת על עצמים ביולוגיים לשלושה שלבים, המתרחשים ב רמות שונות:

1) ברמה האטומית - יינון ועירור של אטומים, המתרחשים על פני זמן בסדר גודל של 10 -16 - 10 -14 שניות;

2) ברמה המולקולרית - שינויים פיזיקליים וכימיים במקרומולקולות הנגרמים כתוצאה מפעולה ישירה ורדיוליטית של קרינה, המובילים להפרעות במבנים תוך-תאיים, למשך זמן בסדר גודל של 10 -10 - 10 -6 שניות;

3) ברמה הביולוגית - הפרות של תפקודי רקמות ואיברים המתפתחים על פני תקופה של מספר שניות עד מספר ימים או שבועות (עם נגעים חריפים) או לאורך שנים או עשורים (השפעות ארוכות טווח של חשיפה).

התא העיקרי של אורגניזם חי הוא תא, שגרעיניו בבני אדם מכיל 23 זוגות של כרומוזומים (מולקולות DNA) הנושאות מידע גנטי, המספק רבייה של תאים וסינתזת חלבון תוך תאית. חלקים נפרדים של DNA (גנים) האחראים להיווצרות של כל תכונה יסודית של אורגניזם ממוקמים על הכרומוזום בסדר מוגדר בהחלט. התא עצמו והקשר שלו עם הסביבה החוץ-תאית נשמרים על ידי מערכת מורכבת של ממברנות חדירה למחצה. ממברנות אלו מווסתות את זרימת המים, חומרים מזינים ואלקטרוליטים אל תוך התא וממנו. כל נזק יכול לאיים על הכדאיות של התא או על יכולתו להתרבות.

בין צורות ההפרעות השונות, נזק ל-DNA הוא החשוב ביותר. עם זאת, לתא יש מערכת מורכבת של תהליכי תיקון, במיוחד בתוך ה-DNA. אם ההתאוששות לא הושלמה, ייתכן שיופיע תא בר-קיימא אך שונה (מוטציה). המראה והרבייה של תאים שהשתנו יכולים להיות מושפעים, בנוסף להקרנה, מגורמים אחרים המתעוררים הן לפני ואחרי החשיפה לקרינה.

באורגניזמים גבוהים יותר, התאים מאורגנים לרקמות ואיברים המבצעים תפקידים שונים, למשל: ייצור ואגירה של אנרגיה, פעילות שרירים לתנועה, עיכול מזון והפרשת פסולת, אספקת חמצן, חיפוש ו הרס של תאים מוטנטים, וכו 'תיאום של סוגים אלה של פעילויות הגוף מתבצע עצבים, אנדוקרינית, hematopoietic, חיסונית ואחרות, אשר בתורם מורכבים גם תאים ספציפיים, איברים ורקמות.

התפלגות אקראיתפעולות הספיגה של אנרגיה שנוצרת מקרינה עלולות לפגוע בחלקים חיוניים של הסליל הכפול של ה-DNA ומקרומולקולות אחרות של התא בדרכים שונות. אם מספר לא מבוטל של תאים באיבר או ברקמה מתו או שאינם מסוגלים להתרבות או לתפקד כרגיל, תפקוד האיבר עלול לאבד. באיבר או ברקמה מוקרנים, תהליכים מטבוליים מופרעים, פעילות מערכות האנזים מדוכאת, צמיחת רקמות מואטת ונפסקת, מופיעות תרכובות כימיות חדשות שאינן אופייניות לגוף - רעלים. השפעות הקרינה הלא רצויות הסופיות מחולקות ל סומטי וגנטי.

אפקטים סומטייםמתבטאים ישירות באדם החשוף או כמו השפעות הניתנות לגילוי מוקדםחשיפה (חריפה או כרונית) מחלת קרינהופציעות קרינה מקומיות), או שניהם השפעות ארוכות טווח(ירידה בתוחלת החיים, התרחשות של גידולים או מחלות אחרות), המתבטאת מספר חודשים או עשורים לאחר ההקרנה . השפעות גנטיות, או תורשתיות- אלו ההשלכות של הקרנת הגנום של תאי הנבט, העוברים בתורשה וגורמים לעיוותים מולדים והפרעות נוספות בצאצאים. השפעות אלו של חשיפה יכולות להיות ארוכות טווח מאוד ולהתפרש על פני מספר דורות של אנשים.

חומרת ההשפעה של השפעות מזיקות תלויה ברקמה המוקרנת הספציפית, כמו גם ביכולת של הגוף לפצות או לתקן נזק.

היכולת לחדש תאים תלויה מגיל האדםבזמן ההקרנה, על מגדר, מצב בריאותי ונטייה גנטית של האורגניזם, כמו גם על גודל מינון נספג(אנרגיית קרינה הנספגת ליחידת מסה של רקמה ביולוגית) ולבסוף, מ סוג הקרינה הראשוניתשמשפיע על הגוף.

1.2. השפעות סף ואי סף בחשיפה של בני אדם

בהתאם למושגים המודרניים המפורטים ב-ICRP Publication 60 ובבסיס תקני הבטיחות הרוסיים NRB-99, השפעות מזיקות אפשריות של חשיפה לבריאות מתחלקות לשני סוגים: השפעות סף (דטרמיניסטיות) והשפעות לא סף (סטוכסטיות).

1.השפעות דטרמיניסטיות (סף). - ישירה מחלות קרינה מוקדמות המאותרות קלינית עם ספי מינון שמתחתם הן אינן מתרחשות, ומעלה - חומרת ההשפעות תלויה במינון.אלה כוללים מחלת קרינה אקוטית או כרונית, קטרקט בקרינה, פגיעה בתפקוד הרבייה, נזק קוסמטי לעור, נזק דיסטרופי ברקמות שונות וכו'.

חַדמחלת קרינה מתרחשת לאחר חריגה ממנת סף מסוימת של חשיפה בודדת ומאופיינת בתסמינים התלויים ברמת המינון המתקבל (טבלה 1.1). כְּרוֹנִימחלת קרינה מתפתחת עם חשיפה חוזרת שיטתית, אם מינונים בודדים נמוכים מאלה הגורמים לפציעות קרינה חריפות, אך גבוהים משמעותית מהגבולות המותרים. סימנים של מחלת קרינה כרונית הם שינויים בהרכב הדם (ירידה במספר הלויקוציטים, אנמיה) ומספר תסמינים מ. מערכות עצביםס. תסמינים דומים מתרחשים במחלות אחרות הקשורות לחסינות מוחלשת, ולכן קשה מאוד לזהות מחלת קרינה כרונית אם עובדת החשיפה אינה מבוססת בוודאות.

באיברים ורקמות רבים, קיים תהליך מתמשך של איבוד והחלפת תאים. ניתן לפצות את העלייה בהפסדים בעלייה בקצב ההחלפה, אך תיתכן גם ירידה זמנית, ולעתים קבועה, במספר התאים המסוגלים לשמור על תפקוד של איבר או רקמה.

אובדן התאים כתוצאה מכך עלול לגרום להפרעה חמורה שניתן לזהות קלינית. לכן, חומרת ההשפעה הנצפית תלויה במינון הקרינה ו יש סףשמתחתיו אובדן התאים קטן מכדי לפגוע באופן ניכר בתפקוד הרקמה או האיברים. בנוסף למוות תאי, קרינה עלולה לגרום לנזק לרקמות בדרכים אחרות: על ידי השפעה על תפקודי רקמה רבים, לרבות ויסות תהליכים תאיים, תגובות דלקתיות, דיכוי מערכת החיסון, מערכת ההמטופואטית (מח עצם אדום). כל המנגנונים הללו קובעים בסופו של דבר את חומרת ההשפעות הדטרמיניסטיות.

