6.2 Расчет параметров технических средств защиты от рентгеновского излучения

Наиболее распространенными средствами защиты от рентгеновского излучения являются экраны, ослабляющие действие рентгеновского излучения на организм человека, которые устанавливаются между источником излучения и рабочим местом, удалённом на расстояние r от точки наблюдения.

Эффективность экранирования излучения определяется кратностью ослабления (К_p) интенсивности излучения, определяемой по формуле:

(6.6)

где К_p– кратность ослабления;

Р_λ - лучевая отдача рентгеновской трубки, которая принимается равной мощности экспозиционной дозы, создаваемой при работающей трубке на расстоянии 1 м от анода трубки при силе тока в 1 мА. Лучевая отдача трубкиР_λможет быть определена по графику на рисунке 6.1.

I- сила анодного тока в рентгеновской трубке, мА;

m= τ/36, здесь τ - реальное время пребывания персонала (группы А) в помещении за неделю, ч; 36 часов - проектная рабочая неделя;

r- расстояние от анода рентгеновской трубки до облучаемого объекта, м;

ПДД – предельно допустимые дозы (таблица 6.1) (для персонала группы А ПДД=8,46^.10^-5P/c);

Рисунок 6.1 - Лучевая отдача рентгеновских трубок

при различных значениях анодногонапряжения

Кратность ослабления интенсивности излучения зависит от материала экрана и его толщины. Зная кратность ослабления рентгеновского излучения K_pи напряжение на рентгеновской трубкеU_max, кВ, по таблице 6.2 можно определить толщину защитного экрана (экранирующего анод рентгеновской трубки).

Таблица 6.2 – Толщина защитного экрана из свинца при различных значениях напряжения U_max(кВ) на рентгеновской трубке и различных значенияхК_p[17]

Показатель Кp	Толщина экрана, мм, при Umax, кВ
	75	100	125	150	175	200	250	300
0,001	-	-	0,5	0,5	1	1	1,5	2
0,01	0,75	1	1,25	1,5	2	2,25	3,5	6
0,1	1,25	1,5	1,75	2,25	2,75	3,5	5,75	11,5
1	2	2,5	2,75	3,25	3,75	5	8,5	16,5
2	2,25	2,75	3	3,5	4,25	5,5	9,5	18
3	2,5	2,75	3,25	4	4,5	5,75	10	19
5	2,75	3	3,5	4,25	5	6	10,5	20
10	2,75	3,25	3,75	4,5	5,25	6,5	11,5	21,5
20	3	3,5	4	4,75	5,75	7	12	23,5
30	3	3,5	4,25	5	6	7,5	13	24,5
50	3,25	3,75	4,5	5,25	6,5	7,75	13,5	25,5
100	3,5	4	4,75	5,5	6,75	8,25	14	27

Эффективность существующих защитных технических средств можно оценить по экспозиционной и эффективной дозам, сопоставляя их с величиной допустимой дозы.

Значения напряжения на пластинах развертки современных мониторов > 1 кВ. В этом случае образуется мягкое рентгеновское излучение при выбивании ускоренным пучком электронов вторичных электронов из анода. Кроме того, электроны, эмитированные катодом и ускоренные вторым анодом, ударяясь о линзу кинескопа, создают тормозное излучение.

Мощность экспозиционной дозы тормозного излучения можно оценить с помощью следующей формулы [18]:

, (6.7)

где - мощность экспозиционной дозы тормозного излучения, ;

- коэффициент перевода силы тока, мА, в число электронов в пучке за 1 с;

E =10^-3·U– максимальная энергия кванта рентгеновского излучения, МэВ;

- линейный коэффициент истинного поглощения в воздухе, зависящий от энергии тормозного излучения, см^-1;

- энергетический эквивалент рентгена, МэВ/(Р^.см³);

- расстояние от мишени до облучаемого объекта, см;

- коэффициент линейного поглощения материала экрана, см^-1;

- толщина экрана (стекла ЭЛТ), см.

Для мягкого излучения (в диапазоне от 10^-3до 10²МэВ) эту формулу можно упростить, т.к. это излучение обладает значительно меньшей проникающей способностью, поэтому ошибки расчета менее значительны. Учитывая, что произведениевыражение для мощности экспозиционной дозы тормозного излучения будет иметь вид:

, (6.8)

Коэффициент линейного поглощения материала экрана в диапазоне энергии можно вычислить по формуле:

, (6.9)

где - плотность материала экрана (_стекла=2,5 г/см³).

Для перевода мощности экспозиционной дозы в мощность поглощенной дозы используют формулу:

(6.10)

где - мощность поглощенной дозы, Гр/с;

- коэффициент поглощения,Гр·кг/Кл.

Мощность эквивалентной дозы можно вычислить по формуле:

, (6.11)

где - мощность эквивалентной дозы, Зв/с;

- взвешивающий коэффициент для данного вида излучения. Для рентгеновского излучения взвешивающий коэффициент.

Максимальное время работы в неделю за дисплеем =36 часов илис/нед, тогда эквивалентная доза в неделю равна:

(6.12)

где - эквивалентная доза в неделю, Зв/нед.

Согласно НРБ-99 [16] дозовый предел эффективной дозы для группы А лиц из персонала предприятия ПДД=20 мЗв/год, тогда при числе рабочих недель в году =50 рассчитываем недельный дозовый предел: он составит 0,4 мЗв/нед. C этой величиной сравниваем.

Задача 6.1

Рассчитать требуемую кратность ослабления мощности дозы излучения и определить толщину металлического экрана (свинец), обеспечивающего уменьшение мощности дозы рентгеновского излучения до нормативных значений. τ=36 часов, ПДД =8,46·10^-5Р/с. Остальные исходные данные приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 – Исходные данные для задачи 6.1

№ вар.	Максимальное анодное напряжение U, кВ	Ток на мишени I, мА	Расстояние до объекта r, м
1	2	3	4
1	150	8	7
2	150	15	8
3	125	15	8
4	100	20	8
5	100	15	7
6	100	10	6
7	75	30	8
8	75	15	8
9	75	10	7
10	75	10	5
11	150	10	8
12	125	10	8
13	100	15	8
14	100	10	7
15	75	25	8
16	75	10	8
17	75	15	7
18	75	10	6
19	150	8	8
20	150	10	7
21	125	10	7
22	100	10	8
23	75	20	8
24	75	20	7
25	75	15	6

Задача 6.2

Проверить в какой степени обеспечивает защиту от ионизирующего излучения экран (стекло ЭЛТ) толщиной d, если сила анодного тока ЭЛТ составляетI, а расстояние от видиотерминала до оператораr. Исходные данные приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 –Исходные данные для задачи 6.2

№ вар.	Сила анодного тока, I, мА	Толщина экрана, d, мм	Расстояние от ВДТ до оператора, r, см
1	2	3	4
1	2,0	2,5	60
2	2,5	2,6	40
3	4,0	2,4	50
4	1,0	2,0	80
5	2,5	2,4	70
6	3,0	2,5	40
7	2,5	2,2	50
8	3,5	2,3	60
9	1,5	2,1	70
10	2,0	2,3	40
11	1,0	2,6	40
12	2,5	2,5	80
13	1,5	2,6	60
14	3,5	2,5	40
15	2,0	2,6	50
16	2,0	2,2	70
17	3,0	2,6	70
18	1,0	2,5	50
19	2,5	2,3	60
20	2,0	2,4	80
21	4,0	2,0	70
22	1,5	2,2	60
23	3,5	2,1	80
24	3,0	2,4	50
25	1,0	2,3	60