Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Радиоактивное излучение Атомные реакторы и батареи

Другой РИТЭГ, выпускаемый в России, с источником тепла на основе стронций-90 «РИТ-90» представляет собой закрытый источник излучения, в котором топливная композиция обычно в форме керамического титанатастронция-90 (SrTiO3) дважды герметизирована аргоно-дуговой сваркой в капсуле. В некоторых РИТЭГах стронций используется в форме стронциевого боросиликатного стекла. Капсула защищена от внешних воздействий толстой оболочкой, сделанной из нержавеющей стали, алюминия и свинца. Биологическая защита

изготовлена таким образом, чтобы на
поверхности устройств доза радиации не
превышала 200 мР/ч, а на расстоянии
метра — 10 мР/ч. На момент изготовления
РИТ-90 содержат от 30 до 180 кKи 90Sr.
Мощность дозы гамма-излучения РИТ-90
самого по себе, без металлической
защиты, достигает 400— 800 Р/ч на
расстоянии 0,5 м и 100— 200 Р/ч в 1 м от
РИТ-90. По классификации МАГАТЭ
РИТЭГи относятся к 1 классу опасности
(strongest sources, сильнейшиеизлучатели).

Рис.6. Гарантийное обслуживание РИТЭГа

В настоящее время в России имеется около 1 000 радиоизотопных термоэлектрических генераторов, большая часть которых используется как элемент питания световых маяков. Всего в СССР было создано около 1 500 РИТЭГов. Около 80% всех изготовленных РИТЭГов было направлено в гидрографические войсковые части Минобороны и гражданские гидрографические базы вдоль Северного морского пути. Срок службы всех типов РИТЭГов составляет 10 лет. В настоящее время все РИТЭГи, находящиеся в эксплуатации, выработали свой срок службы и должны быть утилизированы. Табл. 2. Радиоактивный элемент РИТ-9

Размер цилиндра Вес

10*10 см 5 кг

Мощность Содержание стронция-90

240 Ватт

1500 ТБк (40000 Кюри)

Мощность

Температура на поверхности

240 Ватт 300-400оС

Мощность экспозиционной дозы на расстоянии до 0,02-0,5 м 2800-1000 Р/час

Безопасной активности РИТ-90 достигают только через 900-1 000 лет.

Лекция 4. Дозы ионизирующих излучений. Экспозиционная, поглощенная, эквивалентная  дозы. Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений. Единицы измерения доз и мощности доз.

 Облучение объектов происходит вследствие того, что они в течение определенного промежутка времени находятся в пространстве сосредоточения ионизирующих излучений. Это пространство называется полем излучения. Для характеристики поля излучения необходимо знать количество, энергетические характеристики, направление движения частиц или квантов, падающих на определенную точку среды облучения. Ионизирующее излучение распространяется в какой-либо среде ( в воздухе, в воде) и соответственно, в нем происходит взаимодействие квантов или частиц с атомами среды, в результате чего часть энергии частиц и квантов поглощается и изменяется направление их движения. Поэтому полная характеристика поля излучения представляет собой чрезвычайно трудную задачу, и обычно на практике используют интегральные показатели, отражающие пространственное распределение энергии и потока излучений. В качестве такого интегрального показателя, характеризующего поле излучения, принята экспозиционная доза (Дэкс). Величина экспозиционной дозы отражает возможность в данной точке поля осуществиться определенному радиационному эффекту в результате взаимодействия излучения с облучаенмым веществом. Экспозиционная доза характеризует качество поля излучения, вне зависимости от того, какой объект облучается, т.е. этот показатель является мерой ионизирующего действия излучений. Единицей измерения экспозиционной дозы в системе СИ является Клּкг-1. 

1 Клּкг-1 - экспозиционная доза рентгеновского или g-излучения, при котором излучение в сухом атмосферном воздухе, производит ионы, несущие электрический заряд каждого знака, равный 1 кулону.

Широко распространена внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген (Р). За 1 Р излучения в воздухе принимается такое количество поглощенной энергии, которая в 1 см3 (~1.3 мг) воздуха при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. приводит к образованию 2,08 Ч109 пар ионов. Соотношение между единицами измерения экспозиционной дозы в различных системах измерения следующее:

1 Р = 2,58 Ч10-4 Клּкг-1

Скорость изменения экспозиционной дозы в поле излучения называется мощностью экспозиционной дозы ( Рэкз).

Рэкз = dDэкз /dt

Единицей измерения мощности экспозиционной дозы в системе СИ является Клּкг-1Ч с-1.

 Эффект облучения, в первую очередь, определяется количеством  энергии, поглощенной объектом облучения, находящимся в поле излучения. Поэтому в качестве энергетической характеристики облучаемого обьекта используют поглощенную дозу Dпогл. Поглощенная доза относится к облученному объекту и в ней отражается энергия ионизирующих излучений на единицу массы объекта.

Dпогл = Е/m, 

где Е - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме; m - масса вещества в этом элементарном объеме.

В системе СИ единицей измерения поглощенной дозы является грей (Гр), названная в честь английского радиобиолога Гарольда Грея. Этот ученый впервые установил количественную связь между физическими и биологическими эффектами излучения. За 1 Гр излучения принята доза равная 1 Дж на 1 кг массы облученного объекта.

1 Гр = 1ДжЧкг-1

Скорость изменения поглощенной дозы называется мощностью поглощенной дозы и измеряется в Гр/с

Рпогл = dDпогл /dt

Внесистемной единицей измерения поглощенной дозы является рад, равная дозе , при которой на 1 кг массы объекта приходится 100 эрг поглощенной энергии.

1 рад = 10-2 Гр

Несмотря на введение единиц измерения грей и рад, часто на практике поглощенную дозу рентегновского  и гамма-излучения, продолжают выражать в рентгенах. В частности, градуировка шкалы дозиметрических приборов, используемых для измерения мощности доз, сделана в рентгенах и его производных - миллирентегенах, микрорентгенах.

Для расчета поглощенной дозы по значению экспозиционной дозы используется следующее соотношение:

Dпогл = (Мkz / Mka) Ч hDэкз,

где Мkz - коэффициент передачи энергии излучения веществу с данной атомной массой;

Mka - коэффициент передачи энергии излучения  воздуху;

h - эквивалент экспозиционной дозы, зависящей от энергетического состава излучений.

Для пересчета велечины поглощенной дозы (в радах) при известной экспозиционной дозе, выраженной в рентгенах, можно использовать более простую формулу:

Dпогл = Dэкз Чf,

где f – переходный коэффициент, зависящий от структуры объекта поглощения .

Этот коээфициент определяют экспериментальным путем. Так, для воздуха он равен 0,88, т.е. 1 Р экспозиционной дозы соответствует 0,88 рад поглощенной дозы. Для воды и мягких биологических тканей f = 0,93, соответственно, в этих случаях 1 Р = 0,93 рад ≈ 1 рад. 

Поэтому при облучении живых организмов электромагнитными излучениями принимается, что 1 рентген экпозиционной дозы соответствует 1 раду поглощенной дозы.


На главную