Proračun zaštite od gama zračenja olovom. Proračun zaštite od gama zračenja

Opcija "a".

Učinak zračenja na ljudski organizam karakterizira apsorbirana doza zračenja

gdje je I γ puna gama konstanta datog radioaktivnog izotopa, p cm 2 / mCi h.

C – aktivnost izvora, mCi, t – vrijeme ekspozicije, h;

R je rastojanje od izvora do ozračenog objekta, cm Prelaz sa aktivnosti (mikrokurije) na gama ekvivalente (u miligramskim ekvivalentima radijuma G) i obrnuto vrši se prema odnosu sa I γ = G 8,25, gde je 8,25. – jonizaciona konstanta radijuma.

t = 41 – broj sati rada sedmično.

Prilikom određivanja debljine ekrana polazimo od potrebe da se minimizira intenzitet toka zračenja. Za lica kategorije A (osoblje – stručni radnici koji direktno rade sa izvorima jonizujućeg zračenja) dozvoljena je najveća dozvoljena doza (MAD), utvrđena „Standardom radijacione bezbednosti NRB – 76 i osnovnim pravilima za rad sa radioaktivnim supstancama i drugim izvorima zračenja”. Jonizujuće zračenje OSB - 72/80 je jednako 100 mrem/tjedno

1 rem je jedinica doze bilo koje vrste jonizujućeg zračenja u biološkom tkivu tijela, koje izaziva isti biološki učinak kao doza od 1 rad rendgenskog ili gama zračenja.

1 rad je vansistemska jedinica apsorbovane doze bilo kojeg jonizujućeg zračenja: 1 rad = 0,01 J/kg.

Za gama zračenje, rem je numerički jednak 1 rendgenu.

Dakle, naknada za saobraćaj = 100 mr/tjedno. Izračunati intenzitet zračenja je 54 r/nedjeljno, tj. prelazi dozvoljenu granicu od 54 · 0,1 = 540 puta. To znači da ekran mora osigurati slabljenje intenziteta zračenja za K = 540 puta. zato:

Opcija "B".

Procijenjena doza zračenja
r/h,

gdje je M – γ izotopski ekvivalent u mg – Ra ekvivalent; 8,4 – γ – konstanta Ra sa platinastim filterom debljine 0,5 mm, p cm 2 / mCi h.

R – udaljenost od izvora do radnog mjesta, cm.

Maksimalna dozvoljena brzina apsorbovane doze za operatera kategorije “A” je P 0 = 0,1 r/tjedno = 100/t, mr/h.

gdje je: t – radno vrijeme u sedmicama, sa 6-satnim radnim danom t = 30 sati.

Potreban omjer slabljenja

Potreban omjer slabljenja uzimajući u obzir sigurnosni faktor

gdje je n faktor sigurnosti ≥2.

Debljina ekrana za smanjenje fluksa zračenja za 3,9 puta određena je formulom:

gdje je  linearni koeficijent slabljenja zračenja od materijala ekrana.

Da bi se zračenje s visokim atomskim brojem smanjilo do velike gustine, slijedeći su prikladni za svoja zaštitna svojstva: a) nerđajući čelik; b) liveno gvožđe; c) beton; d) volfram: e) olovo.

Uzmimo energiju izotopa za p-zračenje kao 3 M3B. Koristeći referentne podatke za energiju zračenja P = 3 MzV, određujemo linearne koeficijente slabljenja (tabela 8.c181):

za gvožđe:  f = 0,259 cm –1;

za beton:  b = 0,0853 cm –1;

za volfram:  in = 0,786 cm –1;

za olovo:  c = 0,48 cm –1.

