Защита населен. Электронный курс. Поляков / Лабораторные + Практические Занятия Защита населения Поляков / М.у. ион. изл

Учреждение Высшего профессионального образования БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “Безопасность жизнедеятельности “

Лабораторная работа

Методические указания.

Тема: Измерение параметров ионизирующих излучений и оценка радиационной обстановки

Составитель: ст. преподаватель Жаравович Е.В.

Рецензент: ст. преподаватель Поляков А.Г.

Могилев 2008

2

Утверждены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности» «___» ____________ 2008 г. Протокол №____

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ

Цель работы: ознакомиться с методами дозиметрии, основными дозиметрическими величинами и единицами, выполнить измерения гамма-фона и поверхностного загрязнения бета-изотопами.

Приборы

1Прибор комбинированный для измерения ионизирующих излучений РКСБ104.

2Дозиметр АНРИ-01-02 «Сосна».

1 Порядок выполнения работы

1.Проработать теоретическую часть

2.Произвести измерения ионизирующих излучений с помощью приборов РКСБ-104 и АНРИ-01-02 «Сосна».

3.Оформить отчет, выводы и произвести оценку радиационной обстановки

2 Теоретическая часть

Радиоактивность появилась на Земле со времени ее образования и человек за всю историю развития своей цивилизации находился под влиянием естественных источников радиации. Земля подвержена радиоактивному фону, источниками которого служат излучения Солнца, космическое излучение, излучение от залегающих в Земле радиоактивных элементов.

Явление радиоактивности было открыто французским физиком А. Беккерелем 1 марта 1896 года при случайных обстоятельствах. Беккерель положил несколько

3

фотографических пластинок в ящик своего стола и, чтобы на них не попал свет, он придавил их куском соли урана.

После проявления и исследования он заметил почернение пластинки, объяснив это излучение солью урана невидимых лучей. Так произошло открытие радиоактивности.

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер.

Исследования радиоактивного излучения показали, что оно имеет сложный состав и содержит три вида лучей - альфа, бета, гамма.

- лучи. He24 - ядра атома гелия .

- лучи - тяжелые частицы с малой проникающей способностью. Длина пробега -частицы в воздухе составляет примерно 3-9 см, в биологической ткани 0,05 мм.

Скорости с которыми -частицы вылетают из распавшегося ядра колеблются для разных ядер в пределах 1,4 107 до 2 107 м/с.

-частицы имеют большую ионизирующую способность: на пути пробега в воздухе образуется от 100 000 до 300 000 пар ионов.

- лучи - легкие частицы с большой проникающей способностью. Бета-лучи представляют собой поток летящих электронов. Их скорость близка к скорости света 270 000 км/с. Длина пробега -частиц в воздухе в зависимости от энергии может достигать 1 м и даже больше, они проникают в биологическую ткань на глуби-

ну 0,3 - 0,5 см.

Алюминиевая пластинка, толщиной 1,5 мм полностью задерживает - излучение. На своем пути пробега -частицы образуют от 1 000 до 50 000 пар ионов.

- лучи. По своим свойствам -лучи напоминают рентгеновские, но обладают большой проникающей способностью. Скорость распространения -лучей около 3 108 м/с, Е = 20 МэВ, как и у всех электромагнитных волн. Путь пробега в воздухе превышает 100 м. Это излучение проходит сквозь тело человека. Для защиты от - излучения применяют бетонные стены толщиной 1,5 - 2,0 м или преграды из материалов со значительным поглощением, например, свинец. Для двукратного ослабления -излучения с энергией с энергией 0,1 МэВ и 2 МэВ необходим слой свинца толщиной соответственно 0,12 мм и 1,4 мм.

-излучение обладает наименьшей ионизирующей способностью.

-излучение не является самостоятельным видом излучения. Возникает излучение при делении тяжелых ядер.

В дозиметрии радиационное воздействие оценивается следующими характеристиками: проникающей способностью и ионизирующей способностью.

-излучение обладает наименьшей проникающей способностью и наибольшей ионизирующей способностью, чем и -излучение.

4

-излучение обладает наибольшей проникающей способностью, но наименьшей ионизирующей, чем -излучение.

-излучение обладает наибольшей проникающей способностью, чем - и - излучение и наименьшей ионизирующей, чем -излучение.

Хотя радиационные воздействия в той или иной мере сопровождают человека с давних времен, но все же по своей природе радиация вредна для организма, особенно, в случае превышения допустимых норм. Мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразия возбуждаемых при этом процессов.