ערך מינון הסף נקבע על פי הרגישות לרדיו של תאי האיבר או הרקמה הפגועים והיכולת של הגוף לפצות או לשחזר נזק כזה. ככלל, ההשפעות הדטרמיניסטיות של הקרינה הן ספציפיות ואינן נוצרות בהשפעת גורמים פיזיקליים אחרים, והקשר בין ההשפעה לחשיפה הוא חד משמעי (דטרמיניסטי). מינוני סף להופעת השפעות דטרמיניסטיות המובילות למוות קרוב של מבוגרים ניתנים בטבלה 1.2. במקרה של חשיפה כרונית ארוכת טווח, אותן תופעות מתרחשות במינונים הכוללים גבוהים יותר מאשר במקרה של חשיפה בודדת.

ספי המינון הממוצע להופעת השפעות דטרמיניסטיות ניתנים בטבלה. 1.1 - 1.3. חומרת ההשפעה (מידת חומרתה)

עלייה באנשים עם רגישות גבוהה יותר לרדיו (ילדים, אנשים עם בריאות לקויה, אנשים עם התוויות נגד רפואיות לעבוד עם מקורות קרינה). עבור אנשים כאלה, ערכי ספי המינון של החשיפה המצוינים בטבלה 1.1 עשויים להיות נמוכים פי 10 או יותר.

טבלה 1.1. השפעת מינונים שונים של קרינה על בריאותו של מבוגר

עם קרינה בודדת

מינון שווה ערך	סוגי השפעות סומטיות בגוף האדם
0.1 - 0.2 רמ (1 - 2 mSv)	מינון שנתי ממוצע מקרינה טבעית עבור תושב כדור הארץ בגובה פני הים (ללא השפעות של עד 5 - 10 mSv)
(20 - 50mSv)	גבולות הבטיחות של מינון הקרינה השנתי שנקבעו על ידי הנורמות לצוות העובדים עם מקורות קרינה (ראה טבלה 1.4)
עד 10 - 20 רמ (100 - 200 mSv)	שינויים זמניים המנרמלים במהירות בהרכב הדם; מרגיש עייף. בחשיפה שיטתית - דיכוי מערכת החיסון, התפתחות של מחלת קרינה כרונית
	שינויים מתונים בהרכב הדם, נכות משמעותית, ב-10% מהמקרים - הקאות. עם הקרנה בודדת, מצב הבריאות מנורמל
	תחילתה של מחלת קרינה חריפה (RS). ירידה חדה בחסינות
	צורה קלה של LB חריפה. לימפפניה ממושכת וקשה; ב-30 - 50% מהמקרים - הקאות ביום הראשון לאחר ההקרנה
250 - 400 רמ (2.5 - 4 Sv)	LB בדרגת חומרה בינונית. בחילות והקאות ביום הראשון. ירידה חדה של לויקוציטים בדם. ב-20% מהמקרים, המוות מתרחש 2-6 שבועות לאחר החשיפה
400 - 600 רמ	צורה חמורה של LB. שטפי דם תת עוריים. ב-50% מהמקרים, המוות מתרחש תוך חודש
	צורה חמורה ביותר של LB. 2-4 שעות לאחר ההקרנה - הקאות, דימומים תת עוריים מרובים, שלשול דמי. לויקוציטים נעלמים לחלוטין. ב-100% מהמקרים, מוות מ מחלות מדבקותושטפי דם פנימיים

הערה. כיום קיימים מספר תרופות נוגדות קרינה והצטבר ניסיון מוצלח בטיפול במחלת קרינה, המאפשר למנוע מוות במינונים של עד 10 Sv (1000 rem).

טבלה 1.2. טווח של חשיפה חריפה המובילה למוות אנושי

תלות ההישרדות במינון הקרינה מאופיינת במינון הנספג הממוצע D 50/60, שבו מחצית מהאנשים ימותו לאחר 60 יום. עבור מבוגר בריא, מינון כזה (בממוצע על פני כל הגוף) הוא 3 - 5 Gy (Gy) לחשיפה חריפה (טבלה 1.2).

בתנאי ייצור, התרחשות של השפעות דטרמיניסטיות אפשרית רק בתאונת קרינה, כאשר מקור הקרינה נמצא במצב לא מבוקר. במקרה זה, החשיפה של אנשים מוגבלת על ידי נקיטת אמצעים דחופים - התערבויות. קריטריוני המינון שאומצו ב-NRB-99 להתערבות דחופה במקרה של תאונת קרינה מבוססים על נתונים על מינוני סף להתרחשות של השפעות דטרמיניסטיות מסכנות חיים (טבלה 1.3).

טבלה 1.3. מינוני סף להתרחשות של השפעות דטרמיניסטיות

וקריטריונים להתערבות דחופה בתאונת קרינה

איבר מוקרן	אפקט דטרמיניסטי	מינון סף, Gy	קריטריונים להתערבות דחופה במקרה של תאונה - מינון חזוי לכל יומיים, גר


	דלקת ריאות


תְרִיס	הֶרֶס בְּלוּטוֹת הַרוֹק
עדשת העין	עִרפּוּל
עדשת העין	קָטָרַקט
(אשכים, שחלות)	עֲקָרוּת

הגבולות שנקבעו למינוני חשיפה תעסוקתית נמוכים בעשרות ומאות מונים ממינוני הסף להתרחשות השפעות דטרמיניסטיות, לכן המשימה העיקרית של בטיחות הקרינה המודרנית היא להגביל את האפשרות להשפעות סטוכסטיות בבני אדם עקב חשיפה בתנאים רגילים.

2. השפעות סטוכסטיות או ללא סף - השפעות ארוכות טווח של חשיפה שאין להן סף מינון, שההסתברות שלהן עומדת ביחס ישר למינון הקרינה, והחומרה אינה תלויה במינון.אלה כוללים סרטן ומחלות תורשתיות המתרחשות באופן ספונטני במהלך השנים באנשים עקב מגוון סיבות טבעיות.

מהימנות הקשר של חלק מסוים מהשפעות אלה עם חשיפה הוכחה על ידי סטטיסטיקה רפואית ואפידמיולוגית בינלאומית רק בתחילת שנות ה-90. השפעות סטוכסטיות מתגלות בדרך כלל דרך הרבה זמןלאחר הקרנה ורק במהלך תצפית ארוכת טווח בקבוצות אוכלוסייה גדולות של עשרות ומאות אלפי אנשים. התקופה הסמויה הממוצעת היא כ-8 שנים עבור לוקמיה ופי 2-3 יותר עבור סוגי סרטן אחרים. הסיכון למות מסרטן עקב חשיפה אינו זהה לגברים ולנשים ומשתנה בהתאם לזמן שלאחר החשיפה (איור 1.1).

ההסתברות להתמרה ממאירה של תא מושפעת מגודל מינון הקרינה, בעוד שחומרת סוג מסוים של סרטן תלויה רק בסוגו ובלוקליזציה שלו. יש לציין שאם התא המוקרן לא מת, אז יש לו יכולת מסוימת לתקן בעצמו את קוד ה-DNA הפגוע. אם זה לא קרה, אז בגוף בריא הפעילות החיונית שלו חסומה. מערכת החיסון: התא המתחדש או נהרס או אינו מתרבה עד למותו הטבעי. לפיכך, ההסתברות למחלה אונקולוגית קטנה ותלויה ב"בריאות" של מערכת החיסון והעצבים של הגוף.

תהליך הרבייה של תאים סרטניים הוא אקראי, אם כי בשל מאפיינים גנטיים ופיזיולוגיים, אנשים יכולים להשתנות מאוד ברגישות לסרטן הנגרם מקרינה. חלק מהאנשים עם מחלות גנטיות נדירות יכולים להיות רגישים משמעותית מהאדם הממוצע.

