Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

23 страницы

396.00 ₽

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Является руководством по дозиметрической терминологии, методам определения экспозиционной и поглощенной дозы, а также методам расчета поглощенной дозы

Показать даты введения Admin

Страница 1

w6o$~xz 3*609-11 и 60S- U

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ГОСТ 27602-88-ГОСТ 27605-88

(МЭК 644.1-77. МЭК 544.2-79,

МЭК 544.3-79, МЭК 544.4—85)

Цела 15 коп. БЗ 1—88/100 -103

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

М о с к в •

Страница 2

УДК 621.315 61.001.4:006.354    Группа    Е39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ

Mr годи определения влияния ионизирующею излучения

ГОСТ

27602—88 (МЭК 544.1—77)

Electrical insulating materials. Methods for determining the elfccls of ionizing radiation

ОКП (ОКСТУ) 84!)J

Срок действия с 0I.0I.S9 до 01.01 94

Несоблюдение стандарта преследуется по закону Часть I ВОЗДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ I. ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

В настоящем стандарте широко представлены проблемы, сг»я-занные с оценкой влияния ионизирующего излучения на электроизоляционные материалы всех типов. Стандарт является руководством по дозиметрической терминологии, методам определения экспозиционной и поглощенной дозы, а также методам расчета поглощенной дозы.

Раздел I. ПРОБЛЕМЫ. СВЯЗАННЫЕ С ОЦЕНКОЙ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

2. ИЗМЕНЕНИЯ. ВЫЗВАННЫЕ РАДИАЦИЕИ

Хотя различные типы излучения действуют на вещество по-разному. первичным процессом является процесс вочникновення нонов и электрически возбужденного состояния молекул, что, н свою очередь, приводит к образованию свободных раднкалив. Последующие химические изменения показывают результаты взаимодействия излучений с веществом материала.

Перепечатка воспрещена

И май не официальное

(£) Издательство стандартов, 1988

1

Страница 3

С. 2 ГОСТ 27602—«8 (МЭК 544.1—77)

2.1.    Постоянные изменения

Постоянные эффекты, обусловленные химической реакцией, изменяются s зависимости от поглощенной дозы и в некоторых ситуациях зависят от мощности дозы. Часто эти эффекты зависят как от условий окружающей среды, так и от механических нагрузок, воздействующих на материал во время облучения. В результате ухудшаются механические свойства, что часто сопровождается значительными изменениями электрических сзойсти.

2.1.1.    Для большинства электротехнических применений вполне возможно, что ухудшение механических свойств будет основным критерием для оценки радиационной стойкости. Однако изменения tg6 или диэлектрической проницаемости (например, в резонансной схеме) могут быть очень серьезными.

2.2. Временные изменения

Временные влияния облучения определяются, прежде всего, изменениями электрических свойств, таких как наведенная проводимость как во время облучеиия. так и спустя некоторое время после него. Эти эффекты, прежде всего, зависят от мощности дозы облучения.

2.2.1.    Проводимость при постоянном токе, которая наблюдается во время облучения, связана, по-видимому, с мобильными электронами, которые генерируются в результате облучения. Стойкость эффекта в течение длительного времени после облучения объясняется содержанием электронов, образующихся в результате облучения, которые во время облучения улавливаются в участках с низкой потенциальной энергией. Они медленно выходят из своих потенциальных ям и рекомбинируют с противоположно заряженными катионами.

3. ОЦЕНКА ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ

Для органических соединений поглощенная доза является параметром первостепенного значения, так как эффекты от радиации, наблюдающиеся в таких материалах, в большинстве случаев пропорциональны поглощенной энергии. Однако экспериментально обычно бывает удобнее измерять плотность потока энергии поля излучения, по которой можно рассчитать поглощенную дозу. Для излучений различных типов поле излучений описывается ио-разиому.

Поле заряженных частиц или нейтронное поле обычно характеризуется мощностью потока, т. е. количеством частиц, проходящих через единицу площади поперечного сечения за единицу времени.

В тех случаях, когда энергия частиц имеет разные значения, требуется дополнительная информация, касающаяся спектра

Страница 4

ГОСТ 27602—8Я (МЭК 544.1-77) С. 3

энергии частиц. Аналогичным образом можно описать поле электромагнитного излучения с помощью плотности фотонного потока и распределения энергии. Однако для рентгеновских и гамма лучей поле обычно характеризуется эффектом ионизации воздуха. Для этой цели JCRU дала количественное определение «экспозиции», взяв за единицу измерения рентген (см. пп. 6.2 и 11.2).

3.1.    Во всех случаях характеристику радиационного поля излучения надо дать таким образом, чтобы можно было произвести расчет полученной дозы при помещении любого материала в данное поле. Необходимо установить стандартные методы измерения характеристик радиационных полей, воздействие которых должны испытывать электроизоляционные материалы. Разд. 2 отвечает этому требованию и является своеобразным перечнем радиационных дозиметрических методов с соответствующими ссылками.

4 ОЦЕНКА ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ И МОЩНОСТИ ПОГЛОЩЕННОЙ дозы

В настоящее время усовершенствованы методы оценки, позволившие получать данные для расчета поглощенной дозы и мощности поглощенной дозы облучения, путем оценки с помощью таких детекторов, как ионизационные камеры, калориметры или химические дозиметры.