Debljine ekrana, izračunate za 3,9 puta slabljenje zračenja sa faktorom sigurnosti 2, od razmatranih materijala biće jednake:

a) gvožđe:

b) beton:

c) volfram:

d) olovo:

Tako bi za stacionarni ekran najpraktičniji i najjeftiniji bio betonski ekran debljine najmanje 24 cm; za mobilne ekrane može se koristiti olovo debljine najmanje 4,3 cm, željezo debljine najmanje 8,0 cm ili volfram debljine najmanje 2,65 cm; za sklopivi metalni ekran možete koristiti metalne blokove u obliku strelice (cigle od lijevanog željeza) s debljinom zida od najmanje 8 cm.

Proračun zaštite od alfa i beta zračenja

Metoda vremenske zaštite.

Metoda zaštite na daljinu;

Metoda zaštite barijere (materijala);

Doza vanjskog zračenja iz izvora gama zračenja proporcionalna je vremenu izlaganja. Osim toga, za one izvore koji se po veličini mogu smatrati točkastim, doza je obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti od nje. Posljedično, smanjenje doze zračenja osoblju iz ovih izvora može se postići ne samo korištenjem metode zaštite barijere (materijala), već i ograničavanjem vremena rada (vremenska zaštita) ili povećanjem udaljenosti od izvora zračenja do radnika (udaljenost zaštita). Ove tri metode se koriste u organizaciji zaštite od zračenja u nuklearnim elektranama.

Za izračunavanje zaštite od alfa i beta zračenja obično je dovoljno odrediti maksimalnu dužinu puta, koja zavisi od njihove početne energije, kao i od atomskog broja, atomska masa i gustina upijajuće supstance.

Zaštita od alfa zračenja u nuklearnim elektranama (na primjer, pri primanju “svježeg” goriva) zbog kratkih dužina puta u tvari nije teška. Alfa-aktivni nuklidi predstavljaju glavnu opasnost samo pri unutrašnjem zračenju tijela.

Maksimalni slobodni put beta čestica može se odrediti pomoću sljedećih približnih formula, vidi:

za vazduh - R β =450 E β, gde je E β granična energija beta čestica, MeV;

za lake materijale (aluminijum) - R β = 0,1E β (kod E β< 0,5 МэВ)

R β =0,2E β (pri E β > 0,5 MeV)

U praksi u nuklearnim elektranama postoje izvori gama zračenja različitih konfiguracija i veličina. Brzina doze iz njih može se izmjeriti odgovarajućim instrumentima ili izračunati matematički. Općenito, brzina doze iz izvora određena je ukupnom ili specifičnom aktivnošću, emitovanim spektrom i geometrijskim uvjetima - veličinom izvora i udaljenosti do njega.

Najjednostavniji tip gama emitera je tačkasti izvor . Predstavlja gama emiter kod kojeg se, bez značajnog gubitka tačnosti proračuna, mogu zanemariti njegove dimenzije i samoapsorpcija zračenja u njemu. U praksi, svaka oprema koja je gama emiter na udaljenosti većoj od 10 puta njene veličine može se smatrati tačkastim izvorom.

Za izračunavanje zaštite od fotonskog zračenja prikladno je koristiti univerzalne tablice za izračunavanje debljine zaštite ovisno o faktoru slabljenja zračenja K i energiji gama zraka. Takve tabele su date u referentnim knjigama o radijacionoj sigurnosti i izračunate su na osnovu formule za slabljenje u materiji širokog snopa fotona iz tačkastog izvora, uzimajući u obzir faktor akumulacije.

Metoda zaštite barijere (uska i široka geometrija snopa). U dozimetriji postoje koncepti "širokih" i "uskih" (kolimiranih) snopova fotonskog zračenja. Kolimator, poput dijafragme, ograničava ulazak raspršenog zračenja u detektor (slika 6.1). Uski snop se koristi, na primjer, u nekim instalacijama za kalibraciju dozimetrijskih instrumenata.

