Климанов Дозиметрия ионизируюшчикх излучениы 2015

ленность" в отличие от термина "стандартная неопределенность", соответствующего интервалу в одно СКО.

Как и для "погрешности" применяют:

•U (U + ,U − ) − абсолютная неопределенность (в единицах измеряемой величины);

•u(u+ ,u− ) − относительная неопределенность, определяемая как

где R – измеренное значение величины.

Результат (точечного) измерения – определенное по показа-

нию СИ значение искомой величины в заданной контрольной точке с оценкой неопределенности измерений.

Результатом измерения является интервал значений искомой величины от Rmin до Rmax, в котором с вероятностью Р = 0,95 находится истинное значение искомой величины:

где R – измеренное (или рассчитанное по измерению) значение искотой величины; UR+ иUR− − абсолютные неопределенности измере-

ний в сторону больших и меньших значений, соответственно.

В общем случае неопределенность результата измерений обусловлена:

•случайной (в основном статистической) составляющей неопределенности измерений;

•погрешностью СИ и МВИ, трактуемой как систематическая составляющая.

5.2. Оценивание результата измерений

Оценивание результата (точечного) измерения в заданной контрольной точке согласно [3] выполняется с использованием следующих соотношений:

где us – статистическая неопределенность, рассчитываемая по формулам (10.26 – 10.31); uδ – неопределенность, обусловленная погрешностью СИ и МВИ:

где δ – доверительная погрешность применяемых СИ и МВИ, равная

При R < 0, что возможно при разностных измерениях из-за статистического разброса показаний СИ, принимается R = 0. Кроме

того, принимается Rmin = 0 при R − UR− < 0.

Результат контроля объекта – значение контролируемого

(нормируемого, регламентированного) для объекта параметра, определяемое по результатам точечных измерений в соответствии с принятой методикой радиационного контроля (РК), с оценкой неопределенности результата контроля:

Q – значение контролируемого параметра; uQ – неопределенность результата контроля. При этом

где uR – неопределенность результата измерений; uk – неопределенность контроля, обусловленная представительностью контроля и физической неопределенностью самого объекта контроля.

Форма представления результатов РК регламентируется со-

ответствующей методикой (МКР или МВИ). При этом обязательным условием является указание:

•измеренного (рассчитанного по измерению) значения контролируемого параметра;

•оценки (полной) абсолютной неопределенности контроля при

P = 0,95;

•оценки статистической (случайной) неопределенности измере-

ния.

322

Последняя важна для анализа воспроизводимости результатов РК. Числовое значение неопределенности конечного результата РК должна содержать не более двух значащих цифр. При этом при первой значащей цифре:

•1 или 2 должна присутствовать вторая цифра от 0 до 9;

•3 или 4 вторая цифра должна быть 0 или 5;

•от 5 до 9 вторая цифра отсутствует.

Округление числовых значений выполняется по общепринятым правилам.

Критерии соответствия объекта РК нормативным требо-

вания. Для определения соответствия объекта установленным для него нормативам (контрольным уровням) используется параметр

соответствия B и неопределенность его определения uB (uB = uB+ ) . В случае единственного параметра для РК объекта:

где Q – измеренное значение контролируемого параметра; UQ – оценка неопределенности контроля; QL – значение норматива

(контрольного уровня) для данного параметра.

При наличии нескольких параметров для РК объекта, нормативы для которых установлены раздельно, вывод о соответствии объекта нормативным требованиям принимается по совокупности результатов измерений всех нормируемых параметров. В этом случае:

где i – индекс для обозначения соответствующего параметра. Объект признается безусловно соответствующим нормативным

требованиям, если

где β – задаваемый компетентным органом (правилами, указаниями, рекомендациями) параметр, характеризующий безусловно приемлемую неопределенность РК в относительных единицах. Например, для контроля непревышения установленных нормативов при

323

сертификационных испытаниях принимается β = 0. При контроле индивидуальных эффективных доз внешнего облучения персонала и населения МКРЗ и МАГАТЭ рекомендовано β = 0,5.

