CC BY
7
пользована аспирационная установка, состоящая из центробежной воздуходувки с электродвигателем на одной оси. Кроме того, эту установку можно применять для отбора проб воздуха на канцерогенные вещества и для подачи чистого воздуха в камеры, где проводят круглосуточную затравку животных.
Аспиратор, состоящий из воздуходувки высокого давления и бензо-двигателя Д-4, смонтированных на одной оси, можно рекомендовать для определения разовых концентраций искусственных радиоактивных аэрозолей в полевых условиях.
Поступила 19/Х1 1959 г.
•Ь -й- -А-
СПЕКТРАЛЬНО-ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ р-ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ К НАХОЖДЕНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВНЕШНИХ ПОТОКОВ р-ЧАСТИЦ
В. П. Касаткин (Ленинград)
Принятые в настоящее время значения предельно допустимых внешних потоков р-излучения рассчитаны при следующих допущениях. Значение дозы £)о р-излучения принимается равным:
/?МПКС.
где Емакс. —максимальная энергия р-спектра; /?макс. —максимальный пробег р-частиц в ткани; N — предельно допустимый поток р-частиц, соответствующий дозе 0,05 фэр за время действия I (6 • 3600 сек).
Биологическая эффективность р-частиц принимается одинаковой и равной единице независимо от энергии р-спектра.
Общий биологический эффект определяется дозой, создаваемой р-излучением в слое среды толщиной, равной максимальному пробегу
^макс.
Указанные допущения заключают в себе некоторые источники неточностей.
1. Значение дозы Бо, найденное из соотношения (1), не можег считаться достаточно достоверным в силу двух причин. Замена истинного распределения энергии по р-спектру максимальным значением Е макс- приводит к преувеличению значения дозы Юо. Деление акс. на ^макс.дает значение дозы, усредненное по толщине. Очевидно, значение дозы вблизи поверхности будет больше, а на глубине меньше значения йо. Таким образом, замена истинного распределения дозы по глубине ее средним значением приводит к преуменьшению дозы непосредственно у поверхности тела. Хотя оба отмеченных фактора действуют в разные стороны, всё же расчеты, вероятно, содержат некоторую ошибку, оценка которой затруднительна.
2. Известно, что биологическая эффективность излучения зависит от линейной плотности ионизации, а линейная плотность ионизации в свою очередь зависит от энергии р-частиц. Вряд ли возможно пренебречь изменением плотности ионизации в ткани при изменении энергии р-спектра в широких пределах.
3. В расчетах не принимается во внимание то обстоятельство, что полная энергия р-излучения, поглощенная организмом, возрастает по мере увеличения максимальной энергии р-спектра ¿'„акс. . так как при этом увеличивается максимальный пробег р-частиц, а следовательно, и поражаемая область тела.
Рассмотрение соображений, изложенных в п. 2 и 3, по существу выходит из компетенции физиков и входит в компетенцию врачей и радиобиологов. Задача физиков ограничивается указанием условий, при которых в какой-либо области тела создается доза 0 = 0,05 фэр.
р-излучатели различной конфигурации и различного радиохимического состава нашли широкое применение в ряде областей науки, промышленности и медицины. Необходимость в исследовании поля доз от распространенных источников любых геометрических размеров и любого спектрального состава возникает при использовании радиоактивных _ изотопов в технике и медицине.
Обычные методы расчета и измерения дозы не могут дать детальной картины поля р-излучения. Создание универсальной экспериментальной и расчетной мето-. дик определения дозы р-излучения встречается со значительными трудностями, обусловленными рассеянием р-частиц и резким изменением числа р-частиц, дозы и спектрального состава р-излучения от точки к точке в облучаемой среде.
Нами развита система дозиметрии, основанная ' на экспериментальном исследовании спектра различных р-излучателей на различных глубинах облучаемой среды.
