- •Учебная цель
- •Исходные знания и умения
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задание для самоподготовки
- •Структура и содержание занятия
- •6. Литература
- •7. Оснащение занятия
- •Физические основы радиационной гигиены
- •Методы и средства санитарного надзора за объектами, на которых используются источники ионизирующего излучения
- •Инструкция
- •По измерению мощности поглощенных в воздухе
- •Доз рентгеновского и гамма-излучения сцинтилляционным
- •Радиометром переносным - срп-68-01 (рис. 46.1)
- •Инструкция
- •Инструкция по измерению индивидуальных доз внешнего облучения с помощью фотодозиметра ифк-2,3 (рис. 46.4)
- •Инструкция по определению радиоактивного загрязнения рук, рабочих поверхностей, оборудования и спецодежды с помощью прибора сзб-03 (рис. 46.5)
- •Инструкция по измерению радиоактивного загрязнения рабочих мест, оборудования, спецодежды и кожи рук с помощью измерителя скорости счета уим 2-2
- •1. Назначение, технические данные и характеристики.
- •2. Порядок работы.
- •Допустимые уровни общего радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты, част./см2мин.
- •Инструкция по определению радиоактивности объектов окружающей среды с помощью радиометра дп-100
- •Инструкция по определению радиоактивности проб продуктов и воды в толстом слое на радиометре универсальном гамма-излучения руг-91 “адани”
- •Допустимые уровни содержания радионуклидов 137Cs и 90Sr в продуктах питания и питьевой воде
7. Оснащение занятия
Образцы приборов для проведения радиационного контроля:
Рентгенометры и микрорентгенометры для измерения мощности поглощенных в воздухе (экспозиционных) доз;
Индивидуальные дозиметры;
Переносные радиометры для измерения радиоактивных загрязнений поверхностей;
Радиометры и спектрометры для измерения концентраций радионуклидов в объектах окружающей среды.
Выдержки из инструкций к отдельным микрорентгенометрам, индивидуальным дозиметрам.
Задание студентам по измерению мощностей поглощенных в воздухе доз и индивидуальных доз облучения.
Приложение 1
Физические основы радиационной гигиены
Радиационная гигиена – раздел гигиенической науки и санитарной практики, целью которой является обеспечение безопасности работающих с источниками ионизирующей радиации и населения в целом.
Задачи радиационной гигиены включают:
- санитарное законодательство в области радиационного фактора;
- предупредительный и текущий санитарный надзор за объектами, которые используют источники ионизирующей радиации;
- гигиена и охрана труда персонала, работающего с источниками ионизирующей радиации, и персонала, работающего в смежных помещениях и на территории контролируемых зон;
- контроль за уровнями радиоактивности объектов окружающей среды (атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны, воды водоемов, питьевой воды, пищевых продуктов, почвы и других);
- контроль за сбором, хранением, удалением и обезвреживанием радиоактивных отходов, их захоронением и т.п.
Радиоактивность– спонтанное преобразование ядер атомов химических элементов с изменением их химической природы или энергетического состояния ядра, сопровождаемого ядерными излучениями.
Радионуклид– радиоактивный атом с определенным массовым числом и зарядом (атомным номером).
Изотопы радиоактивные‑ радиоактивные атомы с одинаковым зарядом (атомным номером) и разными массовыми числами, т.е. с одинаковым количеством протонов и разным количеством нейтронов в ядре.
Виды ядерных преобразований:
α-распад‑ характерный для тяжелых (с большим массовым числом) элементов и заключается в вылете из ядра атома α-частички ‑ по своей природе ядра гелия (2 протона и 2 нейтрона), вследствие чего появляется ядро нового химического элемента с массовым числом, меньшим на 4 и зарядом, меньшим на 2:
Ra Rn +He.
Получив α-частичку, ядро атома находится в возбужденном состоянии с излишком энергии, которая выделяется в виде γ-излучения, т.е. α-распад всегда сопровождается γ-излучением.
