Расчет пробега α-частиц и предельно допустимой плотности потока β-частиц

Основными видами взаимодействия α-частиц с веществом является упругое и неупругое рассеивание, возбуждение и ионизация атомов среды. Ионизация веществ (вырывание электронов из оболочек атомов и образование пар ионов) сопровождается их химическими изменениями, нарушениями кристаллической структуры, люминисценцией и другими явлениями. Радиационные потери по сравнению с ионизационными у α-частиц очень малы. Средние потери энергии на ионизацию и возбуждение зависят от скорости (энергии) движущейся частицы, а также от природы тормозящего вещества.

Пробег R_в (см) для альфа-частиц, испускаемых естественными α-излучающими нуклидами (Е₀ = 4 ÷ 7 МэВ) можно рассчитать по следующему соотношению

(5.20)

где Е₀ – энергия α-частиц, МэВ.

При взаимодействии движущихся электронов с электрическим зарядом атомов среды происходит упругое рассеяние - поток β-частиц.

Ионизационная способность β-частиц примерно на два порядка ниже, чем α-частиц, и проявляется в области низких энергий. При больших энергиях основная часть ее расходуется на вторичное рентгеновское излучение, возникающее в результате торможения электронов в электрическом поле ядра.

Проникающая способность β-частиц определяется их максимальным пробегом. Для оценок максимальных пробегов β-частиц с энергией от 0,5 до 10МэВ в алюминии (в мм) и воздухе (в см) можно пользоваться приближенными соотношениями:

для алюминия;

для воздуха;

где Е_макс – максимальная энергия β-спектра, МэВ.

Предельно допустимая плотность потока β-частиц N_nβ при работе t часов в день рассчитывается по формуле

β-част/(см²*с), (5.21)

где h_β – удельная эквивалентная доза β-излучения данной энергии при единичном флюенсе (1 β-част/1 см²), мбэр*см²/β-част.

Значения h_β для β-излучения с различной максимальной энергией β-спектра представлены в таблице 5.12.

Таблица 5.12 Значения h_β для β-излучения

Емакс , МэВ	hβ10-5, мбэр*см2/β-част	Емакс , МэВ	hβ10-5, мбэр*см2/β-част
0,2	28	1,5	4,7
0,3	19	2,0	4,2
0,4	14	2,5	4,0
0,5	12	3,0	3,9
1,0	6,3	3,5	3,8

Расчет напряженности электрического и магнитного поля

Источники электромагнитных полей бывают естественные и искусственные. К естественным источникам относятся: электрическое и магнитное поле Земли, излучение живых организмов, внеземные источники. К искусственным источникам относятся любые технические устройства, использующие или вырабатывающие энергию. Основными характеристиками электромагнитного поля являются: период, частота, скорость и длина волны, зона воздействия, интенсивность, напряженность.

Исходными данными для расчета электрического поля прямолинейного провода конечной длины являются: потенциал провода U₀, В; радиус провода r₀, м; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения r, м.

Напряженность электрического поля в точке наблюдения определяется по формуле:

. (5.22)

Исходными данными для расчета напряженности магнитного поля прямолинейного провода конечной длины являются: сила тока, протекающего по проводу, I₀, А; длина провода L, м; расстояние от оси провода до точки наблюдения r, м.

Напряженность магнитного поля в точке наблюдения определяется по формуле:

(5.23)

Исходными данными для расчета напряженности электрического поля двухпроводной линии являются: разность потенциалов между проводами U₀, В; радиус проводов r₀, м; расстояние между проводами d, м; расстояние от оси линии до точки наблюдения r, м; угол между линией оси проводов и линией, соединяющей ось проводов и точку наблюдения, град.

Напряженность электрического поля в точке наблюдения имеет две компоненты:

В/м, (5.24)

, В/м. (5.25)

Искомая напряженность в точке наблюдения определяется по формуле:

, В/м. (5.26)