Презентация Ядерный реактор как источник ионизирующего излучения. Решение задач онлайн

Содержание слайда: Лекция 8. Ядерный реактор как источник ионизирующего излучения. Одной из существенных особенностей ядерного реактора является ионизирующее излучение, сопровождающее его работу на всех режимах, в том числе после остановки. Ионизирующим называют излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул. В ЯР оно является следствием радиоактивного распада, т. е. любого превращения атомного ядра, приводящего к изменению заряда, массы или энергетического состояния этого ядра. Радиоактивный распад происходит по закону: N (t) = N0*e-λt = N0*e-t/τ = N0*e-(0,693/T) t = N0*2-t/τ , (2.10) где N0, N(t) —начальное и текущее (в момент времени t) количе­ство радиоактивного нуклида; λ, — постоянная распада, представляющая собой вероятность распада ядра в единицу времени, с-1 , τ – среднее время жизни радиоактивного ядра, с; T=0,693τ — время, в течение которого распадается в среднем половина исходного количества радиоактивного вещества, с.

Содержание слайда: Радиоактивные вещества, находясь в растворенном или взве­шенном состоянии в жидкости или газе объемом V (м3, л), создают определенную концентрацию активности, которая характеризуется удельной активностью, выраженной в кюри на единицу объема среды: Радиоактивные вещества, находясь в растворенном или взве­шенном состоянии в жидкости или газе объемом V (м3, л), создают определенную концентрацию активности, которая характеризуется удельной активностью, выраженной в кюри на единицу объема среды: Cv=C/V Ки/м3 (Ки/л). (21.27 ) Удельная активность твердых радиоактивных веществ обычно выражается активностью единицы массы: Cm=C/m Ки/кг. (21.28 ) Удельная активность чистого нуклида с массовым числом А и периодом полураспада Т (с) Cm =. . (21.29 21.30 )   Поверхностная активность (активность поверхности) — это по­ток излучения с единицы площади S (м2) радиоактивного вещества [част/(м2*с)]. Следует отличать понятие «загрязненность поверх­ности», характеризующее собой количество радиоактивного веще­ства на единице площади (Бк/м2, Ки/м2 и др.). .

Содержание слайда: Активность при смешении двух сред, имеющих соответственно объемы V1 (л) и V2 (л) и удельные активности CV1 (Ки/м2) и CV2(Ки/м2), получаем из соотношения CV (V1+ V2) = CV1 V1+ CV2 V2, рав­ной: Активность при смешении двух сред, имеющих соответственно объемы V1 (л) и V2 (л) и удельные активности CV1 (Ки/м2) и CV2(Ки/м2), получаем из соотношения CV (V1+ V2) = CV1 V1+ CV2 V2, рав­ной: CV = (CV1 V1+ CV2 V2 )/ (V1+ V2) Ки/м2. (21.31 ) При сообщении объемов двух сред с различной активностью по изменению удельной активности одной среды можно оценить ско­рость перемешивания сред (например, течь теплоносителя из одно­го контура в другой). Исходя из соотношения CV (V2+ ΔV) = CV1ΔV+ CV2 V2, получаем: G = ΔV/t = м3/ч (21.32 )   где CV1 и CV2 (Ки/м3) — удельные активности по данному нуклиду первой и второй сред, имеющих объемы V1 и V2 (м3), Cv — удель­ная активность второй среды через время t (ч), за которое в нее поступит активное вещество первой среды в объеме ΔV.

Содержание слайда: В дозиметрии ионизирующих излучений используются следующие понятия, определения и единицы измерения. Поглощенная доза Д — средняя энергия, переданная излучени­ем веществу в некотором элементарном объеме. Единицей погло­щенной дозы является джоуль на килограмм (Дж/кг), получив­шая в системе СИ название грей (Гр): 1 Гр=1 Дж/кг=100 рад. Рад — специальная единица поглощенной дозы излучения, рав­ная 100 эрг поглощенной энергии на 1 г облученного вещества. Единица рад может служить для измерения поглощенной дозы лю­бого вида излучения для любой среды. 1 рад=100 эрг/г=0,01 Дж/кг=0,01 Гр. Экспозиционная доза — полный заряд ионов одного знака, воз­никающих в воздухе при полном торможении всех вторичных элек­тронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воз­духа. Единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Специальной единицей является рентген — доза рентгеновского или у-излучения, которая в 1 см3 воздуха при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С производит ионизацию, соответствующую одной электростатической единице заряда каждого знака (2.08*109 пар ионов). При дозе 1 Р в 1 см3 воздуха поглощается 87 эрг энергии, а в 1 г биологической ткани — 93—95 эрг. Эта единица применяется для γ-излучения с энергией фотонов не выше 3 МэВ: 1 р=0,2850 Кл/кг.

