Файл: Кузнецов В.Ф. Сборник задач по основам войсковой дозиметрии учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 76
Скачиваний: 0
ВО Е Н Н А Я К Р А С Д Р 3 ЙДМ Е,Н Н А Я
АК А Д Е М И Я Х И М И Ч Е С К О Й З А ЩИ Т Ы
КУЗНЕЦОВ В. Ф.
С Б О Р Н И К З А Д А Ч
ПО О С Н О В А М ВОЙСКОВОЙ ДОЗИМЕТРИИ
УТВЕРЖДЕН НАЧАЛЬНИКОМ ВОЕННОЙ КРАСНОЗНАМЕННОЙ АКАДЕМИИ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ
ДЛЯ СЛУШАТЕЛЕЙ АКАДЕМИИ
ИЗДАНИЕ АКАДЕМИИ
М О С К В А — 1968
ГОС. ПУВ*ИЧНАЯ~~* |
|
|
|||
Н%ЦНО>ТЕХНИЧЕОНАЯ |
|
|
|
||
|
“ ft» |
|
|
|
|
чььв % |
|
|
|
||
УДК 623.454.86 |
А * |
|
|
|
|
|
SiSSS |
|
|
|
|
Сборник задач по основам |
войсковой |
дозиметрии. |
|
||
|
Кузнецов В. Ф. Изд. ВКАХЗ, 1968. |
|
|||
Сборник задач |
предназначен |
для |
подготовки |
слушателей всех |
фа |
культетов академии |
по основам |
войсковой дозиметрии (теоретической |
ча |
сти курса «Войсковая дозиметрическая аппаратура»), читаемым на про тяжении ряда лет в академии. Он содержит 300 задач по всем разделам основ войсковой дозиметрии и может быть использован как при прове дении упражнений, так и при выполнении контрольных заданий по ука занной части курса.
В каждой главе сборника приведены основные формулы и соотноше ния, а в приложении — основные справочные данные, необходимые для решения задач. В конце сборника приведены ответы.
Кроме слушателей академии, сборник задач может быть использован для подготовки по основам войсковой дозиметрии курсантами военно-хи мических училищ и студентами гражданских вузов, изучающими, вопросы войсковой дозиметрии по программам военной подготовки.
Таблиц 12. Рисунков 6. Библиографий 10.
В В Е Д Е Н И Е
Настоящий сборник задач состоит из 6 глав, охватываю щих все вопросы теоретической части курса «'Войсковая до зиметрическая аппаратура», читаемого на протяжении ряда
лет в академии.
В г л а в е I приведены задачи, включающие вопросы ос новных овойств, характеристик и единиц измерения ионизи рующих излучений. В главе приведены также задачи по ха рактеристикам полей гамма-излучений, их поглощения и ос лабления различными материалами.
В г л а в е II приведены задачи по расчету тока в цепи ионизационной камеры, возникающего в результате воздей ствия на нее гамма-излучений с учетом материала электро дов камеры, рекомбинации электрических зарядов в ее объ еме, давления газа, наполняющего камеру, и температуры окружающей среды. В главе приведены также задачи по рас чету уменьшение напряжения на электродах конденсаторной камеры в результате ее облучения.
В г л а в е III приведены задачи по расчету амплитуды и частоты следования импульсов напряжения, возникающих на электродах газоразрядного счетчика при воздействии на не го гамма-излучений с учетом материала катода счетчика и спектрального состава излучений.
В г л а в е IV приведены задачи по расчету частоты следо вания электрических импульсов и среднего значения тока, возникающего .в цепях сцинтилляционного и полупроводни кового счетчиков при воздействии на них гамма-излучений.
Вг л а в е V приведены задачи по расчету активности пре паратов по измеренной частоте следования импульсов с уче том всевозможных поправок. В главе приведены также зада чи по расчету статистических погрешностей измерений.
Вг л а в е VI приведены задачи по расчету токов, напря жений, элементов и параметров электрических схем, предна значенных для измерения дозы, мощности дозы излучений и активности препаратов.
Г л а в а I
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
§ 1. Основные соотношения
Ионизирующими излучениями называются излучения, пря мо или косвенно вызывающие ионизацию среды. Ионизирую щие излучения можно разделить на два класса;
—корпускулярные излучения, состоящие из ионизирую щих частиц;
—квантовые электромагнитные излучения, состоящие из
квантов.
