1.4. Классификация источников радиоактивного излучения и радиоактивных изотопов

Источники радиоактивного излучения делят на закрытые и открытые. Закрытые – должны быть герметичны. Открытые – любые негерметичные источники излучения, которые могут создавать радиоактивное загрязнение воздуха, аппаратуры, поверхностей столов, стен и т. п.

При работе с закрытыми источниками необходимые меры предосторожности сводятся к предохранению от внешнего облучения.

Закрытые источники излучения активностью выше 0,2 г-экв радия должны быть помещены в защитные устройства с дистанционным управлением и устанавливаться в специально оборудованных помещениях.

При работе с закрытыми источниками меньшей активности следует применять экраны, соответствующие по толщине и материалу роду и энергии излучения радиоактивного источника, а также дистанционные инструменты, применение которых должно снижать дозу до предельно допустимой. Лаборатории при работе с закрытыми источниками могут быть обычными.

При работе с открытыми источниками необходимо учитывать: относительную радиотоксичность изотопа, которая зависит от его периода полураспада, вида и энергии излучения; активность на рабочем месте; физическое состояние вещества; особенность работы.

Для каждого радиоактивного изотопа установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочих помещений.

По убывающей степени радиотоксичности радиоактивные изотопы делятся на четыре группы предельно допустимых концентраций:

Группа А – изотопы особо высокой радиотоксичности (ПДК не более 1∙10^-13 кюри/л): ⁹⁰Sr, ²²⁶Ra, ²³⁹Pu и др.

Группа Б – изотопы высокой радиотоксичности (ПДК от 1∙10^-13 до 1∙10^-11 кюри/л): ²²Na, ⁴⁵Са, ⁶⁰Co, ⁸⁹Sr, ¹¹⁰Ag, ¹³¹I, ¹³⁷Cs, ^l41Ce, ²¹⁰Pb, U (ест.) и др.

Группа В – изотопы средней радиотоксичности (ПДК от 1∙10^-11 до 1∙10^-9 кюри/л): ²⁴Na, ³²P, ³⁵S, ³⁶C1, ⁴²К, ⁵⁶Mn, ^{55, 59}Fe, ⁶⁹Zn, ⁷⁶As, ⁸²Br, ^{124, 125}Sb, ¹⁴⁰Ba и др.

Группа Г – изотопы наименьшей радиотоксичности (ПДК от 1∙10^-9 кюри/л): ³Н, ¹⁴С и др.

2. Методы определения содержания химических элементов по излучению их естественных радиоактивных изотопов

Многие химические элементы являются радиоактивными, т. е. все их изотопы радиоактивны. К ним относятся технеций, прометий и все естественные и искусственные элементы, стоящие в периодической системе элементов после висмута. Кроме того, ряд нерадиоактивных химических элементов в естественной смеси изотопов содержит радиоактивные изотопы.

Следует сказать, что на практике из нерадиоактивных элементов только калий определяется этим способом.

Для определения содержания радиоактивных элементов или нерадиоактивных, содержащих в естественной смеси радиоактивные изотопы, можно использовать два способа.

В первом способе определяется активность анализируемого образца (распад/сек), и рассчитывается количество искомого элемента.

Этот способ сложен, так как определение активности (распад/сек) в большинстве случаев представляет собой трудную задачу.

Практически более доступно относительное измерение, т. е. измерение активности анализируемого образца и эталона или серии эталонов с известным содержанием определяемого элемента. Необходимо, чтобы была достигнута полная идентичность условий измерения образца и эталонов: положение их относительно детектора излучения, толщина слоя и плотность. В этом случае содержание элемента в анализируемом образце может быть найдено по калибровочному графику в координатах активность – содержание элемента или по формуле:

(3)

где р_х и р_э – содержание искомого элемента в образце и эталоне;

А и А_э – активность анализируемого образца и эталона.

Третий способ основан на определении количества дочернего радиоактивного изотопа, накапливающегося за определенный промежуток времени из материнского:

(4)

где N_Д и N_M – количества атомов дочернего и материнского радиоактивных изотопов;

λ_д и λ_м – константы распада дочернего и материнского изотопов;

t – время накопления дочернего изотопа из чистого материнского.

Этот способ применяется для определения содержания тех изотопов, которые распадаются с образованием других радиоактивных изотопов, например радия по дочернему радону, урана по UX₁ и т. п.