Метод слоев ослабления

Обозначим через D_y мощность показателя тканевой поглощенной дозы тормозного излучения электронного ускорителя [8]. Эта величина численно равна мощности тканевой поглощенной дозы на расстоянии 1 м от мишени ускорителя при единичном токе электронов, падающих на мишень (Гр-м²/мин-мА; Гр-м²/ч-мА и т. д.). Зная Ь_у, легко найти мощность тканевой поглощенной дозы от тормозного излучения электронного ускорителя на заданном расстоянии R от мишени при известном токе /.

Мощность показателя тканевой поглощенной дозы тормозного излучения зависит от энергии и тока ускоренных электронов, вещества мишени и в меньшей степени от конструкции ускорителя. Значение Ь_у необходимо брать из технических характеристик ускорителя, но если для данного ускорителя этой величины нет, то с некоторой погрешностью можно использовать литературные данные [8, 10], которые имеются для интервала энергий ускоренных элекгронов 0,3… 100 МэВ и для различных направлений выхода тормозного излучения из мишени ускорителя. Будем рассматривать эти данные как мощность показателя тканевой поглощенной дозы тормозного излучения некоторых «стандартных» ускорителей D_yc. На рис. 13.1 приведены значения Ь_ус из [10] для нормального падения электронов на очень толстые мишени из вещества с Z > 73 и для углов выхода тормозного излучения 0° и 90° относительно направления электронного пучка (кривые 1 и 2). Показатель тканевой поглощенной дозы определяется как максимальное значение поглощенной дозы внутри шара диаметром 30 см из тканеэквивалентного материала с плотностью 1 г/см .

Следует отмсгить, что результаты в [10] соответствуют очень сильному самопоглощению тормозного излучения, выходящего «вперед» (0°-90°), в самой мишени ускорителя. Дня энергий менее 2 МэВ это приводит к тому, что показатель тканевой поглощенной дозы в направлении «назад» (90°-180°) превышает значения «вперед».

Если тормозное излучение падает на защиту толщиной d, то кратность ослабления излучения этой защитой определяется выражением.

Рис. 13.1. Мощность показателя тканевой поглощенной дозы тормозного излучения в зависимости от энергии электронов. Кривые: 1 (0°) и 2 (90°) — данные [10]; 3 (0 °) и 4 (85°) — данные [2]; точки (0°) и треугольники (90°) — [9]

где ток i — в мА, а величина D_y должна иметь размерность мкГ р-м²/ч-мА.

Выражение записано с учетом метода итераций и с выделением расстояния до защиты. Толщина защиты из бетона от тормозного излучения электронных ускорителей на большие энергии может составлять несколько метров, поэтому всегда необходим учет геометрического ослабления излучения.

За эффективную энергию тормозного излучения будем принимать энергию ^?, фф = ²/^3?о > но расчет.

•защиты по Дфф заметно занижает ее толщину, гак как не учитывается высокоэнергетическая часть спектра.

При проектировании защиты от тормозного излучения из материалов с большим атомным номером (свинец и др.) в [9] рекомендовано определять Дфф следующим образом:

• • ^Ет = ²/^3?о ^ПР^И Е₀<, 1 МэВ;
• • Е_т = Е"/2 при 1,7 МэВ <�Е" < 10 МэВ;
• • E_m = 5 МэВ при 10 МэВ < Е₀ < 15 МэВ;
• • Е_т = EJ3 при 15 МэВ <Е₀ < 100 МэВ.

Толщину защиты от тормозного излучения электронного ускорителя можно найти, если воспользоваться данными о толщине слоя десятикратного ослабления Д,_/|0. Такие данные имеются в [10] для интервала энергий.

Е₀: 0,1−100 МэВ и дня трех основных веществ защиты ог тормозного излучения: бетона, железа и свинца. Более того, в этой работе учтена зависимость Д_1/10 от толщины защиты и приведены данные как для первого слоя десятикратного ослабления Д_1/|0, так и для следующего (асимптотического, см. Лекция 8). Эти значения приведены на рис. 13.2−13.4. Тогда с учетом выражения (13.11) толщину защиты можно найти следующим образом.

Рис. 13.2. Величина слоя десятикратного ослабления из бетона (2,35 г/см³) как функция энергии ускоренных электронов [10]:

1 — первый слой; 2 — асимптотический

Пример 3. Найти толщину защиты из бетона для персонала группы Б от тормозного излучения линейного ускорителя электронов на энергию 10 МэВ и ток 10 мкА. Расстояние от мишени ускорителя до защиты равно 2 м.

Решение 1. Принимаем ускоритель за «стандартный» и по кривой 1 на рис. 13.1 находим Ь_ус = 2,5 • 10¹⁰ мкГр-м²/ч-мА. По кривым на рис. 13.2 опредслясм Д_1/10 =41 см; Д|‘,₀ =40 см. По формуле (13.12) для ДМД = 1,2 мкЗв/ч вычисляем с/, =310 см бетона. Вторая итерация дает с/, =278 см; третья — dj = 280 см. Оставляем последнее значение d = 2800 мм бетона. Практически часто достаточно двух итераций.

Рис. 13.3. Величина слоя десятикратного ослабления из железа (7,8 г/см³) как функция энергии ускоренных электронов [10]:

1 — первый слой: 2 — асимптотический

Рис. 13.4. Величина слоя десятикратного ослабления из свинца (13,3 г/см³) как функция энергии ускоренных электронов [10]:

1 — первый слой; 2 — асимптотический