Исследование электронных спектров производилось йри помощи сцинтилляционного р-спектрометра со стильбеновым кристаллом толщиной 35 мм. Ошибка при измерении спектров не превышала ±10%. Градуировка спектрометра производилась по конверсионным электронам Сэ137, Ти167 и Ти168.
Нами были исследованы электронные спектры на различных глубинах облучаемой среды от источников Б35, Ш185, Те204, У91, Р32, Эг90 + +У90 и Се,44+Рг144 диаметром от 1 до 50 см. Угловое распределение от распространенных источников диаметром 50 см под углами 0, 30 и 60° с линией, проходящей через ось кристалла и центр источника, исследовали при помощи алюминиевой диафрагмы в виде полушара с прорезями. р-активное вещество наносили на кальку, которую помещали на подножку из плексигласа. Часть опыта выполняли с тонкими источниками малых размеров, нанесенными на коллодиевые пленки толщиной 30—50 цг/см2. В качестве поглощающей среды употребляли листы фильтровальной бумаги. Расстояние от источника до кристалла было выбрало от 2 до 6 см и для каждой серии измерений оставалось постоянным, т. е. первая кривая электронного спектра («0» мг/см2) фактически снималась после прохождения р-частицами слоя воздуха, равного приблизительно 7 мг/см2.
На рис. 1 представлены р-спектры источника Те204 диаметром 1 см. При увеличении глубины среды кривые несколько сплющиваются и их площадь уменьшается. На рис. 2 приведены р-спектры Се144 + Рг144 и можно различить мягкий спектр Се144 и более жесткий спектр Рг144.
Рис. 1. Электронные спектры от источника Те204 диаметром 1 см на различных глубинах среды.
/ — 0: 2—15 мг/см2; 3 — 30 мг/см'; 4 — 60 мг/см;; 5 — 150 мг/см-.
4*
51
Как видно на рис. 2, по мере увеличения глубины среды сильнее поглощаются р-частицы более мягкого р-спектра Се144. На рис. 3 изображены энергетические спектры источников W185 диаметром 1 и 50 см. Кривые построены так, что площади под ними при отсутствии фильтра н([) равны. Общий характер кривых для источника 50 см сходен с кривыми для 1 см, но при переходе от каж-
Рис. 2. Электронные спектры от источника Се144+Рг144 на различных глубинах среды. / — 0; 2 — 37,5 мг/см2; 3—150 мг/см2; 4 — 300 мг'см2; 5 — 450 мг/см2: 5 — 750 мг/см2.
Рис. 3. Электронные спектры от источника \\'185 диаметрами 1 и 50 см при фильтрации.
/ — 0; 2—15 мг/см2; 3 — 52,5 мг/см2.
--1см -SO СМ
дой из кривых к соседней из-за наличия косых лучей сдвиг кривых в сторону малых энергий при увеличении фильтрации для распространенного источника больше. Некоторое различие можно заметить и в форме спектров. Для распространенного источника область максимальной
интенсивности несколько смещается в сторону малых энергий по сравнению с максимальной интенсивностью для источника диаметром 1 см. Соответственно различаются и значения средней энергии для источников Ш185 и У91 диаметром 1 и 50 см.
Исследования углового распределения р-частиц показали, что переход от пучков, попадающих под малыми углами, к пучкам под углами 30 и 60° сказывается по форме р-спектров примерно так же, как и увеличение размеров источника. По мере увеличения угла число наклонно идущих р-частиц уменьшается из-за увеличения длины пути. Средняя энергия р-спектров наклонно идущих пучков р-частиц уменьшается по мере увеличения угла.
Исследование электронных спектров позволило указать удельный вклад в общую дозу от р-частиц различных энергий. Удельный вклад электронов от источников диаметром 1 и 50 см будет различным, но для малого размера источника вклад почти не меняется с изменением глубины среды. Отметим, что линейная плотность ионизации для р-спект-ра Б35 примерно в 4 раза выше, чем для жестких р-спектров (У91, Р32, Рг144).
