Для обеспечения безопасности персонала при проведении радиационной дефектоскопии существенное значение придается разработке защитных устройств, обеспечивающих снижение уровня излучения до предельно допустимого. В передвижных защитных устройствах в основном используют свинец, железо (сталь, чугун), вольфрам. Для снижения массы переносных дефектоскопов защиту радиационных головок в по­следние годы изготовляют из урана.

Для сооружения стационарных защитных устройств (ограждений, перекрытий и т.д.) могут быть использованы различные материалы (бетон, баритобетон, кирпич), при выборе которых, наряду с их физическими свойствами, следует учитывать стоимость материала, его долговечность, габариты, технологию изготовления и т.д. Ниже дается краткая характеристика материалов, наиболее часто применяемых для защиты от излучения.

Свинец (r = 11,3 г/см³) используют не только для изготовления защитных устройств гамма-дефектоскопов, защитных контейнеров для хранения и транспортировки источников излучения и транспортно-перезарядных контейнеров (ТПК), кожухов рентгеновских трубок, тубусов, диафрагм, но и при сооружении защитных дверей, ширм и т.д., т.е. в тех случаях, когда при данной кратности ослабления требуются минимальная масса и габариты. Свинец применяют в виде листов или полос различной толщины, блоков (кирпичей) и чушек для отливки защитных контейнеров. В рентгенодефектоскопических лабораториях свинец используют для устройства защитных дверей, кабин, ширм. Листовой свинец, прикрепленный к фанере или рейкам, обычно применяют для усиления защиты уже готовых стен.

Свинцовое стекло (r = 3,4 — 4,6 г/см³) применяют в тех случаях, когда защитная среда должна быть прозрачной для видимой части спектра (при рентгенотелевизионном контроле качества изделий и т.д.). Стекла имеют толщину 10, 15, 20 и 25 мм и габариты 190×240; 240×300; 300×400; 356×356; 400×400; 400×500; 500×600 мм. Свинцовый эквивалент (толщина свинцовой защиты, ослабляющая излучение в той же мере, как и данный слой защитного материала) при указанной толщине стекол составляет 2,5; 4; 5 и 6,5 мм свинца соответственно.

Свинцовая резина (r = 3,3 — 5,8 г/см³) толщиной 3 мм (r = 4,5 г/см³) по своим защитным свойствам эквивалентна 1 мм свинца. Резина со временем дает трещины, поэтому необходимо периодически проверять ее защитные качества.

Железо (r = 7,86 г/см³), сталь (r = 7,54 — 10 г/см³), чугун (r = 7,2 г/см³) используют в основном как конструкционный материал в местах, где требуется повышенная прочность; для изготовления подвижных стальных дверей в помещениях для бетатронной дефектоскопии, когда габариты помещения не позволяют делать лабиринтный вход и на двери падает только рассеянное излучение; для устройства защиты дверных проемов и т.д.

Вольфрам (r = 16,54 — 19,3 г/см³) применяют в виде порошка с медью и (или) никелем, спеченного при высокой температуре. Вольфрамовые сплавы обычно содержат 3 — 5 % никеля и 2 — 3 % меди или только медь (до 8 %). Вольфрамовые сплавы используют в качестве защитного материала радиационных головок гамма-дефектоскопов и коллиматоров.

Барит (минерал с высоким содержанием BaS0₄) входит в состав баритовой штукатурки или баритобетона, представляющего смесь барита (пылевидного, пескового или кускового), цемента и воды. Баритобетон, застывая, дает большую усадку. Чтобы избежать усадочных трещин, сооружения из баритобетона армируют железом. Баритовую штукатурку (4 части барита, 1 часть цемента, 0,5 части песка по массе) наносят с обеих сторон кирпичной кладки слоем не более 20 мм. При большой толщине слоя (до 50 мм) штукатурку наносят на сетку "Рабитц". Стационарные защитные сооружения только из баритобетона или из баритовой штукатурки недолговечны, дороги и сложны в изготовлении. Как показал опыт, через 2 — 5 лет эксплуатации на такой штукатурке появляются трещины, и защитные свойства ее ухудшаются.