В результате исследований сложилось представление о величинах, которые способны дать количественную оценку возбуждаемому в веществе радиационному эффекту.

К таким величинам относятся: экспозиционная доза Х; поглощенная доза Д;мощность дозы P; эквивалентная доза Н; эффективная эквивалентная доза НЕ.

Доза (dosis) - порция. Предмет дозиметрии - измерения и расчеты доз ионизирующих излучений. Доза излучения - мера действия излучения в среде.

Экспозиционная доза - величина, выражающая количество рентгеновского и-излучения по величине ионизации воздуха. Для измерения этой дозы достаточно измерить суммарный заряд ионов, образовавшихся в облучаемой воздушной ионизационной камере.

Экспозиционная доза - это величина отношения суммарного заряда всех ионов одного знака, которые образуются рентгеновским или -излучением в некотором объеме, к массе воздуха в этом объеме.

Единицей экспозиционной дозы является один кулон электрического заряда, образующийся под действием излучения в одном килограмме воздуха (1 Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген (Р), а соотношение между ними:

1 Кл/кг = 3 876 Р 1 Р = 2,58 10-4 Кл/кг Уровень радиации может изменяться с течением времени, поэтому часто

пользуются понятием мощность экспозиционной дозы - доза за определенный промежуток времени (например 1 мР/с). В системе СИ 1 Кл/кг с = 1 А/кг, т.к. 1А=1 Кл/с.

Поглощенная доза - энергия излучения, переданная массе вещества.

Д = dE /dm

В отличие от экспозиционной дозы, она определена для любых видов радиоактивных излучений и их смеси, поглощающихся в любой среде. Эту дозу измеряют в греях (Гр). Один грей соответствует поглощению одного джоуля (Дж) энергии в одном килограмме вещества

1 Гр = 1 Дж/1кг

Прежде для измерений поглощенной дозы применялась единица - рад.

100 рад = 1 Грей

5

Измерить поглощенную дозу в человеческом организме трудно. Для этого нужны тканеэквивалентные детекторы - органические вещества, вода, сложные композиции, ткани, подобные по составу, которые размещают в полостях тела или в его моделях - фантомах.

Эквивалентная доза учитывает различную ионизационную способность

-, -, -излучения.

Различие в величине радиационного воздействия можно учесть, приписав каждому из излучений свой коэффициент качества (К) - степень разрушительного влияния на вещество:

Н = К Д

Н - эквивалентная доза, Д - поглощенная доза

Рекомендуемые значения К для излучений различных видов

Единицей эквивалентной дозы служит зиверт (Зв). Она больше поглощенной дозы в К раз.

Старая единица эквивалентной дозы - биологический эквивалент рентгена

(бэр)

1 Зв = 100 бэр

Особенности действия излучения на организм

1.Высокая эффективность поглощенной дозы. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.

2.Наличие скрытого или инкубационного периода проявления действия ионизирующего излучения. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.

3.Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Эффект кумуляции.

4.Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство.

Генетический эффект.

7

подключить штекер шнура к гнезду расположенному на правой грани корпуса прибора

перед включением прибора снять заднюю крышку-фильтр. Для этого необходимо сместить вниз запирающую защѐлку и подав на себя верхнюю часть крышки-фильтра, одновременным движением вверх извлечь еѐ направляющие из посадочных гнѐзд в крышке прибора.

1.Установите движки кодового переключателя S4: S4.1 - S4.6 - в положение

«1»; S4.7, S4.8 - в положение «0».

Установите на место крышку-фильтр. Для этого необходимо вставить еѐ направляющие в гнѐзда крышки, сместить вниз запирающую защѐлку и, подав вперед верхнюю часть крышки-фильтра до упора в крышку прибора, отпустить защелку, которая и закрепит крышку-фильтр на приборе.

Переведите органы управления прибора - тумблеры S2 и S3 в верхние положения

Проверьте работоспособность измерительной схемы прибора, для чего:

а) Переведите тумблер S1 в верхнее положение ('Вкл'); при этом прибор должен начать регистрировать внешний радиационный фон (индикация символов ':-‘ и 'V' на табло индикатора должна отсутствовать).

