Способ изготовления объемных радионуклидных источников с рабочей торцевой поверхностью

 

Изобретение относится к области ядерной техники и представляет собой способ изготовления объёмных источников ионизирующего излучения с торцевой рабочей поверхностью, в частности источников гамма-излучения телетерапевтического назначения, используемых при лечении онкологических заболеваний. Для этого с рабочей стороны источника закладывают послойно радионуклид с уменьшением удельной активности в слоях. Изобретение позволяет повысить эффективность источника. 1 табл.

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при изготовлении объёмных источников ионизирующего излучения с торцовой рабочей поверхностью, в частности при изготовлении источников гамма-излучения телетерапевтического назначения, используемых при лечении онкологических заболеваний.

В книге В.П. Сытина, Ф.П. Теплова, Г.А. Череватенко “Радиоактивные источники ионизирующих излучений”. М.: Энергоиздат, 1984 г., с. 31 описаны конструкции и способы изготовления источников ионизирующих излучений, включающие последовательно выполняемые операции закладки в капсулу источника радионуклида, герметизации капсулы и измерения мощности дозы (далее по тексту МД) готового источника.

При расчете МД закладываемого в капсулу радионуклида берётся среднее значение его удельной активности, т.к. при облучении радионуклида в реакторных установках, отклонение удельной активности от среднего её значения может достигать ±50%. Это определяется распределением облучаемого материала в мишени, расположением мишени в облучательном устройстве и расположением облучательного устройства относительно активной зоны реактора.

Недостатком известного способа является то, что при использовании смеси компонентов радионуклида с равномерным распределением удельной активности по объёму активной части источника коэффициент самопоглощения излучения в источнике зависит только от геометрических размеров его активной части, в частности, для источников с торцовой рабочей поверхностью определяющей является высота активной части и плотность радионуклида. В этом случае коэффициент самопоглощения рассчитывается по формуле:

где _s[см¹] - линейный коэффициент ослабления излучения в радионуклиде;

где m - масса радионуклида [г];

r - радиус активной части [см];

где ρ_насып - насыпная плотность активной части [г/см³];

ρ - плотность радионуклида [г/см³].

Применение закладки радионуклида с усредненной удельной активностью фактически снижает эффективность компонентов радионуклида, имеющих более высокую удельную активность.

Вышеуказанные недостатки устраняются тем, что в способе изготовления объёмных источников ионизирующего излучения с торцовой рабочей поверхностью, включающем последовательно выполняемые операции загрузки радионуклида в капсулу источника, герметизации капсулы и измерения мощности экспозиционной дозы, предварительно сортируют радионуклид по удельной активности на несколько (от двух и более) фракций и послойно закладывают их в капсулу источника с уменьшением удельной активности в слоях, начиная от рабочей поверхности источника.

При таком способе закладки радионуклида в источник для каждого

слоя радионуклида определяется свой коэффициент самопоглощения. В конечном итоге формула для определения суммарной МД источника записывается в общем виде:

в частности, для двухслойной закладки радионуклида формула примет вид:

где - h₁, h₂ - высота слоя 1 и слоя 2 соответственно [мм];

А₁, А₂ - активности слоя 1 и слоя 2, определяются по формулам:

A₁=Q₁ × m₁; А₂=Q₂ × m₂;

Q₁ - удельная активность радионуклида в слое 1 [Ku/г];

m₁ - масса радионуклида в слое 1 [г];

Q₂ - удельная активность радионуклида в слое 2 [Ku/г];

m₂ - масса радионуклида в слое 2 [г].

Предлагаемый способ проверен при изготовлении экспериментальных источников. Для экспериментов использовались облученные заготовки из кобальта-60 ⊘=1,0×1,0 мм, покрытые никелем. Данные эксперимента приведены в таблице.

Как видно из таблицы, расчетные и измеренные значения МД источников при послойной закладке облученного материала практически совпадают, разница составляет 0,6%. Измеренное значение МД источника с послойной закладкой радионуклида с заданным значением суммарной активности выше на 3,9% измеренного значения МД источника со смешанной закладкой радионуклида с той же суммарной активностью.

Формула изобретения

Способ изготовления объёмных источников ионизирующего излучения с торцевой рабочей поверхностью, включающий последовательно выполняемые операции загрузки радионуклида в капсулу источника, герметизации капсулы и измерения мощности дозы, отличающийся тем, что предварительно сортируют радионуклид по удельной активности и загружают его в капсулу источника послойно с уменьшением удельной активности в слоях от рабочей поверхности источника.