β-электронный распад‑ процесс, при котором из ядра атома (с одного из нейтронов) вылетает электрон, вследствие чего этот нейтрон превращается в протон, в связи с чем образуется новый элемент с тем же массовым числом и с зарядом, большим на единицу:
К e-1 + Са +,
где -нейтрино.
Возбужденное при потере электрона ядро в большинстве случаев излучает и γ-кванты.
β-позитронный распад‑ процесс, при котором из ядра атома (с одного из протонов) вылетает позитрон, вследствие чего протон превращается в нейтрон и появляется новый химический элемент с тем же массовым числом и зарядом, меньшим на единицу:
Zn e+1 + Сu
Электронный-К-захват‑ когда ядро (один из протонов) захватывает электрон из ближайшей К-орбиты, в связи с чем этот протон превращается в нейтрон, вследствие чего появляется ядро нового химического элемента с тем же массовым числом и зарядом, меньшим на единицу:
Сu + e-1 Ni
На свободное место К-орбиты (и последовательно из других орбит) перемещаются электроны, а свободная энергия при этом высвечивается в виде характерного рентгеновского излучения.
Спонтанное деление ядрахарактерно для тяжелых трансурановых элементов, в которых соотношение нейтронов к протонам больше 1,6. В результате образуются ядра двух новых элементов, в которых соотношения n : p ближе к единице, а “лишние” нейтроны высвечиваются в виде нейтронного излучения:
u + n Kr +Ba + 5n
Таким образом, с качественной стороны ядерные преобразования характеризуются: видом распада, видом излучения, периодом полураспада ‑ сроком, за который распадается половина исходного количества атомов. (Согласно закону радиоактивного распада, число атомов N, распавшихся за срок t, пропорционально исходному количеству атомов): N = N0 е-t.
С гигиенической точки зрения и выбора методов дезактивации радиоактивных отходов, все радионуклиды делят на короткоживущие (Т½ < 15 суток) и долгоживущие (Т½ > 15 суток): короткоживущие выдерживают в отстойниках до снижения активности, а потом спускают в общую канализацию или вывозят, а долгоживущие ‑ вывозят и хоронят в специальных могильниках.
Количественная мера радиоактивного распада‑ активность (Q) ‑ это количество распадов атомов за единицу времени.
Единица активности в системе Си – беккерель (Бк) – один распад за секунду (с-1). В связи с тем, что эта единица очень мала, пользуются производными ‑ килобеккерель (кБк), мегабеккерель (МБк).
Внесистемная (устаревшая) единица активности – кюри (Кu) – это активность 1 г химически чистого радия, равняется 3,7 1010 Бк (распадов за сек.). Эта единица, наоборот, очень большая, поэтому пользуются производными ‑ милликюри (мКu), микрокюри (мкКu), нанокюри (нКu), пикокюри (пкКu).
Для радионуклидов, которым присуще γ-излучение, активность выражают также через гамма-эквивалент ‑ отношение γ-излучения данного радионуклида к γ-излучению радия. Рассчитанная гамма-постоянная радия ‑ 8,4 р/час ‑ это мощность дозы, которую создает γ-излучение 1 мг радия на расстоянии 1 см через платиновый фильтр толщиной 0,5 мм.
Миллиграмм-эквивалент радия (мг-екв. Ra)‑ единица активности радионуклида, γ-излучение которого эквивалентно (равноценно) γ-излучению 1 мг Ra на расстоянии 1 см через платиновый фильтр 0,5 мм.
Ионизирующие излучения с качественной стороны характеризуются:
‑ видом излучения: ‑ корпускулярные (α, β, n), электромагнитные (γ-, рентгеновское: характеристическое при К-захвате, тормозное ‑ в рентгеновской трубке);
‑ энергией излучения, которая в системе Си измеряется в джоулях (Дж). (1 Дж - это энергия, необходимая для поднятия температуры 1 дм3 дистиллированной воды на 1 °С). Внесистемная практическая единица ‑ электрон-вольт (эВ) ‑ это энергия, приобретенная электроном в электростатическом поле с разностью потенциалов 1 В. Эта единица очень мала, поэтому пользуются производными: килоэлектрон-вольт (КэВ), мегаэлектрон-вольт (МэВ);
‑ проникающей способностью (длиной пробега) ‑ расстоянием, проходящем в среде, с которой взаимодействует (в м, см, мм, мкм);
‑ ионизирующей способностью: полной ‑ количеством пар ионов, образующихся на всей длине пробега частички или кванта; линейной плотностью ионизации ‑ количеством пар ионов, приходящихся на единицу длины пробега.