В разд. 2 приведены надежные и удобные методы таких измерений. а в разд. 3 содержатся данные, включая зависящие от энергии факторы, которые используются при расчетах. Однако в разд. 3 рассматривается только фотонное излучение. Природа воздействия, обусловленная нейтронами с энергией менее 1 МэВ. различна. Большая часть энергии передается в данном случае в виде упругого рассеивания и переноса зарядов и не имеет отношения к воздействию фотонной радиации.

5. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОПКОСТИ

5.1.    Постоянные эффекты

Цел:, стандартизации испытательных методов — создание единообразных методов, которые следует использовать при определении относительной радиационной стойкости электроизоляционных материалов Рабочий индекс может был, механический и (или) электрический в зависимости от основной функции материала при его использовании.

5.1.1.    Методы испытаний и образцы

В публикации МЭК 216 говорится следующее: «Для удовлетворительной работы электроизоляционные материалы долж-

3

Страница 5

С. 4 ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1—77)

ны обладать необходимым сочетанием физических, химических и диэлектрических свойств, а эти свойства должны быть характерны для каждого применения, для каждого вида изоляции». Таким образом, например, для полиэтилена измерения его механических и электрических свойств на листовых образцах должны быть достаточными, чтобы охарактеризовать изменения, обусловленные излучением, в то время как для слоистых труб необходимы другие методы испытаний. Для эмалированных проводов в качестве удовлетворительных методов оценки могут быть проведены испытания на изгиб на оправке, истирание и пробой скрученной пары.

5.1.2.    Условия окружающей среды

Как указывалось выше, и рабочая температура (во время и после облучения), и атмосфера (особенно кислород воздуха и влага) могут значительно повлиять на эффект, получаемый от действия радиации. Имеются указания на то, что на разные материалы температура оказывает различное воздействие: одни материалы подвержены ускоренному старению, другие имеют более высокую стойкость к старению в определенном диапазоне температур.' Температура является также важным фактором в присутствии кислорода; при достаточно высокой температуре помимо радиационного окисления происходят нормальные процессы термического окисления. Антиоксиданты, которые обычно добавляют в изоляцию для уменьшения окисления, могут, пп-вндлмому, терять свою активность при радиолизе. Поэтому вопрос о совместном рассмотрении нагревостойкостн и стойкости к излучению актуален так же, как и положения, выдвинутые и Публикации МЭК 216.

Кислород может оказывать большее воздействие при низкой дозе мощности, чем при высокой, так как у него будет больше времени дли диффузии. Таким образом, может случиться так, что при облучении некоторых материалов на открытом воздухе будут наблюдаться большие различия в результатах между кратковременным облучением дозой высокой мощности и длительным облучением дозой низкой мощности, что и подтверждается практикой.

5.1.3.    Послерадиационные эффекты

В некоторых органических полимерах могут наблюдаться послерадиационные эффекты, обусловленные разными причинами, например постепенным распадом остаточных свободных радикалов. На подобные явления необходимо делать поправку в любой оценочной методике. Там, где во время облучения испытания проводить нельзя, их необходимо проводить через интервалы, зарегистрированные после облучения, обеспечивая .хранение образцов в стандартной атмосфере лаборатории.

5.2. В ременн ые эффекты

4

Страница 6

ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1—77) С. 5

Измерение наведенной проводимости дело довольно тонкое, так как фотоэлектроны и комнтововскне электроны в материале электродов будут стремиться исказить наведенный ток в самих образцах. Ионный ток за счет ионизированной атмосферы также будет способствовать появлению ошибок при измерениях, если не принять мер к их исключению. Необходимо сформулировать экспериментальные методы, которые, оставаясь сравнительно простыми, исключают большинство ошибок измерений.

5.2 1. Было разработано и опубликовано несколько способов, которые позволят избежать вакуумнровзння в измерительной ячейке, поисков самых лучших электродных материалов и конфигураций образца; различные методы с идентичными образками должны быть тщательно оценены до того, как можно будет предложить конкретные рекомендации.

5.2.2.    После четкого определения большинства практических методов необходимо установить критерий чувствительности к излучению. Удобно пользоваться простой величиной, такой как наведенная проводимость (it,) на единицу мощности дозы, или о ifац — отношение к темповой проводимости (о0), измеренные в тех же самых экспериментальных условиях (поле, температура, окружающая среда и т.д.).

5.2.3.    Опыт показал, что наведенная проводимость обычно

бывает не совсем пропорциональна поглощенной мощности дозы (обозначена D), а изменяется в отношения Da, где о меньше единицы. Отсюда чувствительность к излучению можно представить виде зависимости    Для    того, чтобы определить К и а.

требуется, по меньшей мере, два измерения. Дальнейшие осложнения возникают из того факта, что /Сна также зависят от интегральной дозы, поглощенной образцом.

Раздел 2. РУКОВОДСТВО ПО ДОЗИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДАМ.

СВЯЗАННЫМ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

6. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

6.1.    Как указано в разд. 1 настоящего стандарта, для того чтобы сравнивать влияния различных видов облучения на свойства различных электроизоляционных материалов, необходимо определить дозу, поглощаемую материалом. Разные материалы, подверженные воздействию одного и того же потока фотонов или частиц, могут поглощать различные количества энергии.

