Противорадиационная защита


При взрыве образуется мощный поток излучения. В него входят гамма лучи, поток нейтронов, бета частицы и небольшое количество альфа частиц. 

Начальная радиация действует около одной минуты. Путь свободного пробега альфа и бета частиц очень маленький, их не учитывают в расчетах. Гамма лучи и нейтроны ионизируют среду и увеличивают количество проникающих частиц. Гамма излучение измеряется в рентгенах. Нейтроны измеряются в биологических эквивалентах. Рентген - такая доза излучения, при которой в воздухе образуются свободные электроны, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества. Одному рентгену соответствует образование 2*109 пар ионов в кубическом сантиметре воздуха при 0 оС и давлении 760 мм рт. ст. На это затрачивается энергия 0.11 эрг. А биологический эквивалент рентгена для нейтронов тот, который по воздействию эквивалентен 1 рентгену гамма излучения. При воздействии на человека происходят необратимые изменения в кроветворных органах. В таблице приведены последствия полученной дозы на здоровье личного состава. При дозе до 200 рентген лучевая болезнь подлежит успешному лечению, выше 200 рентген – болезнь неизлечима.

После взрыва на местности дозу внутри машины определяют доза нейтронов, осколочного и захватного гамма излучения. При распространении излучения в воздухе, в результате взаимодействия с атомами воздуха, происходит изменение энергии гамма квантов и нейтронов и направление их движения.

Величина дозы во внешнем поле радиации определяется по зависимостям:

Доза нейтронов:

где q - тротиловый эквивалент боеприпасов, т; R - расстояние до центра взрыва, м.

Доза осколочного гамма излучения:

Доза захватного гамма излучения:

Суммарная доза:

Для расчета защиты от проникающей радиации нужно определить коэффициент ослабления дозы (каппа) для нахождения личного состава в определенных условиях. Коэффициент ослабления определяется отношением дозы внутри объекта к дозе на открытой местности.



Коэффициент ослабления дозы:

Противорадиационная защита. От нее требуется минимальный вес и габариты. В общем виде Коэффициент ослабления записывают:

Доза, собираемая в расчетной точке из полупространства при отсутствии защиты – D/где jк - коэффициент ослабления дозы k-того компонента защиты, прошедшей через i-ый элемент защиты в точку j. Угловое распределение дозы k-того компонента на внутренней стороне i-того элемента защиты – F. Θ и φ – полярный и азимутальный углы относительно внутренней нормали i-того элемента защиты. ω – телесный угол, образующий i-ым элементом защиты с центром в j-ой точке.

Эта функция F определяется составом и толщиной i-го элемента, его ориентацией к центру взрыва и его энергетическим распределением k-того компонента.

Для простоты расчётов, распределение считают изотропным:

Значение по k-тому компоненту для применяемых материалов рассчитаны и применяются в виде графиков, формул и таблиц.


Этапы расчета:

  1. Задаются характеристики внешнего поля радиации.
  2. Защита объекта аппроксимируется расчетной схемой.
  3. Определяются углы ориентации каждого элемента защиты относительно центра взрыва.
  4. Определяются телесные углы, образованные каждым элементом защиты с центром в расчетной точке.
  5. Определяются коэффициенты ослабления, доз компонентов радиации для каждого элемента защиты.
  6. Производится суммирование доз, коэффициентов ослабления в расчетной точке.

Схема защиты строится по внутренней поверхности. Элемент расчетной схемы должен представлять плоскую фигуру постоянной толщины и состоять из одного или комбинации материалов по всей площади элемента. Толщина материала берется по нормали к внутренней поверхности. Неравномерность толщина в одном элементе не должна превышать 30%.

Определение углов ориентации.

Оценка телесных углов.

Контуры элемента защиты проектируются из расчетной точки на поверхность сферы с центром в этой точке.

Характеристики материалов элементов защиты. Берутся коэффициенты. Их берут в зависимости от угла ориентации и толщины преграды. ε - угол ориентации, b - толщина преграды.


Величина ослабления другими материалами определяется по формуле:

μ зависит от материала, предназначенного для защиты, b - толщина преграды, мм.

Материалы защиты:

Влияние земли:

Для донной части: η = 20

Вертикальные листы: η = 1,5

Порядок расчета:

Определяется коэффициент i-той детали от нейтронов и гамма излучения, в зависимости от материала и ориентации.

где n - число элементов защиты.

Коэффициент ослабления в расчетной точке j для k-того компонента:

Доза суммарная:

Коэффициент ослабления:

В замкнутом объеме коэффициент ослабления для нейтронов будет больше на 25%, а для гамма излучения - на 10% за счет многократного рассеивания.

Коэффициент a:

Коэффициент a зависит от типа защиты:

При расчете необходимо учитывать возможный прострел излучения из-за несплошности конструкции. Значение коэффициента ослабления по гамма излучению и нейтронам определяют для каждой биоточки. Основные места – голова и кроветворные органы.