13 Факторы накопления фотонного излучения. Факторы накопления гомогенных сред.

Рассеянное в среде излучение источника и вторичное излучение учитывают введением в закон ослабления в геометрии узкого пучка сомножителя – фактора накопления фотонного излученияB(x):

Из этой формулы следует, что B(x) представляет собой отношение общего числа фотонов (не рассеянных, рассеянных и вторичных) к числу не рассеянных фотонов:

В общем случае если обозначить через некоторый функционал, описывающий поле нерассеянного первичного излучения, а через – поле рассеянного и вторичного излучений, то фактор накопления по данному эффекту (числу частиц, дозе, интенсивности и т.д.) равен:

Фактор накопления равен кратности превышения характеристик поля нерассеянного, рассеянного и вторичного излучения над характеристиками поля только нерассеянного излучения. Можно сказать, что фактор накопления (ФН) равен отношению показания детектора при измерении в геометрии широкого пучка к показанию детектора при измерении в геометрии узкого пучка.

ФН зависит от многих условий задачи: от того, какая характеристика поля излучения регистрируется, от геометрии, от спектра и углового распределения источника, от толщины и материала защиты, от взаимного расположения источника и детектора.

Основные закономерности поведения фактора накопления:

• ФН монотонно возрастает с увеличением толщины вещества, так как увеличивается доля фотонов, испытавших рассеяние. Для высоких энергий и материалов с небольшими Zскорость возрастания ФН почти линейная от толщины. Для элементов с большимZФН растет медленнее за счет большего фотопоглощения.

• ФН возрастает при увеличении изотропии источника, при этом для постоянного расстояния между источником и детектором справедливо следующее соотношение: В_ В_бар В _огр, т.е. наибольший ФН в бесконечной среде.

• ФН при одной энергии фотонов больше в веществах с меньшим Z, где меньше сечение фотоэффекта, который приводит к поглощению излученияпри большой энергии фотонов он больше в веществах с большимZза счёт интенсивной генерации вторичного излучения;

• ФН зависит от поперечных размеров источника и возрастает с их увеличением.

Виды факторов накопления:

Числовой:

;

Дозовый(для поглощенной дозы в воздухе):

;

Поглощенной энергии(для поглощенной в среде энергии):

;

Энергетический(для плотности потока энергии фотонов):

.

Здесь: - пространственно-энергетическоераспределение плотности потока нерассеянного и рассеянного первичного и вторичного излучения,—пространственноераспределениеплотности потока нерассеянного в среде первичного излучения,,— коэффициенты поглощения энергии фотонов в воздухе и некоторой среде соответственно.

14 Факторы накопления гетерогенных сред.

При учёте рассеянного излучения с помощью факторов накопления предполагалось, что защитная среда однородная (гомогенная). Обычно защита реактора редко бывает однородной, чаще она состоит из отдельных слоёв различных материалов, которые обладают различными ядерно-физическими свойствами и по-разному ослабляют гамма-излучение. Из-за аддитивности линейных коэффициентов ослабления без труда находятся функционалы поля нерассеянного гамма-излучения. Сложнее состоит дело с определением рассеянного компонента гамма-излучения за такой защитой.

Действительно, если на первый слой защиты падает моноэнергетическое гамма-излучение, то в результате накопления в нём рассеянного гамма-излучения на второй слой падает гамма-излучение с неизвестным спектром. Спектр гамма-излучения, падающий на третий слой будет отличен от спектра, падающего на второй слой и т.д. Поэтому факторы накопления рассеянного гамма-излучения в многослойной (гетерогенной) защите зависят от свойств материалов отдельных слоёв и их толщины, т.е.. Для расчёта(числовой фактор накопления) и(дозовый фактор накопления) в любых гетерогенных защитах предложена эмпирическая формула, которая для защиты, состоящей из N слоёв, имеет вид:

Где:и— дозовые факторы накопления рассеянного гамма-излучения в материале n-го слоя, равного по толщине сумме толщин (в длинах свободного пробега) всех слоёв до n и (n-1) соответственно.