La radiación en las zonas LHC subterráneos y en el túnel del acelerador se produce cuando los protones interactúan con los núcleos de los átomos del gas residual (interacciones de haz de gas) o con los núcleos de los átomos de cualquier otro material que rodea las vigas tales como pantallas de haz colimadores, los imanes , cables, criostatos o el volcado de haz
(las pérdidas de puntos).
Cuando no están circulando haces en el LHC, hay una pérdida pequeña pero continua de protones a lo largo del anillo.
Estos protones perdidos van a interactuar con el material que se encuentra cerca de las vigas. Estas reacciones producen partículas primarias secundarias como neutrones, piones, kaones y protones otros .
Algunas de estas partículas secundarias tienen energía suficiente para interactuar de nuevo y causar la producción de partículas terciarias y así sucesivamente . Este fenómeno se denomina una cascada hadrónico.
Los fragmentos de los núcleos golpeado producido en la cascada hadrónico son radiactivos y la descomposición en una escala de tiempo entre una fracción
de segundo y muchos días
El acelerador por lo tanto continua para producir radioactividad a pesar de que no hay más haces en circulación.
Estos fragmentos se convertirá radiactivo .
Esto significa que emiten radiación incluso cuando los haces están apagados.
Todos los materiales (plásticos, petróleo, cemento, aluminio, acero, hierro, cobre, etc) cerca de la tubería del haz se vuelven radiactivos cuando los primeros rayos están circulando en el LHC.
Los equipos electrónicos en el túnel del acelerador, los RR y las cavernas experimentales también se activan.
T él nivel de activación depende de muchos factores tales como la cantidad
de radiación recibida, la composición exacta del material, la posición en la máquina y el tiempo que ha transcurrido desde la última irradiación
de protones.
lo tanto, es difícil predecir los niveles de radiación remanente durante
una parada de la máquina en cualquier lugar.
Unidades radiológicas
El Gray [Gy] : esta unidad expresa la cantidad de energía depositada por la radiación por kg: 1 Gray = 1 Joule por kilogramo .
Vamos a utilizar esta unidad, principalmente para expresar la cantidad de dosis de radiación recibida por el material en el túnel durante la operación de el LHC. La tolerancia de material o equipo a la radiación puede ser expresada en términos de la cantidad de grises que el material puede recibir sin fallo. Nos referimos a este límite, cuando la dosis total ionizante o tres veces al día del material de los equipos.
En algunos casos, las antiguas unidades radiológicas
el rad todavía se utiliza y 100 Gy rad = 1.
Como se ha dicho, hay alrededor de 20 "eficaces" las colisiones cada cruce , lo que implica 3.000 partículas cada 25 ns . Así que los detectores se encuentran bajo un altos niveles de radiación.
Por ejemplo, tomemos el 2000 toneladas CMS barril central .
Cada segundo 600 millones de colisiones de 14 TeV llevará a cabo en el centro de este barril, y supongamos que la mayor parte de esta energía se deposita en esa zona .
Así que t h de energía Total E depositados al año
(aproximadamente 300 días y 10 horas al día):
(600.10 6 colisión / seg) x (14.10 12 eV x 1,6 · 10 -19 J / EV) x
(300 días x 10 horas / día x 3600 seg / hora) ≈ 1,5 · 10 10 J
Así que la absorción de radiación por kilogramo de la materia en la CMS Barril Central es en promedio:
Dosis de radiación absorbida ≈ (1,5 · 10 10 J) / (2.000,10 3 kg)
≈ 7.500 Gra y / año
De hecho, en el nivel de radiación de las zonas muy expuestas
llega a más de 10 kGy al año .
El Sievert [Sv] : Esta unidad se utiliza para expresar la dosis recibida por un ser humano . La dosis en Sieverts es igual a la dosis absorbida en Grays veces llamado un factor de calidad Q .
El factor de calidad Q depende del tipo de radiación y la energía de la partícula se ha introducido para tener en cuenta los efectos biológicos.
Los valores de Q puede variar entre 1 y 20 y se han determinado por la Comisión Internacional para la Protección de la Radio ( ICRP ).
Cuando no hay presencia del haz en el LHC, no es sólo la radiación remanente causada por los fotones (rayos X y rayos gamma) y electrones (de baja intensidad de los rayos beta). En este caso, es correcto tomar
Q = 1, para que 1 Sv = 1 Gy .
En algunos casos, las antiguas unidades radiológicas el REM todavía
se utiliza y 100 reales = 1 Sv.
El Becquerel [Bq]: . Esta unidad se utiliza para definir la actividad de una fuente radiactiva 1 Becquerel corresponde a 1 desintegración por segundo . residuos con una radiactividad menos de 2 Bq / gramo está clasificada como
no radiactivos y pueden ser eliminados de del mismo modo que no los desechos radiactivos.
En algunos casos, la vieja unidad radiológica de la Curie, se siguen utilizando
y 1 Curie = 3.10 7 Bq.
El Bq es una unidad que no se encontrará muy a menudo en su trabajo del día a día en las zonas controladas en el CERN. La actividad de los materiales que se saca de un área controlada en el CERN se expresa generalmente en términos de la tasa de dosis remanente en μSv / hr a 10 cm de distancia del objeto.
Límites de dosis
La ICRP recomienda un límite de dosis de 20 mSv / año para los trabajadores en las instalaciones nucleares.
CERN ha establecido un límite de dosis de 15 mSv por año para el personal en posesión de una tarjeta de identificación de radiación , de 6 mSv por año para los otros miembros del personal y de 1 mSv al año en la valla de las instalaciones del CERN.
Es interesante comparar la dosis adicional recibida por el personal del CERN en el curso de su trabajo a la dosis recibida por cualquier persona que vive en el Pays de Gex (donde la mayor parte de LHC se pone):
Límites de tasa de dosis.
Las zonas controladas en el CERN se han clasificado en función de su tasa de dosis remanente. En la práctica, será difícil obtener la autorización para llevar a cabo el trabajo en áreas con una tasa de dosis superior a 2 mSv / h , mientras que el trabajo en las zonas controladas, con una tasa de dosis remanente por debajo de 1 mSv / h se suele admitir.
La tasa de dosis remanente en el Pays de Gex es de aproximadamente
0,1 μSv / hr o 100 nano Sieverts por hora.