Содержание слайда: Эквивалентная доза H —величина, для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава и определяемая как произведение поглощенной дозы Д на средний коэффициент качества излучения Q в данной ткани: H (бэр)=QД (рад). (21.33 ) Специальной единицей эквивалентной дозы является бэр —такое количество энергии, поглощенное в 1 г ткани, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе излучения в 1 рад рентгеновского или γ-излучения. Бэр используется для оценки поглощенной дозы от любого вида излучения: 1 бэр = = = = 0,01 Зв 21.34   В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт: 1 Зв = = = 100 бэр. Безразмерный коэффициент качества Q показывает, во сколько раз отличаются неблагоприятные биологические последствия облучения человека различными видами излучения по сравнению с γ - излучением (табл. 21.2). Он используется только для целей радиа­ционной безопасности при дозах не более 100 бэр.

Содержание слайда: Таблица 21. 2

Содержание слайда: Доза Д, отнесенная к единице времени t, называется мощностью дозы Доза Д, отнесенная к единице времени t, называется мощностью дозы P=dД/dt. Доза, полученная за время t, равна Д = . Мощность дозы уменьшается во времени от значения P0(t=0) по экспоненциальному закону с периодом полураспада данного нуклида: Р (t) = P0 e-λt. Доза, полученная за время t , Д = (P0/λ) ( 1 - e-λt) = (P0/λ) ( 1 - 2-t/T) Если рассматриваемый промежуток времени значительно мень­ше периода полураспада радиоактивного нуклида (tT),то Д=Р0t и P=P0=Д/t. (21.35) Мощность дозы измеряется в рад/ч, Р/ч, бэр/ч или в производных от них единицах: мрад/ч, мР/ч, мбэр/ч, мР/с, мкР/с и т. п. Соотно­шения между долевыми единицами: 1 Р/ч=280 мкР/с, 1 мкР/с= =3,6 мР/ч и др.

Содержание слайда: Естественный радиоактивный фон — это мощность дозы ионизи­рующих излучений для данной местности, создаваемая космиче­скими излучениями и радиоактивностью почвы, сооружений и жи­вых объектов при отсутствии посторонних источников ионизирую­щих излучений. На земной поверхности на уровне моря для сред­них широт естественный фон принимают равным 105 мбэр/год, что соответствует примерно 0,01 мбэр/ч. Мощность дозы только косми­ческого излучения (без нейтронной компоненты) составляет 28 мбэр/год, нейтронная компонента создает дополнительную мощ­ность дозы 25 мбэр/год. С высотой над уровнем моря мощность дозы излучения быстро растет. Естественный фон внешнего излу­чения на территории СССР создает мощность экспозиционной дозы в пределах 4—20 мкР/ч (40—200 мР/год). Естественный радиоактивный фон — это мощность дозы ионизи­рующих излучений для данной местности, создаваемая космиче­скими излучениями и радиоактивностью почвы, сооружений и жи­вых объектов при отсутствии посторонних источников ионизирую­щих излучений. На земной поверхности на уровне моря для сред­них широт естественный фон принимают равным 105 мбэр/год, что соответствует примерно 0,01 мбэр/ч. Мощность дозы только косми­ческого излучения (без нейтронной компоненты) составляет 28 мбэр/год, нейтронная компонента создает дополнительную мощ­ность дозы 25 мбэр/год. С высотой над уровнем моря мощность дозы излучения быстро растет. Естественный фон внешнего излу­чения на территории СССР создает мощность экспозиционной дозы в пределах 4—20 мкР/ч (40—200 мР/год). «Нормы радиационной безопасности НРБ—76», устанавливая систему дозовых пределов и правила их применения, предусматри­вают следующие основные принципы радиационной безопасности: непревышение установленного основного дозового предела; исключение всякого необоснованного облучения; снижение дозы излучения до возможного низкого уровня.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Таблица 21.3 требование безопасности сводится к тому, чтобы суммарное воздействие не превышало одного ПДУ.