עבור תוספות מינון קטן לחשיפה טבעית (רקע), ההסתברות לגרימת מקרי סרטן נוספים קטנה באופן טבעי, ומספר המקרים הצפוי שניתן לייחס למינון נוסף בקבוצת אנשים חשופים עשוי להיות פחות מ-1 אפילו ב- קבוצה גדולה מאוד של אנשים. מכיוון שתמיד קיים רקע הקרינה הטבעית, כמו גם הרמה הספונטנית של השפעות סטוכסטיות, כל פעילות מעשית שמובילה לחשיפה נוספת מובילה גם לעלייה בסבירות להשפעות סטוכסטיות. ההנחה היא שההסתברות להתרחשותם עומדת ביחס ישר למינון, וחומרת הביטוי אינה תלויה במינון הקרינה.

איור 1.2 ממחיש את הקשר בין חשיפה לשכיחות סרטן באוכלוסייה. הוא מאופיין ברמה משמעותית של סרטן ספונטני באוכלוסייה ובסבירות נמוכה יחסית להופעת מחלות נוספות בהשפעת קרינה. בנוסף, לפי UNSCEAR, השכיחות והתמותה הספונטנית מסרטן משתנה באופן משמעותי הן ממדינה למדינה והן משנה לשנה במדינה מסוימת. המשמעות היא שבאמצעות ניתוח השפעות החשיפה לקרינה על קבוצה גדולה של אנשים שנחשפו לאותו מינון, ניתן לקבוע קשר הסתברותי בין מנת הקרינה למספר סוגי הסרטן הנוספים הנובעים מהחשיפה, עם זאת, לא ניתן לקבוע איזו מחלה היא תוצאה של חשיפה ואיזו התעוררה באופן ספונטני.

איור 1.3 מציג אומדן של גודלה של קבוצה של מבוגרים חשופים באותה מידה הדרושה כדי לאשר באופן מהימן את הקשר בין עלייה ב מספר כוללסרטן בקבוצה ומינון קרינה. קו א'-ב'באיור קובעת ההערכה התיאורטית של גודל הקבוצה הנדרשת לזיהוי השפעות סטוכסטיות נוספות של קרינה עם רווח סמך של 90%. מעל קו זה נמצא תחום בו ניתן תיאורטית להוכיח קשר בין עלייה במספר ההשפעות הסטוכסטיות בקבוצה לבין חשיפה. מתחת לקו זה, תיאורטית בלתי אפשרי להוכיח את הקשר הזה. הקו המקווקו מראה שכדי לזהות בצורה מהימנה השפעות נוספות מחשיפה אחידה של גופם של מבוגרים לפוטונים במינון של 20 mGy השווה למגבלת המינון התעסוקתי, יש לבדוק לפחות 1 מיליון אנשים עם מינון כזה.

לפיכך, המשימה של הבטחת בטיחות הקרינה מצטמצמת ל: 1) מניעת השפעות דטרמיניסטיות על עובדים על ידי שליטה במקורות קרינה; 2) להפחית את הסיכון הנוסף להשפעות סטוכסטיות על ידי הגבלת מינוני החשיפה ומספר האנשים החשופים.

1.3. כמויות דוסימטריות בסיסיות ויחידות המדידה שלהן

פעילות (א) – מדד לכמות הרדיונוקליד במקור או בכל חומר, כולל גוף האדם. הפעילות שווה לקצב ההתפרקות הרדיואקטיבית של גרעיני האטומים של הרדיונוקליד. ערך הפעילות הכוללת מאפיין את סכנת הקרינה הפוטנציאלית של המקום בו מתבצעת עבודה עם חומרים רדיואקטיביים.

יחידת SI - Bq(בקרל) שווה ל-1 התפוררות בשנייה ( s -1).

יחידה מחוץ למערכת - מַפְתֵחַ(קיורי); 1 Ci \u003d 37 GBq \u003d 3.7 × 10 10 s -1.

זרימת חלקיקים ( ו) הוא מספר החלקיקים היסודיים (אלפא, בטא, פוטונים, נויטרונים) הנפלטים מהמקור או המשפיעים על המטרה ליחידת זמן. יחידת מדידה - חלק/ים, פוטון/ים או פשוט s - 1 .

סוג ומספר החלקיקים (פוטונים) הנפלטים במהלך טרנספורמציות גרעיניות נקבעים לפי סוג ההתפרקות של גרעיני הרדיונוקלידים. מכיוון שכיוון פליטת החלקיקים הוא אקראי, הזרימה מתפשטת לכל הכיוונים מהמקור. שטף הקרינה הכולל של מקור קשור לפעילותו על ידי היחס

איפה v,% הוא תפוקת החלקיקים לכל 100 דעיכה (ניתן בספרי עיון על רדיונוקלידים; עבור רדיונוקלידים שונים, התשואה משתנה באופן משמעותי, v= 0.01% - 200% או יותר).

שטף חלקיקים (F) הוא היחס בין מספר החלקיקים היסודיים (אלפא, בטא, פוטונים, נויטרונים) החודרים לתוך הכדור היסודי לאזור הקטע המרכזי של כדור זה. הפלואנס, כמו מינון, היא כמות מתווספת ולא יורדת - ערכה תמיד מצטבר עם הזמן. יחידת מדידה - חלק / ס"מ 2, פוטון / ס"מ 2 או פשוט ס"מ –2 .

צפיפות שטף חלקיקים ( י) - שטף ליחידת זמן. יחידת צפיפות השטף של חלקיקים או כמות - ס"מ–2 s–1.צפיפות השטף מאפיינת את רמת (עוצמת) הקרינה בנקודה נתונה בחלל (או את מצב הקרינה בנקודה נתונה בחדר).

אנרגיה (E ר ) - הוא המאפיין החשוב ביותר של קרינה מייננת. בפיזיקה גרעינית משתמשים ביחידת אנרגיה מחוץ למערכת - האלקטרון וולט (eV). 1 eV = 1.6020×10 -19 J.

מינון חשיפה (X) - מדד לכמות הרס היינון של אטומים ומולקולות של הגוף במהלך הקרנה. זה שווה ליחס בין המטען הכולל של כל היונים מאותו סימן, שנוצר על ידי קרינת פוטון באוויר, למסה של נפח האוויר המוקרן. מינון החשיפה משמש רק לקרינת פוטון עם אנרגיות של עד 3 MeV. בתחום הבטיחות בקרינה הוא מושבת מ-1996.

יחידת SI - C/ק"ג(קולומב לקילוגרם).

יחידה מחוץ למערכת - ר(צילום רנטגן); 1 P = 2.58×10 -4 C/g; 1 C/kg = 3872 R.

מינון נספג, או פשוט מינון ( ד) - מדד להשפעה הפיזית של קרינה מייננת על חומר (ברמה המולקולרית). זה שווה ליחס בין אנרגיית הקרינה הנספגת בחומר ליצירת יונים למסה של החומר המוקרן.

יחידת SI - גר(אפור); 1 Gy = 1 J/kg.

יחידה מחוץ למערכת - שַׂמֵחַ(רד - מינון נספג קרינה);

1 רד = 0.01 Gy = 10 mGy.

מינון החשיפה של קרינת פוטון X = 1Р מתאים למינון הנקלט באוויר D = 0.87 רד (8.7 mGy), וברקמה ביולוגית D = 0.96 רד (9.6 mGy) עקב העבודה השונה של יינון של מולקולות. למטרות מעשיות של בטיחות קרינה, ניתן להתייחס לכך ש-1 R מתאים ל-1 rad או 10 mGy.