Rice. 6.1. Dijagram uskog snopa fotona

1 - kontejner; 2 - izvor zračenja; 3 - dijafragma; 4 - uski snop fotona

Rice. 6.2. Slabljenje uskog snopa fotona

Slabljenje uskog snopa fotonskog zračenja u štitu kao rezultat njegove interakcije s materijom događa se prema eksponencijalnom zakonu:

I = I 0 e - m x (6.1)

gdje je Io proizvoljna karakteristika (gustina protoka, doza, brzina doze, itd.) početnog uskog snopa fotona; I - proizvoljna karakteristika uske grede nakon prolaska kroz zaštitu debljine x , cm;

m - linearni koeficijent slabljenja, koji određuje udio monoenergetskih (koji imaju istu energiju) fotona koji su doživjeli interakciju u zaštitnoj tvari po jedinici puta, cm -1.

Izraz (7.1) vrijedi i kada se umjesto linearnog koristi maseni koeficijent slabljenja m m. U tom slučaju, debljinu zaštite treba izraziti u gramima po kvadratnom centimetru (g/cm 2), tada će proizvod m m x ostati bezdimenzionalni.

U većini slučajeva, pri proračunu slabljenja fotonskog zračenja koristi se široki snop, odnosno snop fotona gdje je prisutno raspršeno zračenje, što se ne može zanemariti.

Razliku između rezultata mjerenja uskih i širokih greda karakterizira faktor akumulacije B:

B = Iwide/Usko, (6.2)

što zavisi od geometrije izvora, energije primarnog fotonskog zračenja, materijala sa kojim fotonsko zračenje interaguje i njegove debljine, izražene u bezdimenzionalnim jedinicama mx .

Zakon slabljenja za široki snop fotonskog zračenja izražava se formulom:

I širina = I 0 B e - m x = I 0 e - m širina x; (6.3),

gdje je m, m shir linearni koeficijent slabljenja za uske i široke fotonske zrake, respektivno. Vrijednosti m i IN za različite energije i materijale date su u priručniku o radijacijskoj sigurnosti. Ako referentne knjige ukazuju na m za široki snop fotona, onda faktor akumulacije ne treba uzimati u obzir.

Za zaštitu od fotonskog zračenja najčešće se koriste sljedeći materijali: olovo, čelik, beton, olovno staklo, voda itd.

Metoda zaštite barijere (proračun zaštite po slojevima poluprigušenja). Faktor slabljenja zračenja K je omjer izmjerene ili izračunate efektivne (ekvivalentne) brzine doze P meas bez zaštite i dozvoljenog nivoa prosječne godišnje efektivne (ekvivalentne) brzine doze P avg u istoj tački iza zaštitnog ekrana debljine x :

P av = PD A /1700 sat = 20 mSv / 1700 sat = 12 μSv/sat;

gdje je P av – dozvoljeni nivo prosječne godišnje efektivne (ekvivalentne) jačine doze;

PD A - efektivna (ekvivalentna) granica doze za osoblje grupe A.

1700 sati – fond radnog vremena za osoblje grupe A za godinu.

K = P mjere / P avg;

gdje je Rmeas izmjerena efektivna (ekvivalentna) brzina doze bez zaštite.

Prilikom određivanja potrebne debljine zaštitnog sloja datog materijala x (cm) pomoću univerzalnih tablica, treba znati energiju fotona e (MeV) i faktor slabljenja zračenja K .

U nedostatku univerzalnih tablica, brzo određivanje približne debljine zaštite može se izvršiti korištenjem približnih vrijednosti vrijednosti poluslabljenja fotona u geometriji širokog snopa. Sloj poluslabljenja Δ 1/2 je zaštitna debljina koja smanjuje dozu zračenja za 2 puta. Sa poznatim faktorom slabljenja K, moguće je odrediti potreban broj slojeva poluprigušenja n i, posljedično, debljinu zaštite. Po definiciji K = 2 n Pored formule, predstavljamo približni tabelarni odnos između faktora slabljenja i broja slojeva poluslabljenja:

Sa poznatim brojem slojeva poluprigušenja n, debljina zaštite je x = Δ 1/2 n.