Содержание слайда: Задачи с решениями 21.26 Сколько 21084Po (TРо-210= 138,4 сут) распадется и останется через 10 сут от 4 мг исходного количества? Решение. Согласно формуле (2.10), определяем, что при периоде полураспада 138,4 сут через 10 сут останется 3,8 мг 21084Po. Следовательно, распадается 0,2 мг 21084Po . 21.27 Сколько α-распадов в секунду претерпевают: а) 1 г 22688Ra и б) 1 г -23892U? (TRa-226= 1620 лет; ТU-238 = 4,5 *109 лет). Решение. а) CRa= λN = = 3,6*1010 Бк Примечание: Менее точное (определенное ранее) значение периода по­лураспада 22688Ra TRa = 1590 лет дает CRa =3,7*1010 Бк, которое было принято в качестве единицы измерения активности — кюри; б) С238U = 12,41*103 Бк=0,335 мкКи. 21.28 Активность образца 2411Na равна 0,5 Ки. На сколько уменьшится число распадов в минуту через 3 ч? (TNa = 15,06 ч). Решение. С учетом соотношения (2.10) уменьше­ние активности составляет ΔC(t) = C0 – C(t) = C0(1 – 2 –t/τ ) = 24*1024 Бк = 0,065 Ки = 14,4*1010 расп/мин.

Содержание слайда: 21.33 Удельная активность водяного теплоносителя первого контура ЯР равна 10-3 Ки/л. Оценить течь (м3/ч) воды первого контура во второй через ПГ, если активность воды второго кон­тура (VIIк=10 м3) в течение 30 мин увеличилась с 10-5 до 10-4 Ки/л. 21.33 Удельная активность водяного теплоносителя первого контура ЯР равна 10-3 Ки/л. Оценить течь (м3/ч) воды первого контура во второй через ПГ, если активность воды второго кон­тура (VIIк=10 м3) в течение 30 мин увеличилась с 10-5 до 10-4 Ки/л. Решение. Согласно формуле (21.32 ): GI-IIk = = 2 м3/ч . 21.34 Сколько рентген составляет доза γ-излучения в 1 рад для тела человека? Решение. Дозе в 1 рад соответствует 100 эрг поглощенной энергии на 1 г биологической ткани, а дозе в 1 Р — 95 эрг/г. 1 Следовательно, дозе γ -излучения в 1 рад соответствует 100/95 = 1,05 Р = 1 Р.

Содержание слайда: 21.40 Для выполнения операции в зоне повышенной γ-активности необходимо 5 мин. При какой мощности дозы можно выпол­нить эту, операцию, чтобы не превысить суточную дозу, исходя из шестидневной рабочей недели? 21.40 Для выполнения операции в зоне повышенной γ-активности необходимо 5 мин. При какой мощности дозы можно выпол­нить эту, операцию, чтобы не превысить суточную дозу, исходя из шестидневной рабочей недели? Решение. Исходя из недельной дозы 100 мР, определяем дозу за один день шестидневной рабочей недели: 100/6=16,7 мР. Следовательно, чтобы за 5 мин не превысить суточную дозу, ра­боту можно выполнять только при мощности дозы [см.(21.35)]: Р ≤ 16,7/5=3,34 мР/мин = 200 мР/ч = 0,2 Р/ч=56 мкР/с. 21.41 Мощность дозы γ-излучения составляет 6 мР/ч. В течение какого времени можно работать в этой зоне, чтобы не превысить суточную ПДД, при пятидневной рабочей неделе? Решение. Исходя из недельной ПДД γ-облучения, равной 100 мР, определяем суточную дозу: 100/5= 20 мР. При мощности дозы 6 мР/ч на рабочем месте допустимое время работы в сутки [см.(21.35]: t=Д/Р=20/6 ≈3,3 ч.