Таблица 2. Ионизационные потери при прохождении ускоренных электронов различной энергии в воздушной среде

Таблица 2

Ионизационные потери при прохождении ускоренных электронов

различной энергии в воздушной среде

Для наиболее эффективного удаления образующихся вредностей целесообразно устанавливать местные отсосы вблизи мест образования этих вредностей.

При эксплуатации ускорителя с индивидуальной радиационной защитой продукты радиолиза воздуха образуются в небольшом объеме. В этом случае важно предотвратить распространение этих вредностей в пультовую и другие помещения, где постоянно находится персонал. Для этого производительность местного отсоса из зоны облучения должна быть такой, чтобы он обеспечил скорость движения воздуха в местах подсосов (вход и выход транспортера в зону облучения, щели и т.п.) не менее 0,5 м/с. Обычно это условие соблюдается при производительности местного отсоса 500 - 1000 м³/ч.

Существует несколько вариантов местной вентиляции из зоны облучения, а именно, отсоса воздуха:

на уровне действия пучка электронов по краю развертки его (с одной или обеих сторон технологического канала);

с обеих сторон ускорителя на выходе и входе технологического канала в зону облучения;

сверху радиационной защиты (индивидуальная защита ускорителей играет роль затяжного зонта).

Ускоритель может быть введен в действие лишь при включении местной вентиляции. Система местного отсоса из зоны облучения должна работать от отдельного вентилятора. Вентилятор должен быть вынесен за пределы помещения.

Ввиду малого объема зоны облучения на ускорителе электронов с индивидуальной защитой снижение концентрации газообразных продуктов радиолиза или активации в технологическом канале до ПДК (ДК_а) при работающем отсосе происходит практически за несколько секунд после выключения ускорителя, поэтому понятие запретного периода в этом случае теряет практический смысл.

Выброс в атмосферу воздуха, не содержащего кроме продуктов его радиолиза (озона и окислов азота) никаких других токсических или радиоактивных веществ, может производиться без предварительной очистки.

При наличии воздухообмена в зоне облучения образование озона и его распространение в объеме камеры при включенном ускорителе происходит непрерывно. Причем концентрация озона в воздухе зависит от организации вентиляции, объема камеры, места расположения ускорителя в рабочей камере, направления пучка электронов по отношению к направлению движения воздушных потоков. Поэтому точно концентрацию озона в воздухе рабочей камеры ускорителя можно рассчитать лишь исходя из конкретных условий, перечисленных выше.

Линейная скорость движения воздуха в рабочей камере () будет равна:

где К_кам - кратность воздухообмена в рабочей камере, ч^-1;

l - длина рабочей камеры, м.

В случае, когда пучок электронов направлен перпендикулярно направлению движения воздуха в рабочей камере, время нахождения каждой порции воздуха в зоне облучения (в пучке электронов) составит:

где а - средняя ширина сечения пучка электронов, м.

Тогда кратность воздухообмена в зоне облучения составит:

Таким образом определяются все параметры (t_зо; К_зо; ), необходимые для расчета концентрации озона в зоне пучка электронов.

Количество озона, образующегося за 1 ч, будет равно:

где: V_зо - объем зоны облучения, м³.

За 1 ч через рабочую камеру проходит L м³ воздуха:

L = V_кам·К_кам, м³/ч, (8)

где: V_кам - объем рабочей камеры, м³.

Концентрация озона в воздухе камеры при установившемся режиме будет равна:

Для охлаждения фольги выходного окна ускорителя ее обдувают струей сжатого воздуха с расходом около 100 м³/ч. Практически весь этот воздух проходит через пучок ускоренных электронов. Каждая порция воздуха будет находиться в зоне облучения около 1 секунды (t_зо = 0,0003 ч, К_зо = 3600 ч^-1). Подставляя значения t_зо и К_зо в (9), можно рассчитать концентрацию озона.

На ускорителях электронов высоких энергий (более 10 МэВ) происходит активация облучаемых компонентов среды и материалов по реакциям (, n), (, p) и существует опасность внутреннего облучения персонала за счет активации компонентов воздуха. Так, энергетический порог реакций и составляет 10,6 МэВ и 15,7 МэВ, соответственно.

Концентрация радиоактивного газа в воздухе зоны облучения во время работы ускорителя может быть рассчитана по формуле:

где: - постоянная скорости образования радиоактивного газа в воздухе, ;

T_1/2 - период полураспада образующегося радионуклида, ч;

E₀ - энергия электронов, МэВ.

Зависимость от энергии электронов приведена на рисунке 1.

В таблице 3 приведены значения запретного периода входа в рабочую камеру ускорителя, рассчитанные по приведенным в данном приложении формулам для тока пучка электронов J = 1 мА, кратности воздухообмена в рабочей камере К_кам = 25 ч^-1, объема камеры V_кам = 560 м³, расстояния от выходного окна ускорителя до мишени d = 5 м. Расчет проводился, исходя из образования озона, ¹³N и ¹⁵O.