Біологічна дія іонізуючого випромінювання (стр. 3 из 3)
Для захисту від γ - випромінювання використовують свинець, бетон, залізо, воду, вольфрам, збіднений уран і осмій. Захист із бетону (
= 2,3 г/см3) міцний, дешевий, але дуже громіздкий і важкий. Свинець ( = 11,34 г/см3) ефективний, але має погані механічні властивості. Свинець використовують для виготовлення контейнерів (в комбінації із залізом) для транспортування різних ізотопів. Вольфрам ( = 19.3 г/см3) і збіднений уран ( = 18.7 г/см3) використовують в особливо відповідальних пристроях для забезпечення мінімальної ваги захисту.Як приклад у табл. 6 наведені дані, що дозволяють визначити товщину захисту із свинцю, заліза й бетону для γ - випромінювання різних енергій.
Товщина захисних екранів, см ( для різних енергій)
Таблиця6
| Свинець | Залізо | Бетон | |||||||
| (р=11,34 г/см3) | (р = 7,89 г/см3) | (р=2,3 г/см) | |||||||
 | 1МеВ | 2 МеВ | 3МеВ | 1МеВ | 2МеВ | 3 МеВ | 1 МеВ | 2 МеВ | 3 МеВ |
| 2 | 1,3 | 2,0 | 2,1 | 3,3 | 3,9 | 4,4 | 12,9 | 14,1 | 15,3 |
| 10 | 3,8 | 5,9 | 6,5 | 8,5 | 11,0 | 12,2 | 29,9 | 37,7 | 43,4 |
| 102 | 7,0 | 11,3 | 12,2 | 14,5 | 19,5 | 22,1 | 50,5 | 65,7 | 77,5 |
| 103 | 10,2 | 16,5 | 18,0 | 20,5 | 27,5 | 31; 7 | 70,4 | 92,7 | 110,9 |
| 104 | 13,3 | 21,3 | 23,5 | 26,0 | 35,5 | 40,9 | 89,2 | 118,6 | 143,2 |
| 105 | 16,5 | 26,2 | 28,9 | 31,5 | 43,2 | 50,0 | 106,8 | 144,4 | 173,8 |
| 106 | 19,5 | 31,0 | 34,3 | 37,0 | 50,6 | 58,8 | 124,4 | 171,4 | 205,4 |
Більшість джерел γ – випромінювання, маючи дискретний лінійчастий характер γ – спектра , випромінюють від одної до кількох десятків окремих ліній. Так в γ – спектрі
, який перебуває у радіоактивній рівновазі з продуктами свого розпаду, нараховується біля 50 характерних ліній, із них відмічається шість найбільш інтенсивних з інтервалом енергії від 0,3 до 1,76 МеВ. Гамма-джерела мають як правило невеликі розміри d. На відстанях r>4d будь яке гамма – джерело можна вважати точковим. Крім того, точкові гамма – джерела відносяться до ізотропних джерел, які випускають гамма – кванти з однаковою імовірністю у всіх напрямках.Радіоактивні речовини розміщують у герметичні металеві ампули, стінки яких певним чином змінюють спектр гамма-випромінювання. Стінки ампул, а також матеріали, які використовуються для ампул поглинають частину гамма-ліній і тому називаються фільтрами.
Потужність експозиційної дози в повітрі від точкового ізотропного джерела характеризується іонізаційною гамма-сталою Кγ . Вона чисельно дорівнює потужності експозиційної дози (Р/год) нефільтрованого гамма-випромінювання від точкового ізотропного джерела активністю 1 мКі на відстані 1 см від нього. Величину Кγ виражають в одиницях
. Її величину вимірюють експериментально і приводять в довідниках (таблиця 7).Іонізаційні γ – сталі й γ – еквіваленти для деяких радіоактивних речовинТаблиця 7
| Речовина | Т1/2 | Кγ , | γ- еквівалент 1 мКі речовини, мг-екв. Ra |
 | 14,9 роки | 18,55 | 2,20 |
 | 5,27 роки | 12,93 | 1,54 |
 | 127 діб | 1,84 | 0,23 |
 | 2,2 роки | 8,58 | 1,02 |
| | 1622 роки | 9,36 | 1,11 |
Фільтрація γ-випромінювання зменшує Кγ до Кγ(δ), де δ – товщина фільтра. В розрахунках зміна величини Кγ враховується за допомогою коефіцієнта χ, меншого за одиницю, тобто Кγ(δ) =χ Кγ.
Для свинцевих, залізних і алюмінієвих ампул товщиною 0,1 – 0,3 см значення χ перебуває в межах від 0,85 до 0,98 для енергій гамма-квантів більших за 1 МеВ.
Величина Кγ значно спрощує розрахунки експозиційної потужності дози Р( R ) на відстані R від незахищеного точкового гамма-джерела. Оскільки інтенсивність гамма – джерела пропорційна 1/R, то
Р( R) = АּКγ/R2, (3.7.4.11)
де Р ( R ) –експозиційна доза , Р/год; А – активність гамма – джерела, мКі; R – відстань до гамма – джерела, см.
В дозиметрії гамма – джерела часто порівнюють за іонізацією повітря. Дві радіоактивні речовини, які при однакових умовах створюють однакові потужності експозиційної дози, мають однаковий γ-еквівалент. Гамма – еквівалент вимірюють в міліграм - еквівалентах радію (мг-екв Ra). Ця одиниця дорівнює такій кількості радіоактивної речовини, γ – випромінювання якої при даній фільтрації і тотожних умовах створює таку ж потужність експозиційної дози, що й 1 мг-екв радію. Потужність експозиційної дози в 1 мг-екв. Ra на відстані 1 см дорівнює 8,4 Р/год.
Гамма – еквівалент речовини m (мг-екв Ra) пов’язаний з її активністю А (мКі) і величиною Кγ (Рּсм2 /(год.мКі)) співвідношенням
m = AּKγ /8,4. (З.7.4.12)
Замінимо у формулі (3.7.4.11) АּКγ на 8,4m, одержимо
Р( R ) = 8,4m/R2 , (3.7.4.13)
де Р( R ) – потужність експозиційної дози , Р/год; m – гамма – еквівалент речовини, мг-екв Ra; R – відстань до джерела , см.
ПРИКЛАД. На якій відстані R від точкового джерела
масою 10-6 г за шестигодинний робочий день доза опромінення не перевищить гранично допустимої дози (ГДП)? Розрахувати також гамма – еквівалент цього джерела.Кількість атомів у 10-6 г
буде дорівнюватиN =
Активність кобальту, період піврозпаду якого дорівнює T1/2= 5,27 років розраховується так
,враховано, що 3,7.107 відповідає розмірності 1 мКі.
Гранично допустима потужність дози при шестигодинному робочому дні для кобальту – 60 Рг.д = 2,8.10-3 бер/год. Для