CC BY
51
УДК 621.384
К.В. Восканян, П.А. Лавданский, В.Н. Соловьев, Б.С. Сычев
ФГБОУВПО «МГСУ»
ОЦЕНКА АКТИВНОСТИ ВОЗДУХА В БУНКЕРЕ ЦИКЛОТРОНА ДЛЯ ПЭТ ДИАГНОСТИКИ
Произведена оценка активации воздуха по аргону-41, образующемуся под действием ускоренных протонов в циклотроне с энергией 18 МэВ. Показано, что при токе протонов 150 мкА активность воздуха ниже минимально значимой активности.
Ключевые слова: активация, циклотрон, ток протонов, минимально значимая активность, ПЭТ диагностика, радиационная безопасность.
Аргон-41 образуется внутри технологического бетонного бункера (рис. 1, 2) в результате захвата тепловых нейтронов ядрами аргона-40. Тепловые нейтроны возникают в результате замедления в стенах бункера быстрых нейтронов, образовавшихся в конструкциях технологического оборудования под действием ускоренных протонов. Суммарный выход быстрых нейтронов при Е0 = 18 МэВ составляет согласно оценкам величину 3,8-1010 (нейтрон/с)/мкА или 6,0-10 3 нейтрон/протон. Макроскопическое сечение захвата теплового нейтрона аргоном в воздухе согласно [1] оценивается величиной 1,03• 10-4 см2/г. При площади внутренней поверхности бетонных стен бункера 5" = 100 м2 и параметрах замедления и диффузии нейтронов [2—4] в обычном бетоне плотность потока тепловых нейтронов внутри бункера составит около
Защитная огкатпая дарь 6, Пневиопочта для транспортировки
радиоактивны* препаратов 7 Рельсовые пущ откатной двери
Рис. 1. Схема бункера циклотрона
© Восканян К.В, Лавданский П.А., Соловьев В.Н., Сычев Б.С, 2011
119
ВЕСТНИК МГСУ
1/2012
^Сборный л«лезо5етси ЬеЮО мм
Жегшобвгон ИИ ш
(105) (10В)
Рис. 2. Бункер циклотрона: а — разрез 1-1; б — разрез 2-2
Этой величине соответствует значение ц равновесной удельной активности арго-на-41 в воздухе — около ц = 30 (Бк/г)/мкА. Санитарно-гигиеническая значимость этой величины может быть установлена путем сопоставления с требованиями норм радиационной безопасности.
Согласно НРБ-99 (СП 2.6.1. 758—99) для аргона-41 минимально значимая активность (МЗА) составляет 109 Бк, а минимально значимая удельная активность (МЗУА) — 100 Бк/г.
В рассматриваемом случае при кубической идеализации бункера его объем составляет 68 м3 воздуха или по массе — 8,8-104 г. Суммарная равновесная активность аргона-41 в этом объеме А = 30 (Бк/г)/мкА 8,8-104 г « 2,6-106 Бк/мкА.
Требования к вентиляции помещения могут быть сформулированы исходя из эффективных средних значений интенсивности пучка протонов, определяемых на основе усреднения по типичному временному циклу работы оборудования. Следует также принять во внимание распад аргона-41, период полураспада — 2 ч [1].
Исходя из полученных значений равновесной активности А = 2,6-106 Бк/мкА и удельной равновесной активности ц = 30 (Бк/г)/мкА можно оценить величины тока /мза и /мзуа, соответствующие МЗА и МЗУА:
/мза = 109 Бк / 2.6106 (Бк/ мкА) = 380 мкА;
/мзуа = 100 Бк/г / 30 ((Бк/г)/ мкА) = 3,3 мкА.
Например, при непрерывной работе ускорителя на токе 150 мкА активность воздуха в бункере меньше МЗА и специальных мер по очистке воздуха от аргона-41 не требуется. Остальные примеси в воздухе очищаются с помощью традиционных методов очистки.
Таким образом, допустимая концентрация инертных радиоактивных газов в помещениях циклотронов может соблюдаться путем ограничения времени его работы или током протонов.
