Климанов Дозиметрия ионизируюшчикх излучениы 2015

С помощью соотношения (17.19) определяем предельнодопустимую концентрацию Av , Бк/м3, некоторого нуклида в возду-

хе, поступающего в дыхательную систему (и далее в щитовидную железу) со скоростью V, м3/с; ( I0 = Av V ).

Параметры задачи:

m = 0,02 кг – масса щитовидной железы; Eэфф = 0,23 МэВ/распад;

6.3. Двухкамерная модель

Диаграмма переходов нуклидов показана на рис. 17.8.

611

Параметры и переменные варианта модели на рис. 17.8: к1 и к2 – скорость перехода активности из камер 1 и 2;

а2к1 – доля активности, переходящей в единицу времени из камеры 1 в камеру 2;

b1к2 – доля активности, переходящей в единицу времени из камеры 2 в камеру 1;

b3к2 – доля активности, покидающая в единицу времени всю систему;

а2+ ае+ аf =1; b1+ b3=1.

Система дифференциальных уравнений для текущих значений активностей q1 и q2 в двух камерах имеет следующий вид:

Соответствующие концентрации нуклидов в начальный момент времени t= 0:

Зависимости концентраций в камерах 1 и 2 от времени имеют

7. Кинетика продуктов распада радона на фильтре

7.1. Кинетика продуктов распада радона на фильтре в процессе прокачки

Как отмечалось выше, воздух содержит радон с его продуктами распада. Основным способом определения концентраций радиоактивных аэрозолей в воздухе является прокачка воздуха через фильтры с последующим измерением активности, осажденной на фильтрах. Пусть смесь воздуха с аэрозолями прокачивается через фильтр со скоростью w; эффективность фильтра предполагается равной единице:η = 1. Накопление дочерних продуктов распада учитывается в соответствии со следующей частью цепочки распада

Обычно целью процедуры прокачки и последующего радиометрического определения значений активностей на фильтре является оценка удельной концентрации дочерних продуктов распада 222Rn в

воздухе. Если Nа, Nb ,Nc – число атомов RaA, RaB, RaC (в виде

аэрозолей), осевших на фильтре за время t, и na, nb ,nc концентрации соответствующих атомов в воздухе, то система дифференциальных уравнений, определяющих кинетику атомов на фильтре, имеет вид:

613

Fc3 = 1− exp(−λct).

614

Qa (∞) = na w

При равновесии продуктов распада 222Rn в воздухе Qa = Qb = Qc

При раздельном режиме измерении α – или β –активности из

Значение этого отношения при t →∞ и при условии равновесия:

В крайнем случае неравновесия (присутствует только RaA)

616

После окончания прокачки воздуха изменение количества ранее накопленных радионуклидов соответствует системе уравнений:

Начальные условия при t′ = 0 :

Na′ (0) = Na (t), Nb′ (0) = Nb (t) Nc′ (0) = Nc (t) ,

где t – время прокачки. Решение системы (17.35) зависит от пара-

метров, λa , λb , λc , t ′ , Nа(t), Nb(t), Nc(t): 617

Величины α- и β-активности через время выдержки t ′ соответ-

7.3. Фильтры для измерения концентрации аэрозолей

Задачи измерений величин концентрации нуклидов в воздухе решаются различными методами в зависимости от физикохимических свойств аэрозолей. Наиболее широко используемым методом измерений малых концентраций веществ являются реализация явления сорбции на пористых материалах (угли, силикагели и др.). Для аэрозолей с твердыми частицами обычно применяются тканевые материалы (стекловолокно, поливинилхлориды и т.п.), через которые прокачивается исследуемый воздух с аэрозольными радиоактивными частицами. Сконцентрированные на фильтре радиоактивные аэрозоли с целью определения значений активности, обрабатываются различными радиометрическими методами.

Аэрозольные частицы оседают в фильтре в результате:

●столкновений с волокнами фильтра;

●отклонения от первоначального направления движения, что увеличивает вероятность их захвата;

●электростатического взаимодействия между фильтром и частицами.

При прокачке через фильтр толщиной х воздуха с концентрцией

аэрозолей А0, за фильтром их концентрация снизится до величины А(х); если аэрозоли одинакового размера, плотность фильтра однородна и скорость прокачки воздуха постоянна, то имеет место соотношение:

618

где k – коэффициент фильтрации, см-1, зависящий от ряда факторов, основные из которых следующие:

●свойства фильтра;

●форма, размеры и плотность аэрозольных частиц;

●агрегатное состояние частиц;

●концентрация частиц в воздухе;

●скорость прокачки воздуха.

Значение эффективности фильтра η определяется как

а величина ε = 1-η – соответствующий коэффициент проскока. Определение эффективности фильтра может быть реализовано

экспериментально методом измерений количества радиоактивных аэрозолей, осажденных в двух идентичных фильтрах при прокачке через них одинакового количества воздуха (рис.17.11).

h h

Рис. 17.11. К определению эффективности фильтра

Для такой геометрии измерений одинаковые эффективности фиьтров η могут быть определены как

где Q1,2 – фиксированные в фильтрах активности, с – константа; из

Величина проскока εn через n параллельных одинаковых фильтров рассчитывается по соотношению:

и, соответственно, ηn =1 − εn .

Контрольные вопросы

1.Основные различия дозиметрии внешних потоков излучения

иинкорпорированных нуклидов.

2.Задачи дозиметрии инкорпорированных нуклидов.

3.Пути поступления нуклидов в организм человека и их классификация по степени опасности.

4.Приближенные оценки поглощенной энергии инкорпорированных нуклидов.

5.Зависимость интегральной дозы инкорпорированных нуклидов от времени.

6.Основные приближения, положенные в камерные модели.

7.Критерии опасности дозиметрических нагрузок инкорпорированных нуклидов.

8.Экспериментальный критерий равновесного состояния дочерних продуктов распада радона.

Список литературы

1.Иванов В. И. Курс дозиметрии. Учебник, 4–е издание. М.: Энергоатомиздат, 1982.

2.Осанов Д.П. и др. Дозиметрия излучений инкорпорированных

радиоактивных веществ, М.: Атомиздат, 1970.

3.Л.С. Рузер. Радиоактивные аэрозоли. М.: Энергоатомиздат,

2001.

4.V.V. Kushin and V.V. Smirnov. Beta Dosimetry of Airborne Hot Particles from Chernobyl Fallout. Rad. Prot. Dos., 74, No.1/2, 1997, pp. 27–37.

620