3891

21

среды, содержащих до 4-х радионуклидов из следующего перечня: цезий137, калий-40 радий-226, торий-232 по спектру гамма-излучения ( гаммаспектрометрический тракт) и для измерения удельной (объемной) активности стронция-90+иттрия-90 и калия-40, находящихся в объектах внешней среды, по их бета-излучению (бета-спектрометрический тракт). Пробы для измерения активности радионуклидов по гамма-излучению могут быть приготовлены из строительных материалов, почвы, воды, донных отложений, продуктов растениеводства и животноводства.

Рис. 6 Комплекс универсальный спектрометрический «Гамма плюс» и его контрольно-измерительные приборы

Пробы для измерения активности нуклидов по бета-излучению могут быть приготовлены из почвы, воды, продуктов питания и других объектов органического и неорганического происхождения.

Спектрометрический комплекс предназначен для измерения активности как необработанных ("сырых") проб, так и проб, подвергнутых специальной обработке с целью снижения значения минимальной измеряемой активности. Измерения по бета- и гамма-трактам осуществляются независимо.

Используется аккредитованными испытательными лабораториями (ЦГСЭН), ветнадзор, станцией защиты растений, лесное хозяйство и др. Одобрен к применению к Госсанэпиднадзором, Минсельхозом, Рослесхозом, Госстандартом.

22

Технические характеристики: энергетический диапазон регистрируемого гамма-и бета-излучения составляет от 300 до 3000 кэВ.

Минимальная измеряемая удельная (объемная) активность по гамматракту за время измерения 1 час с защитой СЗГТ-01, не более:

-по Сз-137 – 3 Бк/кг; -поRа-226 – 5 Бк/кг,

-поТh-232 – 10 Бк/кг,

-поК-40 – 40 Бк/кг.

Минимальная измеряемая активность по бета-тракту счетного образца массой 10 г. за время измерения 1 час по Y-90 не более 0.5 Бк.

Предел допускаемой относительной основной погрешности не более +30% при частотной загрузке 10 имп/с.

Стандартная геометрия измерений в гамма-тракте- сосуд Маринелли объемом 1 л., в бета-тракте - кювета 70*5 мм.

Масса УСК "Гамма Плюс" с защитой СЗГТ-01 составляет 250 кг.

Универсальный спектрометрический комплекс УСК "ГАММА ПЛЮС"

состоит из двух независимых спектрометрических трактов (гамма-тракта и бета-тракта), работающих с одним персональным компьютером (ПЭВМ).

Гамма-тракт, входящий в состав УСК "ГАММА ПЛЮС", представляет собой аналоговую часть сцинтилляционного гамма-спектрометра СЭГ-СНЗ, содержащую: блок детектирования с детектором Na(Т1) размером 63*63мм.; свинцовую защиту типаСЗГТ-01; аналого-цифровой преобразователь АЦП; комплект кабелей для соединения функциональных блоков между собой и с ПЭВМ.

Бета-тракт, входящий в состав УСК "ГАММА ПЛЮС", представляет собой аналоговую часть сцинтилляционного бета-спектрометра, содержащую: блок детектирования со сцинтилляционньм детектором на основе пластмассы размером 70*10мм; свинцовую защиту СЗБТ-01; аналого-цифровой преобразователь АЦП; комплект кабелей для соединения функциональных блоков между собой и с ПЭВМ;

Персональный компьютер типа 1ВМ РС/АТ, который входит в состав УСК "ГАММА ПЛЮС" содержит: системный блок с процессором не ниже 386DХ/387; монитор (дисплей) типа SVGА; клавиатуру; мышь; принтер; комплект программ ПРОГРЕСС-3.1 по обработке гамма- и бета-спектров на дискете.

23

Перечень вспомогательного оборудования, входящего в комплект поставки УСК "ГАММА ПЛЮС": сосуды Маринелли объемом 1л. в количестве 4 шт. ; чашки Петри 10 шт ; контрольный источник Сs-137 +К-40; контрольный источник Sг-90 +Y-90; устройство для подготовки проб с бетаизлучающими нуклидами; измерительные кюветы для бета-измерений - 10 штук; техническое описание и инструкция по эксплуатации; паспорт.

АЦП, входящие в состав гамма- и бета-трактов смонтированы на одной плате, имеющей 3 или 2 входа и установленной внутри системного блока ПЭВМ.

Принцип работы универсального спектрометрического комплекса ос-

нован на преобразовании в рабочем объеме детектора энергии гамма-квантов или бета-частиц в световые вспышки (сцинтилляции), интенсивность которых пропорциональна энергии, потерянной гамма-квантом или бета-частицей

вдетекторе.

