1.4.2 Классификация защит.

Защитой называется любая среда (материал), располагаемый между источником и зоной размещения персонала или оборудования для ослабления потоков ионизирующих излучений.

Защиту принято классифицировать по следующим признакам: по назначению, типу, компоновке, форме и геометрии.

Назначение защиты: уменьшение дозы облучения персонала до предельно допустимых уровней (биологическая зашита), уменьшение степени радиационных повреждений различных объектов, подвергающихся облучению, до допустимых уровней (радиационная зашита) и снижение радиационного энерговыделения в защитных композициях до допустимых уровней (тепловая защита).

Тип защиты:

сплошная — полностью окружает источники излучения;

раздельная — состоит из первичной, окружающей источник излучения (например, активную зону ядерного реактора), и вторичной, предназначенной для защиты от источников излучения, находящихся между ней и первичной защитой (например, система теплоносителя ядерного реактора);

теневая — размещается между источником излучения и защищаемой областью, размеры которой определяются "тенью", отрабатываемой "защитой";

частичная — ослабленная зашита в направлениях с повышенными допустимыми уровнями облучения (например, для областей ограниченного доступа персонала).

Компоновка защиты: гомогенная — защита состоит из одного материала, гетерогенная — из набора различных материалов.

Форма внешней поверхности защиты наиболее часто бывает плоской, цилиндрической и сферической.

Геометрия защиты подразделяется на: бесконечную, полубесконечную, барьерную и ограниченную.

На практике бесконечной защитой (рис.1.5,а) считается такая зашита, при которой добавление любого количества материала в любом месте к ограниченной среде, внутри которой находятся источник и детектор, не изменит показания детектора. Полубесконечная защита образуется, если отсечь плоскостью AA или BB. нормальной к прямой источник-детектор, часть среды со стороны источника (рис.1.5.6) или детектора (рис.1.5.в). Барьерная геометрия (рис.1.5.г) получится, если отсечь части среды со стороны источника и детектора. Под ограниченной (рис.1.5.д) понимается геометрия, у которой ни один из поперечных размеров (размер в плоскости, перпендикулярной прямой источник-детектор, или параллельной ей) не может быть принят за бесконечный.

Изменения в геометрии защиты при фиксированных других параметрах влияют лишь на рассеянное излучение, так как вклад в показания детектора нерассеянных частиц зависит только от количества вещества, находящегося на прямой источник-детектор. Наибольшее значение регистрируемой величины G. обусловленной рассеянными частицами, будет иметь место в бесконечной геометрии G, несколько меньшим — в полубесконечной среде G_1/2, еще меньшим — в барьерной геометрии G_6ар и минимальным — в ограниченной среде

G> G_1/2> G_бар >G_огр (1.18)

Это хорошо видно из рис. 1.5, на котором в приближении однократного рассеяния сплошными линиями условно показаны траектории частиц, испускаемых источником S и регистрируемых детектором D. Штриховыми линиями обозначены траектории частиц, которые из-за ограниченности зашиты не испытывают рассеяний и, естественно, не могут быть зарегистрированы детектором.

Рис. 1.5. Геометрия защит и типичные траектории нерассеянных и рассеянных частиц.

Необходимо отметить, что именно учет рассеянного в веществе излучения представляет наибольшие трудности в задачах переноса излучений через среды.

По ядерному составу и, следовательно, по общности процессов взаимодействия излучений с материалом, а также по его основному назначению, материалы защиты подразделяют на три группы: легкие; состоящие в основном из элементов со средним значением атомного номера и тяжелые. В первых двух группах выделяют две подгруппы материалов: содержащие и не содержащие водород. Основное назначение материалов первой группы — ослабление плотности потока нейтронов, главным образом, промежуточных энергий. Нейтроны замедляются в таких материалах в результате упругих рассеяний на ядрах водорода (первая подгруппа) и на ядрах других легких элементов (вторая подгруппа).

Материалы второй группы предназначены для защиты как от γ-излучения, так и нейтронов. Основным показателем защитных свойств материала по отношению к γ-излучению служит линейный коэффициент ослабления плотности (мощности дозы) γ-излучения. Чем выше плотность материала тем больше μ (коэффициент ослабления), тем более высокими защитными свойствами обладает материал. Нейтроны замедляются как в результате упругих (особенно, если материал содержит водород), так и неупругих рассеяний. Защитные свойства этих материалов улучшаются в результате введения в них тяжелого компонента (железа, бария и др.).

Материалы третьей группы предназначены для защиты от γ-излучения и быстрых нейтронов, γ-излучение ослабляется за счет увеличения плотности материала, а нейтроны замедляются в результате неупругих рассеяний.