Защита от рассеянного тормозного излучения

Пучок первичного тормозного излучения имеет небольшую полуширину и, как правило, является коллимированным. Если конструкция самого ускорителя обеспечивает надежную защиту от первичного тормозного излучения вне рабочей области пучка, то толщина защиты в направлении, перпендикулярном пучку, может определяться рассеянным от стен (пола, потолка) тормозным излучением. Рассмотрим два метода расчета такой защиты.

Расчет защиты с помощью универсальных таблиц

Этот метод по сути такой же, как и для рассеянного гамма-излучения (см. Лекция 11).

• 1) Определяем мощность показателя тканевой поглощенной дозы тормозного излучения D_y (мкГр-м²/ч мА) в направлении 0°. Если для данного ускорителя этой величины нет, то можно использовать значения для «стандартных» ускорителей (см. рис. 13.1).
• 2) По формуле (13.10) находим мощность тканевой поглощенной дозы тормозного излучения ускорителя D (мкГр/ч) для заданного среднего тока электронов i (мА) на расстоянии F (м) от мишени ускорителя (см. рис. 11.2).
• 3) Зная угол коллимации пучка, находим величину площади S (м²), на которую падает первичный тормозной пучок (см. рис. 11.2), а затем и всю мощность дозы, «упавшую» на площадь S: D_s=D*S (мкГрм²/ч).
• 4) Определяем величину интегрального дозового альбедо A _D первичного

тормозного излучения от бетона (см. рис. 10.15). Это значение можно рассчитать также методом Монте-Карло по программе «Компьютерная лаборатория» в режиме работы ALBEDO (см. приложение 1).

5) Находим в заданном направлении мощность поглощенной дозы отраженного тормозного излучения на расстоянии R от центра площадки, на которую падает первичный пучок (см. рис. 11.2).

Как следует из выражения (13.20), одно из приближений данного метода заключается в том, что угловое распределение отраженного излучения считается изотропным, поэтому величину дозового альбедо в заданном направлении принимают равной A_D jin.

5) Определяем кратность ослабления к = wDj/ДМД и по универсальным таблицам для средней энергии отраженного излучения находим толщину защиты. Наибольшую энергию имеет излучение, отраженное под меньшими углами, т. е. распространяющееся вблизи отражающей поверхности. Средняя энергия такого тормозного излучения, рассчитанная методом Монте-Карло, приведена на рис. 13.23.

Если использовать метод итераций и выделить расстояние /?₃от центра рассеивающей площадки до защиты, то выражение для кратности ослабления удобно переписать в виде.

Рис. 13.23. Средняя энергия тормозного излучения. отраженного от бетона в направлении 85°, в зависимости от максимальной энергии первичного тормозного излучения

Пример 5. Найти толщину защиты из бетона для персонала группы Б от рассеянного тормозного излучения линейного ускорителя электронов па энергию ЮМэВ и ток 10 мкА. Расстояние от мишени ускорителя до защитной бетонной стены, на которую падает первичный тормозной пучок (F), равно 2 м, расстояние от места падения первичного пучка до боковой стены, на которую падает рассеянное излучение (/?), также равно 2 м. Половина угла коллиматора пучка равна 15°.

Решение 1. Считаем ускоритель «стандартным» с мишенью оптимальной толщины и по кривой 3 на рис. 13.1 находим мощность показателя тканевой поглощенной дозы тормозного излучения в направлении 0°: D_y = D_yc =310¹⁰ мкГр-м²/ч-мА. Величина площади, на которую падает первичный тормозной пучок, равна 0,9 м², а величина интегрального дозового альбедо первичного тормозного излучения от бетона А" = 0,05 (определяем из рис. 10.15).

По формуле (13.21) для ДМД 1,2 мкЗв/ч вычисляем кратность ослабления k_t = 1,1 -10⁵ и по универсальным таблицам (табл. П 1.8) для =0,235 МэВ (рис. 13.23) находим толщину защиты с/, =60 см бетона. Вторая итерация дает d₂ =57 см. Оставляем это значение d=570 мм бетона.

Полученное значение много меньше, чем результат решения задачи 4. Это следствие того, что энергия и проникающая способность рассеянного тормозного излучения много меньше, чем у первичного тормозного пучка, даже выходящего из мишени ускорителя под большими углами.