Дочерними радионуклидами

Если радионуклид в источнике имеет достаточно простую схему распада, то керму или экспозиционную дозу легко рассчитать по формулам (2.13) – (2.16). Если же источник испускает много фотонов с различной энергией, то возможен расчет с использованием гамма-постоянных радионуклида.

21. Мощность дозиметрической величины в воздухе на расстоянии r от точечного изотропного источника активностью А, испускающего n g-квантов, можно выразить как

= , (2.27)

где e_i, h_i – энергия и квантовый выход i-го кванта; – массовый коэффициент ослабления в воздухе:

при определении или в воздухе;

при определении .

Данные, характеризующие источник (энергия фотонов e_i, его квантовый выход h_i) и его взаимодействие с воздухом ( ), можно объединить в некоторую константу, которая называется гамма-постоянной Г по мощности дозиметрической величины. Тогда мощность дозиметрической величины (кермы, поглощенной или экспозиционной дозы и др.) на расстоянии r от точечного изотропного источника с активностью А можно записать как

= . (2.28)

22. В общем случае постоянная по мощности дозиметрической величины Г– это отношение мощности дозиметрической величины , создаваемой фотонами изотропно излучающего точечного источника, расположенного в вакууме, умноженной на квадрат расстояния r, к активности А этого источника:

. (2.29)

Гамма-постоянной по мощности воздушной кермы или керма-постоянной радионуклида Г_К называют отношение мощности воздушной кермы , создаваемой фотонами от точечного изотропно излучающего источника данного радионуклида, находящегося в вакууме на расстоянии r от источника, умноженной на квадрат этого расстояния, к активности А источника:

. (2.30)

Размерность керма-постоянной радионуклида в СИ - Гр×м²/(с×Бк).

Численно керма-постоянная равна мощности воздушной кермы, создаваемой точечным изотропным источником активностью 1 Бк на расстоянии 1 м.

Гамма-постоянной по мощности экспозиционной дозыили ионизационной гамма-постоянной радионуклида Г_Х называют отношение мощности экспозиционной дозы , создаваемой фотонами от точечного изотропно излучающего источника данного радионуклида, находящегося в вакууме на расстоянии r от источника, умноженной на квадрат этого расстояния, к активности А источника:

. (2.31)

Размерность гамма-постоянной радионуклида - Р×см²/(ч×мКи). Численно ионизационная гамма-постоянная Г_Х равна мощности экспозиционной дозы, создаваемой точечным изотропным источником активностью 1 мКи на расстоянии 1 см.

Значения ионизационных гамма-постоянных Г_Х и керма-постоянных представлены в таблицах, описывающих характеристики нуклидов как g-излучателей (в данном пособии табл. П7). По известным значениям Г_Х или находятся соответствующие мощности дозиметрических величин. Так, мощность воздушной кермы на расстоянии r от точечного изотропного источника с активностью А

. (2.32)

Мощность экспозиционной дозы при тех же условиях

. (2.33)

23. Дифференциальная постоянная радионуклида Г_i рассчитывается для i-й моноэнергетической линии спектра g-излучения радионуклида.

Полная постоянная радионуклида Гравна сумме всех дифференциальных постоянных:

Г = . (2.34)

Размерность постоянной радионуклида в таблицах принято записывать в единицах аГр×м²/(с×Бк), где 1 аГр = 10^-18 Гр.

24. Соотношения между гамма-постоянной воздушной кермы (керма-постоянной) Г_К, выраженной в единицах аГр×м²/(с×Бк), и ионизационной гамма-постоянной Г_Х, выраженной в единицах Р×см²/(ч×мКи),

Г_К = 6,55× Г_Х ; (2.35)

Г_Х = 0,152×Г_К . (2.36)

25. Керма-постоянная и ионизационная гамма-постоянная радионуклида используются, как правило, для расчета мощности кермы или экспозиционной дозы одного или нескольких радионуклидов в источнике. Когда радионуклидов много, и каждый из них испытывает цепочечные превращения, например, продукты деления в облученном топливе, удобно использовать керма-эквивалент k_e источника целиком. Керма-эквивалент – это мощность воздушной кермы, создаваемой фотонами на расстоянии 1 м от данного точечного изотропного источника в вакууме. Очевидно

k_e = = А×Г_К . (2.37)

Размерность керма-эквивалента - Гр×м²/с.

В справочной литературе приводятся данные по керма-эквиваленту облученного топлива в зависимости от кампании реактора и времени выдержки после облучения. Вместе со средней энергией испускаемых фотонов, также изменяющейся со временем, этих данных достаточно для оценки защиты от продуктов деления.

Пользуясь определением керма-эквивалента k_e можно вычислить мощность воздушной кермы на расстоянии r от точечного изотропного радионуклида:

= . (2.38)

На практике широко используется нестандартная величина – радиевый гамма-эквивалент источника m, предназначенный для оценки поля излучения по экспозиционной дозе:

, (2.39)

где A – активность источника, мКи; Г_Х – ионизационная гамма-постоянная Р×см²/(ч×мКи); 8,4 – коэффициент, учитывающий ионизационную гамма-постоянную ²²⁶Ra[7].

Единица радиевого гамма-эквивалента m – миллиграмм-эквивалент радия (мг-экв. Ra).

Если активность источника m дана в мг-экв. Ra, мощность экспозиционной дозы на расстоянии r от точечного изотропного источника равна

, (2.40)

где измеряется в Р/ч, r – в см.

Соотношение между керма-эквивалентом k_e, выраженным в единицах нГр×м²/с, и радиевым гамма-эквивалентом m, выраженным в миллиграмм-эквивалентах Ra,

k_e @ 2,04 m [мг-экв. Ra]. (2.41)