Уханёва М.И., Хоботова Э.Б., д-р хим. наук

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

моделирование радиационного фона в помещениях

Естественные радионуклиды (ЕР), которые содержатся в строительных материалах, используемых для сооружения стен и междуэтажных перекрытий, создают поле гамма-излучения в жилых и производственных помещениях. Соотношение между мощностью дозы в помещении и удельной активностью радионуклидов в стройматериалах зависит от спектра гамма-излучения ЕР, размеров помещения, площади окон и дверей, толщины стен и перекрытий. Кроме того, в помещениях изменяется геометрия облучения человека: на улице она приближается к 2π, в помещении – 4π. Поэтому целью работы было моделирование изменения мощности дозы гамма-излучения строительных материалов в помещениях различной формы.

В зависимости от вида материалов (их активности), из которых изготовлены строительные конструкции, в разных точках объема помещения будет отличаться величина мощности экспозиционной дозы излучения.

Для практического определения радиационного фона в помещении может быть использована математическая модель, представленная на рис. 1, созданная в среде компьютерной программы Mathcard-14.

При построении данной модели методом конечных элементов было принято ряд условностей: рассматривалось только гамма-излучение стройматериалов, другими видами излучения, эксхаляцией радона в данной задаче пренебрежено; учитывалось одновременное поглощение гамма-излучения при прохождении толщи материала; материал считался изотропным, условия – стационарными; не учитывалась интерференция полей от разных источников; дозиметр, с помощью которого измерялась мощность, считался точечным по отношению к плите.

Рисунок 1 – Математическая модель для расчета пространственного изменения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения: A, B, H – размеры помещения; y₀ – высота площади измерения в системе координат (x, y, z); d – толщина слоя половинного ослабления материала; h – толщина плиты; P – мощность дозы, создаваемая единичным элементом плиты в точке, которая находится на единичном расстоянии R от его центра

Например, если все ограждающие конструкции помещения изготовлены из однородного строительного материала (рис. 2а), то повышение мощности дозы отмечается в его углах. Подъём мощности дозы по углам будет тем больше, чем выше помещение. Значительное повышение мощности дозы отмечено в углу помещения, две стены которого изготовлены из строительного материала с повышенной радиоактивностью (рис. 2б).

а б

Рисунок 2 – Пространственное изменение мощности экспозиционной дозы излучения внутри помещения: а – помещение ограждено однородным стройматериалом, б – две стены помещения изготовлены из стройматериала, обладающего повышенной радиоактивностью

От распределения мощности экспозиционной дозы зависит состояние здоровья человека и условия работы обслуживающего персонала в каменных помещениях, рациональное расположение рабочих мест, технологического оборудования и рационализация режимов его эксплуатации, в первую очередь прецизионного. Таким образом, данная математическая модель позволяет установить значение мощности экспозиционной дозы в заданных точках одного помещения, что дает возможность спрогнозировать вероятные дозы облучения людей еще на этапе проектирования зданий жилищного и промышленного назначения, с которого начинается технологическое обеспечение радиационной безопасности объектов строительства.