Лекция 14. Расчет лабиринтов

Прохождение излучения через неоднородности в защите

Рассматривая задачи защиты от излучений, мы все время имели в виду сплошную однородную защиту. Однако защита ядсрно-тсхничсских установок очень часто включает в себя неоднородности, под которыми будем подразумевать различные каналы. Чем сложнее защищаемая установка, тем сложнее система различных каналов: дверные проемы, проемы и каналы для наблюдений, проходы в помещения с повышенным уровнем облучения (лабиринты), отверстия для электропроводки и вентиляции и т. п. Наличие неоднородности в защите (под ней будем понимать область защиты с плотностью воздуха) создает возможность «прострела» излучения в этой области, т. е. ухудшаются (ослабляются) защитные свойства защиты в этой области. Чтобы определить, какие дополнительные защитные меры необходимо применить при наличии каналов, необходимо уметь рассчитывать поле излучения в области неоднородности. Необходимо также уметь рассчитывать распространение излучения в канале, так как один из методов защиты — это специальная форма канала — лабиринт.

При решении практических задач такого рода удобно разлагать полную величину, характеризующую ноле излучения, на отдельные компоненты [2,4, 5]. Рассмотрим два типа каналов и основные компоненты поля излучения.

Рис. 14.1. Прямой канал

Примой канал. Разрез прямого канала приведен на рис. 14.1. Плотность потока в точке В определяется следующими составляющими:

В выражение (14.1) в соответствии с рис. 14.1 входят следующие составляющие плотности потока:

• 1) ф_пр — нсрасссяннос излучение прямой видимости (первичное излучение);
• 2) Фал пр ^- альбедное излучение прямой видимости;
• 3) ф_нат — излучение натекания. Эго излучение, которое прошло через окружающую защиту, вошло в канал через его боковую стенку и попало в область детектирования без рассеяния от стенок канала;
• 4) ф_ал нат — альбедное излучение натекания. Это излучение, которое вошло

в канал через его стенку и попало в область детектирования после рассеяния от видимых из точки детектирования стенок канала.

При расчете плотности потока в прямом канале необходимо рассчитывать все четыре компоненты поля излучения, но наибольший вклад дает нерассеянное излучение прямой видимости.

Рис. 14.2. Изогнутый канал

Изогнутый канал. Схема изогнутого канала приведена на рис. 14.2. В каналах такого типа излучение прямой видимости непосредственно в точку детектирования не попадает. В соответствии с рис. 14.2 для таких каналов плотность потока в точке В определяется следующими составляющими:

где составляющие плотности потока 1) ф_ал мр, 2) ф_нат и 3) ф_ал нат описаны ранее.

Две оставшиеся составляющие соответствуют следующим типам излучения:

• 4) ф_{нат ал} — излучение, обратно рассеянное от стенок части канала, невидимой из области детектирования, и попавшее в нее после прохождения через защиту;
• 5) ф_угл — излучение для изогнутых каналов, попадающее в область детектирования после рассеяния на угле.

Аналогичное разложение на компоненты применимо и к другим характеристикам поля излучения, например, к интенсивности излучения, дозе, мощности дозы.

Имеются три основных подхода к расчету поля излучения в защите с неоднородностями :

• 1. Для решения задачи используются методы, основанные на некоторых макроскопических константах, характеризующих закономерности распространения излучения в среде (например, альбедо). Отдельно рассчитывается каждая компонента излучения, а се вклад в поле излучения определяется условиями задачи. Для расчета каждой компоненты излучения применяется соответствующий метод [2, 4]. Основная трудность связана с расчетом рассеянного излучения.
• 2. Для расчетов используются различные эмпирические (инженерные) формулы.
• 3. Для решения используют различные численные методы, в основном метод Монте-Карло, который позволяет проводить расчеты в сложных геометриях.

Первые два подхода дают менее точный, но более быстрый ответ, а третий является наиболее универсальным, но требует наличия специальных достаточно сложных программ [2].