OCHRONA RADIOLOGICZNA - PROJEKT

Projekt pojemnika na odpady promieniotwórczego

59

F e

Jacek Góraj

1

WSTĘP

Celem pracy jest zaprojektowanie pojemnika na odpady promieniotwórczego

59

F e. Pojemnik ten powinien posiadać następujące cechy:

• Możliwość składowania w nim kwaśnych roztworów (pH ok. 6.0)

• Odpowiednia osłona przed promieniowaniem

• Możliwość przenoszenia pojemnika ręcznie przez kobietę

2

Obliczenia

Zgodnie z BHP kobieta pracująca w pracy stałej nie powinna podnosić cięża-
rów cięższych niż 12[kg]. Zatem waga pojemnika nie powinna przekraczać tej
wartości. Biorąc pod uwagę fakt, że osłona musi być obudowana elementami
do chwytania pojemnika, rezerwujemy 2[kg] masy pojemnika na elementy
dodatkowe. Izotop żelaza

59

F e emituje promieniowanie:

β − 466(53%)[keV ], 273(45%)[keV ], 131(1, 4%)[keV ]

oraz:

γ − 1291(44%)[keV ], 1099(56%)[keV ], 192(3%)[keV ], 142(1%)[keV ]

Promieniowanie beta jest dobrze pochłaniane przez szkło organiczne(pleksi).
Dodatkową ważną cechą tego typu materiału jest jego wysoka odporność na
czynniki kwaśne i zasadowe. Maksymalny zakres przenikania promieniowania
β możemy obliczyć z zależności

x =

R

max

ρ

p

leksi

=

0.014[g/cm

2

]

1.19[g/cm

3

]

= 0.012[cm]

(1)

1

Gdzie R

max

to maksymalny zasięg promieniowania β dla

59

F e. Zgodnie z

powyższym ustalamy grubość osłony ze szkła organicznego na 0.013[cm]. Za-
kładając, że nasz pojemnik ma kształt walca, przyjmujemy średnicę komory
na odpady promieniotwórcze równą 10[cm], a jego wysokość szacujemy na
h = 5[cm]. Pamiętając wartość gęstości pleksi, możemy obliczyć wagę pierw-
szej osłony:

m

pl

= ρ

pl

V

pl

= ρ

pl

(π(R+0.013)

2

(h+0.026)−π(R)

2

(h)) = 4.876[g] = 0.004876[kg]

(2)

Promieniowanie γ jest dobrze pochłaniane przez osłony z ciężkich pierwiast-
ków. W naszym projekcie użyjemy osłony żelaznej. Musimy pamiętać, na
jak ciężki pojemnik możemy sobie pozwolić. Jak widać powyżej, waga war-
stwy akrylowej jest pomijalnie mała. Znając sumę grubości osłony pleksi i
promienia komory wewnętrznej (R

2

= 5.012[cm])oraz gęstość żelaza równą

7.9[g/cm

3

], możemy policzyć grubość osłony żelaznej z zależności:

m

2

= ρ

F e

V

F e

= ρ

F e

(π(R

2

+ l)

2

(h + 2l) − πR

2
2

h)

(3)

Gdzie l to szukana grubość osłony. Numeryczne rozwiązanie równania da-
je nam tylko jedno rzeczywiste miejsce zerowe l = 2.36[cm]. Musimy teraz
sprawdzić, jaka aktywność źródła promieniowania

59

F e może znaleźć się w

pojemniku, aby nie produkowała ona dawki promieniowania większej od ta-
kiej, jaką może przyjąć pracownik. Roczna dawka promieniowania przyjęta
przez pracownika nie powinna przekraczać 20[mSv]. Szukaną aktywność ob-
liczamy ze wzoru na dawkę pochłanianą przez pracownika:

A =

Dkl

2

τ t

(4)

Gdzie D

= 20[mSv] na rok. Zakładając, że pracownik pracuje 5 dni w

każdym tygodniu roku po 8 godzin pracy, otrzymujemy

D =

1[h] ∗ 20[mSv]

52 ∗ 5 ∗ 8[h]

= 0.0096153[mSv]

(5)

Dalej - k - krotność osłabienia promieniowania, którą odczytujemy z wykresu
(2.1) i jest ona równa około 1.5; l to znana nam grubość warstwy równa
2.36[cm] = 0.0236[m]; τ - czyli równoważna wartość stałej ekspozycyjnej
dla

59

F e równa 16 ∗ 10

−3

[cGym

2

/hGBq]; t = 2080[h] - to ilość czasu (w

[h]), przez który pracownik w ciągu roku jest narażony na promieniowanie.
Możemy zatem obliczyć, że

A =

9.6153 ∗ 10

−3

[mSv] ∗ 1.5 ∗ (2.36[cm])

2

16 ∗ 10

−3

[

cGy∗m

2

h∗GBq

] ∗ 2080[h]

= 0.043[GBq]

(6)

2

Rysunek 2.1: Zależność krotności osłabienia promieniowania od grubości osło-
ny (dla żelaza)

Zgodnie z powyższym w pojemniku może znajdować się maksymalnie ta-
ka ilość promieniotwórczego

59

F e, aby jego liczba rozpadów na sekundę nie

przekraczała wartości 4.3 ∗ 10

4

.

3

Wnioski

Wymagania dotyczące pojemnika (waga, odpowiednie osłony, odporność na
dane pH) zostały spełnione. Zaprojektowany kontener nie posiada dużej po-
jemności, bowiem większa jej ilość drastycznie zmniejszałaby grubość osłony
przed promieniowaniem γ.

3

Bibliografia

[1] Science Gateway: http://www.sciencegateway.org/isotope/iron.html

[2] Wikipedia

[3] Wiesław Gorączko: Ochrona Radiologiczna

[4] http://www.robelit.pl/produkt/plyty-akrylowe—pleksa–pmma-1.html

4