В войсковой дозиметрии рассматриваются свойства и ха
рактеристики лишь |
тех ионизирующих излучений, |
которые |
||
возникают как в момент ядерного взрыва, так и в результа |
||||
те радиоактивного заражения местности после взрыва. К ним |
||||
относятся из корпускулярных излучений: |
альфа-излучение, |
|||
бета-излучение и нейтронное излучение; из квантовых излу |
||||
чений— гамма-излучение. Эти излучения |
возникают |
в ре |
||
зультате ядерных реакций, происходящих при ядерном взры |
||||
ве, и в результате радиоактивного распада продуктов ядерно |
||||
го взрыва, заражающих местность. |
|
|
||
1. |
Уравнение, |
выражающее закон радиоактивного распа |
||
да, имеет следующий вид |
|
|
||
|
а = XN = a0e~lt = a0e~°'mtIT, |
(1Д) |
||
где а — активность изотопа к моменту времени t; |
|
|||
N — число ядер |
изотопа к моменту времени t; |
|
||
а0— активность |
изотопа к моменту времени t—0- |
|||
X — постоянная |
радиоактивного распада; |
|
Т* — период полураспада.
За единицу измерения активности в Международной сис теме единиц СИ принят распад в секунду (расп/сек). Внеси-
Значепия Т некоторых радиоактивных изотопов приведены в табл. 2 и 7 приложения.
4
стемной единицей измерения активности является кюри. Ак тивности в 1 кюри соответствует 3,7-1010 распадов в секунду.
2. Средняя продолжительность жизни атомов радиоактив ного вещества определяется выражением
|
|
е = |
А |
!>45 т’ |
|
U.2) |
где К и Т — те же значения, |
что и в формуле |
(1,1). |
||||
3. |
Активность радиоактивного изотопа связана с массой |
|||||
этого |
изотопа |
соотношением |
|
|
|
|
|
|
m =--2,4-10- 24 АТа, |
|
(1,3) |
||
где m — масса |
изотопа, г; |
изотопа, г; |
|
|
||
А — масса |
грамм-атома |
|
|
|||
Т — период полураспада, сек; |
|
|
||||
а |
— активность изотопа, сек~1. |
|
|
|||
4. |
Количество атомов N, содержащихся в m граммах изо |
|||||
топа, |
определяется выражением |
|
|
|||
|
|
N ~ m ^ |
= \ M a T , |
|
(1,4) |
|
|
|
|
Л |
|
|
|
где 1о=6,02-1023 — число |
Авогадро; |
формуле (1,3). |
||||
5. |
А, а и Т — те же |
значения, что и в |
||||
Наиболее важной характеристикой ионизирующих из |
||||||
лучений, которой определяются как методы |
и |
средства их |
регистрации, так и способы защиты от них людей, является
проникающая способность этих излучений через |
различные |
среды. |
|
Пробег альфа-частиц с энергией 3—8 Мэе в воздухе оп |
|
ределяется выражением |
|
Я. возд = 0,33 J/£*T см, |
(1,5) |
где Еа —энергия альфа-частиц, Мэе.
Пробег альфа-частиц с той же энергией в других средах
вычисляется по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Я « |
= |
Я« возд- |
^ |
l |
Г |
/ |
'*В03Д |
СМ |
(1,5) |
|
|
|
|
|
Рх |
|
|
|
|
||
где /?авозд — пробег альфа-частиц |
в воздухе, см; |
|
||||||||
Рвозд, рх —плотность |
воздуха |
|
и |
плотность среды, г/см3; |
||||||
Авоз*, Ах — атомный |
вес |
воздуха |
и среды. |
= 12,93 X |
||||||
Подставляя |
в |
формулу |
(1,6) |
значения рв(т |
||||||
ХЮ-4 г/см3, Лвозд =15 |
и |
Я.воэд |
из (1,5), ее мождо перепи |
|||||||
сать в виде |
|
|
|
|
\Гл . рз~ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
см. |
(1,7) |
||||
|
Rax = 1,Ы 0 - 4— |
|
р.