6.2.    Поскольку непосредственные измерения дозы, поглощенной материалом, обычно невозможны, измеряют или степень воздействия, или поглощаемую мощность дозы в стандартом материале (таком как воздух), затем измерения переводят в по-

5

Страница 7

С. 6 ГОСТ 27802-88 («ЭК 544.1-77)

глощенную дозу в образце методами, описанными в следующем разделе.

6.3. Экспозиция X является отношением dQ к rfm, где dQ — абсолютная величина общего заряда ионов одного знака, имеющихся в воздухе, при условии, что все электроны (отрицательные и положительные), освобожденные фотонами п элементе объема воздуха с массой dm, полностью затормаживаются в воздухе.

х~ЛЗ-.

dm.

За единицу экспозиции принят рентген (/?); его определение дано в п. 11.2.

7. АБСОЛЮТНЫЕ .МЕТОДЫ

Абсолютные методы дают возможность определить экспозиционную или поглощенную дозу при помощи физических измерений. не зависящих от халнбровки прибора в известном поле излучения. Это определение не подразумевает точности абсолютного метода; на основе результатов изучения измерительных методов и основных реакций, вызванных излучением, созданы три абсолютных метода, которые легли п «>снову первичных дозиметрических стандартов Эти методы, как правило, не используются в исследованиях радиационных эффектов, но они приведены в национальных и международных стандартах и предназначены для калибровки источников излучений. Для фотонных источников точность калибровки находится в пределах 2—3%.

7.1.    Ионизационная камера со свободным воздухом используется исключительно для измерения экспозиции X, т. е. камера служит для измерения величины заряда dQ, образовавшегося в воздухе, и массы к массе dm воздуха, в котором освобождены ионизирующие электроны.

7.2.    Резонаторная ионизационная камера является индикатором излучения, который может использоваться для измерения экспозиционной дозы, на основе чего можно рассчитать поглощенную дозу, если величина D не будет слишком высокой и если будут обеспечены условия электронного равновесия. Если камера используется для измерения поглощенной дозы в определенной среде, то для этой среды необходимо подобрать как соответствующие стенки, так и газ. Для определенного типа излучения подбирают материал двух видов, если поглощение этого излучения приводит к тем же плотностям потока и энергетическому распределению вторичных ионизирующих частиц как в одной среде, так и в другой.

7.3.    Другими методами, предназначенными для определения поглощенной дозы, которые могут использоваться в качестве

6

Страница 8

ГОСТ 27fi<V2—88 (МЭК 944.1-77) С. 7

надежных стандартных методов для проведения сравнения межд1.-различными лабораториями, являются калориметрический метод и метод химической реакции, последний является вторичным методом.

7.3.1.    Калориметрические системы действуют на основе энергии. поглощенной от поля излучения, в котором они находятся; эта энергия сохраняется до тех пор, пока она не перейдет в тепловую энергию. Количество этого тепла оценивается измерением повышения температуры системы. Теплоемкость системы калибруется электрически путем измерения количества поступающей электрической энергии, требующейся для получения того же возрастания температуры, что и в результате излучения. В некоторых системах был отмечен переход энергии излучен-ч н химическую, создающий наибольшие отклонения, для устранения которых можно сделать соответствующие поправки. Поскольку превращение поглощенной энергии излучения в тепловую устанавливает систему, которая измеряет выделение энергии почти независимо от количества радиации, калориметрическая система представляет собой абсолютный метол, по которому калиброваны другие стандартные методы.

8. ВТОРИЧНЫЕ МЕТОДЫ

Кроме первичных стандартных методов, ест;» другие методы, которые стали широко применяться как вторичные. Методы основаны на большом разнообразии поддающихся измерению химических реакций или превращений энергии, сообщаемой данному материалу как результат воздействия поля излучения. В тех случаях, когда требования к точности измерений невелики, вторичные методы имеют определенные преимущества.

8.1. Дозиметрия химических превращений основана на том принципе, что после облучения имеют место окисление н реакции восстановления в степени, прямо пропорциональной поглощенной дозе. Ферросульфатиый метод с использованием дозиметра Фрике является широко распространенным и наиболее надежным. Большое значение имеют другие системы, поскольку они позволяют расширить рамки ферросульфатного метода. Наиболее полезным и надежным меточом из этих систем является цериевосульфатный метод.

9. ТАБУЛИРОВАНИЕ МЕТОДОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ

В таблице приложения А приведен неполный перечень абсолютных и вторичных методов с некоторыми основными характеристиками, такими, например, как:

Страница 9

С. в ГОСТ 27602-88 (МЭК M4.I-77)

тип измерения (поглощенная доза или мощность поглощенной дозы):

диапазон поглощенных доз или мощности поглощенной дозы;

влияние энергии излучения;

влияние температуры;

наблюдения, представляющие практический интерес.

9.1. Так как дозиметрия излучения пока еще является областью активных исследований, в данный стандарт невозможно было включить все разработанные методы. Точно также в стандарте не приведены все инструкции, необходимые для проведения дозиметрических измерений при помощи какого-нибудь из описанных методов. В перечень, в основном, включены методы, принятые как национальными, так и международными стандартами; в перечне также указаны диапазоны, принятые в настоящее время. Трудности, присущие дозиметрии при высоких поглощенных дозах или высоких мощностях поглощенных доз — обычное явление при облучении электроизоляционных материалов, возникают из возможных радиационных эффектов или повреждений деталей дозиметров (например, повреждение изоляции ионизационных камер). Специальные методы испытания могут понадобиться во избежание подобных осложнений.