Na primjer, sloj poluprigušenja Δ 1/2 za olovo je 1,3 cm, za olovno staklo - 2,1 cm.

Način zaštite na daljinu. Brzina doze fotonskog zračenja iz točkastog izvora u praznini varira obrnuto s kvadratom udaljenosti. Stoga, ako je brzina doze Pi određena na nekoj poznatoj udaljenosti Ri , tada se brzina doze Px na bilo kojoj drugoj udaljenosti Rx izračunava po formuli:

P x = P 1 R 1 2 / R 2 x (6.4)

Metoda vremenske zaštite. Način zaštite vremena (ograničavanje vremena na koje zaposlenik ostaje pod uticajem jonizujuće zračenje) se najviše koristi u radu opasnim od zračenja u zoni kontrolisanog pristupa (CAZ). Ovi radovi se dokumentuju u dozimetrijskom radnom nalogu, u kojem je naznačeno dozvoljeno vreme za izvođenje radova.

Poglavlje 7. METODE REGISTRACIJE IONIZUJUĆEG ZRAČENJA

Na broj tehnička sredstva zaštita uključuje ugradnju raznih paravana od materijala koji reflektiraju i upijaju radioaktivnog zračenja.

Izraz „ekran” odnosi se na mobilne (Slika 8.1) ili stacionarne štitove dizajnirane da apsorbuju ili umanjuju jonizujuće zračenje. Ekrani su zidovi kontejnera za transport radioaktivnih izotopa, zidovi sefova za njihovo skladištenje, zidovi kutija (slika 8.2) itd.

Prilikom proračuna zaštitnih ekrana određuje se njihov materijal i debljina, koji zavise od vrste zračenja, energije čestica i kvanta i potrebnog faktora slabljenja. Karakteristike zaštitnih materijala i iskustvo u radu sa izvorima zračenja omogućavaju da se ocrtaju preferencijalna područja upotrebe određenog zaštitnog materijala. Metal se najčešće koristi za izradu mobilnih uređaja, i građevinski materijali(beton, cigla, itd.) - za izgradnju stacionarnih zaštitnih uređaja.

Za sisteme za gledanje najčešće se koriste prozirni materijali i stoga moraju imati ne samo dobra zaštitna, već i visoka optička svojstva. Ovim zahtjevima dobro ispunjavaju sljedeći materijali: olovno staklo, krečno staklo, staklo sa tečnim punilom (cink bromid, cink hlorid).

Olovna guma se koristi kao zaštitni materijal od gama zraka.

Proračun zaštitnih paravana zasniva se na zakonima interakcije razne vrste zračenje materijom. Zaštita od alfa zračenja nije težak zadatak, jer alfa čestice normalne energije apsorbuje sloj živog tkiva od 60 mikrona, dok je debljina epiderme (mrtve kože) 70 mikrona. Sloj zraka od nekoliko centimetara ili list papira dovoljna je zaštita od alfa čestica.

Kada beta zračenje prolazi kroz tvar, nastaje sekundarno zračenje, stoga je potrebno koristiti lagane materijale (aluminij, pleksiglas, polistiren) kao zaštitne, jer se energija kočnog zračenja povećava sa povećanjem atomskog broja materijala.

Za zaštitu od beta čestica (elektrona) visoke energije koriste se olovni ekrani, ali unutrašnja obloga ekrana mora biti izrađena od materijala sa malim atomskim brojem kako bi se smanjila početna energija elektrona, a samim tim i energija zračenja koja nastaje u olovu.

Debljina aluminijumskog zaštitnog ekrana (g/cm 2) određuje se iz izraza

gdje je E max maksimalna energija beta spektra datog radioaktivnog izotopa, MeV.

Prilikom proračuna zaštitnih uređaja prvo je potrebno uzeti u obzir spektralni sastav zračenja, njegov intenzitet, kao i udaljenost od izvora na kojem se nalazi operativno osoblje i vrijeme provedeno u zoni izloženosti. zračenje.