Количественными характеристиками ионизирующих излучений являются дозы (Д).
Различают:
1. Поглощенную дозу ‑ количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы облучаемой среды. Единицей измерения поглощенной дозы в системе Си является грей (Гр).
Грей ‑ поглощенная доза облучения, которая равняется энергии 1 джоуль, поглощенной в 1 кг массы среды: 1 Гр = 1 Дж/кг. Внесистемная (устаревшая) единица поглощенной дозы – рад. 1 рад = 0,01 Гр = 100 эрг энергии на 1 г массы среды.
Поглощенная доза в воздухе‑ мера количества ионизирующего излучения, которая взаимодействует с воздухом. Измеряется также в Дж/кг массы воздуха, т.е. в Греях.
Устаревшее понятие поглощенной дозы в воздухе ‑ экспозиционная доза, под которой понимают объемную плотность ионизации воздуха. Единицей экспозиционной дозы использовался рентген (Р).
Рентген – доза рентгеновского или γ-излучения, от которой в 1 см3 сухого стандартного воздуха (0 оС, 760 мм рт. ст., масса 0,001293 г) образуется 2,08 109 пар ионов. Производные единицы ‑ миллирентген (мР), микрорентген (мкР).
2. Мощность поглощенной в воздухе дозы (МПД) ‑ прирост дозы за единицу времени или уровень радиации. Измеряется: в системе Си Гр/час; внесистемная (устаревшая) единица ‑ рентген в час (Р/ч), миллирентген в час (мР/ч), микрорентген в секунду (мкР/сек). В связи с тем, что все используемые сегодня дозиметрические приборы градуированы в этих единицах, то ими еще пользуются, но результаты измерения нужно пересчитывать в системные (грей-, милли-, микро-, наногрей/час): 1 мР/ч = 8,73 мкГр/ч = 6,46 мкЗв/ч.
3. Эквивалентная доза (Н) ‑ доза любого вида ионизирующего излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, как стандартное (эталонное) рентгеновское излучение с энергией 200 КэВ.
Для расчета эквивалентной дозы используют радиационный взвешивающий фактор (WR) – коэффициент, который учитывает относительную биологическую эффективность разных видов ионизирующего излучения. Для рентгеновского, γ -, бета-излучений разных энергий он равняется 1, для α-частичек и тяжелых ядер отдачи ‑ 20, для нейтронов с энергией < 10 КэВ ‑ 5; 10-100 КэВ ‑ 10; 100 КэВ ‑ 2 МэВ ‑ 20; 2-20 МэВ ‑ 10; > 20 МэВ ‑ 5.
H = D WR
Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв) ‑ это доза любого вида ионизирующего излучения, которая дает такой же биологический эффект, как один грей стандартного рентгеновского излучения (с энергией 200 КэВ). В практике пользуются также производными ‑ миллизиверт (мЗв), микрозиверт (мкЗв).
Эффективная доза‑ это сумма эквивалентных доз, полученных отдельными органами и тканями при неравномерном облучении организма, умноженных на тканевые взвешивающие факторы, которые равны: для гонад ‑ 0,20; для красного костного мозга, легких, желудка ‑ 0,12; других органов и тканей ‑ 0,05.
Единицей измерения эффективных доз также является зиверт.
Коллективная эквивалентная и коллективная эффективная дозы‑ это суммы определенных индивидуальных доз отдельных контингентов населения: персонала предприятий атомной промышленности, атомной энергетики, населения, проживающего в пределах контролируемых зон. Она измеряется в человеко-зивертах и используются для прогнозирования стохастических (возможных) эффектов облучения ‑ лейкозов, других злокачественных новообразований.
Приложение 2.