Баритовую штукатурку для защиты от рентгеновского излучения (U_макс менее   150 — 200 кВ) целесообразно использовать при реконструкции и ремонте помещений для проведения рентгенодефектоскопии, так как плотность и эффективный атомный номер ее выше, чем у обычной штукатурки. Это приводит к экономии площади помещения и массы защиты, что особенно важно в тех случаях, когда практически невоз­можно увеличить площадь помещения.

Бетон (r = 2,1 — 2,4 г/см³) применяют для сооружения защиты от излучения с энергией более 0,4 МэВ. Он служит также защитой от нейтронов (при нейтронной дефектоскопии) и фотонейтронов (при бетатронной дефектоскопии). Прочность и надежность сооружений из бетона значительно больше, чем сооружений из баритобетона, а разница в толщине защитного слоя из бетона и баритобетона незначительна при энергии излучения выше 0,4 МэВ.

В состав бетона входят портландцемент, песок и гравий в отношении 1:2:4 по объему или 1:3:6 по массе. Защитные свойства бетона зависят от его плотности. Для учета возможных различий в плотности бетонов рекомендуют делать 10 %-ный запас по толщине по сравнению с полученной при расчете. Повышенной плотности бетона можно добиться путем замены гравия более тяжелыми материалами.

Применять такие материалы (типа бетона) как шлакобетон, гипсо­литовые плиты, пенобетон и другие не рекомендуется, так как эти ма­териалы имеют малую плотность, что приводит к слишком большой толщине защиты.

Кирпич (r = 1,4 — 1,9 г/см³) часто используют для изготовления за­щиты от излучения с энергией выше 0,4-0,5 МэВ. Необходимо, чтобы раствор полностью покрывал все место соединения и имел плотность, по крайней мере, равную плотности кирпича.

При сооружении защитных устройств применяют типовые блоки и конструкции строительных деталей. Для перегородок и перекрытий можно использовать стандартные строительные детали, при­меняющиеся в жилищном и промышленном строительстве. Плотность растворов, используемых для соединения этих деталей, должна быть не ниже плотности материала самих деталей.

При сооружении защитных ограждений следует уделять внимание тому, чтобы в них не было отверстий, каналов и т.п., ослабляющих за­щиту. Технологические каналы, щели и другие неоднородности, прохо­дящие в толще защиты, необходимо проектировать таким образом, чтобы кратность ослабления излучения в месте их прохождения была не ниже расчетной.

При расчете толщины защиты из какого-либо материала удобно пользоваться данными по свинцовым эквивалентам, на основе которых оп­ределяют толщину защиты из железа, баритобетона, бетона и кирпича при различных значениях U₀ на рентгеновской трубке (табл. 8.1). Если известна толщина защиты d₁ из материала с плотностью r₁, то толщи­на защиты d₂ из материала плотностью r₂, близкой к плотности r₁, может быть определена по формуле

d₂ = d_1*r_l/r₂.                                                       (8.3)

Соотношение (8.3) справедливо при расчете защиты из материалов, для которых фотоэлектрическим поглощением можно пренебречь при данной энергии излучения, т.е. когда основным процессом ослабления излучения является некогерентное рассеяние.

Таблица 8.1

Толщина защиты для различных материалов, эквивалентная данной

 толщине защиты из свинца

Пример. Толщина защиты из бетона с r₁ =2,3 г/см³ составляет 100 мм. Найти толщину защиты из бетона с r₂ = 2,5 г/см³.

Решение. Необходимая толщина защиты из бетона d определяется с помощью соотношения (8.3):  d = d₂ = d_1*r_l/r2 = 100 (2,3/2,5) = 92 мм.