Trenutno su, na osnovu dostupnih proračunskih i eksperimentalnih podataka, poznate tabele faktora slabljenja, kao i različite vrste nomograma koji omogućavaju određivanje debljine zaštite od gama zračenja različitih energija. Kao primjer na sl. 8.3 prikazan je nomogram za izračunavanje debljine olovne zaštite od tačkastog izvora za široki snop Co 60 gama zračenja, koji osigurava smanjenje doze zračenja na maksimalno dozvoljenu. Na apscisnoj osi je prikazana debljina zaštite d, na osi ordinata prikazan je koeficijent K 1, jednaka

(8.1)

Gdje M- gama ekvivalent lijeka, mEq Ra; t- vrijeme rada u zoni izloženosti zračenju, h; R- udaljenost od izvora, cm.

Rice. 8.3. Nomogram za proračun Sl. 8.4. Nomogram za obračun

debljina olova zaštita od debljine zaštite od gama zračenja

tačkasti izvor za široki faktor slabljenja

snop gama zračenja Co 60

Zamjena vrijednosti M, R I t u izraz (8.1), definišemo

Prema nomogramu (vidi sliku 8.3) dobijamo da za K 1= 2.5. 10 -1 debljina olovne zaštite d= 7 cm.

Druga vrsta nomograma prikazana je na Sl.

gdje je D 0 - doza koju stvara izvor zračenja u datoj tački u odsustvu zaštite; D- doza koja se mora stvoriti u datoj tački nakon zaštitnog uređaja.

Pretpostavimo da je potrebno izračunati debljinu zidova prostorije u kojoj se nalazi gama-terapijska jedinica, napunjena lijekom Cs 137 pri 400 g-eq Ra (M= 400.000 mEq Ra). Najbliža udaljenost od susjedne prostorije u kojoj se nalazi servisno osoblje je L=600 cm. Prema sanitarnim normama, u susjednim prostorijama u kojima se nalaze osobe koje ne rade sa radioaktivnim supstancama, doza zračenja ne smije prelaziti 0,03 rem/tjedno ili za gama zračenje približno 0,005 rad po radnom danu, tj. D = 0,005 rad per t= 6 sati Za procjenu faktora slabljenja koristimo formulu (8.2).

Prema sl. 8.4 utvrđujemo da za K = 1.1. 10 4 debljina betonske zaštite je cca 70 cm.

Prilikom odabira zaštitnog materijala morate se voditi njegovim strukturnim svojstvima, kao i zahtjevima za veličinu i težinu zaštite. Za zaštitne navlake razne vrste(gama terapeutska, detekcija gama grešaka), kada masa igra značajnu ulogu, najpovoljniji zaštitni materijali su oni koji najbolje prigušuju gama zračenje. Što je veća gustina i serijski broj supstance, to je veći stepen slabljenja gama zračenja.

Stoga se u gore navedene svrhe najčešće koristi olovo, a ponekad i uranijum. U ovom slučaju debljina zaštite je manja nego kod upotrebe drugog materijala, a samim tim i težina zaštitnog omotača.

Prilikom stvaranja stacionarne zaštite (tj. zaštite prostorija u kojima se radi s gama izvorima), osiguravajući boravak ljudi u susjednim prostorijama, najekonomičnije je i najprikladnije koristiti beton. Ako je riječ o mekom zračenju, u kojem fotoelektrični efekat igra značajnu ulogu, betonu se dodaju tvari s velikim serijskim brojem, posebno barit, što omogućava smanjenje debljine zaštite.

Voda se često koristi kao zaštitni materijal za skladištenje, tj. lijekovi se uranjaju u bazen vode čija debljina sloja osigurava potrebno smanjenje doze zračenja na sigurne razine. Ako postoji zaštita od vode, prikladnije je puniti i puniti jedinicu, kao i obavljati popravke.