Раздел 3. РАСЧЕТ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ ОТ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЙ

10. ЦЕЛЬ

10.1.    Настоящий стандарт устанавливает метод расчета поглощенной материалом дозы на основе данных поля рентгеновского и гамма-излучений и композиционного состава материала. На основе величины поглощенной дозы для одного материала можно рассчитать поглощенную дозу для другого материала. подвергнутого воздействию того же самого поля излучения. Методика ограничивается использованием полей электромагнитного излучения н диапазоне от 0,1 до 3 МэВ.

II. ВЕЛИЧИНЫ ИЗЛУЧЕНИЙ И ЕДИНИЦЫ

11.1.    Экспозиция является мерой поля излучения, воздействию которого подвержен материал, в то время как поглощенная доза — это мера энергии, сообщенной материалу, подверженному облучению. Поэтому поглощенная доза является основным параметром для оценки воздействия излучения на материал. Для того чтобы легче измерить дозу, поглощенную материалом, необходимо достигнуть равновесия заряженных частиц (см. приложение В).

8

Страница 10

ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-7?) С. 9

11.2.    Экспозиция определяется только для нолей рентгеновского н гамма-излучений. Единицей экспозиции\Х= -^-J является

рентген (Р); 1Р = 2,58хЮч Кл/кг. Рентген в цифровом отношении идентичен старой единице, под которой понималась доза, при которой в 0,001293 г воздуха образуются ионы с суммарным зарядом в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.

Таким образом, экспозиция описывает влияние поля электромагнитного излучения на вещество посредством ионизация, которую создает излучение и воздухе — стандартном контрольном материале. Использование термина «экспозиция» официально не было распространено до обозначения воздействия со стороны полей излучений других типов; отсюда неправильное его использование в других случаях помимо электромагнитного излучения. Поскольку экспозиция применима лишь к электромагнитному излучению, необходимо использовать другие величины, чтобы можно было описать условия, в которых происходит облучение частицами. Как для нейтронного, так и для электронного облучения описание ноля ионизации обычно дается посредством количества частиц и их энергии.

11.3.    Поглощенная доза выражается посредством энергии, сообщенной облучаемому материалу, независимо от природы ионизационного поля.

Поглощенная доза D — это отношение dr к dm, где dT— средняя энергия, сообщаемая ионизирующим излучением веществу в элементе объема, a dm — масса вещества в этом элементе объема.

Поэтому единой единицы будет достаточно для всех типов излучения. Эта единица —рад; 1 рад= 10-2 Дж/кг.

Дж/кг — единица СИ.

Поскольку в приведенном определении не указывается поглощающий материал, то единица рад может применяться лишь со ссылкой на определенный материал. Поглощенная доза, выраженная в радах, определяется композиционным составом облучаемого материала.

Поэтому при облучении в том же самом радиационном поле различные материалы обычно получают различные поглощенные дозы.

12. РАСЧЕТ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИИ ЭКСПОЗИЦИИ (ЭКСПОЗИЦИОННОП ДОЗЫ)

12.1. Облучение электроизоляционных материалов фотонным излучением при энергии менее 3 МэВ часто характеризовалось экспозицией, измеряемой в свободном воздухе вместо образца.

2-214]    9

Страница 11

С 10 ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-77)

Поскольку поглощенная доза стала основной для сравнения эффектом от различных видов ионизирующих излучений, стало необходимо проводить оценку поглощенной дозы в материале, подверженном облучению. Экспозиция, измеренная в свободном воздухе вместо образца, может быть использована как промежуточная информация, которая позволяет произвести расчет поглощенной дозы. Ниже приведены формулы, которые следует использовать при расчете. В табл. 1 и 2 приведены цифровые данные.

12.2.    В табл. 1 приведены значения /< (поглощенная доза в рад на единицу экспозиции в рентгенах) для энергии фотонов между 0,1 и 3,0 МэВ для перечисленных элементов (см. в приложении С отклонения от значений /<). Значения /,• будут справедливыми лишь в условиях равновесия заряженных частиц (см. приложение В).

12.3.    Поглощенную дозу на единицу экспозиции для любого материала с известным композиционным составом можно рассчитать, пользуясь методикой, приведенной ниже.

12.3.1.    Определить долю массы элементов в материале.

12.3.2.    Из табл. 1 получить значения Л для элементов в материале для данной энергии фотонов.

12.3.3.    Подставить эти значения и соответствующие доли массы в следующее уравнение для /т

/.-2j\<hh

где fm — отношение поглощенной дозы к экспозиционной в материале, рад/Р; л,--доля массы элемента в материале;

/,— поглощенная доза на единицу экспозиционной дозы для элемента.

12.3.4.    Для получения поглощенной материалом дозы значение, полученное для следует умножить на экспозицию а рентгенах (полученную в результате ее измерения). Таким образом,

и.

12.4.    Предположим, например, что требуется произвести расчет поглощенной дозы полнтегрзфторэтиленовой (ПТФЭ) пленкой, соответствующей облучению 10’ Р фотонами с энергией 1 МэВ, причем экспозиция определялась с использованием воздушной ионизационной камеры с толщиной стенок, гарантирующей «равновесие заряженных частиц». Ссылка в приложении В (см. и. В 1.2) указывает на необходимость использования поглотителя (стенки камеры) толщиной 0,50 см из материала с плотностью электронов порядка 3,3X10*’ э/сы3 или 0,22 см материала с плотностью электронов 7,6X10®’ э/см\ или соответствующих сочетаний толщины и плотности для получения эквивалентного результата.