Объект нельзя признать соответствующим нормативным требованиям, если не выполняется условие (10.50). Однако, если при этом

то следует иметь в виду, что при проведении более точных (с меньшей неопределенностью) измерений существует вероятность выполнения условия (10.50).

5.3. Метрологические требования к методикам дозиметрического контроля

Нормативные документы Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) определяют следующие общие требования к метрологическому обеспечению контроля доз облучения персонала:

•МВИ должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р 8.594 – 2002, ГОСТ Р 8.563 – 2009 и МИ 2453 – 2000;

•для контроля доз облучения персонала должны применяться СИ утвержденного типа (прошедшие испытания и внесенные в реестр СИ) и периодически проверяемые в установленном порядке.

Определение доз облучения персонала проводится на основании результатов измерения операционных величин, характеризующих воздействие ионизирующего излучения на работника. Результат определения значения дозы (искомой величины), полученной в течение периода контроля, характеризуется диапазоном значений

(Dmin, Dmax), в котором с вероятностью Р = 0,95 находится ее истинное значение (см. разделы 5.1 и 5.2 настоящей главы).

Результат определения дозы должен содержать:

•значение искомой величины D, основанное на измерении или расчете по результатам измерения;

•оценку абсолютной (в единицах величины D) неопределенности значения искомой величины, рассчитываемой как

324

При оценке неопределенности значения величины, определяемой по результатам дозиметрического контроля, учитывают:

• неопределенность определения значения соответствующей ве-

личины согласно МВИ (Uизм);

• неопределенность распространения результатов измерений или расчетов на реальный объект контроля (неопределенность за счет организации радиационного контроля, обусловленная его представительностью, в частности погрешность усреднения) (Uдк):

При суммировании величин (например, для определения доз, полученных в течение нескольких периодов контроля) следует руководствоваться следующими правилами:

где k – индекс обозначения частного результата

При разработке средств измерения и методик определения доз следует руководствоваться соображениями о приемлемости относительной неопределенности оценки значений дозиметрических величин, близких к пределу дозы, если она удовлетворяет следующему условию

D

где α – фактор неопределенности определения доз.

Значения параметра α, установленные МУ 2.6.1.016-2000 на основе рекомендаций МКРЗ и МАГАЕЭ приводятся в табл. 10.1.

325

5.4. Требования к суммарной погрешности измерения индивидуальной дозы дозиметрами

Для простоты изложения в этом разделе так же, как и в работе [3], принято единое обозначение H для всех нормируемых НРБ-99 доз.

При значениях относительной погрешности дозиметра δ, превышающих примерно 0,2, равноточным измерениям соответствуют несимметричные пределы для положительных δ+ и отрицательных δ- неопределенностей. В этом случае в качестве величины, характеризующей погрешность дозиметра, рекомендуется [3] использовать фактор неопределенности или натуральную логарифмическую погрешность L, имеющую симметричные пределы ± L для равноточных измерений. Эти величины связаны следующими соотношениями:

из которых следует, что при малых δ (менее 10 – 15 %) δ− ≈ L ≈ δ+ , и при любых δ справедливо равенство

Граничные значения L, Н0 суммарной погрешности измерения дозы индивидуальным дозиметром вычисляются по формулам:

где τ, мес – время экспонирования дозиметра при периодичности контроля 12/τ раз в год; [H] – соответствующий предел дозы; α – коэффициент, зависящий от измеряемой величины, вида излучения и характера облучения.

На рис. 10.7 показана допускаемая натуральная логарифмическая погрешность L при α =1,5 и соответствующие значения фактора неопределенности F, положительных δ+ и отрицательных δ- относительных погрешностей дозиметров фотонного излучения при

различных значениях H/H0 и HH0 .

326

Рис. 10.7. Зависимости допускаемой натуральной логарифмической погрешности L, фактора неопределенности F, положительных δ+ и отрицательных δ- относительных погрешностей дозиметров фотонного излучения от отношения H/H0

( HH0 ) (нижняя шкала) и от среднегодовой мощности эффективной дозы. До-

пускаемые погрешности эффективной (эквивалентной на все тело) дозы пересчитаны для логарифмической погрешности L из следующих нормативных документов: - - - и ο – Публикации 60 и 75 МКРЗ; – Публикация 35 МКРЗ; □ – Доклад 20 МКРЕ [3]

Контрольные вопросы

1.Какие функции выполняют стенки ионизационной камеры?

