Hvordan beregne doser fra Flux

Ioniserende stråling er farlig. Ioniserende stråling består av partikler eller fotoner som bærer så høy energi at de kan pløye gjennom atomer av et materiale, slik kjemisk og fysisk ødeleggelse i kjølvannet. To forskjellige måter å overvåke faren på grunn av radioaktive kilder eksisterer. Ett sett av parametere måler aktivitet, og et annet sett tiltak eksponering. Et konkret eksempel: fluks er et mål for aktivitet, og dosen er et mål for eksponering. Det er ikke alt så enkelt å konvertere fra flux å dosere, men du kan gjøre noen rimelige forutsetninger og gjøre det.

Bruksanvisning

1 Bestem fluks av den radioaktive kilden du er interessert i. Hver bit av radioaktivt materiale legger ut en bestemt gjennomsnittlige mengden av høyenergetiske partikler. Kilden kaster sine partikler ut i alle retninger. Matematisk, dette funker å være:
Flux = kildestyrke / 4 x pi xr ^ 2; hvor r er avstanden fra kilden.

For eksempel kan du ha en milligram av mangan-54, med en aktivitet på 8,3 curies. Den kilden kunne sitte på et bord 4 meters avstand, noe som er 122 cm. Så partikkel fluks er 8.3 / (4 x pi x 122 ^ 2) = 4,4 x 10 ^ -5 curies / cm ^ 2.

2 Konverter fluksen i curies til energi per sekund. En curie er lik 3,7 x 10 ^ 10 desintegrasjoner pr sekund. Hver oppløsning vil gi ut en partikkel eller foton i miljøet, med en veldefinert energi. Slå opp dataene på materialet i en ressurs som Table of Isotopes hostet av Lawrence Berkeley Laboratory, deretter multiplisere energien som frigjøres i hver oppløsning med antall desintegrasjoner.

For Mangan-54, hver desintegrasjonstider resulterer i en gammastråle på 0,835 millioner elektronvolt (MeV). MeV er bare en praktisk enhet som brukes til å måle energien til subatomære partikler. Så energien fluks av mangan-54 er gitt ved
Energifluks = desintegrasjoner per curie x energi per oppløsning x partikkel flux.
Energifluks = 3,7 x 10 ^ 10 partikler / andre / curie x 0,835 MeV / partikkel x 4,4 x 10 ^ -5 curies / cm ^ 2.
Energifluks = 1,4 x 10 ^ 6 MeV / cm ^ 2-sekund.

3 Beregn fluksen faller inn på gjenstanden. Start med å estimere området objektet utsetter til kilden, deretter multiplisere at ved energifluks.

For eksempel at det er deg i rommet 4 meters avstand fra kilden. Anta ditt område er omtrent som i et rektangel 50 cm i diameter og 150 cm høy. Din området vil være 7500 cm ^ 2. Hvor mye energi du vil avskjære er produktet av ditt område og energien flux:
7500 cm ^ 2 x 1,4 x 10 ^ 6 MeV / cm ^ 2 sekunders = 10,5 x 10 ^ 9 MeV / sekund.

4 Dele den totale innfallende fluks av massen av gjenstanden for å få den doserate.

Anta at du har en vekt på 150 pounds, som er ca 68 100 gram. Dosen hastigheten du får er
10.5 x 10 ^ 9/68100 = 1,54 x 10 ^ 5 MeV / g-sek.

5

Bestemme hvor lang tid gjenstanden utsettes for kilden for å bestemme den totale dose, og konvertere dosen til mer tradisjonelle enheter. Den totale dosen er doserate ganger lengden av tiden du er utsatt til kilden. En av de tradisjonelle doseenheter er den rad, som er lik 62,4 x 10 ^ 6 Mev per gram; slik at du kan konvertere til antall rad ved å dele den dosen du regne med definisjonen av rad.

For eksempel, anta at du ble utsatt til kilden i 5 minutter, som er 300 sekunder. Din totale dose vil være:
1,54 x 10 ^ 5 MeV / g-sek * 300 sek = 46,3 x 10 ^ 6 MeV / g.
Omregnet til rads, er dette:
46,3 x 10 ^ 6 MeV / g / 62,4 x 10 ^ 6 MeV / g = 0,741 rad, eller 741 millirad.

6 Konverter dosen du beregnet til Rems, roentgen tilsvarende mann. Det vil si, hvis objektet er et menneske, multiplisere dosen i rad når passende "kvalitet faktor" for å bestemme dosen i Rems.

For eksempel, er du en person, så det er hensiktsmessig å konvertere rads til Rems. Kvalitetsfaktoren er et mål på hvor mye skade er gjort av en spesiell type stråling. For gammastråler, er kvalitetsfaktoren lik omtrent en, slik at rad dose og den dose rem er ekvivalente. Slik at dosen av 741 mrad er ekvivalent med en dose på 741 mrem.

Hint

• Stråling er iboende en statistisk prosess. Det vil si at selv om reglene er godt forstått, mange tilfeldige interaksjoner oppstå underveis. På grunn av dette, bør doseberegninger alltid gjøres med en sikkerhetsmargin.
• Beregningen gjøres her skisserer fremgangsmåten for omdannelse av fluks til dose, men det er flere andre nivåer av komplikasjoner. Ikke all stråling - spesielt gammabestråling - blir absorbert av vev, og forskjellige vev absorbere forskjellige mengder av innfallende stråling. Mye er skrevet om stråling effekter som vil gi ytterligere innsikt i prosessen.