aneb návrh vlastní radiační ochrany proti ionizujícímu záření Get ready for Krakatit aneb návrh vlastní radiační ochrany proti ionizujícímu záření Marek Chadim, Martina Novotná

ELI Beamlines výzkumné centrum v Dolních Břežanech bude zde instalován nejintenzivnější laserový systém na světě očekávají se významné výsledky jak v astrofyzice a fyzice plazmatu, tak v medicíně a nanotechnologiích laser L-4 nazývaný Krakatit pak bude laser s vůbec největším výkonem na světě (10 PW)

Proč je třeba radiační ochrana u laseru? laser Krakatit bude využíván k produkci ionizujícího záření (pomocí interakce svazku s terčem) proto je třeba postavit ochranu (tzv. radiační štít), aby byli ochráněni jak vědečtí pracovníci v tzv. control roomu, tak elektronika v místnosti se svazkem

Princip ALARA všeobecné pravidlo, jak se chovat při styku s radiací říká nám, že naše ozáření má být „tak malé, jak jen to jde“ (As Low As Reasonably Achievable) míru našeho ozáření mohou ovlivnit tři faktory: čas vzdálenost ochrana

Veličiny aktivita A = N/t [Bq] dávka D = ε/m [Gy] efektivní dávka E = wT · wR · DR,T [Sv] okolní ekvivalentní dávka H∗ „efektivní dávka, kterou byste získali za jednu hodinu, kdyby jste stáli v místě detektoru“

Naše úloha v ELI zatím žádný laser v provozu není, a proto jsme místo něj použili radioktivní zdroje záření: 137-Cs, 241-Am a 60-Co naším úkolem bylo vytvořit z poskytnutých materiálů (betonový kvádr, čtyři ocelové válečky a dvě olověné destičky) dostačující radiační ochranu pro potenciální osoby v kontrolní místnosti a elektroniku v místnosti se zdrojem, které byly načrtnuty na stole v laboratoři, v níž jsme pracovali

Měření poté, co jsme sestavili náš radiační štít, změřili jsme v požadovaných bodech okolní ekvivalentní dávku pomocí Geiger-Müllerova počítače cílem bylo, aby její hodnota byla co možná největší v místě terče, a naopak aby v kontrolní místnosti ani tam, kde je elektronika, nepřesahovala 1 μSv/h

Simulace v programu Flair situaci, kterou jsme vytvořili v laboratoři, jsme poté nasimulovali v programu Flair, který užívá kódu FLUKA pro metodu Monte Carlo výsledná data jsme potom porovnali s naměřenými možné nepřesnosti u kobaltu a cesia mohou být způsobeny drobnou statistickou fluktuací detekovaných částic podstatně větší rozdíly u americia jsou způsobeny příliš nízkými energiemi emitovaných fotonů, které námi užitý počítač neumí změřit

2D distribuce okolní ekvivalentní dávky v závislosti na poloze v prostoru

3D distribuce okolní ekvivalentní dávky v závislosti na poloze v prostoru v úrovni zdroje pro 137-Cs

3D distribuce okolní ekvivalentní dávky v závislosti na poloze v prostoru v úrovni zdroje pro 60-Co

3D distribuce okolní ekvivalentní dávky v závislosti na poloze v prostoru v úrovni zdroje pro 241-Am

Porovnání naměřených hodnot a hodnot získaných simulací H* [µSv/h] Cs Am Co x y simulace měření sim. m. 10 2,52 2,88 3,64 1,00 11,72 18,51 20 0,71 0,97 1,04 0,25 3,33 5,58 30 0,32 0,59 0,45 0,14 1,56 3,73 5 -20 0,61 0,54 0,42 0,12 3,20 3,68 0,56 0,48 0,41 0,11 3,58 40 0,17 0,27 0,08 0,88 2,50 0,26 0,23 0,07 1,63 2,28 -30 0,09 0,06 0,69 1,30 35 0,19 0,05 1,28 0,18 0,21 0,04 1,27 -40 0,20 0,03 0,40 0,13 0,01 0,39 0,00 0,72

Co z toho plyne: radiace klesá směrem od zdroje betonový kvádr a další objekty, které jsme použili pro vytvoření našeho štítu, ionizující záření výrazně zeslabily pro 137-Cs a 241-Am se nám podařilo vytvořit dostačující štít

Co z toho plyne: jelikož jsme náš štít sestavovali prvně pro cesium, je z výsledků zřejmé, že kdybychom začínali se stavbou štítu pro jiný zdroj, počínali bychom si jinak pro americium by stačil štít menší, nemuseli bychom využít tolik materiálu pro kobalt bychom naopak použili materiálu více, neboť s tímto štítem se nám nepodařilo splnit zadané podmínky (okolní ekvivalentní dávka překračovala hodnotu 1 μSv/h)

Děkujeme za pozornost! Reference: [1] Online manuál ke kódu FLUKA: http://www.fluka.org/fluka.php?id=man_onl [2] Oficiální stránky projektu ELI Beamlines: https://www.eli-beams.eu/cz/