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

Экспозиционная доза. Мощность экспозиционной дозы. Единицы измерения.

Экспозиционная доза (Dэксп) – это количественная характеристика фотонного излучения, которая основана на его ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе. Она определяется отношением суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны, освобожденные фотонами в элементе объема воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме: .

Понятие экспозиционной дозы рекомендовано для фотонов с энергией от 1КэВ до 3МэВ.

Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг). Это экспозиционная доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1 кг воздуха в результате завершения всех ионизационных процессов в воздухе создаются ионы, несущие заряд в 1 кл электричества каждого знака. На практике до последнего времени использовалась внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (р). Рентген – это единица  Dэксп. фотонного излучения, при прохождении которого через 1 см3 воздуха (0,001293 г) при нормальных условиях в результате завершения всех ионизационных процессов в воздухе создаются ионы, несущие одну электростатическую единицу электричества каждого знака.

1кл/кг =3,876·103 р; (1 р = 2,58 ·10-4 кл/кг).

Экспозиционная доза не учитывает ионизацию, обусловленную тормозным излучением электронов и позитронов (обычно пренебрегают, т.к. она мала при энергии фотонов меньше 10 МэВ). Основные постулаты квантовой механики. Волновая функция, матрица плотности.

Мощностью экспозиционной дозы называют отношение приращения экспозиционной дозы d Dэксп. за интервал времени dt к величине этого интервала:

Pэксп. = dDэксп./dt.

Единицей мощности экспозиционной дозы в системе СИ является ампер на килограмм (А/кг), которая связана с внесистемной единицей (Р/с) следующим отношением:

1 А/кг = 3,876 ·103 Р/с;

3. Поглощённая доза излучения. Мощность поглощённой дозы. Единицы измерения.

 

Поглощённая доза излучения D определяется отношением средней энергии dW, переданной ионизирующим излучением веществу в элементе объёма к массе dm вещества в этом объёме:

D= dW / dm;

Единица поглощённой дозы в СИ – джоуль на килограмм (Дж/кг), что соответствует поглощению 1 Дж энергии любого вида ионизирующего излучения в 1 кг облученного вещества. Эту единицу дозы принято называть грэй (Гр). Внесистемной единицей поглощённой дозы излучения является рад; 1 рад соответствует поглощению 100 эрг энергии любого вида ионизирующего излучения в 1 г облученного вещества. Т.о. 1 Дж/кг = 1 Гр = 100 рад.

Энергия W, переданная веществу ионизирующим излучением в некотором его объёме, равна разности между суммой энергий (ΣЕвх) всех вошедших в объём непосредственно или косвенно ионизирующих частиц (исключая энергию покоя частиц) и суммой энергий (ΣЕвых) всех покидающих объём непосредственно или косвенно ионизирующих частиц (исключая энергию покоя частиц) плюс   – сумма всех выделяемых энергий в любых ядерных реакциях, превращениях и процессах с элементарными частицами, имевших место внутри объёма, за вычетом суммы всех энергий, затраченных в этих реакциях, превращениях и процессах в том же объёме.

Если в элементарном объёме за счёт превращения ядер или элементарных частиц происходит изменение массы покоя, то этот эффект учитывается соответствующим энергетическим эквивалентом в члене , причём  берётся со знаком плюс при уменьшении массы покоя и со знаком минус при её увеличении. Т.о.,

.

Мощность поглощённой дозы  в системе СИ имеет размерность  . Внесистемная единица – . .

Поглощённая в 1 г ткани в условиях равновесия заряженных частиц энергия при   составляет . В воздухе в условиях равновесия заряженных частиц энергии, соответствующей экспозиционной дозе в 1 р, отвечает поглощённая доза 0,877 рад.

Такое состояние взаимодействия фотонного излучения с веществом, при котором вносимая в некоторый объём энергия освобождённых фотонами электронов равна энергии, уносимой электронами из того же объёма, называется электронным равновесием. Условие электронного равновесия:

,

где  – вектор энергии излучения, зависящий от координат. При этом условии по формуле , в которой B – энергия тормозного излучения,  – плотность, K – керма (отношение суммы первоначальной кинетической энергии  всех заряженных частиц, созданных косвенно ионизирующим излучением в элементарном объёме вещества, к массе вещества   в этом объёме: , измеряется в СИ в грэях), D – поглощённая доза, определяется условие абсолютного электронного равновесия , если . В общем случае , где  – доля энергии электронов, преобразованной в энергию тормозного излучения.


На главную