VibeEngineering · радиационная дозиметрия · интерактивный расчёт · 24.07.2026

VibeEngineering · radiation dosimetry · interactive calculation · 24.07.2026

Калькулятор мощности эквивалентной дозы Ḣp(0,07) от уранового стеклянного бисера

Calculator of the personal skin dose-equivalent rate Ḣp(0.07) from uranium glass beads

Мощность эквивалентной дозы внешнего облучения кожи при контакте с урановым стеклом: произвольная геометрия раскладки, содержание урана и размер бусин. Модель откалибрована по расчёту Geant4 и воспроизводит его опорные точки со среднеквадратичным отклонением 0,7 %. Основная статья: Расчёт Ḣp(0,07) от бета- и гамма-излучения уранового стеклянного бисера.

Personal dose-equivalent rate for skin in contact with uranium glass: arbitrary packing geometry, uranium content and bead size. The model is calibrated against a Geant4 calculation and reproduces its reference points with an r.m.s. deviation of 0.7 %. Main paper: Calculation of Ḣp(0.07) from beta and gamma radiation of uranium glass beads.

Предупреждение и ограничение ответственности. Калькулятор носит справочный и учебный характер. Он реализует упрощённую модель, откалиброванную по одному расчёту Монте-Карло для одного конкретного состава стекла и одной формы бусины; вне области калибровки (см. § 4) результат является экстраполяцией. Расчёт не заменяет измерение поверенным прибором и не является основанием для решений о радиационной безопасности, допуске к работам или медицинских решений. Ошибка в модели, входных данных или в самой калибровке возможна и может привести к занижению дозы. Перед тем как опираться на эти числа, выполните независимую проверку — расчётом другим методом и прямым измерением. Авторы не несут ответственности за любые последствия использования результатов.
Warning and disclaimer. This calculator is for reference and educational use only. It implements a simplified model calibrated against a single Monte Carlo calculation, for one particular glass composition and one bead shape; outside the calibration range (see § 4) the result is an extrapolation. It does not replace a measurement with a calibrated instrument and is not a basis for radiation-safety decisions, work authorisation or medical decisions. An error in the model, in the input data or in the calibration itself is possible and could lead to an underestimate of the dose. Before relying on these numbers, obtain an independent verification — by an alternative calculation and by direct measurement. The authors accept no liability for any consequences of using these results.

Геометрия раскладки

Бусина

Содержание урана

Условия усреднения и контакта

Мощность эквивалентной дозы Ḣp(0,07) в центре раскладки, усреднение по 1 см²
мкЗв/ч
Доза за один контакт
Доза за год при заданном режиме
От предела для кожи персонала (500 мЗв/год)
От предела для кожи населения (50 мЗв/год)
Бусин в раскладке / масса стекла
Полная активность по U-238
Максимум поля (локальный, вне усреднения)
поле: 0 вращение — мышью, масштаб — колесом

Профиль мощности дозы вдоль оси X на поверхности кожи (без усреднения по площади). Пунктир — уровень, усреднённый по выбранной площади.

Dose-rate profile along the X axis at the skin surface (not averaged over area). The dashed line is the level averaged over the selected area.

1Что именно вычисляется

Вычисляется мощность эквивалентной дозы внешнего облучения кожи Ḣp(0,07) — операционная величина, определённая на глубине 0,07 мм (70 мкм, базальный слой эпидермиса) и усреднённая по площади 1 см². Именно с ней сравниваются пределы для кожи. Вклад дают бета-частицы очищенного урана (доминирует 234mPa, Emax = 2,27 МэВ); вклад гамма-излучения включён в результат и составляет менее 0,3 %.

Геометрия — бисер, лежащий вплотную на коже без зазора и без одежды. Это консервативный (наихудший) случай прямого контакта.

