физика_ часть 2
.pdfпада
T1 |
|
ln 2 |
|
0,693 |
|
|
|
||||
2 |
|
|
3. Cреднее время жизни радиоактивного ядра, т.е. интервал времени, за который число нераспавшихся ядер уменьшится в «e» раз (е =2,7 – осно-
вание натурального логарифма):
=1/ .
Основные понятия, единицы измерения и численные значения вели-
чин, относящихся к радиационной безопасности, изложены в документах
«Нормы радиационной безопасности», а правила работы с радиоактивны-
ми веществами в руководстве «Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих из-
лучений», распространяемые на все типы организаций, где производятся,
применяются, хранятся, перерабатываются, обезвреживаются и транспор-
тируются источники радиоактивных излучений.
12.3.Основные понятия, вводимые документами:
1.Активность радионуклида в источнике «А» - мера радиоактивно-
сти (табл. 12.3.)
2. Внешнее облучение - облучение тела от находящихся снаружи ис-
точников ионизирующего излучения.
3.Внутреннее облучение - облучение тела от находящихся внутри него источников ионизирующего излучения.
4.Естественный фон излучения - эквивалентная доза ионизирующе-
го излучения, создаваемая космическим излучением и излучением естест-
венно распределенных природных радионуклидов в поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, продуктах питания, воде и организме чело-
века.
5. Максимальная эквивалентная доза - МЭД, Нм - наибольшее зна-
чение суммарной эквивалентной дозы в критическом органе (теле) от всех
71
источников внешнего и внутреннего облучения.
6. Мощность эквивалентной дозы Н' - отношение приращения экви-
валентной дозы dH за интервал времени dt к этому интервалу времени:
H/ dH dt
7.Поглощенная доза Д - основная дозиметрическая величина, равная отношению средней энергии d , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме.
8.Эквивалентная доза Н - основная дозиметрическая величина, вве-
денная для оценки возможного ущерба здоровью человека от воздействия ионизирующего излучения:
Н=Дk,
где k - коэффициент качества ионизирующего излучения в данном объ-
еме биологической ткани (табл. 12.2).
|
Таблица 12.2 |
|
Средние значения коэффициента качества |
||
|
|
|
Вид излучения |
коэффициент качест- |
|
|
ва, |
|
|
k |
|
Рентгеновское и гамма-излучение |
1 |
|
Электроны, позитроны, бета- |
1 |
|
излучение |
|
|
Протоны с энергией 10 МэВ |
10 |
|
Нейтроны с энергией 20 кэВ |
3 |
|
Нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ |
10 |
|
Альфа-излучение с энергией 10 |
20 |
|
МэВ |
|
|
Тяжелые ядра отдачи |
20 |
|
72
|
|
|
|
Таблица 12.3 |
|
|
|
|
|
||
|
|
Единица |
|
||
Величина |
Единица СИ |
традици- |
Примечания |
||
|
|
онная |
|
||
|
|
|
|
|
|
Активность (А) |
Беккерель (Бк) |
Кюри |
|
Мера радиоак- |
|
|
тивности какого- |
||||
Ожидаемое число ядер ра- |
В источнике с |
(Ки) |
|
||
|
либо количества |
||||
1 Ки = |
|||||
дионуклида, претерпевших |
активностью 1 |
радионуклида. |
|||
спонтанные ядерные пре- |
Бк в среднем |
3,7·10 10 |
|
||
вращения в единицу време- |
происходит |
Бк. |
|
|
|
ни, пропорционально полно- |
одно спонтан- |
|
|
|
|
му числу ядер N этого ра- |
ное ядерное |
|
|
|
|
дионуклида |
превращение в |
|
|
|
|
А = -dN/dt = N, |
секунду (1 Бк |
|
|
|
|
= 1 расп./с). |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
где dN - ожидаемое число |
|
|
|
|
|
спонтанных ядерных пре- |
|
|
|
|
|
вращений из данного энерге- |
