Тема №43. Розрахункові методи оцінки радіаційної безпеки та параметрів захисту від зовнішнього опромінення

 

МЕТА ЗАНЯТТЯ: систематизувати і закріпити знання про принципи та заходи протирадіаційного захисту персоналу під час роботи з радіонуклідами та іншими джерелами іонізуючого випромінювання, оволодіти розрахунковими методами оцінки радіаційної небезпеки та параметрів захисту від зовнішнього опромінення в ході роботи з джерелами b—, g— та рентгенівського випромінювання.

 

ПИТАННЯ ТЕОРЕТИЧНОЇ ПІДГОТОВКИ:

1. Провідні засоби застосування радіонуклідів та особливості радіаційної небезпеки під час роботи з ними.

2. Умови та фактори, що визначають ступінь радіаційної безпеки та дозу зовнішнього опромінення.

3. Поняття про протирадіаційний захист.

4. Заходи протирадіаційного захисту, що засновані на фізичних законах послаблення впливу іонізуючого випромінювання (захист кількістю, часом, відстанню, екрануванням).

5. Параметри радіаційної небезпеки протирадіаційного захисту, що визначають за допомогою розрахункових методів.

6. Принципи, які знаходяться в основі вибору матеріалу та розрахунку товщини захисних екранів в умовах опромінення b—, g— та рентгенівським випромінюванням.

7. Радіаційний контроль в радіологічному та рентгенологічному відділеннях лікарні.

 

ЗАВДАННЯ:

1. На підставі використання формул і таблиць для розрахунку рівня зовнішнього опромінення та параметрів захисту від іонізуючого випромінювання, розв'язати ситуаційні задачі, що передбачають гігієнічну оцінку умов праці персоналу, під час застосування радіонуклідів.

2. Скласти гігієнічний висновок та обґрунтувати необхідні рекомендації за результатами проведених розрахунків.

 

ЛІТЕРАТУРА:

1. Гігієна та екологія. Підручник / За ред. В.Г. Бардова. — Вінниця: Нова книга. 2006. — С. 513 — 524.

2. 3. Загальна гігієна: пропедевтика гігієни // Є.Г.Гончарук, Ю.І.Кундієв, В.Г.Бардов та ін.: За ред. Є.Г.Гончарука. — К.: Вища школа, 1995. — С. 252 —257.

МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

В ході практичного заняття після контролю вихідного рівня знань студенти на підставі використання розрахункових методів щодо визначення рівня зовнішнього опромінення та параметрів протирадіаційного захисту, розв'язують ситуаційні задачі з гігієнічної оцінки умов праці персоналу, який працює з радіонуклідами і, у разі необхідності, визначають та обґрунтовують відповідні рекомендації.

 

РОЗРАХУНОК ДОЗИ ЗОВНІШНЬОГО g—ОПРОМІНЕННЯ

Розрахунок дози опромінювання (D), що отримана від точкового джерела іонізуючого випромінювання, проводиться за формулою (1):

 

8,4•А•t

D = ———; (1)

r²

де:

D — доза опромінення, що отримана, Р;

А — g—активність джерела опромінення, мг—екв радію;

8,4 — потужність дози, яка створена 1 мг радію або іншим ізотопом з активністю 1 мг—екв радію на відстані 1 см;

T — час опромінення, год;

r — відстань від джерела опромінення, см.

Отже, величина дози зовнішнього опромінення, що отримана, прямо пропорційна активності джерела випромінювання та часу опромінення і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела випромінювання.

 

РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ЗАХИСТУ

ВІД ЗОВНІШНЬОГО ОПРОМІНЕННЯ

До основних параметрів захисту, що визначаються за допомогою розрахункових методів, відносяться: захист кількістю, захист часом, захист відстанню і захист екрануванням.

Тому для визначення умов безпеки в ході роботи з радіоактивними речовинами при відсутності екрану слід використовувати універсальні формули (2) та (3):

 

А•t

——— = 8 (за день); (2)

r²

 

А•t

або ——— = 48 (за тиждень); (3)

r²

де:

А — g—активність джерела опромінення, мг-екв радію;

t — час опромінення за год;

r — відстань від джерела випромінювання, м;

8 (48) — постійний коефіцієнт для розрахунків за тиждень (за робочий день).

Ураховуючи те, що ця формула відображає співвідношення між активністю джерела, відстанню та часом опромінення в умовах застосування джерел іонізуючого випромінювання, її можна використовувати для розрахунку основних параметрів захисту.

Для розрахунку допустимої активності джерела випромінювання формула в результаті перетворень набуває вигляду (4):

 

48•r²

А = ———; (4)

t

Приклад: оператор впродовж робочого тижня, що складає 41 годину, працює з джерелом g—випромінювання, що розташоване на відстані 1 м від його робочого місця. Укажіть, з якою допустимою активністю джерела випромінювання він може працювати без захисту.

