Osłanianie reaktorów jądrowych

Osłona biologiczna reaktora jądrowego musi być tak zaprojektowana, aby osłabiła intensywność promieniowania neutronów oraz promieniowania Y do wartości dopuszczalnej, zalecanej przez Międzynarodową Komisję Ochrony Radiologicznej (ICRP). Poniżej zostaną przedstawione powszechnie stosowane jednostki oraz zalecane obecnie dopuszczalne dawki napromieniowania.
Podstawową jednostką dla określenia dawki biologicznej promieniowania Y jest rentgen (R) (program uprawnienia budowlane na komputer).

Rentgenem nazywa się taką dawkę napromieniowania Y b, która w wyniku jonizacji 1 cm3 suchego powietrza o temperaturze 0°C i ciśnieniu 760 mm Hg (0,001293 g powietrza) wytworzy w nim jony niosące jednostkę elektrostatyczną ładunku każdego znaku. Energia, jaka wydzieli się wskutek pochłonięcia dawki IR w powietrzu, wynosi w przybliżeniu 87,7 erg/g (niezależnie od energii fotonu), natomiast przy napromieniowywaniu dawką IR miękkiej tkanki biologicznej energia ta wynosi ok. 98 erg/g (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Podczas gdy rentgen służy do pomiaru dawki promieniowania Y, rad *> stosuje się w przypadku takich promieniowań, jak A, FI oraz promieniowanie neutronowe. Jednostkę tę można stosować również dla promieniowania Y.

Rad jest jednostką pochłoniętej dawki i służy do określania pochłoniętej energii dowolnego promieniowania przez dowolny materiał. Jeden rad odpowiada pochłonięciu energii 100 erg/g napromieniowanego materiału (uprawnienia budowlane). W przypadku naświetlania miękkiej tkanki biologicznej promieniami Y dawka wyrażona w rentgenach jest w przybliżeniu taka sama jak dawka wyrażona w radach.
Wykazano doświadczalnie, że przy napromieniowaniu tkanki różnymi rodzajami promieniowań jądrowych, przy tych samych wielkościach pochłoniętej dawki, skutek biologiczny jest różny. W związku z tym wprowadzono pojęcie względnej skuteczności biologicznej (program egzamin ustny).

Dopuszczalna dawka tygodniowa dla pracownika zatrudnionego w polu działania promieniowań jądrowych wynosi 0,1 rem, co przy 40 godzinnym tygodniu pracy odpowiada mocy dawki 2,5 mrem/h (1 mrem = 0,001 rem). Przyrządy dozymetryczne, służące do pomiaru promieniowań jądrowych, wy- skalowane są zazwyczaj w radach (promieniowanie Y) lub w mrem/h. Dawka 450 rem jest śmiertelna w 50% przypadków (opinie o programie).

Teoria osłaniania źródeł promieniowania

Reakcjom jądrowym zachodzącym w reaktorach towarzyszy emisja różnych rodzajów promieniowań jądrowych. Intensywność tych promieniowań przewyższa miliardy razy wartości, które można uznać za bezpieczne dla organizmu ludzkiego. Należy podkreślić, że stopień uszkodzenia komórek żywych zarówno od ilości pochłoniętego promieniowania, jak i od jego energii. Celem osłon reaktorowych jest obniżenie intensywności promieniowań jądrowych do wartości bezpiecznej dla otoczenia (segregator aktów prawnych).

Spośród promieniowań jądrowych, które powstają bezpośrednio lub pośrednio w wyniku rozszczepień jąder atomów w reaktorze, największe znaczenie a względu na budowę osłon reaktorowych ma promieniowanie y oraz promieniowanie neutronowe. Ze względu na specyficzne oddziaływanie tych promieniowań na materię, osłony reaktorowe powinny zawierać ciężkie pierwiastki, które bardzo efektywnie osłabiają promieniowanie y, oraj pierwiastki lekkie, najlepiej substancje wodorowe, które obniżają energii prędkich neutronów rozszczepieniowych. Wychwytywanie neutronów powolnych (termicznych) można zrealizować przez zastosowanie silnych pochłania czy, takich jak np. bor lub kadm. Zasadniczym zadaniem osłony jest więc obniżenie energii neutronów.

Teoria osłaniania źródeł promieniowania y czystymi substancjami jest opracowana bardzo dokładnie i w literaturze fachowej można znaleźć szereg materiałów i publikacji na ten temat. W przypadku niejednorodnych osłon wielowarstwowych sytuacja nie jest taka prosta (promocja 3 w 1).

Podobnie wygląda zagadnienie hamowania neutronów, które nie większych trudności w przypadku czystych substancji wodorowych (woda ciężka woda, parafina), gdzie teoria zgadza się zadowalająco z doświadczeniami