120
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 1
Библиографический список
1. Гордеев И.В., Кардашев Д.А., Малышев А.В. Ядерно-физические константы : справочник. М. : Госатомиздат, 1963.
2. Бекурц К., Виртц К. Нейтронная физика : пер. с англ. М. : Атомиздат, 1968.
3. Прайс Б., Хортон К., Спинни К. Защита от ядерных излучений : пер. с англ. М. : Изд-во иностр. литературы, 1959.
4. Бетон в защите ядерных установок / Д.Л. Бродер и др. 2-е изд. М. : Атомиздат, 1973.
Поступила в редакцию в декабре 2011 г.
Об авторах: Восканян Карей Варужанович — старший преподаватель кафедры строительства ядерных установок, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», Москва, Ярославское шоссе, 26, 8-917-572-64-28, karen_v@mail.ru;
Лавданский Павел Александрович — доктор технических наук, профессор кафедры строительства ядерных установок, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», Москва, Ярославское шоссе, 26, 8-926-910-40-51, isc@mgsu.ru;
Соловьев Виталий Николаевич — доктор технических наук, профессор кафедры строительства ядерных установок, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», Москва, Ярославское шоссе, 26, 8-916-014-32-18, sol-v-n-@mail.ru;
Сычев Борис Сергеевич — доктор технических наук, ФГУП Московский радиотехнический институт Российской академии наук (МРТИ РАН), Москва, Варшавское шоссе, 132, 8-(499)-616-39-54, m-bv@mail.ru.
Для цитирования: Оценка активности воздуха в бункере циклотрона для ПЭТ диагностики / К.В. Восканян, П.А. Лавданский, В.Н. Соловьев, Б.С. Сычев // Вестник МГСУ. 2012. № 1. С. 119—121.
K.V. Voskanjan, P.A. Lavdansky, V.N. Solovyov, B.S. Sichev
ESTIMATION OF ACTIVITY OF AIR IN THE CYCLOTRON BUNKER FOR PET DIAGNOSTICS
The paper presents the results of the estimation of air activation by argon-41 induced by accelerated protons in 18 MeV Cyclotron. It has been demonstrated that activity of air is below significant minimum at proton current of 150 microamps.
Key words: activation, cyclotron, significant minimum, PET, diagnostics, radiation safety.
Reference
1. Gordeev I.V., Kardashev D., Malyshev A.V. Jaderno-fizicheskie konstanty : spravochnik [Nuclear-physical constants : reference book], Gosatomizdat, Moscow, 1963.
2. Beckurts K.H. and Wirtz K. Neutron Physics. Springer-Verlag NY.
3. Price B.T., Horton C.C. and Spinney K.T. Radiation Shielding. Pergamon Press, New York, 1957.
4. Broder D.L. and others. Beton v zashhite jadernyh ustanovok [Concrete in the protection of nuclear facilities. Ed. 2 nd.], Moscow, Atomizdat, 1973.
A b o u t a u t h o r s: Voskanjan Karen Varuzhanovich — Lecturer Department of Construction of Nuclear Facilities, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26, Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, +7(926)1494825, karen_v@mail.ru;
Lavdansky Pavel Aleksandrovich — Doctor of Engineering, Professor, Department of Construction of Nuclear Facilities, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26, Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, +7(926)9104051, isc@mgsu.ru;
Solovyov Vitaly Nikolajevich — Doctor of Engineering, Professor, Department of Construction of Nuclear Facilities, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26, Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, +7(916)0143218, Russiasol-v-n-@mail.ru;
Sichev Boris Sergejevich — Doctor of Engineering, Department head, Moscow Radiotechnical Institute of Russian Academy of Sciences, 132, Varshavskoe shosse, Moscow, Russia, 117519, +7-(499)-616-39-54, m-bv@mail.ru.
F o r c i t a t i o n: Voskanjan K.V., Lavdansky P.A., Solovyov V.N., Sichev B.S. Ocenka aktivnosti voz-duha v bunkere ciklotrona dlja pjet diagnostiki [Estimation of activity of air in the cyclotron bunker for pet diagnostics]. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering], 2012, no 1, Pp. 119—121.
Safety of structural systems. Environmental challenges in building and structures. Geoecology
121