2.Почему требуется, чтобы толщина стенок ионизационной камеры была не меньше, чем длина пробега образующихся в стенке электронов?

3.Почему требуется, чтобы размеры чувствительного объема ионизационной камеры были много меньше, чем пробег электронов в газе чувствительного объема?

4.В каких случаях для определения дозы из показаний ионизационной камеры следует применять теорию Берлина?

327

5.Зачем требуется согласование между материалами стенок ионизационной камеры, ее чувствительного объема и средой интереса и как оно выполняется для фотонных и нейтронных дозиметров?

6.Как рассчитывается поправка на ослабление фотонного излучения в дозиметре?

7.Назовите и дайте определение наиболее важным характеристикам дозиметров?

8.Какая разница между английскими терминами "accuracy" и "precision"?

9.Какие виды погрешностей влияют на величину точности и воспроизводимости?

10.Что влияет на значения нижнего и верхнего пределов измеряемой дозы?

11.На какие группы разделяют дозиметры по характеру энергетической зависимости чувствительности?

12.Как изменяется энергетическая зависимость чувствительности дозиметра при измерении поглощенной дозы в биологической ткани, если материал стенок ионизационной камеры имеет более высокий эффективный атомный номер, чем биологическая ткань?

13.Какие понятия используются для оценивания результатов радиационного контроля?

14.В чем отличие понятия "погрешность" измеряемой величины от понятия "неопределенность" измеряемой величины?

15.Как проводится оценивание результата (точечного) измерения и результата контроля объекта а отношении радиационной безопасности?

16.Какие критерии применяются для определения соответствия объекта радиационного контроля нормативным требованиям?

17.Что должен содержать результат определения дозы при радиационном контроле согласно Нормативным документам Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ)?

18.Какие требования предъявляются к суммарной погрешности измерения дозиметрами индивидуальной дозы?

328

Список литературы

1.Attix F.G. Introduction to radiological physics and radiation dosi- getry //WILLEY-VCH Verlag GgbH & Co. 2004.

2.Gad Shani. Radiation dosimetry instrumentation and methods// CRS Press. 1991.

3.Дозиметрический контроль внешнего профессионального облучения. Общие требования // Методические указания МУ 2.6.1.232000. М.: 2000.

329

Глава 11. Ионизационный метод дозиметрии ионизирующего излучения

1. Основные процессы в газах в полях ионизирующего излучения

Один из методов регистрации и анализа элементарных частиц основан на явлении ионизации газов заряженными частицами; косвенно ионизирующие излучения (фотоны и нейтроны) инициируют ионизацию посредством вторичных заряженных частиц, образующихся в стенке детектора или в газе (фотоэлектроны, комптоновские электроны, электронно-позитронные пары в случае фотонного излучения и ядра отдачи – для нейтронов). Явление ионизации представляет процесс образования положительных и отрицательных ионов при взаимодействии заряженных частиц с нейтральными атомами или молекулами газа, в результате которого они теряют один или несколько электронов (положительные ионы); свободные электроны в результате эффекта «прилипания» к нейтральному атому образуют отрицательные ионы. Ионизированный газ является проводником электричества, и при наличии электрического поля в конкретных детекторах генерируются импульсы тока или протекает постоянный ток.

В дозиметрии ионизирующих излучений ионизационный метод регистрации является одним из широко используемых практических методов, что обусловлено высокой точностью и относительно простыми методиками измерений. Эффекты ионизации являются основными процессами функционирования других детекторов (например, полупроводниковые детекторы, люминесцентные твердотельные детекторы); традиционно «ионизационные методы дозиметрии» включают детекторы, принцип работы которых основан на эффекте ионизации газов.

Основные особенности процессов ионизации в газах определяют дозиметрические параметры соответствующих детекторов.

330