Вкачестве детектора используется монокристалл Na (Т1) размером 63*63 мм - в гамма-канале и сцинтиллятор на пластмассовой основе размером 70*10 мм - в бета-канале.

Световые вспышки, попадая в ФЭУ, преобразуются в поток электронов, которые размножаются под действием приложенной разности потенциалов, в результате чего на выходе ФЭУ образуются импульсы электрического тока, амплитуда которых пропорциональна энергии частицы, потерянной в детекторе. Это обстоятельство обеспечивает принципиальную возможность измерения энергетического спектра регистрируемого гаммаили бетаизлучения.

Сигнал в блоке детектирования усиливается, формируется и преобразуется в импульс напряжения. Этот импульс поступает на вход АЦП, где он сортируется по амплитуде, преобразуется в цифровой код, позволяющий регистрировать и запоминать поступившую информацию в памяти ПЭВМ.

Таким образом, АЦП совместно с ПЭВМ образует программируемый многоканальный анализатор, сортирующий импульсы по амплитудам в соответствующие каналы, запоминающий поступившую информацию и обеспечивающий вывод этой информации или на монитор для визуального наблюдения, или на бумагу при помощи принтера. Программы, которыми оснащена ПЭВМ, позволяют управлять анализатором в различных режимах, а программное обеспечение, прилагаемое к комплексу позволяет автоматизировать процесс обработки измерительной информации.

24

С целью снижения регистрации фоновых импульсов каждый из блоков детектирования помещают в свинцовую защиту.

Подготовка УСК «Гамма Плюс» к работе. Убедиться в наличии элек-

трических соединений элементов компьютера и функциональных блоков в каждом спектрометрическом тракте.

Убедиться в наличии заземления сетевого фильтра, блока детектирования, блока питания.

Убедиться, что переключатель сетевого напряжения на компьютере находится в положении "220В". Последовательно включить в сеть принтер, компьютер (переключателем на корпусе компьютера), монитор, блок питания УБП-01. После завершения времени установления рабочего режима (прогрев всех блоков в течение 0,5 часа) спектрометр готов к работе.

Нажать клавишу F2, при этом на мониторе появляется меню. Отметить в меню маркером строку ПРОГРЕСС-3.1. Нажать клавишу ENTER.

Порядок работы на гамме-тракте. Работа на гамма-тракте выполня-

ется в следующем порядке : проведение калибровки по энергии, проведение измерений, просмотр и оформление результатов измерений. Один раз в день необходимо измерить пробу нулевой активности (фон).

Выбрать в таблице на экране монитора устройство гамма, нажав мышью на значок (Nа1). Нажать мышью на кнопку "пуск". Выбрать мышью задачу "эн. калибровка" и нажать на нее еще раз. Поместить калибровочный источник (сосуд Маринелли с радионуклидами Сs-137 и К-40) на торец блока детектирования и закрыть сверху крышкой. Нажать кнопку "продолжить".

По истечении 150 с. появляется таблица с результатами калибровки:

КАЛИБРОВКА ПО ЭНЕРГИИ

Данные по позициям пиков и скорости счета сравнить с контрольными значениями, установленными в процессе аттестации УСК "Гамма Плюс". Они должны совпадать в пределах указанных погрешностей.

Убрать с экрана сообщение о результатах энергетической калибровки, щелкнув левой клавишей мыши в любом месте экрана. На этом энергетическая калибровка закончена.

25

Энергетическая калибровка проводится перед началом каждого измерения.

Извлечь калибровочный источник. Нажать мышью кнопку "Пуск". Выбрать мышью из предложенного списка задачу, соответствующую геометрии и типу измерения. Установить измеряемую пробу в сосуде Маринелли на торец блока детектирования и закрыть крышку. Нажать мышью кнопку "Продолжить". По истечении времени измерений (1800 с) программа предложит ввести массу пробы.

Нажать мышью кнопку "Сохранить результат". На этом процесс измерения заканчивается.

Провести измерение фона, для чего нажать кнопку "Пуск". Выбрать задачу "Контроль фона". Убрать измерительную пробу или калибровочный источник с торца блока детектирования и закрыть крышку защиты. Нажать кнопку "продолжить".

После окончания измерения фона (через 1800 с) щелкнуть мышью в любом месте экрана, если фоновый спектр записан. Если спектр не записан, то программа предлагает либо оставить старый фон, либо переписать на его место новый.

Подготовка проб к измерениям на бета-тракте. Подготовка проб к измерениям включает в себя обработку пробы, приготовление навески и размещение ее в измерительной кювете.

Порядок работы на бета-тракте. Выбрать в таблице на экране монитора устройство бета, нажав мышью на значок .