U nekim slučajevima radni uvjeti s izvorima gama zračenja mogu biti takvi da je nemoguće stvoriti stacionarnu zaštitu (prilikom punjenja instalacija, vađenja radioaktivnog lijeka iz spremnika, kalibracije uređaja itd.). Ovdje se misli na to da je aktivnost izvora niska. Da bi se servisno osoblje zaštitilo od izloženosti, potrebno je koristiti, kako kažu, “zaštitu vremenom” ili “zaštitu daljinom”. To znači da sve manipulacije s otvorenim izvorima gama zračenja treba izvoditi pomoću dugih hvataljki ili držača. Osim toga, ova ili ona operacija mora se izvesti samo u onom vremenskom periodu u kojem doza koju primi radnik ne prelazi utvrđenu. sanitarna pravila normama. Takav rad se mora obavljati pod nadzorom dozimetrista. Istovremeno, u prostoriji ne smije biti neovlaštenih osoba, a prostor u kojem doza prelazi maksimalno dozvoljenu za vrijeme rada mora biti ograđena.

Potrebno je povremeno pratiti zaštitu pomoću dozimetrijskih instrumenata, jer s vremenom može djelomično izgubiti zaštitna svojstva zbog pojave određenih neprimjetnih narušavanja integriteta, na primjer, pukotina u betonskim i barit-betonskim ogradama, udubljenja i loma u olovni listovi itd.

Proračun zaštite od neutrona vrši se pomoću odgovarajućih formula ili nomograma. Za zaštitu od neutronskog zračenja koriste se materijali koji sadrže vodonik (voda, parafin), kao i berilijum, grafit itd. Za zaštitu od niskoenergetskih neutrona u beton se unose jedinjenja bora: boraks, kolemanit itd. Za kombinovane. za zaštitu od neutrona i gama zraka koriste se mješavine teških materijala sa vodom ili materijalima koji sadrže vodonik, kao i slojeviti ekrani od teških i lakih materijala (olovo - polietilen, željezo - voda itd.).

Praktično nema čistih neutronskih tokova. U svim izvorima, pored neutrona, postoje snažni tokovi gama zračenja koji nastaju tokom procesa fisije, kao i prilikom raspada fisionih produkata. Stoga je prilikom projektovanja zaštite od neutrona uvijek potrebno istovremeno osigurati zaštitu od gama zračenja.

Kriterijum za izračunavanje parametara zaštite od spoljašnjeg zračenja je efektivna granica doze, koja za radnike sa radioaktivnim supstancama (osoblje A kategorije) iznosi 20 mSv godišnje (tab.

67). Iako ograničenje sedmične doze trenutno nije regulirano, u proračunima je pogodnije koristiti sedmičnu dozu, koja, uz ujednačenu distribuciju godišnje izloženosti, iznosi 0,4 mSv.

Zamjenom vrijednosti sedmične doze, podešavanjem mjernih jedinica i izražavanjem udaljenosti u metrima, možete dobiti pojednostavljenu formulu za izračunavanje glavnih parametara zaštite:

gdje je m aktivnost izvora zračenja, u Bq; t - vrijeme ozračivanja po radnoj sedmici, u satima; R je udaljenost od izvora zračenja, u m; 1,8 x 10 8 - faktor konverzije.

Jer ovu formulu odražava odnos između aktivnosti izvora, udaljenosti i vremena ekspozicije u sigurnim radnim uslovima, može se koristiti za izračunavanje osnovnih parametara zaštite.

Zaštita količine sastoji se od određivanja maksimalne dozvoljene aktivnosti izvora kojom se može upravljati bez ekrana za određeno vrijeme na datoj udaljenosti.

Primjer. Operater stalno radi na udaljenosti od 1 m od izvora zračenja 36 sati sedmično. Koja je maksimalna aktivnost izvora zračenja s kojim može raditi? Koristeći formulu izračunavamo:

Vremenska zaštita je da se odredi period rada sa radioaktivna supstanca tokom sedmice, što stvara bezbedne uslove (bez prekoračenja PD) tokom neprekidnog rada.

