Инструкция по технике безопасности при работе с радиоактивными веществами

Ответственным за технику безопасности при проведении лабораторных работ является преподаватель.

Преподаватель обязан:

Перед началом лабораторной работы проверить исправность, состояние и комплектность оборудования, приборов и инструмента;

-провести инструктаж по технике безопасности со студентами данной подгруппы и заполнить журнал инструктажа;

-осуществлять постоянный контроль за правильностью работы с источниками ионизирующего излучения;

В ходе выполнения студентами лабораторной работы следить за выполнением ими порядка и последовательности операций, указанных в описании, соблюдением мер санитарной гигиены и требований правил безопасности работы с источниками ионизирующих излучений.

По окончании работы убедиться, что приборы и аппаратура отключены от сети (отсоеденены источники питания), источники ионизирующего излучения установлены в контейнер и сданы сотрудникам лаборатории;

При проведении работ с источниками ионизирующих излучений

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

- присутствие лиц, не имеющих отношения к лабораторным работам;

- использовать источники ионизирующего излучения и приборы радиационного контроля не по назначению;

- работать с неисправными приборами, приспособлениями и инструментом;

- проводить технологические операции вне рабочего места;

- направлять потоки излучения на местонахождение людей;

- пробовать на вкус и запах используемые препараты;

- оставлять без присмотра включенные приборы;

- размещать в лаборатории неиспользуемую аппаратуру и мебель;

- хранить пищевые продукты, одежду и другие предметы, не имеющие отношения к работе, кроме специально выделенных мест;

- принимать пищу и курить в рабочих помещениях.

При неисправности приборов или оборудования студенты должны поставить в известность преподавателя и поступать в соответствии с его распоряжениями.

При поломке коммуникационных систем водоснабжения, канализации, отопления и вентиляции, препятствующих выполнению технологических операций, прекратить работу до ликвидации аварии и сообщить руководителю занятия.

При прекращении подачи электроэнергии или при появлении запаха гари отключить аппаратуру и электроприборы и сообщить преподавателю.

При нарушении правил техники безопасности студенты отстраняются от работы и допускаются к дальнейшей работе только после сдачи зачета по технике безопасности.

Лабораторная работа №1. Приборы радиационного контроля

Цель работы. Изучить основные типы приборов радиационного контроля их устройство, принцип работы, технически характеристики. Получить практические навыки подготовки к работе, проверки работоспособности и работы с ними.

Краткие теоретические сведения

Параметры ионизирующих излучений непосредственно недоступны для восприятия органами чувств человека, поэтому измерения параметров ионизирующих излучений производят по значению другой величины, функционально с ними связанной и доступной для восприятия оператором. В практике измерений ионизирующих излучений в качестве такой «другой» величины обычно используются электрические сигналы, которые можно усиливать, измерять в широком диапазоне величин, передавать по измерительному каналу, производить вычислительные операции и т.п.

Основные типы приборов радиационного контроля состоят из детектора, схемы усиления и измерения сигнала и устройства отображения измеренной величины.

Детектор является первичным преобразователем. Именно в нем энергия ионизирующего излучения преобразуется в энергию электрических сигналов. Для каждого детектора существует определенная функциональная связь, например между мощностью экспозиционной дозы и силой тока в цепи ионизационной камеры или между мощностью дозы и частотой следования импульсов в цепи газоразрядного счетчика. Обычно величины, образующиеся на выходе детектора очень малы и не могут быть измерены непосредственно отсчетными устройствами, поэтому за детекторами следуют устройства осуществляющие усиление, формирование или иное преобразование параметров электрических сигналов в форму, удобную для наблюдения или регистрации. На выходе измерительного преобразователя включается отсчетное устройство.

В качестве детекторов в приборах радиационного контроля чаще всего используются ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.

Ионизационные камеры используются в качестве воспринимающих элементов в приборах, предназначенных для измерения мощности дозы излучений и в приборах, предназначенных для измерения дозы излучений.

Ток ионизационной камеры в режиме насыщения определяется выражением:

I₀=q·е·V А, (1)

где q — количество пар ионов, образующихся в 1 см³ объема камеры в течение 1 сек, см^-3· с^-1;

е — заряд электрона, равный 1,610^-19 Кл;

V — объем ионизационной камеры, см³.

Величина q, входящая в эту формулу, определяется выражением:

q= 5,7810⁶ Хֹ см^-3··с^-1 , (2)

где _{кт ст} _{кт в} — массовые коэффициенты передачи энергии гамма-излучений соответственно в материале стенки ионизационной камеры и в воздухе, см²г^-1 ;

Х — мощность дозы гамма-излучений, Р/ч.

Используя формулу (2), выражение (1) может быть представлено в виде:

I₀= 0,92410^-13 V· Х, А. (3)

Уменьшение напряжения на конденсаторной камере при воздействии на нее гамма-излучении определяется выражением:

, в (4)

где n—количество пар ионов, образующихся в объеме камеры в течение всего времени ее облучения;

е — заряд электрона, равный 1,610^-19 Кл;

С — емкость камеры, ф.