10

Страница 12

ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-77) С II

12.4.1.    Политетрафторэтилен (ПТФЭ) имеет эмпирическую формулу (CF2)n (не принимая во внимание концов цени, не-наеыщенность и примеси), отсюда доли массы С н F составляют соответственно 0.2-1 и 0,76.

12.4.2.    В табл. 1 даны /с=0,866 рад/Р и /р-0,822 рад/Р для фотонов с энергией 1 МэВ. Эти показатели лежат в пределах ±0.5%.

12.4.3.    Подставив эти значения в уравнение, падучим: /ерг®* » (0,24 x 0.866) f-(0.76 x 0.822) — 0,83 рад/Р. Поэтому облучение 10* Р дает поглощенную дозу в этом материале 0,83x10й рад.

12.4.4.    Для различных органических соединений, подверженных облучению фотонами с энергией в диапазоне между 0.5 и 1,5 МэВ. уравнение в п. 12.3.3 может быть приближенно представлено следующим образом:

/я=0,85 а„- 0,05 ае-0,0-1 ас,- 0,03 а,, ^-0,87.

12.5. В табл. 2 представлены результаты расчетов для некоторых часто используемых материалов при уровне энергии фотонов порядка 1 и 0,1 МэВ.

13. РАСЧЕТ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ В ОДНОМ МАТЕРИАЛЕ НА ОСНОВЕ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ В ДРУГОМ МАТЕРИАЛЕ

13.1.    Данные табл. I можно также использовать для сравнения поглощенной дозы в различной среде без ссылки на экспозицию при условии, что последняя поддерживается постоянной. Из уравнения (2) приложения С видно, что при постоянной одной и той же экспозиции отношение между ft для каких-то двух типов среды равняется отношению между их массовыми коэффициентами поглощения энергии (ц1п/о) т, отсюда следует, что данное отношение равняется отношению между поглощенными дозами. При применении химической дозиметрии измеренные химические изменения можно непосредственно перевести в поглощенную дозу в рядах. Используя отношение между показателями /т, можно произвести расчет поглощенной дозы о любом материале на основе поглощенной дозы в химическом дозиметре, когда известна энергия фотонов (в пределах границ, обозначенных в п. 14).

13.2.    Например, если измерить поглощенную дозу в дозиметре Фрике (см. приложение А), она составит 5.0Х105 рад в течение 1 ч облучения в облучателе и потребуется определить поглощенную дозу в образце полиэтилена в том же самом облучателе и течение I ч. то расчет производят следующим образом.

13.2.1. Дозиметр Фрике имеет массовое распределение Н, О и S порядка 0,11; 0.88 и 0,013 соответственно. Эмпирическая формула для полиэтилена будет (СН2), а массовая доля С и Н составляет соответственно 0,86 и 0,14.

II

Страница 13

С. 12 ГОСТ 27M2-6S (МЭК 644.1-77)

13.2.2 Из табл. I fu* 1.72. fo=0,869. fs=0,869 и f,=0.866 для энергии фотонов 1,0 МэВ.

• 13.2.3. Подставив эти значения в уравнение (3) приложения С, получим следующее:

/сн,-(О^ХО,866ЖО,ИХ1,72)=0,986=0,99 рад/Р и *,-(0.11X1,72)4 (0,88X0,869) Ь(0,013Х0,869)=0,96 рад/Р.

Отношение /ст//*тке =0.99/0.96= 1,02. поэтому поглощенная доза в полиэтилене будет равняться

1,02x5,0x10й рад *-*5,10x10* рад.

13.3. Данные табл. 2 могут быть также использованы для подсчета поглощенной дозы в любом из приведенных материалов в поглощенную дозу в любом другом материале при условии, что энергия излучения составляет 6,1 МэВ или лежит между 0.5 и 3 Мэв. Например, если оказалось, что поглощенная доза в полиэтилене, подверженном облучению в облучателе £0со. составляет 5.10X105 рад. и требуется определить дозу, которая будет поглощена образцом из поливинилхлорида (Г1ВХ) в таком же облучателе в течение такого же времени, то единственное, что требуется сделать —это умножить известную поглощенную дозу на соотношение между }т для указанных материалов

/них-=0,89 рад'Р; /сн,~0,99 радФ.

Поэтому

DnBx--^X5,10X10" рад=1^-х5,10х10,=-4>58хЮ*-

'СН,    °-99

рад — доза, поглощенная образцом из полннннилхлорида.

14. ОГРАНИЧЕНИЯ

14 1. Так как распределение поглощенной дозы по образцу, подверженному облучению, будет изменяться и является функцией толщины' образца, его плотности и энергии излучения, необходимо решить, какне погрешности дозы мы можем допустить по мере того, как излучение проникает п образец. Наиболее часто использующиеся установки но облучению имеют источники излучения в диапазоне от 0.5 до 1,5 МэВ. Если произвольно установить предел в 10% для различия между поглощенной дозой спереди и сзади образца (10%-ное затухание по образцу), то тогда толщина образца должна ограничиваться до 1,1 см для энергии 0.5 МэВ и 1,8 см—для 1.5 МэВ, допуская отсутствие прироста и наличие образца с плотностью электронов порядка

12

Страница 14

ГОСТ 27602-88

З.ЗхМ-'1 э/см3 (электронная плотность воды при 25°С). См. примечание з приложении В.