Primjer. U laboratoriji rade sa izvorom zračenja sa aktivnošću 5,8x10 7 Bq na udaljenosti od 1 m od njega. Potrebno je odrediti dozvoljeno vrijeme rada (nedjeljno). Koristeći formulu izračunavamo:

Zaštita daljinom sastoji se u određivanju udaljenosti od radnika do izvora zračenja na kojoj je (s obzirom na izvor i vrijeme) moguće bezbjedno raditi.

Primjer. Medicinska sestra na odjelu radiologije priprema preparate radijuma sa aktivnošću od 5,8x10 b Bq svakog dana u trajanju od 6 sati. Na kojoj udaljenosti od izvora treba da radi?

Zaštita štita se zasniva na sposobnosti materijala da apsorbuju radioaktivno zračenje. Intenzitet apsorpcije γ-zračenja je direktno proporcionalan specifična težina materijala i njihove debljine i obrnuto je proporcionalna energiji zračenja.

Prilikom eksternog ozračivanja a-česticama, nema potrebe za zaštitom, jer a-čestice imaju kratak domet u vazduhu i dobro ih zadržavaju drugi materijali (list papira ne propušta a-čestice).

Za zaštitu od β-zračenja treba koristiti lagane materijale: aluminijum, staklo, plastiku itd. Sloj aluminijuma debljine 0,5 cm potpuno blokira β-čestice.

Za zaštitu od γ-zraka, ekrani napravljeni od teški metali: olovo, liveno gvožđe i drugi teški materijali (beton). Također možete koristiti zemlju, vodu itd.

Debljina zaštitnog ekrana, koja će smanjiti snagu γ-zračenja do maksimalno dozvoljenih nivoa, može se izračunati na dva načina: 1) pomoću tabela (uzimajući u obzir energiju zračenja); 2) prema sloju poluprigušenja (bez uzimanja u obzir energije zračenja).

Proračun debljine sita pomoću tabela. U zavisnosti od energije γ-zračenja, njegova prodorna sposobnost će biti različita. Zbog toga su za precizno izračunavanje debljine zaštitnih ekrana sačinjene posebne tabele koje uzimaju u obzir faktor slabljenja i energiju zračenja (tablica 68).

Primjer. Radnik u laboratoriji koji pakuje radioaktivno zlato 198 Au sa energijom zračenja od 0,8 MeV će dobiti dozu zračenja od 2,0 mSv bez zaštite za nedelju dana. Koju debljinu olovnog ekrana treba koristiti za stvaranje sigurnih uslova za rad laboratorijskog asistenta?

Vrijednost koeficijenta slabljenja (faktora prigušenja) određuje se po formuli:

gdje je K faktor slabljenja; P - primljena doza; P 0 - maksimalna dozvoljena doza.

Debljina olovnog zaštitnog ekrana (mm) u zavisnosti od faktora slabljenja i energije γ-zračenja (široki snop)

Tabela 68

Kraj tabele 68

U našem primjeru:

68 na presjeku linija koje odgovaraju faktoru slabljenja 5 i energiji zračenja od 0,8 MeV, nalazimo da bi potrebna debljina olovnog ekrana trebala biti 22 mm.

Ako se podaci o faktoru slabljenja i energiji zračenja ne poklapaju s onima navedenim u tablici, rezultat se nalazi interpolacijom ili se koriste sljedeći brojevi koji pružaju pouzdaniju zaštitu.

Odaberite poprečni presjek poprečne grede i užeta za podizanje vretena valjaonice.

Početni podaci:

Težina vretena Q=160 kN;

poprečna dužina l=6m;

poprečna greda se savija.

Nacrtajte dijagram remena.

