Файл: Федюшин Б.К. Ядерные излучения тел различной формы. Основы теории.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 151

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

а для теории Спенсера и Фано по (3.58) с помощью (3.20) будем иметь, что

 

 

/ = - ^ ^ - [ A ; s 1

+ A â s J ,

(3.61)

где

S 1 = S ( ^ 1 ) ,

S 2 =S(^ 0 2 ) , ^ =

^ ( 1 + ^ ) , ^ 2 = ^ o ( i + a ; ) .

Все сделанные выше количественные выводы о соотноше­

нии

гомогенных

и истинных доз гамма-излучения

сохраняют

силу

и для соотношения гомогенных и истинных

интенсивно-

стей гамма-излучения. Таким образом, для определения гомо­ генной интенсивности гамма-излучения нужно прежде всего

вычислить интеграл (3.59). Тогда

определение

гомогенной

интенсивности гамма-излучения не

представляет

трудностей

для

всех

известных теорий прохождения гамма-излучения

через

вещество.

 

 

 

§

27. Некоторые примеры

[6—8, 10, 22,

23]

Проиллюстрируем только что изложенную теорию приме­ рами, связанными с плоской, сферической и цилиндрической симметрией. Для объемно-радиоактивного бесконечного пло­ ского слоя толщины h при однородной начальной объемной плотности заражения на основании (3.54) получим

го

(3.62)

 

если точка расположена на поверхности слоя. Когда точка "расположена внутри этого слоя, то с помощью (3.62) и адди­ тивности дозы получим, что

 

дт 7 (р.0 //) + д т Ы А - я ) ] ,

 

 

(3.63)

г д е / / — р а с с т о я н и е внутренней точки

от нижней

поверхности

.слоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция Кинга в (3.62) определяется (1.91). Для объемно-

радиоактивного

шара радиуса

г0

при

однородной

начальной

объемной плотности

заражения (3.54) дает, что

 

 

 

 

 

Po

1-

2цоГ0

(1—е~2 ^г «)

 

 

(3.64)

если точка

расположена-

на

поверхности

шара,

Если

точка

расположена

внутри

шара,

то

(3.54) дает,

что

 

 

 

 

 

Po

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4РоЯ [е-Ы'.-*)

[ 1 + H(r0-R)]

е - м « + г о )

[ і+ ^

+

г„) ] ]

+

100


+ ^ 4 ° о / 2 ) [ЕЫгог-R)] -Е.Ыго + (3.65)

где

R — расстояние

внутренней точки от центра

шара.

Заме­

тим,

что (3.63) при

Н=Іі превращается в (3.62),

а (3.65)

при

R=r0

в (3.64), как и должно быть. В центре

шара

 

 

д і = = _ t î L Ë ^ ( i _ _ e - l l . r . ) .

 

( 3 . 6 6 )

Формулы (3.64) и (3-65) можно получить на основании (3.54), введя сферические координаты. Наконец, для объемно-радио­ активного бесконечного цилиндра радиуса г0 при однородной начальной объемной плотности заражения получим с помощью

(3.54), что

Л т = 4 5 / Ѵ 0 | р ^ р J ^ c p j e ~ ^ d z ,

(3.67)

ОО О

где г 2 = (rg + р2 + z2 — 2r0р cos ф).

Тройной интеграл по цилиндрическим координатам в (3.67) может быть найден только численными методами при задан­ ном г0. Формула (3.67) применима и к объемно-радиоактивной бесконечной цилиндрической полости, но тогда г2 = У?2 -j-р2 + г 2 2R р cos ф, где R — расстояние внутренней точки от оси

полости. На оси полости

 

 

.2 л

J

и

(3.68)

 

Но Го

причем интеграл (3.68) может быть найден только численными методами при заданном роГ0. Можно написать также выраже­ ния для Д т ш и Д5"а х , как в § 25. Однако их определение будет сводиться к нахождению двойных интегралов с помощью чис­ ленных методов.

Для объемно-радиоактивного бесконечного плоского слоя толщины при однородной начальной объемной-плотности зара­ жения получим на основании (3.59), что

' = ^ П - [ е ^ ' А - М А ( М ) ] } .