Поместить калибровочный бета-источник в держатель и подать его на измерение. Нажать кнопку "продолжить".

По истечении 150 с. появляется таблица с результатами калибровки:

КАЛИБРОВКА ПО ЭНЕРГИИ

Данные по позициям пиков и скорости счета в указанном диапазоне сравнить с контрольными значениями, установленными в процессе аттестации УСК "Гамма Плюс". Они должны совпадать в пределах указанных погрешностей.

26

Установить измеряемую пробу в держатель источника и подать на измерение. Провести измерение фона.

Порядок одновременной работы на гамма-и бета-трактах. Провести работы по энергетической калибровке и запуску измерений на гамма-тракте, Перевести изображение на бета-тракт, нажав мышью устройство .

Провести энергетическую калибровку и запуск бета-тракта. Закончить измерение и обработку информации в гамма-тракте, возвращаясь к устройст-

ву (NaI).

Закончить измерение и обработку в бета -тракте , возвращаясь к устройству . Провести измерение фона в гамма-тракте. Провести измерение фона в бета-тракте.

2.7 Отбор и подготовка проб для измерений на гамма и бета трактах

Пробоотбор является одним из основных элементов измерительного процесса. Основными принципами пробоотбора являются: проверка однородности партии продукции или представительности отбора проб на местности путем измерения мощности дозы с помощью носимых дозиметров; отбор точечных проб, составление объединенной пробы и формирование средней пробы, поступающей на анализ; регламентированный выбор участков местности для пробоотбора.

При контроле почвы рекомендуется применять "Инструкцию по отбору проб почвы при радиационном обследовании загрязненности местности", утвержденную Госкомгидрометом в 1987 году.

При отборе проб пищевых продуктов рекомендуется пользоваться приложениями "Методики экспрессного определения объемной и удельной активности бета-нуклидов в воде, продуктах питания, продукции растениеводства и животноводства методом "прямого" измерения "толстых" проб (переработанные и дополненные)" в редакции 1987 года, утвержденной Госстандартом, Госагропромом и СЭС Минздрава СССР.

При контроле объектов ветеринарного надзора используют "Методические указания по отбору проб ветеринарного надзора", утвержденные в 1987 году ГУ ветеринарии АКП СССР.

При отборе проб сыпучих строительных материалов и строительных изделий руководствоваться ГОСТ 30108-94.

27

Подготовка проб к измерениям на бета-тракте. Подготовка проб к измерениям включает в себя обработку пробы, приготовление навески и размещение ее в измерительной кювете.

Для подготовки проб почвы к прямым измерениям провести следующие операции:

-прокалить отобранную пробу для удаления органической составляющей гумуса и корней растений;

-тщательно перемешать оставшуюся после прокаливания массу;

-отобрать навеску массой 15-20 грамм и равномерно распределить ее по измерительной кювете, предварительно поставив на нее кольцо из оргстекла;

-установить в кольцо латунный поршень и надавливая на ручку поршня, спрессовать пробу;

-вытолкнуть измерительную кювету поршнем и убедиться, что проба спрессовалась равномерно и не выступает за края измерительной кюветы.

Подготовка проб растительного и животного происхождения. Подготовку проб растительного и животного происхождения осуществлять следующим образом:

-отобрать исходную ("сырую") пробу массой 500 грамм;

-в пробах животного происхождения отделить мякоть, пищевые продукты и пробы внешней среды растительного происхождения тщательно промыть и измельчить;

-поместить отобранную пробу в сушильный шкаф и высушить при температуре 100-120 °С;

-перенести высушенную пробу в фарфоровую чашку и нагреть на электроплите до полного обугливания;

-пересыпать обугленную пробу в фарфоровый тигель (чашку) и поместить в муфельную печь. Держать пробу в печи при температуре 600-800 °С до полного озоления;

-взвесить зольный остаток;

-если золы получилось более 15 грамм, отобрать от 10 до 15 грамм, взвесить и поместить в измерительную кювету, равномерно распределив ее по всей поверхности;

-с помощью устройства для уплотнения проб спрессовать золу в измерительной кювете;

28

- извлечь измерительную кювету из устройства и убедиться в том, что поверхность пробы гладкая, а сама проба не выступает за край кюветы (иначе возможно засорение детектора ивнутренних поверхностей защиты).

На практике, при повышенном содержании стронция в пробе концентрирование пробы может быть закончено на стадии сушки или обугливания.

Подготовка проб к измерениям на гамма-тракте. Подготовка проб к измерениям включает в себя обработку пробы, приготовление навески или аликвоты и размещение ее в предварительно выбранной измерительной кювете (типовой случай - сосуд Маринелли объемом 1 л.).