Odaberite presjek poprečne grede, vrstu i presjek užeta.

Rješenje:

Šema remenja sa pomicanjem u dvije točke.

Rice. 21 – Dijagram remena. 1 – težište tereta;

2 – poprečna; 3 – valjak; 4 – remen

Određivanje sile zatezanja u jednoj grani remena

S = Q / (m cos) = k Q / m = 1,42 160 / 2 = 113,6 kN.

gdje je S projektna sila primijenjena na remen bez uzimanja u obzir preopterećenja, kN;

Q – težina podignutog tereta, kN;

 – ugao između smera dejstva projektne sile priveznice;

k – koeficijent, u zavisnosti od ugla nagiba grane remena prema vertikali (pri =45 o k=1,42);

m – ukupan broj sling grane.

Odredite silu loma u grani remena:

R = S · k z = 113,6 · 6 = 681,6 kN.

gdje je k z faktor sigurnosti za remen.

Biramo uže tipa TK 6x37 prečnika 38 mm. Sa izračunatom vlačnom čvrstoćom žice od 1700 MPa, koja ima silu kidanja od 704 000 N, odnosno najbližu većoj sili kidanja koja je potrebna proračunom od 681 600 N.

Izbor poprečnog presjeka grede

Sl. 22 – Projektni dijagram traverze

P = Q k p k d = 160 1,1 1,2 = 211,2

gdje je k p koeficijent preopterećenja, k d je dinamički koeficijent opterećenja.

Maksimalni moment savijanja u hodu:

M max = P a / 2 = 211,2 300 / 2 = 31680 kN cm,

gdje je a pomicanje kraka (300 cm).

Potreban moment otpora poprečnog presjeka poprečne grede:

W tr > = M max / (n R od ) = 31680 / (0,85 21 0,9) = 1971,99 cm 3

gdje je n = 0,85 – koeficijent radnih uslova;

 – koeficijent stabilnosti na savijanje;

R od – projektna otpornost na savijanje u traverzi, Pa.

Odabiremo dizajn poprečne grede s prolaznim presjekom, koji se sastoji od dvije I-grede povezane čeličnim pločama br. 45 i određujemo moment otpora traverze u cjelini:

Š d x = 1231 cm 3

Š x = 2 · Š d x = 2 · 1231 = 2462 cm 3 > Š tr = 1971,99 cm 3,

koji zadovoljava uslov čvrstoće za projektovani poprečni presek traverze.

9. Proračun konstrukcije i čvrstoće

9.1. Proračun zaštitnog kućišta viševretenskog vertikalnog poluautomatskog tokaričkog stroja Primjer 37

Početni podaci:

Zaštitno kućište viševretenskog vertikalnog poluautomatskog struga je pravougaona čelična konstrukcija dužine l = 750 mm, širine b = 500 mm i debljine S. Na krajevima je stegnuta u držače tako da sistem se može posmatrati kao greda koja leži na dva oslonca.

Čipovi imaju težinu G = 0,2 g i lete prema kućištu brzinom V = 10 m/s i udaraju u kućište okomito na njegovu sredinu.

Udaljenost od mjesta odvajanja strugotine u zoni rezanja do kućišta:

Odredite debljinu lima od koje se može napraviti zaštitno kućište.

RJEŠENJE:

Kao rezultat udara strugotina, kućište se deformiše. Najveći otklon će uzrokovati strugotine koje su se uhvatile u njegovoj sredini. Pritisak koji odgovara ovom otklonu je:

,

gdje je E modul elastičnosti materijala kućišta. Za čelični lim:

E = 2·10 6 kg/cm2;

I – moment inercije grede – kućište. Za pravougaoni presjek:

f – otklon kućišta na mjestu udara:

l – dužina kućišta.

Energija akumulirana u kućištu jednaka je:

U trenutku maksimalnog otklona kućišta, sila će se u potpunosti pretvoriti u potencijalnu energiju deformacije kućišta, tj.