מינון שווה ערך (N) - מדד להשפעה הביולוגית של קרינה על איבר או רקמה (ברמה של תאים חיים, איברים ורקמות). זה שווה לתוצר המינון הנספג על ידי גורם שקלול קרינה W ר , שלוקח בחשבון את איכות הקרינה (כוח מייננן ליניארי). עבור קרינה מעורבת, המינון המקביל מוגדר כסכום סוגי הקרינה « ר » :

H = å ד ר × W ר

ערכי מקדם ניפוח קרינה W ראומצה ב-NRB-99. עבור קרינת אלפא, בטא, פוטון וניוטרונים הם שווים:

W a = 20; W b= W g = 1; W n = 5 - 20(W n תלוי באנרגיית הנייטרונים).

יחידת SI - Sv(סיברט); עבור קרינת גמא 1 Sv = 1 Gy.

יחידה מחוץ למערכת - rem(מקבילה ביולוגית של ראד);

1 rem = 0.01 Sv = 10 mSv.

קשר עם יחידות מינון אחרות:

עבור קרינת רנטגן, בטא וגמא 1 Sv = 1 Gy = 100 rem » 100 R;

עבור קרינת אלפא (W R \u003d 20) 1 Gy \u003d 20 Sv או 100 rad \u003d 2000 rem;

עבור קרינת נויטרונים, מינון נספג של 1 ראד (10 mGy) יתאים למינון שווה ערך של 5-20 רמ (50-200 mSv), תלוי באנרגיה של הנייטרונים.

מינון יעיל (E) - מדד של הסיכון להתרחשות של השפעות סטוכסטיות מרוחקות (במינונים נמוכים של קרינה), תוך התחשבות ברגישות לא שווה לרדיו של איברים ורקמות. עם הקרנה אחידה של כל הגוף, המינון האפקטיבי עולה בקנה אחד עם המקבילה: E = H,איפה ח- אותו מינון שווה ערך לכל האיברים והרקמות .

במקרה של חשיפה לא אחידה, המינון היעיל נקבע כסכום האיברים והרקמות "T" :

E = א ח ט × W T(T = 1 ... 13),

כאשר H T הוא המינון המקביל לאיבר או לרקמה "T »; W ט – מקדם ניפוח של רגישות לרדיו של איבר (רקמה) . הערכים של W T מקובלים ב-NRB-99 עבור 13 איברים (רקמות), בסך הכל הם מסתכמים באחד (ראה טבלה 2.1). יחידת מינון יעילה- mSv(מיליסיוורט).

מינון קולקטיבי ( S) הוא מדד לנזק פוטנציאלי לחברה מאובדן אפשרי של שנות אדם של חיים מן המניין של האוכלוסייה עקב מימוש ההשלכות ארוכות הטווח של החשיפה. שווה לסכום המינונים האפקטיביים השנתיים E i שקיבלו צוות של N אנשים:

S= å ה אני (i = 1...N).

יחידת מידה - man-Sv(גבר-סיברט).

כדי להצדיק את עלויות ההגנה מפני קרינה ב-NRB-99, ההנחה היא שהקרנה במינון קולקטיבי S = 1 man-Sv מובילה לנזק פוטנציאלי השווה לאובדן שנת עבודה אחת מחיי העבודה של האוכלוסייה.

שיעור מינון ( , , או ) היא נגזרת הזמן של ערך המינון המתאים (כלומר, קצב צבירת המינון). פרופורציונלי ישיר לצפיפות שטף החלקיקים י , פועל על הגוף. כמו גם צפיפות השטף, קצב המינון מאפיין את מצב הקרינה (רמת הקרינה) בנקודת החדר או בשטח.

לרוב משתמשים בקיצורים הבאים:

MD (MPD)- קצב המינון (מינון נספג) ( 1 µGy/h = 100 µrad/h);

MEDהוא שיעור המינון המקביל ( 1 µSv/h = 100 µrem/h).

רקע טבעי היא רמת קרינת הגמא הטבעית, אשר, בממוצע בגובה פני הים, נובעת מ-1/3 מהקרניים הקוסמיות ו-2/3 מהקרינה של רדיונוקלידים טבעיים הכלולים ב- קרום כדור הארץוחומרים. ניתן למדוד קרינת רקע טבעית ביחידות של צפיפות שטף פוטון (j) או ביחידות של קצב מינון.

רמת קרינת הגמא הטבעית (רקע) ב אזור פתוחביחידות של חשיפה שיעור המינון הוא בתוך = (8–12) µR/h. זה מתאים לצפיפות השטףי בערך 10 פוטונים / (ס"מ 2 שניות), כמו גם:

ביחידות MPD =(8–12) mcrad/h =(0.08–0.12) µGy/h=(80–120) nGy/h,

ביחידות DER = =(0.08–0.12) µSv/h =(80–120) nSv/h.

בבניינים מסוימים, בשל הריכוז המוגבר של רדיונוקלידים טבעיים בחומרי בניין, מותר ל-DER של קרינת גמא טבעית לחרוג מרמת הרקע בשטחים פתוחים עד 0.2 µSv/h, כלומר. עד (0.25–0.35) µSv/h.

בחלקים מסוימים של העולם, הרקע הטבעי יכול להגיע
(0.5–0.6) µSv/h, אשר צריך להיחשב נורמלי.

המינון השנתי של קרינה טבעית (המתקבל תוך 8760 שעות) יכול לנוע אפוא בין 0.8-1 mSv ל-2-6 mSv עבור תושבים שונים של כדור הארץ.

1.4. הוראות בסיסיות של תקני בטיחות קרינה NRB-99

תקני בטיחות קרינה NRB-99 משמשים להבטחת בטיחות האדם בכל תנאי החשיפה לקרינה מייננת ממקור מלאכותי או טבעי.

על פי האפשרויות של בקרת מקור ובקרת חשיפה, הנורמות שונות ארבעה סוגי חשיפה לקרינה לאדם :

· ממקורות טכנוגניים בתנאי פעולתם הרגילה (המקור והגנת הקרינה נמצאים בשליטה ומנוהלת);

אותו דבר, בתנאים של תאונת קרינה (חשיפה בלתי מבוקרת);

ממקורות קרינה טבעיים (חשיפה בלתי מבוקרת);

ממקורות רפואיים לצורך אבחון וטיפול במחלות.

הדרישות להגבלת החשיפה לקרינה מנוסחות ב-NRB-99 בנפרד עבור כל סוג חשיפה. המינון הכולל מכל ארבעת סוגי החשיפה אינו נחשב.

טכנוגני נקרא מקורות מלאכותייםשנעשה במיוחד על ידי אדם ל יישום שימושיקְרִינָה(מכשירים, התקנים, מתקנים, לרבות רדיונוקלידים טבעיים מרוכזים במיוחד), או מקורות שהם תוצרי לוואיפעילויות אנושיות (למשל פסולת רדיואקטיבית).

דרישות הכללים חלות למקורות שמהם ניתן לשלוט בחשיפה. מתוך שליטה משתחררים מקורות קרינה שאינם מסוגלים ליצור מינון אפקטיבי שנתי אינדיבידואלי של יותר מ-10 μSvומינון קולקטיבי של יותר מ-1 אדם-Sv בשנה בכל תנאי הטיפול בהם (הסיכון להגברת ההשפעות הסטוכסטיות במינונים כאלה הוא טריוויאלי ואינו עולה על 10 - 6 1/שנת אדם).

המטרה העיקרית של בטיחות קרינההוא הגנה על בריאות הציבור, לרבות אנשי צוות, מפני ההשפעות המזיקות של קרינה, ללא הגבלות בלתי סבירות פעילות שימושית בעת שימוש בקרינה בתחומים שונים בכלכלה, במדע וברפואה.

כדי להבטיח בטיחות קרינה במהלך פעולה רגילה של מקורות, שלושה עקרונות בסיסיים של RB:

· עקרון ההצדקה - איסור על כל סוגי הפעילות בשימוש במקורות קרינה, שבה התועלת המתקבלת לאדם ולחברה אינה עולה על הסיכון נזק אפשרינגרמת מחשיפה נוספת;

· עקרון קיצוב – אי חריגה מהגבולות הקביליםמנות חשיפה בודדות של אזרחים מכל מקורות החשיפה;

· עקרון אופטימיזציה - תחזוקה ברמה הכי נמוכה שאפשר ובר השגהתוך התחשבות בגורמים כלכליים וחברתיים מינוני חשיפה בודדים ומספר אנשים חשופים(בפרקטיקה בינלאומית, עקרון זה ידוע בשם ALARA - As Low As Reasonably Achievable - As Low as Reasonably Achievable).

דרישות NRB-99 להגבלת חשיפה מעשה ידי אדם בתנאים מבוקרים (בזמן פעולה רגילה של מקורות קרינה).

1. נקבעות הקטגוריות הבאות של חשופים:

· אנשי קבוצה א'(אנשים העובדים ישירות עם מקורות טכנוגניים);

· צוות קבוצה ב'(אנשים שעל פי תנאי העבודה נמצאים בתחום השפעתם);

· אוּכְלוֹסִיָה (כל האנשים, לרבות כוח אדם מחוץ לתחום ותנאי פעילות הייצור).

צוות קבוצה א' כולל אנשים בני 20 לפחות שאין להם התוויות נגד רפואיות לעבודה עם קרינה מייננת, שעברו הכשרה מיוחדת ולאחר מכן עוברים בדיקה רפואית שנתית. אנשי קבוצה ב' - אנשים מתחת לגיל 18 (כולל סטודנטים שעוברים תרגול מעבדהעם מקורות). בקטגוריית "אוכלוסיה", ככלל, נבחרים ילדים מגיל 0 ומעלה. מושגים רבים ב-NRB-99 הם סטנדרטיים, לדוגמה, תוחלת החיים הממוצעת כאשר לוקחים בחשבון את הסיכון של השפעות שאינן סף נלקחת שווה ל-70 שנים.

· מגבלות מינון בסיסיות (PD) – ערכים כאלה של המינון האפקטיבי השנתי האינדיבידואלי, שאי חריגתומבטיחה אי הכללה מוחלטת של השפעות דטרמיניסטיות של סף, וההסתברות להשפעות לא-סף סטוכסטיות אינה חורגת מהסיכון המקובל על החברה;

· רמות מותרות (DU) הן נגזרות של מגבלות המינון העיקריות להערכת מצב הקרינה. בְּ גורם אחדחשיפה ממקורות חיצוניים היא שיעור המינון השנתי הממוצע המותר בחצרי עבודה ( DMD );

· רמות ייחוס (CL) – רמות מינוני החשיפה, הפעילויות, צפיפות השטף וכדומה, שהושגו בפועל בארגון, מה שמבטיח הפחתת החשיפה של כוח אדם לנמוכה ככל שניתן להשיג באמצעות אמצעי הגנה מפני קרינה.

3. מגבלות מינון בסיסיות (PD) לא כלולמינונים מחשיפה טבעית ורפואית, וכן מינונים עקב תאונות קרינה. סוגי חשיפה אלו כפופים להגבלות מיוחדות. ערכי ה-AP לקטגוריות החשופים מופיעים בטבלה 1.4, וטבלה 1.5 מציגה את ערכי ה-AMD עבור זמן החשיפה השנתי הסטנדרטי.

4. מינון חשיפה אפקטיבי לצוות לאורך תקופה של 50 שנה פעילות עבודהלא יעלה על 1000 mSv, ולאוכלוסיה על פני תקופת חיים של 70 שנה - 70 mSv.

5. עם חשיפה בו זמנית של אדם למקורות קרינה חיצוניים ופנימיים (הקרנה רב גורמית) מגבלות המינון העיקריות המצוינות בטבלה 1.4 מתייחסות אליהן המינון השנתי הכוללבשל כל הגורמים. לכן, יש לקחת את ערכי DU (DMA) עבור כל גורם חשיפה בנפרד פחות מאשר בטבלה 1.5.

6. לנשיםמתחת לגיל 45, שהוקצה לצוות קבוצה A, הוכנסו הגבלות נוספות: המינון המקביל לחלק התחתון של הבטן לא יעלה על 1 mSv לחודש. בתנאים אלה, המינון האפקטיבי של הקרנה של העובר למשך חודשיים. הריון לא מזוהה לא יעלה על 1 mSv. לאחר קביעת עובדת ההיריון, הנהלת המיזם מחויבת להעביר את האישה לעבודה שאינה קשורה בקרינה.

7. חשיפה מוגברת מתוכננתמעל גבולות המינון שנקבעו (PD = 50 mSv במונחים של מינון יעיל) מותר במהלך חיסול או מניעת תאונה רק אם יש צורך להציל אנשים ו(או) למנוע את חשיפתם. הקרנה כזו מותרת רק לגברים מעל גיל 30 רק בהסכמתם בכתב מרצון, לאחר שהודיעו להם על המינונים האפשריים והסיכונים הבריאותיים. חשיפה במינונים של עד 2 PD (100 mSv) או עד 4 PD (200 mSv) מותרת רק באישור הגופים הטריטוריאליים או הפדרליים של הפיקוח התברואתי והאפידמיולוגי של המדינה, בהתאמה, ורק עבור אנשים המסווגים כקבוצה A כוח אדם.

8. חשיפה במינונים מעל 4 PD (200 mSv)נחשב כמסוכן. אנשים שנחשפו לקרינה במינונים כאלה, עבודה שלאחר מכן עם מקורות קרינה מותרת רק על בסיס פרטני על פי החלטה של הוועדה הרפואית המוסמכת.

מקרים חשיפה מוגברת לא מתוכננתבבני אדם במינונים מעל גבול החשיפה כפופים לחקירה.

טבלה 1.4. מגבלות מינון בסיסיות

**כל הערכים של PD ו-DU עבור אנשי קבוצה B שווים 1 / 4 מהערכים המתאימים לצוות קבוצה A.

טבלה 1.5. רמות מותרות לחשיפה חיצונית חד-גורם

2.1. הכנה לעבודה

מַטָרָה

1. הערכת בטיחות הקרינה של סטודנטים וצוותי מעבדה בעבודה עם מקור רדיונוקלידי אטום לקרינת גמא.

2. לימוד חוק הנחתה של קרינת גמא עם מרחק מהמקור.

3. אימות קריאות של מדי דוסימטרים שונים עם חישוב קצב המינון.

ציוד וחומרים יישומיים

1. מקור רדיונוקלידי סגור לקרינת גמא עם האיזוטופ 27 Co 60 (קובלט-60), מונח במיכל מגן עשוי עופרת בעובי דופן של 10 ס"מ. קולימטור(תעלה נפתחת המאפשרת לקבל קרן מוגבלת של קרינת g).

2. כרכרה ניידת וסרגל עם חלוקות למדידת המרחק מהמקור לחיישן המדידה (גלאי).

3. דוסימטרים עם גלאים הרושמים קרינת גמא.

המאפיינים העיקריים של המתקן עם מקור קרינת גמא

טווח "מקור רדיונוקלידים אטום" פירושו מוצר טכני, עיצובו אינו כולל הפצת חומרים רדיואקטיבייםלסביבה בתנאי השימוש והבלאי להם הוא מיועד. מקור גמא קובלט GIK-2-9 היא קפסולת נירוסטה אטומה (צילינדר 10X10 מ"מ), שבתוכה נמצא איזוטופ רדיואקטיבי Co-60. זרימה שימושית של גמא קוואנטה חודרת בחופשיות דרך הקירות הדקים של הקפסולה (עם מעט סינון). למטרות עבודה זו, המקור יכול להיחשב כמקור נקודתי, איזוטרופי ומונו-אנרגטי.

להגנה מפני קרינת גמא, המקור GIK-2-9 ממוקם במיכל עופרת בעובי דופן x = 10.5 ס"מ, בעל תעלת קולימציה דרך סגורה בפקק עופרת. כאשר התקע מוסר, מתקבלת קרן עבודה מתרחבת מעט של קרינת גמא, המכוונת הרחק מאנשים. בקרן זו מתבצעות מדידות של קצב המינון במרחקים שונים מהמקור.

בדוח על עבודה מפוסטר המעבדה, עליך לרשום:

סקיצה של מיכל מגן עם מקור (בחתך);

אנרגיית פוטון של קרינת גמא קובלט (Еg = 1.25 MeV);

זמן מחצית החיים של איזוטופ Co-60 (T 1/2 = 5.27 שנים);

הפעילות הראשונית של המקור ao(Bq) ותאריך אישור המקור;

שיעור מינון החשיפה בדרכון במרחק של 1 מ' (µR/h);

הערך של קבוע הגמא של קובלט-60 G (nGy × m 2 / (s × GBq))

2.2. הערכת בטיחות קרינה בעבודה עם מקור

השוהים במעבדת הדוסימטריה, לפי הוראת האוניברסיטה, מסווגים כ"צוות קבוצה א'" (מורים ועובדים) ו"צוותי קבוצה ב' (סטודנטים). הגבולות המותרים של המינון האפקטיבי השנתי לפי NRB-99 עבורם הם, בהתאמה, PD A = 20 mSv ו-PD B = 5 mSv.

כדי להעריך את בטיחות הקרינה, יש להעריך את המינון האפקטיבי השנתי של עובד, תוך הפרדה בין המרכיב מעשה ידי אדם לבין המרכיב הטבעי. עבור מדידות כאלה, מד המינון הדיגיטלי הנייד המתאים ביותר MKS-08, כלול במצב של מדידת קצב המינון המקביל (µSv/h). תשומת הלב:כדי לקבל קריאות נכונות, יש להצביע על המכשיר עם הגלאי ( הצד האחוריגוף) למקור הקרינה.

1. לאחר שהסתובבו בחדר המעבדה עם דוסימטר, בצעו סיור קרינה, כלומר. למצוא מקומות עם רמה מוגברתקרינת גמא. מומלץ למדוד DER על פני כל המכשירים המסומנים בסימני סכנת קרינה(מכולות, כספות, סטים של מקורות במחשבים שולחניים אחרים). רשום ערכי DER עבור 3-4 נקודות אופייניות בדוח, תוך ציון אותם בתוכנית הרצפה.

2. קבע את הערך הממוצע של הרקע הטבעי (קצב מינון שווה ערך f) בנקודות הממוקמות במרחק המרבי ממקורות מעשה ידי אדם, וגם, אם אפשר, מחוץ לחלון (במקרה זה, שימו לב להבדל בקריאות מחוץ לחלון ובתוך החדר).

3. למדוד את הערך הממוצע של שיעור המינון המקביל rm במקום העבודה, הממוקם קרוב ככל האפשר למקור, כלומר. עם רמת הקרינה הגבוהה ביותר. ערוץ המקור המאסף חייב להיות פתוח, כלומר. יצר את סביבת הקרינה הגרועה ביותר. על ידי חיסור, מצא את המרכיב הטכנוגני של שיעור המינון המקביל:

ר.מ - ו

4. באותם תנאים, חשב את שיעור המינון האפקטיבי במקום העבודה. כדי לעשות זאת, יש צורך לקחת בחשבון את הקרנה לא אחידה של איברים ורקמות של הגוף ליד המקור, כלומר. למדוד DER T עבור 13 איברים ורקמות, ולאחר מכן להכפיל אותם במקדמי הניפוח של רגישות לרדיו W T. בתנאים שלנו, די להגביל את עצמנו למדידות עבור ארבע נקודות בקרה של הגוף: 1 - ראש, 2 - חזה, 3 - גונדות, 4 - רגל, וקחו עבורם את מקדמי הניפוח המוגדלים W K (ראה טבלה 2.1).

למיקום המקובל של הגוף במקום העבודה ("ישיבה" או "עמידה" לפי הוראת המורה), מדוד את שיעור המינון המקביל K בארבע נקודות בקרה. הורידו מכל הקריאות את הרקע הטבעי הממוצע f המוגדר בסעיף 2.

= Σ (K · W K), (2.1)

כאשר k = 1…4 הוא מספר הבקרה נקודות גוף, K – מרכיב טכנוגני של DER ו-W K – מקדם שקלול של איברים ורקמות לכל נקודה (טבלה 2.1).

טבלה 2.1. כדי לקבוע את שיעור המינון האפקטיבי במקום העבודה

נקודת בקרה K	איברים (רקמות)	מקדמי משקל
		W T (NRB-99)
	1. בלוטת התריס
	2. "השאר"
	3. אדום עֶצֶם מוֹחַ

	5. קיבה
	6. בלוטת השד

	8. ושט

	10. מעי גס
	11. שלפוחית השתן

	13. תאים של משטחי עצם
בדוק סכום

סה"כ: \u003d Σ (K Wk) \u003d ___________ μSv / h

מצא את מקדם אי-אחידות הקרינה השווה ליחס בין המינון היעיל לקריאות של דוסימטר אחד:

α = /

ולהסיק האם כדאי בתנאים הנתונים לקחת בחשבון את חוסר אחידות החשיפה בעת קביעת המינון היעיל.

6. בהנחה שהתלמיד נמצא במקום עבודה זה במשך כל 16 שעות סדנת המעבדה, קבע את המינון היעיל המרבי האפשרי של חשיפה טכנוגנית של התלמיד לשנה הנוכחית:

חתך E = 16.

7. בהתבסס על אותם שיקולים, העריכו את המינון השנתי המרבי האפשרי של צוותי קבוצה א', בהנחה שזמן העבודה הסטנדרטי של העובדים הוא 1700 שעות:

E pers = 1700.

7. קבע את המינון האפקטיבי מחשיפה טבעית לאותה שנה קלנדרית (8760 שעות), בהנחה שחשיפה טבעית משפיעה על איברים ורקמות אנושיות באופן אחיד:

E eat \u003d f 8760.

הערך את ההתפשטות האפשרית של מינון החשיפה הטבעית, תוך קבלה גסה של רווח הסמך עבור ערכי הרקע המקסימליים והמינימליים שנמדדו בסעיף 2.:

Δ = (מקסימום - דקות) 8760,

כאשר max, min הם ערכי רקע. הצג את הערך של המינון השנתי של חשיפה טבעית, תוך התחשבות בהתפשטות האפשרית בצורה E eat ± Δ/2 mSv.

8. באמצעות מינון יעיל, העריכו את הסיכון הפרטני הנוסף לכל החיים של השפעות שאינן סף בסטודנטים ועובדים, 1/(אדם · שנה) הקשורים לתנאי העבודה המקובלים:

r = E stud, פרסי r E ,

כאשר מקדם הסיכון נלקח שווה ל-r E = 5.6 10 – 2 1/ (אדם · · Sv).

9. הסקו מסקנות לגבי בטיחות קרינה במעבדה, לשם כך השוו את המינונים השנתיים של חשיפה טכנוגנית של עובדים וסטודנטים עם גבולות המינון התואמים של PD A ו-PD B. חשב את גורם המרווח לגבולות המינון.

