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