Величина п, входящая в эту формулу, определяется выражением:

п = 2,0810⁹ V·D, (5)

_{кт ст}, _{кт в} — те же значения, что и в формуле ( 2 );

V — объем камеры, см³;

D —доза излучения, Р.

Используя формулу (5), выражение (4) может быть представлено в виде:

U= 3,32810^-10 · , В (6)

С учетом рекомбинации электрических зарядов в объеме камеры выражение для U имеет вид:

U = 3,328 10^-10 f_ср , В ( 7)

f_ср — среднее значение эффективности собирания ионов.

Газоразрядные счетчики используются в качестве воспринимающих элементов в приборах, предназначенных для измерения мощности дозы излучений, и в приборах, предназначенных для измерения активности препаратов.

Напряженность электрического поля внутри объема цилиндрического газоразрядного счетчика определяется выражением:

, В/см, (8)

где U— напряжение между электродами счетчика, В;

r_к — радиус катода счетчика, см;

r_a — радиус анода счетчика, см;

r — расстояние от оси анода до точки внутри объема счетчика, в которой Е имеет значение, определяемое данной формулой, см.

Амплитуда импульса напряжения, возникающего на счетчике при попадании в его объем ионизирующей частицы, вычисляется по формуле:

В, (9)

где k _г.у—коэффициент газового усиления;

п₀ — число пар ионов, образованных в счетчике при первичной ионизации;

е —заряд электрона, равный 1,610^-19 Кл;

С — емкость счетчика, ф.

Зависимость частоты следования импульсов газоразрядного счетчика от мощности дозы излучений, создаваемых точечным монохроматическим гамма-излучателем, определяется выражением

N =2,9510^{6 ·} ·Х = 19,6· ·Х с^-1, (10)

где N— частота следования импульсов, с ^-1;

S — площадь поперечного сечения счетчика, см²;

_кв — линейный коэффициент передачи энергии излучений в воздухе, 1/см.;

ε — эффективность счетчика;

Е γ —энергия гамма-квантов, Мэв;

Р — мощность дозы гамма-излучений, р/ч;

Кγ — ионизационная постоянная, Р·см²/ч· мКи.

Одной из основных характеристик средств измерения ионизирующих излучений является метрологическая характеристика, которая включает в себя функцию преобразования, основную погрешность и функцию влияния внешних факторов.

Функция преобразования представляет собой зависимость входного сигнала средства измерения от измеряемой физической величины. Ее представляют в аналитическом, графическом либо табличном виде.

Основная погрешность средства измерения – это отклонение его показаний от истинного (действительного) значения измеряемой величины, возникающее при нормальных условиях измерения. Она вызывается несовершенством средств измерения, погрешностью градуировки, статистическим характером измеряемой величины.

Нормальные условия определяют жесткие границы параметров внешних факторов, оказывающих влияние на результат измерения, например, температуры –20 ±5⁰ ; влажности – 65 ± 15%; давления 750 ± 30 мл.рт.ст.; напряжения питания - ±5%.

Для средств измерения ионизирующих излучений к нормальным условиям также относятся фиксированные параметры и геометрия поля ионизирующего излучения, а также ориентация детектора в этом поле. Например, измерителей мощности дозы гамма-излучения основная погрешность определяется при следующих параметрах гамма-поля: энергии гамма-излучения – 0,662 Мэв, удалении детектора от источника на расстояние более чем в 3 раза превышающем размеры самого детектора; ориентации оси максимальной чувствительности детектора в направлении максимальной потока излучения.

Основная погрешность может быть выражена в виде абсолютной, относительной либо приведенной.

Абсолютная погрешность ∆Х представляет собой разность между показанием средства измерения Х_изм и истинным (действительным) значением измеряемой величины Х _ист:

∆Х = Х_ист - Х_{изм ,} (11)

Относительная погрешность δ представляет собой выражение в процентах отношение абсолютной погрешности ∆Х к истинному значению измеряемой величины Х_ист:

∆Х Х_ист - Х_изм

δ = -------- = --------------- 100%, (12)

Х_ист Х_ист

Приведенная погрешность δ_пр представляет собой выраженное в процентах отношение максимальной абсолютной погрешности ∆Х к верхнему пределу диапазона (поддиапазона) измерения Х _max:

∆Х Х_ист - Х_изм

δ_пр = --------- = -------------- 100% , (13)

Х _max Х _max

Если условия использования средств измерения отличаются от нормальных, то возникают дополнительные погрешности, которые описываются функциями влияния – метрологическими характеристиками, показывающими изменения показаний прибора в зависимости от параметров внешних факторов при неизменном значении измеряемой величины.

Таблица 1