השוו את מינוני החשיפה הטכנוגנית של עובדים וסטודנטים למינון השנתי הצפוי מחשיפה טבעית ופיזורה.

2.3. הסרת התלות של קצב המינון במרחק

בחלק זה של העבודה, יש צורך למדוד את התלות של קצב המינון במרחק למקור באמצעות שלושה דוסימטרים שונים בתורם בתנאים של קולימטור פתוח וסגור על המיכל עם המקור.

עם קולימטור פתוח גלאי הממוקם בקרן גמא "רואה" מקור נקודתי ישירות ורושם את הקרינה הישירה שלו. ניתן להזניח קליטה ופיזור באוויר למרחקים קצרים, לכן, במקרה זה, חוק הריבוע המהופך: עוצמת הקרינה בוואקום עומדת ביחס הפוך לריבוע המרחק ממקור איזוטרופי נקודתי, למשל:

1 / 2 = (r 2 / r 1) 2 .

עם קולימטור סגור הגלאי רושם קרינה מוחלשת באופן משמעותי (בפי 300 ומעלה) ומפוזרת במגן העופרת. מקור הקרינה המפוזרת הוא כל פני השטח של המיכל, לכן, המקור לא יכול להיחשב עוד כמקור נקודתי וחוק הריבוע ההפוך יכול להיות תקף רק במרחקים גדולים ממנו.

עבור מדידות הגלאי של הדוסימטר הנבחר מותקן על כרכרה הנעה לאורך סרגל עם חלוקות סנטימטר. מומלץ להתחיל ממרחק רב (r=150 ס"מ), ולאחר מכן, בהדרגה לקרב את הגלאי למקור, למצוא את הגבול שבו המכשיר אינו יורד מאבנית. קח 4-5 קריאות קצב מינון במרחקים שונים בטווח הנבחר ולהחסיר מהם את הרקע . רשום את ערכי המרחקים ושיעורי המינון ביומן התצפית (טבלה 2.2). יש להמיר את קריאות הדוסימטר ליחידות DER (µSv/h) ביומן אם המכשיר מכויל ביחידות אחרות.

יש לחזור על המדידות עם מספר מכשירים כשהקולימטור פתוח וסגור. יחד עם זאת, יש לקחת בחשבון שבגלל הרגישות השונה של מדדי דוסימטרים, חלקם יכולים "לצאת מקנה מידה" בקורה הפתוחה, בעוד שאחרים אינם מראים דבר בסגירה. התקן UIM-2-2, מכויל ביחידות של s –1, מודד את שטף הפוטונים דרך הגלאי (F) ונקרא מד רדיו. כדי להמיר את קריאותיו ליחידות קצב מינון, עליך להשתמש בתלות הכיול הממוקמת בשולחן העבודה.

את התוצאות של מדידת התלות של DER במרחק יש להציג בשני גרפים (אחד עבור קולימטור פתוח, השני עבור קולימטור סגור). על כל אחד מהם מוחלים 3 עקומות, מחליקות את נקודות הניסוי.

טבלה 2.2. יומן שיעור שווה ערך למנה

סוג מכשיר	יחידת מידה	מרחק r, ס"מ
סוג מכשיר	יחידת מידה
*קולימטור פתוח*
MKS-01-R
MKS-08-P



*קולימטור נסגר*
MKS-01-R
MKS-08-P

הערה:מהאינדיקציות המסומנות ב-*, יש להפחית את הרקע הטבעי.

2.4. חישוב שיעור המינון מפעילות המקור

חישובי קצב המינון מבוצעים בצורה נוחה בצורה של טבלה. 2.3.

טבלה 2.3. יומן לחישובי קצב המינון

	מרחק r, מ
	*הקולימטור פתוח.* איזוטופ:______ G=________ פעילות א=_______ בתאריך העבודה
	מקור לא מוגן, לא כולל הנחתת אוויר שיעור מינון שווה ערך o, µSv/h
מקדם הנחתת אוויר ליניארי μ V = ________ ס"מ -1
	מוצר μ B x B (x B \u003d r)
	מקדם אחסון אוויר B ∞ (μ B x V)
	יחס הנחתת אוויר K= exp (μ V x V) / V ∞
	מקור לא מוגן, בהתחשב בהנחת אוויר: שיעור שווה ערך למינון 1 = o / K
	*הקולימטור סגור.* עובי מגן עופרת x Pb = 10.5 ס"מ
מקדם הנחתה ליניארי של עופרת μ Pb = ______ ס"מ - 1
תיקון לגורם הצבירה עבור גיאומטריית מחסום ד =_______
גורם הצטברות הגנת עופרת В Р ב (μx) P ב = _______________
יחס הנחתת עופרת K Pb \u003d exp (μx) P b / (B P b d) \u003d _________ פעמים
	DER תוך התחשבות בהפחתה בעופרת: 2 \u003d 1 exp (-μx) P b B R b d \u003d 1 / K Pb

אבל = ao/ 2n , (2.2)

כאשר n הוא מספר זמן מחצית החיים שחלפו מתאריך האישור המטרולוגי של המקור ועד לתאריך הניסוי: n = (t - To) / T 1/2

t הוא התאריך הנוכחי של הניסוי, To הוא תאריך ההסמכה, T 1/2 הוא זמן מחצית החיים (n חייב להיות חסר מימד); aoהיא הפעילות הראשונית של המקור לפי הדרכון (הנתונים נלקחו מפוסטר המעבדה).

2. חישוב מחדש באותו אופן בתאריך הניסוי את שיעור מינון החשיפה בדרכון במרחק של 1 מ' מהמקור, המצוין על גבי כרזת המעבדה בתאריך הסמכתו. המר אותו ליחידות קצב מינון שוות (µSv/h).

3. חשב ערכי DER במרחקים שונים מהמקור מחוץ למיכל המגן - o (r), µSv/h. לחישובים, נעשה שימוש בחוק הריבוע ההפוך: קצב המינון ממקור איזוטרופי נקודתי עומד ביחס ישר לפעילותו וביחס הפוך לריבוע המרחק אליו:

G · אבל/ r 2 , nGy /s, (2.3)

היכן קצב המינון הנקלט, nGy/s; G הוא קבוע הגמא של הרדיונוקליד, nGy × m 2 / (s × GBq); אבלהיא פעילות המקור, GBq; r – מרחק, מ.

כדי לקבוע את קצב המינון המקביל (µSv/h), מכניסים לנוסחה גורם שקלול קרינה W R, השווה לאחד עבור קרינת גמא, ומקדם המרה 3.6 = 3600/1000:

O(r) = G אבל/ r 2 3.6 W R , µSv/h. (2.4)

חישובים לפי הנוסחה (2.4) יש לכתוב בשורה עם המספר 2 בטבלה 2.3.

עבור המרחק r = 1 מ', השווה את ערך ה-DER עם ערך הדרכון שהתקבל בשלב 2.

4. בצע תיקון להנחתה של קרינת גמא באוויר. עובי שכבת האוויר נלקח שווה למרחק מהמקור לגלאי, x = r.

ריבוי ההיחלשות של שכבת האוויר בעובי של x V ס"מ הוא

K = exp (μ B x B) / B ∞ ,

כאשר μ V הוא המקדם הליניארי של הנחתת האוויר, בהתאם לאנרגיה של קרני גמא, cm–1; В ∞ הוא גורם ההצטברות בגיאומטריה אינסופית, הלוקח בחשבון את תרומת הקרינה המפוזרת באוויר (תלוי באנרגיה של קרני גמא ובתוצר μх). ערכים אלה נלקחים לפי טבלאות A.1 ו-A.2 עבור אנרגיית קרינת הגמא המקור.