[макс
' M}t
Рис. 4. Зависимость дозы на одну р-части-цу Д\ от максимальной энергии Р-спектра
Е макс.
Знание спектрального распределения электронов в полях исследованных нами источников позволяет легко находить соотношение между числом р-частиц N, проникающих в рассматриваемый малый объем среды, и создаваемой ими дозой й.
Нами показано, что:
°=Нг)-Л' (2)
где--значение ионизационных потерь, усредненное по спектру
Ах
/ мэв \
электронов / ——-1;
N — число р-частиц, падающих на 1 см2 среды.
Доза £>1, приходящаяся на одну р-частицу, равна:
нщ
Как видно из формулы (3), численно равна ионизационным потерям, усредненным по спектру электронов. Значение О^ вычисляли для каждого электронного спектра, который снимали после прохождения р-частицами определенной глубины среды. В результате измерений установлено, что для каждого из радиоактивных изотопов независимо от диаметра и толщины источника, а также от глубины облучаемой среды доза приходящаяся на одну р-частицу, сохраняет практически постоянное значение (в пределах ±10%), зависящее только от максимальной энергии р-спектра Емакс... Зависимость (в фэрах и радах) от ¿„акс- приводится на рис. 4.
Исходя из значения дозы на одну р-частицу можно уточнить значения предельно допустимых потоков р-частиц.
Для 6-часового рабочего дня имеем:
И] • N-6-3600 = 0,05 фэр,
где —доза на одну р-частицу; N — предельно допустимое число р-частиц на 1 см2 в секунду. В таблице приведены полученные нами данные; для сравнения приводим данные Н. Г. Гусева.
Е макс. Мэв 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0.8 ьо .,5 2,0 2.5 3,0
8-частиц N -- см2/сек Наши данные 19 24 29 33 38 51 57 66 69 72 75
р-частиц см2/сек Данные Н. Г. Гусева 33 40 45 50 55 60 64 70 75 77 80
Как видно из таблицы, для р-спектров с максимальной энергией выше 1 мэв наши данные практически совпадают с данными Н. Г. Гусева. В области мягких р-спектров наблюдается заметное различие. По-видимому, рекомендация использовать в качестве средней величины при неизвестном спектральном составе значение для предельно до-., 8-частиц ^ „
пустимого потока Л/ = 50 —- * должна быть пересмотрена. Веро-
см2,/сек
оп ос Р-частиц ятно, лучше понизить это значение до 30—35 —сма/сек—•
Практический интерес представляет вопрос о значении для смеси осколков деления урана. Подсчеты, сделанные на основании извест-
ных дозиметрических характеристик подобных смесей и спектрального
состава, дают значения N = 28—34 Р'частнц для смесей возрастом от
смг/сек
20 до 600 дней.
ЛИТЕРАТУРА
Аглинцев К. К., Касаткин В. П., Митрофанов В. В. и др. Труды 2-й международн. конференции по мирному использованию атомной энергии. Доклады советских ученых. М., 1959, т. 6, стр. 237. — Аглинцев К. К., Касаткин В. П. Атомная энергия, 1959, № 2, стр. 138. — А г л и н ц е в К. К. Горобец А. Н Касаткин В. П. и др. Там же. 1958, № 5, стр. 461. — A g 1 i n t s e v К. К., К a s a t-k i п V. P., Smimov V. V. В кн.: Radioisotopes in Scientific Research. London. 1958, v. 1, p. 109. — Гусев H. Г. В кн.: Исследования в области дозиметрии ионизирующих излучений. М., 1957, стр. 180. — Жданов В. М. (ред.) Меры зашиты работающих с радиоактивными веществами. М., 1958. — К а с а т к и н В. П. Атомная энергия. 1959, № 5, стр. 581.
Поступила 27/IV 1959 г.
it it ir