2Модель

Расчёт строится на точечном поверхностном ядре h(r) — мощности дозы в базальном слое в точке кожи на расстоянии r от точечного источника бета на поверхности:

h(r) = C · exp(−(r/a)b) / (r² + r0²)s

Бусина рассматривается как излучающая площадка радиусом d/2 с радиальным профилем эмиссии q(ρ) ∝ (1 − (ρ/(d/2))²)m, отражающим переменную толщину рокайля. Мощность дозы в точке — сумма по всем бусинам; результат усредняется по диску заданной площади. Параметры C, a, b, s, r0, m подобраны так, чтобы модель воспроизводила расчёт Geant4 (см. § 3).

Масштабирование по входным параметрам:

3Проверка: модель против Geant4

Ниже — сравнение с опорными точками расчёта Монте-Карло, по которым калибровалось ядро. Значения вычисляются страницей прямо сейчас, тем же кодом, что и результат калькулятора.

1What exactly is computed

The quantity computed is the personal dose-equivalent rate for skin, Ḣp(0.07) — an operational quantity defined at a depth of 0.07 mm (70 µm, the basal layer of the epidermis) and averaged over an area of 1 cm². This is the quantity against which skin limits are set. The dose comes from beta particles of purified uranium (dominated by 234mPa, Emax = 2.27 MeV); the gamma contribution is included in the result and is below 0.3 %.

The geometry is beads resting directly on the skin, with no air gap and no clothing. This is the conservative (worst-case) direct-contact situation.

2The model

The calculation is built on a point surface kernel h(r) — the dose rate in the basal layer at a point of skin located a distance r from a point beta source on the surface:

h(r) = C · exp(−(r/a)b) / (r² + r0²)s

A bead is treated as an emitting face of radius d/2 with a radial emission profile q(ρ) ∝ (1 − (ρ/(d/2))²)m, which reflects the varying thickness of a rocaille bead. The dose rate at a point is the sum over all beads; the result is then averaged over a disc of the selected area. The parameters C, a, b, s, r0, m are fitted so that the model reproduces the Geant4 calculation (see § 3).

Scaling with the input parameters:

3Verification: model against Geant4

Below is the comparison with the Monte Carlo reference points used to calibrate the kernel. The values are computed by this page right now, with the same code that produces the calculator result.

Таблица 1. Модель против расчёта Geant4 (базовые параметры: d = 4,1 мм, шаг 4,1 мм, U 1,85 % масс., ρ = 2,5 г/см³) Table 1. Model against the Geant4 calculation (baseline: d = 4.1 mm, pitch 4.1 mm, U 1.85 wt %, ρ = 2.5 g/cm³)
Конфигурация Усреднение Geant4, мкЗв/ч Модель, мкЗв/ч Отклонение

4Границы применимости

Как пользоваться результатом. Число из калькулятора — оценка порядка величины и относительных изменений (во сколько раз опаснее раскладка большего размера или стекло с большим содержанием урана). Для абсолютного вывода о безопасности нужен прямой замер: бета-излучение уранового стекла уверенно регистрируется бытовыми и профессиональными приборами.

Расчётное ядро калибровано по данным работы «Расчёт мощности эквивалентной дозы внешнего облучения кожи Ḣp(0,07) от бета- и гамма-излучения уранового стеклянного бисера» (Geant4 11.2.1, G4EmStandardPhysics_option4 + G4RadioactiveDecay). Методика, исходные данные, проверочный классический расчёт и полный список источников приведены в основной статье.

4Limits of applicability

How to use the result. The number from this calculator is an estimate of the order of magnitude and of relative changes (how much worse a larger array is, or glass with a higher uranium content). For an absolute conclusion about safety a direct measurement is required: the beta radiation of uranium glass is readily detected by both consumer and professional instruments.

The kernel is calibrated against the data of "Calculation of the personal skin dose-equivalent rate Ḣp(0.07) from beta and gamma radiation of uranium glass beads" (Geant4 11.2.1, G4EmStandardPhysics_option4 + G4RadioactiveDecay). The method, input data, the independent classical cross-check and the full list of references are given in the main paper.

VibeEngineering · интерактивный расчёт к статье от 23.07.2026 · к статье · расчёт выполняется в браузере, данные никуда не передаются VibeEngineering · interactive companion to the paper of 23.07.2026 · to the paper · everything is computed in your browser; no data is sent anywhere