|
|
|
|
|
тического состояния, проис- |
|
|
|
|
|
ходящих за промежуток вре- |
|
|
|
|
|
мени dt; - постоянная ра- |
|
|
|
|
|
диоактивного распада. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспозиционная доза (X) |
|
|
|
|
|
Определяется как концен- |
|
|
|
Мера ионизаци- |
|
трация ионов одного знака в |
|
Рентген |
онного действия |
||
воздухе и равна отношению |
|
фотонного излу- |
|||
суммарного заряда всех ио- |
Кулон на ки- |
(Р) |
|
чения, опреде- |
|
нов одного знака, созданных |
лограмм |
1 Р = |
|
ляемая по иони- |
|
в воздухе излучением при |
(Кл/кг). |
-4 |
зации воздуха в |
||
2,58·10 |
|||||
полном торможении вторич- |
|
условиях элек- |
|||
|
Кл/кг. |
|
|||
ных электронов и позитро- |
|
|
тронного равно- |
||
|
|
|
|||
нов, образующихся в элемен- |
|
|
|
весия. |
|
тарном объеме, к массе воз- |
|
|
|
|
|
духа в этом объеме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
73
Поглощенная доза (D) |
|
|
|
|
D=d /dm, |
|
|
|
|
где d - средняя энергия, пе- |
|
|
Была введена как |
|
|
|
основная дози- |
||
реданная ионизирующим из- |
|
|
||
|
|
метрическая ве- |
||
лучением веществу, находя- |
|
Рад |
||
Грей (Гр) |
личина, которая |
|||
щемуся в элементарном объ- |
|
|||
|
1 рад = |
является мерой |
||
еме; |
1 Гр = 1 Дж/кг. |
|||
энергии, пере- |
||||
dm - масса вещества в этом |
|
0,01 Гр |
данной ионизи- |
|
|
|
|||
объеме. |
|
|
рующим излуче- |
|
Поглощенная доза отражает |
|
|
нием веществу. |
|
|
|
|
||
концентрацию энергии излу- |
|
|
|
|
чения, переданной веществу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грей на кило- |
|
|
|
Керма (К) |
грамм |
|
|
|
(Гр/кг). |
|
|
||
- отношение суммы началь- |
|
|
||
Едничная по- |
|
|
||
ных кинетических энергий |
|
|
||
d K всех заряженных частиц, |
глощенная до- |
|
Понятие кермы |
|
образовавшихся под дейст- |
за (1 Грэй) |
|
||
вием косвенно ионизирую- |
равна керме, |
|
используют для |
|
щего излучения в элементар- |
при которой |
|
оценки воздейст- |
|
ном объеме вещества, к мас- |
сумма началь- |
Рад на |
вия на среду кос- |
|
се dm вещества в этом объе- |
ных кинетиче- |
кило- |
венно- |
|
ме: |
ских энергий |
грамм |
ионизирующих |
|
K=d K /dm |
всех заряжен- |
1 рад/кг = |
излучений (со- |
|
ных ионизи- |
стоят из ней- |
|||
Керма определяется кинети- |
рующих час- |
0,01 Гр/кг |
тральных частиц |
|
тиц, образо- |
|
и квантов - фо- |
||
ческой энергией вторичных |
|
|||
вавшихся под |
|
тонов и нейтро- |
||
заряженных частиц (вторич- |
|
|||
действием |
|
нов). |
||
ные электроны, позитроны, |
|
|||
косвенно ио- |
|
|
||
протоны, ядра отдачи и т.д)., |
|
|
||
низирующего |
|
|
||
в том числе и той ее частью, |
|
|
||
излучения в |
|
|
||
которая расходуется затем на |
|
|
||
веществе мас- |
|
|
||
тормозное излучение. |
|
|
||
сой 1 кг, равна |
|
|
||
|
|
|
||
|
1 Дж. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергия излучения R |
- |
электрон- |
Характеризует |
|
вольт |
энергию ионизи- |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
74
ER - единица энергии (вне- |
|
(эВ) |
рующего излуче- |
|
|
||||
|
|
ния R. |
||
системная) ионизирующего |
|
1 эВ = |
||
|
|
|||
излучения. |
|
1,6020·10- |
|
|
|
|
19 Дж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
Линейная передача энергии |
|
|
ионизирующего |
|
|
|
излучения, пока- |
||
(ЛПЭ) |
|
|
||
|
|