יש לכתוב DER במרחקים שונים, תוך התחשבות בהנחתה באוויר 1 = o / K, בשורה ה-6 של טבלה 2.3.

5. חשב את ערכי ה-DER באותם מרחקים למקרה שבו המקור נמצא במיכל עופרת סגור (הגיאומטריה של מגן העופרת יכולה להיחשב כמחסום). ריבוי ההיחלשות של הגנת עופרת בעובי של x P b = 10.5 ס"מ הוא

K R b \u003d exp (μ R b x R b) / (B R b d) ,

כאשר μ R b הוא מקדם הנחתה הליניארי של עופרת, הנלקח מהאנרגיה של קרני גמא (טבלה A.1); В Р b הוא גורם הצטברות העופרת עבור גיאומטריה אינסופית, נלקח לפי טבלה P.2, ו-d הוא התיקון לגיאומטריית המחסום (תלוי רק באנרגיה של קרני גמא), שנלקח לפי טבלה P.3. יש לרשום DER תוך התחשבות בהנחתה בעופרת 2 = 1 / К Р b בשורה ה-8 של טבלה 2.3.

6. יש לשרטט את תוצאות החישובים לפי טבלה 2.3 על שני גרפים תואמים המתקבלים כתוצאה ממדידת DER ממרחק: גרף אחד למקרה של מקור לא מוגן - 1 (r), השני למקור שהוצב ב- מיכל - 2 (ר). לנוחות של התאמה של קריאות דוסימטר עם חישובים, יש להציג נקודות ניסוי מטבלה 2.2 על הגרפים.

7. המסקנות לגבי חלק זה של העבודה צריכות להיות:

נסח את חוק הנחתה של קרינה עם מרחק הולך וגדל מהמקור;

חשבו על הסיבות האפשריות לסטיות בקריאות המכשיר מהערכים המחושבים;

הערכת יכולת הספיגה של האוויר;

שאלות מבחן

1. השפעות של קרינה מייננת על גוף האדם.

2. השפעות דטרמיניסטיות של קרינה, מנגנון התפתחות.

3. השפעות סטוכסטיות של קרינה, מנגנון התפתחות.

4. השפעות ישירות ועקיפות של קרינה על רקמה ביולוגית.

5. מינון נספג ושווה ערך - הגדרה, יחידות מדידה.

6. מינון יעיל, היקף.

7. מינון קולקטיבי ונזק קולקטיבי.

8. שיעור מינון. רקע קרינה טבעית.

9. מטרות של בטיחות קרינה ודרכים להשגתן.

10. עקרונות הבטחת בטיחות קרינה.

11. עקרון ההצדקה.

12. עקרון הרגולציה.

13. עקרון האופטימיזציה.

14 סוגי חשיפה אנושית שנחשבו ב-NRB-99.

15. סוגי מקורות קרינה הפטורים מבקרה וחשבונאות.

16. מגבלות מינון בסיסי - הגדרה ותוכן המושג.

17. רמות מותרות לחשיפה טכנוגנית חיצונית - חיבור למגבלות המינון העיקריות.

18. קבוע גמא של המקור. קשר בין קצב המינון שנוצר על ידי מקור איזוטרופי נקודתי של קרינת γ, פעילות ומרחק.

19. חוק הנחתה של קרינה עם מרחק.

20. חוק הנחתה של קרינה בחומר.

21. מטרה, עקרון הפעולה ומאפיינים עיקריים של המכשירים המשמשים בעבודה זו. תחומי יישום אפשריים של מכשירים אלה.

22. עקרונות הגנה מפני חשיפה לזמן, למרחק ולמסכים.

23. זמן חשיפה משוער ושיעור המינון המותר.

24. זמן פעולה מותר עם מקור קרינה (מתי יש להעריך וכיצד).

רשימה ביבליוגרפית

2. פדרליחוק "על בטיחות הקרינה של האוכלוסייה". מס' 3-FZ מיום 09.01.1996.

3. נורמותבטיחות קרינה / NRB-99. - מ.: TsSEN של משרד הבריאות של הפדרציה הרוסית, 1999. - 116 עמ'.

4. רָאשִׁי תקנות סניטריותהבטחת בטיחות קרינה / OSPORB-99. - מ.: TsSEN של משרד הבריאות של הפדרציה הרוסית, 2000. - 132 עמ'.

5. קוטקוב, V.A.הוראות ודרישות בסיסיות של מסמכים רגולטוריים בפרקטיקה של הבטחת בטיחות הקרינה של תחנות כוח גרעיניות: ספר לימוד / V.A. Kutkov [ואחרים] - M: Ed. OIATE, 2002. - 292 עמ'.

6. קוזלוב, V.F. ספר עיון בנושא בטיחות קרינה / V.F.Kozlov. – מ.: Energoatomizdat, 1999. – 520 עמ'.

7. נורמותבטיחות קרינה NRB-76/87 והכללים הסניטריים הבסיסיים לעבודה עם חומרים רדיואקטיביים ומקורות אחרים לקרינה מייננת OSP-72/87 / משרד הבריאות של ברית המועצות. – מ.: Energoatomizdat, 1988. – 160 עמ'.

8. גולובב, ב.פ.דוסימטריה והגנה מפני קרינה מייננת / B.P. Golubev. – מ.: Energoatomizdat, 1986. – 464 עמ'.

יישום

טבלה א.1. מקדמי הנחתה ליניאריים μ , cm–1, עבור חלק מהחומרים בהתאם לאנרגיית קרינת הפוטונים

	חוֹמֶר
			אֲלוּמִינְיוּם

טבלה א.2. גורמי צבירת מינון בגיאומטריה אינסופית B ∞

למקור איזוטרופי נקודתי

ה ז ,	עֲבוֹדָה μx(מדד היחלשות הסביבה)
ה ז ,


















עופרת (במקרה של מקור חד-כיווני שטוח)

טבלה א.3. תיקון לטבלה א.2 לחישוב מקדם הצבירה בְּ ב מקור איזוטרופי נקודתי בגיאומטריית המחסום ( ד = ב לִפנֵי הַסְפִירָה ∞ )

1. היסודות של בטיחות קרינה……………….………………………3

1.1. השפעה ביולוגית של קרינה מייננת………………….…………..3

1.2. השפעות סף ואי סף בחשיפה של בני אדם…….…….…5

1.3. כמויות דוסימטריות בסיסיות ויחידות המדידה שלהן…………………………………………………………………………………………..12

1.4. הוראות בסיסיות של תקני בטיחות קרינה NRB-99……..…15

2.1. הכנה לעבודה……………………………………………………………….….18

2.2. הערכת בטיחות קרינה בעת עבודה עם מקור………….19

2.3. הסרת התלות של קצב המינון במרחק…………………………..21

2.4. חישוב קצב המינון לפי פעילות מקור…………………………..23

שאלות בקרה…………………………………………………………………………..25

רשימה ביבליוגרפית……………………………………………………………………….…26

בקשה………………………………………………………………………………..26

הוועדה הבינלאומית להגנה רדיולוגית הוקמה בשנת 1928. בקונגרס הרדיולוגי הבינלאומי השני. יחד עם הוועדה הבינלאומית ליחידות ומדידות קרינה (ICRU, 1925), מפגישה מומחים בתחום מדידות הקרינה, ההשפעות הביולוגיות של קרינה, דוסימטריה ובטיחות קרינה.

הוועדה המדעית של האו"ם להשפעות הקרינה האטומית. הוקם על ידי האו"ם בשנת 1955 כדי להעריך את ההשפעות הבריאותיות של חשיפה לקרינה מייננת.