(3-69)

если точка расположена на поверхности слоя. В (3.69) А опре­ деляется (3.48). Когда точка расположена внутри этого слоя, то гамма-облучение площадки, помещенной в рассматриваемой точке, будет двухсторонним. Если облучаемая площадка параллельна поверхностям слоя, то на основании (3-69)

Л ^ / ^ о Я ) , / а =

/[|*0 (А — Н)},

(3.70)

где И—расстояние

внутренней

точки

от нижней

поверхности

слоя; /(—парциальная интенсивность,

создаваемая

слоем тол-

101


щины H; /2 —парциальная интенсивность, создаваемая слоем толщины {h H). Для объемно-радиоактивного шара радиуса г0 при однородной начальной объемной плотности заражения с помощью (3.59) получим, что

1 = 4 Ко 1 + - Ко /"о

(1-

-2

|»о г0

(3.71)

 

 

 

2 Ко'о

если точка р.асположена на поверхности шара. Когда точка находится внутри этого шара или внутри объемно-радиоактив­ ной сферической полости, то гамма-облучение площадки, рас­ положенной в рассматриваемой точке, будет двухсторонним. Если облучаемая площадка перпендикулярна к радиусу шара или полости, то на основании (3.59) автором было найдено после громоздкого интегрирования, что

Ав

Ы г\ -

 

R*f\E^Y

 

rl-R*) -E1[v.0{R

+

r0)]]

+ Ko

16/?2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ko

 

H

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g-Fo(^ +r„)j

 

Ab

 

M ^ - Я 2

) 2

[ЕіЫго

-R)]-

 

Е

 

r\ -

R2))

+

16/?2

 

 

 

4R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ko

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ko

 

 

 

 

+ ir. +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R)*[r.-R-±\

 

 

 

+

±lr,-R+

 

1 Ko

e-Mn-R)\

 

(3.72)

где

—расстояние

внутренней

точки

 

от центра

шара

или

сферической

полости;

 

1Х

— парциальная

 

интенсивность,

созда­

ваемая

большей

частью объема шара или сферической полости;

/ 2 — меньшей

частью. На поверхности

шара

или

сферической

полости,

т.

е.

при

R — r0,

1Х определяется

(3.71),

а

/ 2

= 0.

В центре

шара

или сферической

полости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

1 =

/

2

=

 

Ав

 

г

°).

 

 

 

 

(3.73)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Ко (1 — е~»*

 

 

 

 

 

Для объемно-радиоактивного бесконечного цилиндра радиу­ са г0 при однородной начальной объемной плотности зараже­ ния (3.59) дает, что

Г„

2 к

оо

 

/ = ^ r j

PdP J (ro — pcosq>)afq>

j — — dz,

(3.74)

102


где r = ( r g - ( - р 2 - f z 2 2r0pcoscp), и точка расположена на по­ верхности цилиндра. Если точка находится внутри этого цилиндра или внутри объемно-радиоактивной бесконечной ци­ линдрической полости, то гамма-облучение площадки, распо­ ложенной в рассматриваемой точке, будет двухсторонним. Ес­

ли облучаемая

площадка

перпендикулярна

радиусу цилиндра

или

полости, то

на

основании

(3.59)

можно найти,

что

 

 

 

A = -4^-J

 

prfp

j

(R~

? COS ф) ci ф

J

±-^—dz,

 

 

 

 

 

0

 

tp0

 

 

 

 

—CO

 

 

 

 

 

 

А

 

Г °

9

°

 

 

'

 

-V-

r

 

(3.75)

 

 

/ 2 = ^ T I P ^ P

I

( р с о э ф - R ) d ^ ^ - d z ,

 

где

г

определяется

как

в

(3.74),

но

га

заменяется

на

R,

Ф0 =

агссоз—;

А: — расстояние

внутренней

точки

от

оси

ци­

линдра

или цилиндрической

полости.

 

 

 

 

 

Парциальные

интенсивности

Іх и Д

имеют тот

же

смысл,

что и для шара или сферической полости. На поверхности

цилиндра

или

цилиндрической

полости,

т. е.

при / ? = г 0 ,

Іу определяется

(3.74), а І2 = 0.

На оси цилиндра

или цилинд­

рической

полости

 

 

 

 

 

 

Гп

со

.

 

 

 

/ 1 = / 2 = A l j p 2 r f p

 

е

ä z >

(3.76)

причем при (і =

0 /і = / 2 = —-—.

 

 

Можно определить минимальное и максимальное значения интенсивности, как это было показано ранее для дозы гаммаизлучения. Заметим, что при отсутствии ослабления (3.74)

и(3.75) интегрируются в элементарных функциях, как

ив (3.67).

§28. Гамма-излучение поверхностно-радиоактивного

полушария [6]

В литературе рассмотрено довольно много задач на опре­ деление дозы и интенсивности гамма-излучения поверхностнорадиоактивных тел различной формы с помощью (3.19) и (3.27), а также на определение дозы и интенсивности гамма-излучения объемно-радиоактивных тел различной формы с помощью (3.54) и (3.59). Решение подобных задач во многом зависит от искус­

ства интегрировать

по поверхности

или по

объему.

Однако

в

литературе

отсутствует решение

некоторых

важных

задач,

а

некоторые уже решенные задачи требуют

дополнительного

исследования.

Так

например, отсутствует

решение

задач

103