зывающая, как |
||
L - энергия, |
|
|
||
|
|
излучение пере- |
||
Полная передача энергии в |
|
|
дает свою энер- |
|
|
|
гию веществу. |
||
воде: |
|
кэВ/мкм |
||
Джоуль на |
Учет этой харак- |
|||
|
|
|||
L=d ср /dl, |
метр |
1 |
теристики излу- |
|
где dl - путь, пройденный за- |
(Дж/м) |
кэВ/мкм |
чения позволяет |
|
единым образом |
||||
= 62 Дж/м |
||||
ряженной частицей в веще- |
|
описать биоло- |
||
|
|
|||
стве; |
|
|
гическое дейст- |
|
d ср - средняя энергия, поте- |
|
|
вие различных |
|
|
|
излучений, на- |
||
рянная частицей во взаимо- |
|
|
||
|
|
пример, состоя- |
||
действиях. |
|
|
||
|
|
щих из фотонов |
||
|
|
|
||
|
|
|
и альфа-частиц. |
|
|
|
|
|
Нормирование развивалось по мере изучения биологических эффек-
тов излучения и становления ядерной науки и техники. Современное нор-
мирование основано на Рекомендациях МКРЗ 1990г. В основе - предложе-
на концепция эффективной эквивалентной дозы. Использование эффек-
тивной дозы позволяет перейти от характеристик поля ионизирующего из-
лучения к последствиям облучения.
Нормы радиационной безопасности регламентируют три категории
облучаемых лиц:
категория А – персонал;
категория Б - ограниченная часть населения;
категория В - население края, области, республики, страны.
И три группы критических органов человека:
I группа органов - все тело, гонады, красный костный мозг;
75
II группа органов - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, пе-
чень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I
и III;
III группа органов - кожный покров, костная ткань, кисти, предпле-
чья, голени и стопы Основные дозовые пределы, допустимые уровни и контрольные уровни
Основные дозовые пределы - предельно допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения персонала за календарный год приведены в таб-
лице 12.4. Они не включают в себя дозы естественного фона и дозы, полу-
чаемые при медицинских обследованиях и лечении.
Таблица 12.4
Основные дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения, мЗв/год.
|
|
Группа органов |
|
Категория облучения |
|
|
|
I |
II |
III |
|
|
|
|
|
А |
50 |
150 |
300 |
|
|
|
|
Б |
5 |
15 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
12.4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Какова природа ионизирующих излучений?
2.Опишите механизм действия ионизирующих излучений на живой орга-
низм.
3. Перечислите основные дозиметрические величины и единицы их изме-
рения.
4.В чём различие внешнего и внутреннего облучения человека?
5.Закон радиоактивного распада и следствия из него.
6.Эффективный период полураспада.
76
7.Естественное фоновое облучение человека, причины его возникновения и уровни.
8.Как зависит интенсивность излучения от расстояния до источника?
12.5. Порядок выполнения работы
Перед включением приборов Вам необходимо изучить основные термины, дозиметрические величины и единицы измерений.
12.6. Назначение и инструкция по эксплуатации
бета-радиометра с блоком детектирования
Бета-радиометр предназначен для измерения удельной и объёмной ак-
тивности бета-излучающих нуклидов в пробах природной среды. Принцип действия бета-радиометра основан на преобразовании световых вспышек в чувствительном объёме детектора (сцинтилляционный счётчик) в скорость счёта импульсов тока. Радиометр состоит из устройства измерительного
(рис. 12.1) и блока детектирования (рис. 12.2).