14.2. На рис. 3 представлен график зависимости энергии фотонов ог толщины образца для 10 и 25%-ного затухания для образца с плотностью, равной единице и 3,3X10** э/r (т. с. HjO). Кривые на рис. 3 будут сдвигаться влево для материалов с более высокой плотностью электронов. Значение толщины образца для 10 и 25%-ного затухания, полученное по рис. 3, делят на отношение плотности электронов образца на 3,3X10** э/г.

Примечание. Все значения, приведенные выше, справедливы лишь для материалов, состоящих из элементов с атомным номером меньше 18.

Таблица I

Поглощенная доза на единицу экспозиции. рац/Р (Ц 1п)«

/,-«0,869

(Ц !п/р),

Энергия

У.>В

и

с

N

о

F

S1

S

CI

V

0.10

1.53

0.80?

0.835

0.873

0,896

1.67

2.25

2.56

1.88

0.15

1,67

0.852

0,862

0.872

0.845

1,06

1,22

1,26

1.09

0,20

1.71

0.866

0.866

0.879

0.833

0.917

1.00

1.00

0.947

0.30

1.72

0.869

0,872

0,872

0.823

0.893

0,909

0,950

0.875

0.40

1,72

о.т

0.869

0.869

0.822

0.878

0.884

0,656

0.851

0.50

1.72

0,869

0.869

0.869

0,822

0.866

0.878

0,845

0.843

0.60

1.72

0.869

0.869

0.869

0.825

0,869

0.872

0,839

0,843

0.80

1.72

0,866

0.869

0,869

0.823

0.866

0.863

0.833

0.8-13

1.0

1,72

0.8G6

0,869

0.869

0,822

0.863

0.869

0,828

0.837

1.5

1.72

0.869

0.869

0.869

0.821

0.869

0.866

0.824

0.835

2.0

1.72

0.869

0.869

0.869

0.824

0.873

0.873

0.835

0.846

3.0

1.68

0.865

0.869

0.873

0,830

0,890

0,890

0,865

0,865

Таблица 2

Поглощенная aoia на единицу экспозиции как функций or состава материала н энергии фотонов

0*Я]Р

Материал

3vni:nn».-.«us

формул*

1 м»в

Од м»в

Полистирол

<СН),

0,94

0.86

Полиэтилен

(СН,).

0.99

0.90

Полиамид

кислота)

(е-амино-капроновая

CilluON).

0.95

0.89

13

Страница 15

С 14 ГОСТ 27602-88 (МЭК 644.1-77)

Продолжение табл. 2

Мйгсскга

Эмянрмч««:*»я

Фоохуля

U-

1 М*В

ад.'Р 0.1 .м»в

Полидкметилсклоксан

|CaH,OSi)«

0,93

1,21

Этилеиполиеульфид

(CeI!«Si)«

0.90

2.01

Сополимер пинилнденхлорнда

(анъС!,) „

0,87

2,00

Политетрафтор»тил«п

(CFj) ■

0,83

0.87

Полихлортрифторэтилеи

CaF.au

0,83

1.38

Поливинилхлорид

(CjHjCi)n

0,89

1,82

Иоливикилилеихлориз

(CaHjCI;)«

0.86

2.10

Полиьинилпироли’ои

<ан,\о)п

0.94

0.87

Поливинидкарбазол

(C|iHj,N) м

0,92

0,85

Налномпиллистаг

)он«см„

0.93

0.88

Поличетилыетакрилат

(CtHjO-^n

0.94

0,88

ТрнСутилфосфат

(С,1Ь),РО.

0.95

1,02

Дозиметр Фрике

0.96

0,96

Примечание. Приведенные данные можно также использовать для. мСо н '”С гамма-лучей и для рентгеновских лучей с энергией 2—3 МэВ.

14

Страница 16

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Методы, рекомендуемые для ишерения поглощенной дозы электромагнитного излучения в полимерных материалах


Дчэгтйюя

Л*М*50*

Метод

Тяг? ия-

dot до тел •

мощности

В.14ЯЯИ0

-Пояснсстя

MOfUMft

иих до*.

лозы.

meplvii

темвеМСГРМ

РЯД

Р1ДJ4

10--10*


Or очень НИЗКОГО АО 10*; ограничивающим фактором является потеря зарядо в а результате рекомбинации ионов


Абсолютные методы

От 10*    Не зависит от

примерно    ЭмерПШ


Доза нли 1 мощность дозы


Адкабагмчесьий 7ип наиболее приемлем. Высокая точность с РсрМИ-сторнми датчиками. Не-посредствен нос три -ческое считывание, хорошо пригодное для полей с высокой китсксив-

1РОСГЬЮ

Непосредствен н ое электрическое считывание. Очень точный метод, пригодный для измерения такой дозы и мощности дозы


Калори

метры


Не влияет


ГОСТ 27602-88 (МЭК М4.1-77) С. 15


То же


11оняопционная


Устанавливается нзгогови-те.тем


сл


Страница 17

Продолжение

. 16 ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-77)