|
6. |
Максимальный пробег бета-частиц с энергией |
Ерmax <С |
|||||||||
<0,8 Мэе в алюминии определяется |
выражением |
|
||||||||||
|
|
|
|
Яр шах А. = 0,407 £'%ах г/см2. |
|
(1,8 ) |
||||||
Максимальный пробег бета-частиц сэнергией |
Ер max >0,8 Мэе |
|||||||||||
в алюминии определяется выражением |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
/?рп.«Л1= |
0,542 |
Е9П.ПХ - 0,133 г/см*, |
|
(1,9) |
||||
где |
|
Е*ртах — максимальная |
энергия бета-частиц, Мэе. |
|
||||||||
|
Максимальный |
пробег бета-частиц с теми же значениями |
||||||||||
энергии в других средах находится по формуле |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
Я?Яmax.v |
|
(Z/Л)А1 г/слг, |
|
( 1, 10) |
||||
|
|
|
|
Яр шах А1 (2 /Л)Л |
|
|
|
|||||
где |
Яр шах х — максимальный пробег бета-частиц в материале |
|||||||||||
|
|
|
|
с порядковым |
номером Z и атомным весом А; |
|||||||
|
Яр maxА1— максимальный пробег бета-частиц в алюминии. |
|||||||||||
|
Для значительного количества сред, в том числе и |
для |
||||||||||
алюминия, |
отношение |
(Z/A) ^0,5. Поэтому для |
определения |
|||||||||
максимального пробега бета-частиц в этих средах без боль |
||||||||||||
шой |
погрешности |
могут |
быть использованы |
приведенные вы |
||||||||
ше формулы |
(1,8) |
и (1,9). Эти формулы для значений |
/?ртах, |
|||||||||
выраженных в см, могут быть написаны в следующем виде: |
||||||||||||
|
а) |
для |
Ер шах <0,8 |
Мэе |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,407 ЕЬ*» |
СМ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Яр 1 |
|
|
(3 шах |
|
|
( - ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 11 |
||
|
б) |
для |
Ер шах >0,8 |
Мэе |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Яр шах х |
0,542 Ертш- |
0,133 см |
|
( 1, 12) |
||||
|
|
|
|
|
|
Рд |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
7. |
рх — плотность среды, г/см5. |
|
|
|
|
||||||
|
Уменьшение плотности потока бета-частиц при прохож |
|||||||||||
дении их через вещество происходит по закону, близкому к |
||||||||||||
экспоненциальному |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Jp — Joр е |
|
|
|
(1,13) |
||
где |
Jp — пл отность потока |
бета-частиц после |
прохождения |
|||||||||
|
|
слоя вещества; |
бета-частиц в той же точке при |
|||||||||
|
Уоз — плотность потока |
|||||||||||
|
|
отсутствии поглощающего слоя; |
|
|
|
|||||||
|
* |
Значения |
тах для |
некоторых радиоактивных |
изотопов приведены |
|||||||
в табл. 2 приложения. |
|
|
|
|
, |
|
|
6
!1тз — массовый |
коэффициент ослабления бета-излучений |
|
материалом слоя, см2/г; |
|
|
d m— толщина |
слоя вещества, г/см2. |
|
Выражение для массового коэффициента ослабления бе |
||
та-излучений имеет вид |
|
|
^ |
= — !§— cmVz, |
(1,14) |
ршах ч
где рз — линейный коэффициент ослабления бета-излучений,
см~1;
р — плотность вещества, г/см3;
Ерmax — максимальная энергия бета-частиц, Мэе.
За единицу измерения плотности потока в Международ ной системе единиц СИ принята частица в секунду на квад ратный метр (частица/м2-сек). Внесистемной единицей изме рения плотности потока является частица в секунду на квад ратный сантиметр (частица/см2-сек).
8. Ослабление плотности потока нейтронов при прохож дении их через вещество происходит также по экспоненци альному закону
|
|
|
|
(U 5) |
где |
Уон и Ун — плотность потока нейтронов соответственно |
|||
|
до |
и после прохождения слоя |
вещества; |
|
|
и.н — линейный коэффициент ослабления нейтро |
|||
|
нов материалом слоя, см~'; |
|
||
|
d — толщина слоя |
вещества, см. |
|
|
Выражение для рн |
имеет вид |
|
|
|
|
|
!С = — |
= No, |
(1,16) |
где |
|
'■и |
|
|
Хн— длина релаксации (длина свободного пробега ней |
||||
|
тронов), |
см; |
|
|
|
N — число ядер в 1 см3 слоя вещества; |
|
о— эффективное сечение взаимодействия нейтронов с ядрами вещества, см2.
9.Выражение для интенсивности /-, гамма-излучения имеет вид:
а) монохроматического гамма-излучения
А ~ Л > |
(1,17) |
б) немонохроматического гамма-излучения
i=m
(i>i8)
ьл где Утг — число гамма-квантов с энергией , пронизыва
ющих в единицу времени единичную поверхность; m — число гамма-линий (различных значений Ел ).
7