На лицевой панели измерительного устройства расположены кноп-
ки:
«ВКЛ» - включение прибора; «ЭКСПОЗ» - установка нужного времени набора информации;
«ПУСК» «СТОП» - управление работой устройства в режиме « »; «ПУСК МК» для включения прилагаемого микрокалькулятора
(не используется)
«N 10» - для увеличения поступающей информации в 10 раз, т.е. для расширения ёмкости счёта.
Включение прибора производится в следующей последовательно-
сти:
1. Подсоедините к устройству измерительному (гнездо 1) штекер 2
77
блока детектирования.
2.Все кнопочные переключатели на лицевой стороне устройства приведите в положение "отпущено".
3.Подсоедините устройство измерительное к сети 220В и 50Гц.
4.Нажатием кнопки “ВКЛ” включите питание радиометра, при этом должны загореться светодиоды и цифры индикатора.
5.Выдержите радиометр во включённом состоянии в течение 15
мин.
6.Кнопкой "ЭКСПОЗ" добейтесь загорания светодиода "К". В этом режиме на световом табло с периодичностью 10с должно высвечиваться число 7680 2 с одновременной подачей светового сигнала.
7.Установите время экспозиции 100с.
Рис. 12.1 Лицевая панель устройства измерительного
1 – разъем для подключения штекера блока детектирования;
2 –светодиоды; 3 – индикаторы.
78
Рис. 12.2 Блок детектирования
1 – замок для открывания пенала;
2 – штекер для подключения к устройству измерительному
8. поворотом ручки против часовой стрелки откройте запор - 1 вы-
движного пенала блока детектирования (рис. 12.2), выдвиньте его и убеди-
тесь в отсутствии проб в выдвижном пенале.
9. Закройте пенал и клавишей «Пуск» проведите 5 измерений фоно-
вой скорости счёта (т.е. без пробы) с экспозицией по 100с каждое. Рассчи-
тайте среднее значение скорости счёта.
10. Приготовьте пробу для опыта. При приготовлении проб для из-
мерения объёмной активности жидкости и удельной активности сыпучих веществ, произведите следующие операции:
-отберите контрольную пробу;
-заполните кювету по верхний срез, закройте полиэтиленовым экра-
ном и наденьте прижимное кольцо;
-заполненную кювету разместите в держателе;
-установите держатель в выдвижном пенале блока детектирования;
-задвиньте пенал в блок детектирования, закройте замок 1 (рис.
12.2).
11. Измерьте не менее пяти раз, при времени экспозиции не менее
79
100 с, скорость счёта, обусловленную фоном и контролируемой пробой. Среднее значение скорости счёта Nф эф определяется по формуле:
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
Nф эфф |
|
|
N |
ф эфф |
ш 1 |
|
|
|
n t , |
||||
|
|
|
|
где N™ э™ - количество импульсов, зарегистрированное бетарадиометром при наличии пробы в блоке детектирования.
12.Выключите прибор, откройте пенал, извлеките держатель с измеренной пробой, закройте пенал.
13.Рассчитайте значение измеренной объёмной активности по фор-
муле:
A N™ э™ N™ ,
Pi
где А - объёмная активность пробы, Рi - чувствительность бетарадиометра по измеряемому нуклиду в пробе, л/с Бк (значение берётся из Приложения).
12.7. Назначение и инструкция по эксплуатации
прибора УИМ-2 с блоками детектирования
Измеритель типа УИМ - 2 предназначен для измерения средней скорости счёта импульсов и сигнализации о превышении установленных пороговых значений скорости счёта импульсов.
Измеритель УИМ - 2 (рис. 12.3) с соответствующим блоком детектирования (БД) позволяет измерять:
1.Плотность потока -излучения загрязнённых поверхностей с помощью блока детектирования № 1 (рис. 12.4);
2.Радиоактивную загрязнённость поверхности источниками с - излучением с помощью блока детектирования № 2 (рис. 12.5);
3.Мощность экспозиционной дозы -излучения с помощью блока детек-
80