Лн«п «хом чоштостн

XQtU,

Р9Я/Ч


Влияин*

ТСИПеПЭТУРЫ


Гкст к>. меф*нчя


Влияние

ИИ


Метод


Вторичные методы

Химическая конв*|>сия

Не зависит от энергии в Диапазоне от 0.G6 до 16 МэВ


Незначигель* «ос влияние 5 диапазоне от О до бО^С 1*о время облучения, очень чуUCT0I1' телек к еяект-рофотометря-ческому СЧИТЫВАНИЮ

Незначительное влияние на выходе при температуре выше комнатной Не оказывает влияния при температуре от 15 /Ю ХГС

Me оказывает илиямия при температуре от минус !8 до плюс 2<Ю°С


То же


Сульфат

окиси

железа

(дозиметр

Фрике)

Доза

2X10* ДО 4 У10*

До W

ЦерневыА

сульфат

То же

Or 5Х1СН ДО II)1

До 10*

Щавелевая кислота

»

От I01 до 1,6X10'

Д<>

3,5X10*

Окись

а .юта

>

Or 10»

до ЗХ 10*

До 10‘

Не влияет


Диаплэпм поглощенных до*.


Легко иод!Ч>та вливается в лаборатории.

Слектрофо тме три-ческое измерение. Рекомендуется для рент-геновосою и гаммаил-л у мен ия, за исключением тех случаев, когда мощность излучения слши-ком высока, чтобы бы-1 до легко получить 50000 рад Чупствитсдси к примесям. Обращаться еле. дует с особой осторожностью


Нейтронная актиьа* кия не принимается ио внимание. Наибо/ic* подходящ для кхмерский пучков Гогопигся в лаборатории Процесс простой. Измерение текучести газа


По*сис»«я


Страница 18

Фотоэлектрические устройства

Мощность

От 1СР

Во лес сильная

Чувствятель-

доли

до 1010

реакция на по

ность к воздей

ток при липкой

ствию темпера

энергии

туры


Каждый диод требует калибровке. Прямое считывание. Потеря чувствительности п результат* повреждения, вызванного излучением. Требует псрскалиброи-ки


ГОСТ 27B02-8S (МЭК 544.1-77) С. 17


Продолжение

Литг>д

ТПО 9%* иепенвя

Даппаэон плтдощлп* них до*. ОЗА

Лмляа »им мощности

ДО-1 и.

van/ч

Bsrtituv?

9н«ог«11

TPMH^D2tyr>W

Попечения

Ци'сло-

гсксаа

Доза

От 10'

До 103

Не влияет

Не оказывает влияния при температуре от минус 30 до плюс J0CTC

Измерение текучести газа

Поли

этилен

То же

От 10‘

до 10'°

)1е зависит or мощности в диапазоне от 10* до 10*

Должна пройти через стеклян-ную капсулу

I Ьмеренне текучести газа, без побочных эффектов

Крем, нневый переход типа Р п


Фотолюм ннесценция

Фосфат, ное стекло, активированное серебром

Дозя

От 10”*

По мень

Ответная реак

Необходимо

шей мере лс

ция на каждый

учитывать

4X10»*

рентген при 30

коэффициенты

кэВ в 10-30

при облучении

раз сильнее

при темпера-

чем при 1.2 МэВ

Tvpe свыше

в зависимости

2Ь*С

от типа и раз

мера исполь-

Приборы для СМИТЫ-вам я


Страница 19

Л


IS ГОСТ 27602-88 (МЭК M4.I-77)


Термолюммнесиеииия

Активи

Доза

2Х1СН»

По мень

Ответная

Стабильный

рованный

до 4Х105

шей мере.

реакция

во времени инк

фтористый

до 4X10®

на каждый

свечения при

кальций

рентген при 30 кэВ примерно п 15 раз сильнее, чем при 1.2 МэВ.

Улучшается *а еяет экранирования

250*0.

Активи

То же

От 10 8

По мень

Ответная

Стабильный

рованный

до 3X10*

шей

реакция на каж

но времени пик

фтористый

мере, до

дый рентген при

сис^ения при

литий

2X10*

50 кэВ примерно в 1,5 раза сильнее. чем при 1.2 кэВ

210°С


время

ставили-

облуче-


Не пригоден для смешанных гаммв-ней!-ронных полей


Продолжение

Метол

Тип нл мео*мп

Диялиоя пссдощсм-*ых доэ. оал

Дмаиэзоч

иошюсти

хош.

рад/i

В/иянч? н

темсеэ8Г>0М

Пояснения

зуемых кусочков стекла. Улучшается за счет

экранирования

Требуется (16 «I) для заинн после ПИЯ


Страница 20

ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-77) С. 19

ПРИЛОЖЕНИЕ В

РАВНОВЕСИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

В.!. Толщина, обеспечивающая равновесие заряженных частиц

В 1.1. Если происходит облучение материала ре»гтгеко»ски.«и или гамма-лучами, не сопровождающимися вторичными электронами, то сначала наблюдается прибит поглощения энергии (поглощенная лоза) по мере того, как излучение проникает в материал. После какой-то определенной толщины материала поглощение энергии излучения снижается. Толщина, необходимая для того, чтобы достичь максимального поглощения энергии, обычно называется толщиной равновесия заряженных частиц и является функцией энер-гки излучения и плотности электронов в облучаемом материале. Рнс. ! являет, ся типичным графиком поглощения энергии как функции от толщины, При облучении образца со всех сторон его необходимо окружить поглотителем, чтобы обеспечить равновесие заряженных частиц по всему образцу. Однако в том случае, если образец облучать в одном направлении, го поглотитель необходимо расположить лишь с передней и с задней сторон образца. На рис. 2 представлен график толщины поглотителя как функции от анергии для материала с плотностью электронов порядка 3*3X10” з/см*. На рис. 3 представлен график толщины слоя воды для эа-.акиою затухания облучеяяя и одном направлении.

