Послідовність дій з розв’язку цього завдання ділиться на чотири етапи.
2.1. Відтворення схеми системи "цех - сховище" і усвідомлення взаємозв’язків між рівнями радіації і параметрами цієї системи.
Відповідно до вихідних даних, сховище побудоване заглибленим, у підвальному приміщені цеху з відомими матеріалом і товщиною перекриття і товщиною насипаного на перекриття шару грунту (р и с. 5).
Рис. 5. Спрощене схематичне зображення системи "цех – сховище"
Гама-випромінювання радіоактивного забруднення, що утворилося на даху цеху, поряд з цехом у повітрі і на поверхні землі, створює радіоактивний фон з рівнем радіації Рh1. Проходячи через щільну перегородку, - покрівлю, стелю, вікна і т. і., - рівень радіації знижується до величини Рh2. Надалі, проходячи через шар грунту і перекриття сховища, рівень радіації ще понижується, завдяки чому у сховищі радіоактивний фон набуває значення Рh3. Рівень радіації у сховищі контролюється приладом (р и с. 6).
Рис. 6. Щодо схеми створення радіаційної обстановки в системі
"цех – сховище"
Між значеннями радіації Рh1, Рh2, Рh3 існує певний зв’язок. Цей зв’язок проходить через коефіцієнти захисту будівлі цеху К , а також коефіцієнти, що характеризують зменшення рівня радіації при проходженні гама-випромінювання через шар насипу грунту на перекритті сховища Кгр і через товщину перекриття Кпер.
Коефіцієнти Кпер, Кгр і К являються постійними величинами, а значення Рh1, Рh2 і Рh3 – перемінними. Набуваючи максимальних значень на початок опромінення (через годину після ядерного вибуху, еталонний рівень радіації) надалі рівні радіації поступово знижуються, як уже зазначалось, через кожні сім годин у десять разів.
2.2. Встановлення формули, за якою мають здійснюватись розрахунки.
Прилад, що вимірює потужність випромінювання і його датчик знаходяться у сховищі. Вирішення завдання зводиться до встановлення тої межі показань приладу, при якій працівники залишають сховище, переходять у приміщення цеху, працюють там на протязі робочої зміни, отримуючи за цей час опромінення в обсязі допустимої дози. Таке можливо, коли потужність випромінювання зовні цеху Рn1, поступово знижуючись, досягне значення, що відповідає встановленій вище стійкості цеху до впливу радіаційного випромінювання Рh lim. Ситуація, коли Рh1 = Рh lim відбувається, якщо рівень радіації у сховищі складає
.
Значення Рh lim було встановлено вище (для варіанту № 35 Рh lim = 80 Р/год.). Коефіцієнт захисту будівлі теж відомий (див. додаток 1, варіанти вихідних даних). Значення коефіцієнтів Кпер і Кгр залишаються невідомими.
2.3. Визначення невідомих характеристик Кпер і Кгр.
Як уже зазначалося, характеристикою властивості матеріалу створювати опір проходження через нього радіоактивного випромінювання являється шар половинного послаблення. У загальному вигляді коефіцієнт захисту перегородки обчислюється за формулою:
де: Н – товщина перегородки, см;
d – шар половинного послаблення матеріалу перегородки, см.
У такому вигляді формулою зручно користуватися, коли Н i d кратні (величина - ціле число). Так, якщо:
Н = d, то ;
Н = 2d, то ;
Н = 3d, то ;
……………………………………
У ситуаціях, коли не ціле число, визначати коефіцієнт захисту можливо з допомогою графіку. У загальному вигляді для графічного відображення залежності коефіцієнта захисту перегородки і товщини цієї перегородки необхідно визначати положення координат точок, коли Н = d, Н = 2d, Н = 3d…
Число таких дій треба продовжувати до положення, коли Н дещо перевищуватиме задану величину товщини перегородки. Координати точок встановлюються по такій схемі:
Н = d, ;
Н = 2d, ;
Н = 3d, ;
Н = 4d, .
Після цього необхідно підготувати координатну сітку, нанести на неї положення цих точок і з’єднати їх плавною кривою.
Послідовність дій з визначення невідомих коефіцієнту захисту насипу грунту Кгр і коефіцієнту захисту перекриття Кпер ілюструємо на прикладі варіанту № 35.
Вихідні дані: матеріал і товщина перекриття – бетон, 40 см;
шар насипу грунту – 60 см;
шар половинного послаблення гама-випромінювання радіоактивного забруднення (див. табл. 2):
для бетону, dбет = 5,6 см;
для грунту, dгр = 8,1 см.
1) Заготовляємо розрахункову таблицю
Кількість шарів половинного послаблення у перегородці, | ||||||||||||
Коефіцієнт захисту перегородки, | ||||||||||||
Товщина перегородки із бетону, | ||||||||||||
Товщина перегородки із грунту, |
2) Заносимо у таблицю результати розрахунків (розрахунки здійнюються стосовно кожного із варіантів кількості шарів половинного послаблення)
Кількість шарів половинного послаблення у перегородці, | |||||||||||
Коефіцієнт захисту перегородки, | |||||||||||
Товщина перегородки із бетону, | 5,6 | 11,2 | 16,8 | 22,4 | 28,0 | 33,6 | 39,2 | 44,8 | 50,4 | 56,0 | 61,6 |
Товщина перегородки із грунту, | 8,1 | 16,2 | 24,3 | 32,4 | 40,5 | 48,6 | 56,7 | 64,8 | 72,9 | 81,0 | 89,1 |
3) Заготовляємо координатну сітку для графічного відображення результатів розрахунків. Зважаючи на те, що товщина бетону і шар насипу грунту складають, відповідно, 40 і 60 см, вибираємо масштаб таким, коли в 1 см по лінії Н - 5 см, а полінії Кзах – 25 раз.
Рис. 7.Координатна сітка для побудови графіків залежності коефіцієнта захисту і товщини перегородки із бетону і з насипу грунту
4) Трансформуємо на координатну сітку результати розрахунків (див. табл.. п. 2), з’єднуємо точки плавною кривою і одержуємо у такий спосіб графічне відображення залежності коефіцієнта захисту і товщин перегородок з бетону і з насипаного грунту.
Рис. 8.Залежності коефіцієнта захисту від товщини перегородок