Обработка вещества пробы должна проводиться в соответствии с нормативными документами, утвержденными соответствующими ведомствами. Поскольку расчет ведется из условия равномерного распределения активности по объему пробы, последняя должна быть тщательно измельчена и перемешана.

Заполнение сосуда Маринелли ведется до отметки, определяющей 1 литр, после чего сосуд закрывают крышкой и взвешивают.

Определяют насыпную плотность рн по формуле:

Н m1 m0 , г/см3 (1)

V

де m1 – масса заполненного сосуда, г; m0 – масса пустого сосуда, г;

V – рабочий объем измерительной кюветы (для сосудов Маринелли, прилагаемых к гамма-спектрометру V= 1000 см3) Погрешность взвешивания не должна превышать 2 %.

В том случае, когда требуется определить наличие и содержание в пробе Rа-226, необходимо провести герметизацию сосуда Маринелли с помощью поливинилацетатного клея ПВА. Клей наносится в зазор под край крышки сосуда. Загерметизированный сосуд выдерживается не менее двух недель, после чего подается на измерение. Эта операция необходима, чтобы в радиоактивном ряду наступило радиоактивное равновесие и по измерению гамма-спектра Рb-214 или Вi-214 определить активность Rа-226. После проведения измерений клей смывается горячей водой.

Подготовленные пробы передаются вместе с сопроводительной документацией на измерение. В сопроводительной документации должны быть

29

указаны дата подготовки пробы и насыпная плотность, а также шифр, включающий информацию о месте отбора пробы, ее составе, способе подготовки и др.

2.8 Закладка экспериментального участка и эколого-радиационная характеристика лесосек. Первоначальный отбор проб лесной продукции.

Стационарные участки закладывают в каждой зоне радиоактивного загрязнения земель лесного фонда, а так же в каждом типе леса и условий местопроизрастания.

В практике лесопользования применяется следующее зонирование загрязненных радионуклидами земель (табл. 1).

На лесосеках радиационный контроль лесной продукции производится при плотности загрязнения почвы цезием-137 свыше 15 Ки/км2 или строн- циием-90 от 10 до 25 Ки/км2.

Отбор проб почвы производится в следующих случаях:

-в зонах с плотностью загрязнения почв 15 Ки/км2 и более;

-если в квартале леса, в котором расположена лесосека, радиационное обследование лесосек не проводилось или проводилось более 3 лет назад.

Во всех других случаях отбор проб почвы не проводится, а показатели плотности загрязнения на лесосеке принимаются по материалам обследования лесов.

Отбор проб почвы проводится с живым напочвенным покровом и лесной подстилкой стандартным пробоотборником почвы на глубину 200 мм по углам площадки размером 30-50 м*30-50 м, закладываемой в наиболее характерном для данного участ-

30

ка месте. В местах отбора проб производится измерение МЭД на высоте 1 м и 3-4 см от поверхности почвы.

Объединенная проба почвы, отобранная в 4 точках, помещается в полиэтиленовый пакет, который укладывается во второй пакет. Между пакетами помещается паспорт установленного образца надписью наружу.

Площадь стационарного участка - 1 га. Участки должны размещаться в одном таксационном выделе. В натуре стационарные участки оформляют в порядке, установленном для закладки постоянных пробных площадей.

Нумерацию участков производят в пределах каждого лесхоза арабскими цифрами. При закладке стационарных участков выполняют их полное описание и составляют паспорт в трех экземплярах.

На стационарных участках размещают и закрепляют 5 постоянных точек для проведения дозиметрии и отбора проб почвы пробоотборником диаметром 40 мм на глубине 150 мм. Допускается также закладка четырех точек при глубине отбора проб 200 мм (так, чтобы объем коллективной пробы составлял 1 л). Постоянные точки нумеруют в пределах стационарного участка.

Постоянные точки отмечают колышком, забитым вровень с почвой, и табличкой, на которой указан номер точки. Высота таблички выбирается с таким расчетом, чтобы номер был виден при полном снежном покрове.

На основании полученных данных о содержании (удельной активности) радионуклидов в пробах почвы рассчитывают величины плотности загрязнения по соотношению:

где П - плотность загрязнения, Ки/км; Асух - удельная активность пробы почвы по результатам измерений сухим методом, Ки/кг сухого веса; М - воздушно-сухая масса пробы, кг;

n - число кернов в пробе; S - площадь керна, см2.

При использовании рекомендуемого пробоотборника диаметром 40 мм с взятием 5 кернов и глубиной отбора проб 150 мм следует пользоваться соотношением: