Спосіб моделювання полів гама-випромінювання великогабаритних об’ємних джерел, які мають форму паралелепіпеда

Спосіб моделювання полів гамма - випромінювання великогабаритних об'ємних джерел, які мають форму паралелепіпеда, з застосуванням модельного джерела, який відрізняється тим, що модельне об'ємне джерело виготовляють у вигляді паралелепіпеда з радіоактивного матеріалу, що є аналогічним за елементним складом та радіоактивністю матеріалу джерела, яке моделюється, з розмірами двох граней 1м х 1м і висотою меншої чи рівної товщині джерела, яке моделюється, але не більш 5-х величин пробігу гамма-кванта максимальної енергії в даному матеріалі, який розміщують в капсулі, п'ять граней якої виготовляють з ОБ"ЄМНИХ матеріалу, аналогічного за елементним складом матеріалу джерела, яке моделюється, і товщиною не менш 2-х величин пробігу гамма-кванта з максимальною енергією в цьому матеріалі, а одна з граней модельного джерела, є робочим вікном, яке герметично закривається кришкою товщиною не більш 0,2 величини пробігу гамма - кванта з мінімальною енергією в матеріалі кришки, при цьому при проведенні вимірів параметрів гамма поля, створюваного джерелом, яке моделюється, над робочим вікном модельного джерела встановлюють радіаційний захист, аналогічний за елементним складом та масовою товщиною захисту джерела, яке моделюється, після чого виробляють ПОСЛІДОВНІ заповнення площі імітатора даної грані джерела, яке моделюється, робочим вікном модельного джерела, при цьому на кожному кроці заповнень виконують виміри параметрів гамма - поля, яке створюється модельним джерелом, у заданих точках, а по закінченні заповнення дані вимірів параметрів в цих точках підсумовують 1 Винахід належить до галузі ядерної техніки, зокрема, до пристроїв для моделювання полів гама - випромінювання великогабаритних об'ємних джерел, які мають форму паралелепіпеда, наприклад - полів випромінювання, які створюються у просторі великогабаритними контейнерами з радіоактивними відходами (РАВ) ВІДОМІ різни способи моделювання полів випромінювання об'ємного джерела (ОД) Звичайно, для цього проводиться виготовлення контейнера (капсули) ОД у натурну величину та заповнення його радіоактивним матеріалом, який має визначену питому активність ("спосіб натурного зразка") Далі проводяться виміри параметрів полів або^а параметрів пристроїв або обладнання, що досліджуються при застосуванні ОД, наприклад - дослідження коефіцієнтів ослаблення радіаційних захистів, метрологічна атестація / калібрування методик, призначених для дослідження параметрів полів випромінювання і/чи активності радіонуклідів в ОД Інший спосіб - при моделюванні розміщують послідовно точичне джерело у вузлах об'ємної сітки у середині об'єму, який моделюється, заповненого рідиною, потім в, заданій точці поза об'ємом роблять вимір значень параметрів, котрі потім підсумовують по всім даним для кожного вузла (див Л М Исаков, Б В Новиков Градуировка гамма - радиометров жидкостей посредством имитации радиоактивного объемного источника // Вопросы атомной науки и техники Серия «Ядерное приборостроение», вып 25, М Атомиздат, 1974, стр 3037) Недоліками зазначених методів моделювання полів є (1) Для способу натурного зразка - труднощі виготовлення натурних зразків, об'єми яких, наприклад, при моделюванні випромінювання контейнерів із РАВ, можуть бути до десятків м 3 , ю ю о (О - труднощі при роботі з натурними зразками, тому що маса джерела може досягати десятків тонн, - практична неможливість істотно змінити параметри зразка - джерела, у зв'язку з чим, при необхідності проводити дослідження поля джерела, що відрізняється від даного зразка розмірами, необхідне виготовлення іншого натурного зразка, - при моделюванні полів, створюваних великими об'ємами радіоактивного матеріалу, використовується порівняно велика активність модельного радіонукліда 3 одного боку, це приводить до великих фінансових витрат на оплату необхідної КІЛЬКОСТІ радіонукліда, з іншого боку - після закінчення робіт забруднений матеріал практично не підлягає утилізації і повинний бути класифікований як РАВ і направлятися на захоронення/збереження в сховище спецпідприємства, - з ростом об'єму та, ВІДПОВІДНО, маси й активності натурного зразка різко зростають вимоги по забезпеченню радіаційної безпеки для персоналу, що виконує виготовлення джерела та/чи дослідження з його застосуванням (2) Для способу з послідовним розміщенням точичного джерела - обмеження методу внаслідок того, що його практична реалізація можлива лише при застосуванні рідин як матеріалу, що імітує матеріал матриці ОД, який моделюється, і, ВІДПОВІДНО, у більшості випадків моделювання це буває некоректним унаслідок відмінностей у ЩІЛЬНОСТІ та елементному складі для рідини і матриці ОД, який моделюється, - навіть при дуже помірних вимогах до погрішності моделі (30-50%), час, необхідний для виконання операцій позиціювання точичного джерела у вузлах сітки усередині об'єму та виміру параметрів поля, росте пропорційно кубу розмірів ОД, який моделюється, виявляється дуже великим уже для порівняно невеликих ОД (порядку 1,5-2м3) Задачею запропонованого винаходу є істотне зменшення складності та небезпеки робіт із виготовлення джерел і проведення досліджень параметрів гама - полів, які моделюються Поставлена задача досягається тим, модельне об'ємне джерело виготовляється у виді паралелепіпеда з радіоактивного матеріалу, що є аналогічним по елементарному складу та радіоактивності матеріалу джерела, яке моделюється, з розмірами двох граней (1мх1м) і висотою меншої чи рівної товщині джерела, яке моделюється, але не більш 5-х величин пробігу гама - кванта максимальної енергії в даному матеріалі, який розміщується в капсулі п'ять граней якої виготовляються з матеріалу, аналогічного по елементному складі матеріалу джерела, яке моделюється, і товщиною не менш 2-х величин пробігу гамма-кванта з максимальною енергією в цьому матеріалі, а одна з граней (робоче вікно) модельного джерела герметично закривається кришкою з товщиною не більш 0,2 величини пробігу гама-кванта з мінімальною енергією в матеріалі кришки, при цьому при проведенні вимірів параметрів гама - поля, створюваного джерелом, яке моделюється, над робочим вікном модельного джерела встановлюється радіаційний захист, аналогічний по елементному скла 60557 ду та масової товщині захисту джерела, який моделюється, після чого виробляються ПОСЛІДОВНІ заповнення площі імітатора даної грані джерела, робочим вікном модельного джерела, при цьому на кожному кроці заповнень виконуються виміри параметрів гама - поля, яке створюється модельним джерелом, у заданих точках, а по закінченні заповнення дані вимірів параметрів у цих точках сумують Спосіб реалізується таким чином Через те що пробіг гама - квантів у речовині в більшості випадків не перевищує 15см, спектр гама - випромінювання за межами ОДМ на осі, що проходить через центр грані ОДМ розміри якого більш ніж 2-3 величин пробігу гамма-кванта, з погрішністю порядку 10-15% є аналогічним спектру гама - випромінювання за межами випромінюючих обсягів великих розмірів Крім того, якщо випромінюючий об'єм ОДМ є розміщений у капсулі, п'ять граней - стінок якої виготовлені з матеріалу, аналогічного по своїх параметрах матеріалу неактивної матриці ОДМ і мають товщину не менш 2-х величин пробігу гама - кванта в цій матриці, по периметру грані, що залишилася, створюються умови, при яких число квантів, відбитих чи розсіяних у стінках і далі які виявилися за межами площини робочого вікна з погрішністю не більш 10 15% дорівнює числу квантів, відбитих чи розсіяних у матриці джерела більшого розміру і які виходять при цьому за межі проекції робочого вікна ОДМ Звідси випливає, що гама - поле, створюване деяким джерелом, можна представити як суперпозицію полів менших джерел і, ВІДПОВІДНО, існує можливість моделювання полів ОД, що мають форму паралелепіпеда практично будь-яких розмірів, застосовуючи ОДМ із розмірами порядку їм, послідовно розміщаючи ОДМ таким чином, щоб в остаточному підсумку робоча поверхня ОДМ заповнила, без перетинань, площу випромінюючої поверхні джерела, який моделюється Приклад заповнення, що є приведений на Фіг1, де показане послідовне розміщення (поточне заповнення - №3) ОДМ із розмірами робочого вікна їх їм при моделюванні гама - поля грані об'ємного джерела з % розмірами грані Ц ^ З м і І_у 3,75м, число заповнень/вимірів - 12 Очевидно, що при вимірі параметрів поля, яке моделюється в заданих точках можливі два основних варіанти проведення вимірів (1) - при переміщенні джерела в межах (з урахуванням неповного заповнення площі ОДМ) границь грані, яка моделюється, та (2) - варіант, коли ОДМ нерухомий, у той час як ПОСЛІДОВНІ виміри проводяться з ВІДПОВІДНИМ зсувом координат точок вимірів у площині XY При цьому необхідне число вимірів параметрів поля, яке моделюється, в заданих точках дорівнює числу послідовних заповнень площі грані ОД, який моделюється, але не більш ніж значення подвоєної площі грані ОД виражене в [м] Запропонована нами зміна - застосування модельного об'ємного джерела з розмірами сторін порядку їм, заповненого радіоактивним матеріалом, що є аналогічним по елементному складу і радіоактивності матеріалу джерела, який моделюється, у капсулі п'ять граней якої виготовляються з матеріалу, котрий є аналогічним по елементному складу матеріалу ОД, який моделюється, і товщиною не менш 2-х величин пробігу гамма-кванта з максимальною енергією в цьому матеріалі, а одна з граней (робоче вікно) модельного джерела герметично закривається кришкою з товщиною не більш 0 2 величини пробігу гама - кванта з мінімальною енергією в матеріалі кришки, при цьому при проведенні вимірів параметрів гама - поля, створюваного ОД, який моделюється, над робочим вікном модельного джерела встановлюється радіаційний захист, аналогічний по елементному складу і масовій товщині захисту ОД, який моделюється, після чого виробляються послідовне заповнення площі імітатора даної грані ОД робочим вікном 60557 ОДМ, при цьому на кожнім кроці заповнення виконується вимір параметрів гама - поля, яке створюється ОДМ, у заданих точках, а по закінченні заповнення дані про параметри у цих точках сумують суттєво змінює параметри способу моделювання оскільки дозволяє істотно зменшити трудомісткість виготовлення модельного джерела, його вартість, спростити технологічні операції при роботах з модельним джерелом, підвищити радіаційну і загальну безпеку таких операцій, а також дозволяє моделювати поля гама-випромінювання об'ємних джерел для порівняно великого діапазону розмірів із застосуванням того самого модельного джерела Фи 1 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119