Shieldingberekeningen

Shieldingberekeningen zijn wiskundige en numerieke berekeningen die bepalen hoeveel en welk materiaal nodig is om de stralingsblootstelling te beperken tot aanvaardbare niveaus. Ze worden toegepast in kerncentrales, medische stralingsfaciliteiten en industriële omgevingen waar straling wordt gebruikt of gegenereerd.

Bij gamma- en röntgenstraling gaat men vaak uit van een exponentiële afname van de intensiteit: I(x) = I0 exp(-μ x), waarbij μ de lineaire attenuatiecoëfficiënt is. Voor samengestelde shielding worden transmissies vermenigvuldigd. De benodigde dikte x voor een gewenste reductie wordt vaak uitgedrukt in half-value layers (HVL) of tenth-value layers (TVL). Voor spectrale toepassingen moet men de flux integrieren over energie: ∫ Φ0(E) exp(-μ(E) x) dE, met opbouwfactoren die verstrooiing beschrijven.

Neutronenscherming werkt anders: het combineert vertraaging met absorptie. Materialen met veel waterstof, zoals polyethyleen, water en beton, zijn effectief, vaak aangevuld met absorbers als boron of cadmium. De berekeningen zijn energierelated en afhankelijke van neutron cross-sections.

Veelvoorkomende methoden zijn analytische benaderingen (punt-kernel, eenvoudige attenuatie), semi-empirische schattingen en numerieke simulaties. Monte Carlo-methoden (bijv. MCNP, FLUKA) geven nauwkeurige resultaten voor complexe geometrieën, terwijl deterministische codes sneller kunnen zijn voor eenvoudige situaties.

Het proces omvat het definiëren van bronkenmerken, geometrie en materiaaleigenschappen, het bepalen van de vereiste bescherming en het berekenen van de benodigde dikte of samenstelling. Resultaten dienen te worden gevalideerd met metingen en te voldoen aan regelgeving en normen (bijv. ICRP, NCRP).