Пэ/мечание. Плотьость электронов любого материала мож!» рассчитать по формуле

n-toNAjM)pit

где п— плотность электронов, м-®: q — плотность материала, кг/м5;

Л‘А — 6,023Х10П моль-1, постоянная Люгадро;

М — молярная масса, кг/моль; г,- — атомный номер;

£ г,—общее число электронов на каждую молекулу.

<

Так как - равняется примерно >/* почти для всех материалов, это уравнение можно упростить и представить в следующем еще

я—l£i=3XI0V

Кривая, представленная на рис. 2, будет сдвигаться влево по мере того, как плотность электронов у поглотителя будет выше этого расчетного показателя, и вправо для материалов с меньшей плотностью электронов, поэтому эквивалентной толщиной будет толщина, подученная на рис. 2, разделенная на отношение плотности электронов поглотителя к 3.3X10** j/cmj.

В.1.2, Например, необходимо облучить полатетрафторэтпленовую пленку фо-гон.ик1 с энергией 1.1 МэВ. Исходя из рис. 2 можно рассчитать, что 0.5 см мат?ри!1.:э, характеризующегося 3,3X10!i э/см’, требуется для того, чтобы обеспечить равноиесис чаряжемиых части, поэтому пленку должен окружать материал именно такой толщины.

19

Страница 21

С 20 ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-77)

ПРИЛОЖЕНИЕ С

РАСЧЕТ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ В МАТЕРИАЛЕ НА ОСНОВЕ ЭКСПОЗИЦИИ (ЭКСПОЗИЦИОННОИ ДОЗЫ)

С.1. И н ф о р м а дня для расчета поглощенной дозы на основе экспозиции

С. 1.1. Эффективность поглощения энергии материалом, подверженным воз-действию рентгеновского или гамма-излучения, определяется массовым коэффициентом поглощения анергии (ц1п/й) Ее можно определить на основе массового коэффициента истинного поглощения аа счет включения лишь доли фотонной знергни, действительно поглощаемой материалом.

Когда У1п/0 рыражеиа в квадратных сантиметрах    на грамм, то показатель

для материала, подверженного о&тучемию, будь то    соединения    или <месь,

может быть выражен при помощи следующего отношения

(И 1п/?)*=« <>г»(и1п/*)ь    (О

гдел< и (ц!п/е)( — соответственно являются долей массы и массовым коэффициентом истинного поглощения энергии для составляющей i.

С. 1.2. Облучение порядка 1Р в воздухе даст поглощение порядка 66.9-гО,4 эрг/г воздуха или 0.869 рад (см. примечание, приведенное ниже), если в точке, представляющей иитсрес, существует    равновесие    заряженных

частио. Для того же облучения поглощенная доза,    полученная    материалом,

подверженным облучению, рассчитывается по следующей формуле

n n (М    !"/?)„    .    (и    !nli)K

Orx~DM -    ——    * 0,869    -    —■ ■    X,    (2)

(Ц    ln/p)oos    (»*    •n/p)B0-j

где Dm — поглощенная доза в материале: jD»«i — поглощенная доза п воздухе;

(й1п/е)т — массовый коэффициент истинного поглощения энергии для материала;

(Min/e).®»~ массовый коэффициент истинного поглощения энергии для воздуха;

X — эхелозиння, р.

Подставив уравнение (!) в (2), получим следующее:

S ai (р !n/f-)i

д-°°>869 (3)

где /.=0.869 —(4) 71    ’    (И    1п/р)воэ    ’    '    ;

Примечание. Показатель 86,9 зрг/г воздуха основан на значении <33.7±0,2> эВ. требующимся для создания одной ионной пары в воздухе. В последние годы энергия на каждую ионную пару считалась 34.0 или 32 эВ. давая для I Р показатели 87,7 и 83 эрг/г воздуха. Изменения в энергии на каждую ионную пару также меняют результаты расчетов поглощенной дозы по приведенным формулам.

20

Страница 22

ГОСТ 27602-88 (МЭК 544.1-77) С. 21

Поглощенная доза, как функция от толщины

Примечание. Часть кривой слева or «««им^а иед^атотно изу-чсиа. Поэтому необходимо иметь образец, обладающий достаточной толшк ной, чтобы находиться или возле максимума, или справа от него

Рис- 1

Толшина поглотителя для равновесия Толщина слоя вот (1г,см* и 3.3X заряженных частиц как функция от

xioJ> Э'Г) как функция от «иергии для данного затухания

энергии для воды (материал

ЛЗХ1(Я э/см')

Рис. 3


Рис. 2


21

Страница 23

С 22 ГОСТ 27602-88 (МЭК 644.1-77)

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

!. ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности СССР

2.    Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.02.88 Л* 388 Публикация МЭК 544.1—77 введена в действие непосредственно в качестве государственного стандарта СССР.

3.    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4.    ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕН-

ТЫ

ОСозяагмте НТД. »и котломЯ дан* ссылка

НОМвр ПуЯ*П

ГОСТ 8865-87

П. 6.1.1.

22