 

48•r² 48•1

А = ——— = ——— = 1,17 мг-екв радію

t 41

Для розрахунку допустимого часу роботи із джерелом іонізуючого випромінювання — формула набуває такого вигляду (5):

 

48•r²

t = ———; (5)

A

Приклад: В лабораторії радіоізотопної діагностики технологічний процес передбачає використання джерела g—випромінювання, що має активність 100 мг-екв радію та розташоване на відстані 2 м від оператора. Визначити допустимий робочий час роботи із джерелом за тиждень.

 

48•r² 48•2² 192

t = ——— = ——— = ——— = 1,92 години на тиждень.

А 100 100

Для розрахунку допустимої відстані до джерела випромінювання формула набуває такого вигляду (6):

 

А•t

r = Ö ——; (6)

Приклад: Медична сестра радіологічного відділення протягом 36 годин працює з джерелом g—випромінювання, активність якого складає 5 мг-екв радію. Визначте допустиму безпечну відстань, на якій може знаходитися сестра впродовж часу, що вказаний.

 

 

А • t 5 • 36 180

r = Ö —— = Ö ——— = Ö ——— = 3,75 м.

48 48 48

 

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ЗАХИСТУ ПРИ ВИКОРИСТАННІ

ЗАХИСНИХ ЕКРАНІВ

Захист за допомогою екранування заснований на здібності матеріалів поглинати радіоактивне випромінювання. Інтенсивність поглинання g—випромінювання прямо пропорційна питомій вазі матеріалів та їх товщині і обернено пропорційна енергії випромінювання.

В умовах зовнішнього опромінення a—частинками в екрануванні немає потреби так як a—частинки мають невеликий пробіг у повітрі та добре затримуються будь якими матеріалами, наприклад, листок паперу.

Для захисту від b—випромінювання слід передусім застосувати легкі матеріали; наприклад: алюміній, скло, пластмаси тощо. Зокрема, шар алюмінію товщиною 0,5 см повністю затримує b—частинки.

Для захисту від g—випромінювання слід застосовувати екрани з важких металів: свинцю, чавуну, бетону тощо, або використовувати грунт або воду.

Товщину захисного екрану, що зменшує потужність g—випромінювання до гранично—допустимих рівнів, можна розрахувати двома способами:

1) за таблицями (з урахуванням енергії та кратності послаблення дози випромінювання);

2) за числом шарів половинного послаблення (без врахування енергії випромінювання).

 

РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ ЕКРАНУ ЗА ТАБЛИЦЯМИ

Визначення товщини захисного екрана за кратністю послаблення дози випромінювання передбачає розрахунок кратності послаблення в результаті зіставлення фактичної потужності джерела випромінювання із максимально допустимою та знаходження товщини екрана за допомогою спеціальних таблиць — шукана величина розташована на перехресті даних енергії випромінювання та кратності послаблення (див. додатки № 2,3,4).

При розбіжності даних кратності послаблення та енергії випромінювання з указаними в таблиці результатами, товщину екрану знаходять засобом інтерполяції або використовують свідомо більш значні числа, що забезпечують тим самим більш надійний захист.

Приклад: Кількість шарів половинного послаблення необхідно визначити з урахуванням кратності послаблення, яка за умовою завдання дорівнює 100. Однак, це значення відсутнє в переліку кратностей послаблення з таблиці “Співвідношення кратності послаблення та числа шарів” з додатку 6. Значення кратності послаблення 100 знаходиться між 64 та 128, але для більш надійного протирадіаційного захисту слід обрати 128, і, відповідно, більшу кількість шарів половинного послаблення.

Величина коефіцієнту послаблення (кратність послаблення) визначається за формулою (7):

Р

К = ——; (7)

Ро

де:

К — кратність послаблення;

Р (у перекладі з англ. “power” - потужність) — фактична потужність джерела іонізуючого випромінювання;

Ро (у перекладі з англ. “obtained power” – потужність, якої повинно набувати джерело іонізуючого випромінювання в результаті використання захисного екрану – якої необхідно досягти).

Приклад: лаборант, який проводить фасування радіоактивного золота Аu¹⁹⁸, енергія випромінювання якого 0,5 мг-екв-радію, одержить без захисту за тиждень дозу опромінення 1,0 рад. Якої товщини необхідно застосувати екрану з свинцю для створення безпечних умов праці лаборанта?

У нашому прикладі:

1,0

К = ——— = 10 разів;

0,1

В додатку 2 на перетині ліній, що відповідають кратності послаблення 10 та енергії випромінювання 0,4 МеВ знаходимо, що необхідна товщина свинцевого екрану повинна бути 13 мм.

З метою створення безпечних умов при постійній роботі використовують проектні потужності дози, які розраховані на підставі гранично—допустимих річних доз та умов роботи що передбачається (додаток 6).

 

РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ ЕКРАНУ