2. Единицы измерения ионизирующего излучения

Особенностью измерения ионизирующего излучения является то, что необходимо рассматривать (рис. 2.1) несколько объектов измерения: источники ионизирующего излучения, распределение излучения в пространстве и перенос ими энергии, взаимодействие излучения с веществом и передачу при этом энергии излучения веществу.

Рис. 2.1. Объекты измерения ионизирующего излучения

Величины, характеризующие источники излучений

Под источником ионизирующего излучения понимают устройство или радиоактивное вещество, испускающее или способное спускать ионизирующее излучение. Более узким понятием является радиоактивный источник излучения, где источником излучения является радиоактивное вещество.

Количество радиоактивного вещества измеряют, как правило, не по его массе, а по его активности.

Под активностью понимают количество радиоактивного вещества, определяемое по числу распадов в единицу времени:

А = - ,

где N - число ядер данного нуклида;

t - время.

Активность связана с числом ядер соотношением.

А = λN,

где λ – постоянная распада данного радионуклида – вероятность его распада в единицу времени.

В системе СИ единицей измерения активности является Беккерель (Бк) – активность источника, в котором происходит 1 распад в секунду. 1 Бк = 1 распад/с.

Внесистемной единицей является кюри. Первоначально эта единица соответствовала активности 1 г радия. В настоящее время используется более точное определение, по которому кюри (Ки) – это внесистемная единица измерения активности, численно равная 3,7 · 10¹⁰ распадов в секунду, т.е. 1 Ки = 3,7 · 10¹⁰Бк.

Следует отметить, что 1 кюри – это очень большая активность. В лабораторной практике приходится иметь дело с милликюри (мКи) и микрокюри (мкКи).

Часто приходится иметь дело с удельной активностью – активностью, содержащейся в единице массы вещества; объемной активностью – активностью, содержащейся в единице объема и удельной поверхностной активностью – активностью, приходящейся на единицу площади. Последнюю величину иногда называют радиоактивным загрязнением (заражением) поверхности, а объемную активность – концентрацией.

В качестве иллюстрации величин активности можно привести следующие:

• объемная активность природного радона над открытой местностью – 3…5 Бк/м³;

• объемная активность водопроводной воды – 0,1…1Бк/л (10^-11Ки/л);

• допустимая активность питьевой воды в мирное время ~ 10…50 Бк/л

(~10^-9 Ки/л);

• допустимый уровень загрязнения кожных покровов в мироне время для бета – излучений – 300 распадов/см² мин (~ 5 · 10⁴Бк/м²).

Связь между активностью и массой радиоактивного вещества может быть выражена формулой:

,

где А - активность в Бк;

• N_Ав - число Авогадро – 6,02*10²³ моль^-1;

• - период полураспада, выраженный в секундах (время, за которое активность данного радионуклида уменьшается в 2 раза) – берется из справочников;

• m - масса вещества в граммах;

• A_r - атомный вес нуклида в атомных единицах массы.

При использовании приведенной формулой следует особо обращать внимание на размерности величин. Так, период полураспада, указанный в годах необходимо переводить в секунды, имея в виду, что 1 год = 3,15·10⁷с. Активность, заданную в Ku, следует переводить в Бк.

Считается, что не вызывает потери работоспособности одномоментное поступление внутрь организма с пищей или водой 1 мКи смеси радиоактивных веществ – продуктов ядерного взрыва.

Не вызывают также потери работоспособности использование для питья в течение месяца питьевой воды объемной активностью 10^-6 Ки/л и загрязнение кожных покровов 0,5 мкКи/см², что соответствует 10⁶ расп/мин · см².

Следует отметить, что активность источника по мере его распада уменьшается со временем.

или ,

где А_˚ - активность в начальный момент времени;

t - время спада активности;

- период полураспада – время, за которое активность уменьшается в 2 раза.