б) Примерно через 28 с после включения прибор должен выдать прерывистый звуковой сигнал; при этом на табло индикатора должно индицироваться (установиться) 4- х -разрядное число, значащая часть которого, умноженная на пересчѐтный коэффициент, равный 0.01 при измерениях мощности полевой эквивалентной дозы внешнего фона гамма-излучения и верхнем положении тумблера S3, и даст измеренную величину в микрозивертах в час (мкЗв/ч). Время индикации установившегося значения 4-хразрядного числа на табло - порядка 14 с, после этого зву-

ковой сигнал должен прекратиться, а прибор - автоматически повторить цикл измерения.

в) Выключите прибор.

Проверьте работу порогового устройства, для чего:

а) Переведите движки тумблеров S2 и S3 в нижние положения (соответст-

венно 'Деж' и 'х 0,001 x 0,001 x 20').

б) Включите прибор тумблером S1. В течение времени порядка 280 с на табло будут индицироваться возрастающие значения 4-х-разрядного числа. В момент превышения им значения 0100 ± 0010 (что соответствует порогу срабатывания сигнализации, установленному потребителем в п.1 проверочных операций и равному 0,1мкЗв/ч), прибор должен выдать непрерывный звуковые сигналы. Увеличение числа на табло будет продолжаться до окончания цикла измерения. Выключение звукового сигнала должно произойти после двукратного превышения установленного порога срабатывания сигнализации или, если оно не будет достигнуто, после завершения цикла измерения.

в) Выключите прибор.

9

Примечание. Значащая часть 4-хразрядного числа соответствует измеренной величине мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в микрорентгенах в час ( мкР/час).

е) Для получения более точного результата измерения ( в пределах допускаемых значений основной погрешности измерений ) при величинах мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения менее 10 мкЗв/час. Повторите измерения при нижнем положении тумблера S3 ( положение остальных органов управления не изменяется ). Время измерения при этом увеличится до ( 270-280 с ). Показание прибора умножьте на пересчетный коэффициент, равный 0.001, – и вы получите результат измерения в микрозивертах в час. Например: на табло индицируется число 0182, показание прибора – 182; пересчетный коэффициент – 0.001; полученный результат – 0.182 мкЗв/час , что соответствует величине мощности экспозиционной дозы -излучения 18,2 мкР/час ).

3.1.2.2 Измерения загрязненности поверхностей бета-излучающими радионуклидами.

а) Снимите крышку-фильтр 4.

б) Переведите движки кодового переключателя S4 в положения, показанные на рис. 2.

1 0

Положения движков S4.1- S4.4 могут быть произвольными.

Рис. 2 Схема расположения движков кодового переключателя для измерений загрязненности поверхностей бета-излучающими радионуклидами

в) Установите крышку-фильтр на прежнее место .

г) Переведите тумблеры S2 и S3 в верхнее положения (‘РАБ’ и ‘x 0.01 x 0.01 x 200’ соответственно ).

д) Поднесите прибор и исследуемой поверхности на расстояние 110-120 см ( если не позволяет шнур, то можно отнести измеряемый объект в горизонтальной плоскости ) . Включите прибор тумблером S1, установив его в положение ‘ВКЛ’.

10

е) Снимите фоновое показание прибора ф , которое установится на табло через интервал времени, примерно равный 18 с после включения прибора. Запишите показания прибора.

ж) Выключите прибор, установив тумблер S1 в положение ‘ВЫКЛ’.

з) Снимите заднюю крышку-фильтр 4 и поместите прибор над исследуемой поверхностью на расстояние не более 1 см.

и) Включите прибор тумблером S1.

Запишите показание прибора ( и), установившееся во время действия прерывистого сигнала.

к) Определите величину загрязненности поверхности бета-излучающими радионуклидами по формуле

К1 ( и- ф) , (1)

где - плотность потока бета-излучения с поверхности в частицах в секунду с квадратного сантиметра 1/(с см2) или 1 с-1 см-2;

К1 - коэффициент, равный 0.001;и - показание прибора со снятой крышкой;

ф - показание прибора, соответствующее внешнему радиационному фону -излучения (с закрытой крышкой).

Например: показание прибора от внешнего радиационного фона - 18 (значащая часть числа 018), показание прибора со снятой крышкой - 243 (значащая часть числа 0243).

По формуле (1) определим результат измерения плотности потока бетаизлучения

0,01 (243-18) = 2,25 [I/(с см2)];

если перейти к другой единице измерения плотности потока - к бета-частицам в минуту с квадратного сантиметра [ -частиц/(мин см2) или мин-1 см-2], то получим результат:

=2,25 60=135 [ -частиц/(мин см2)]

л) для получения более точного результата измерения (в пределах допускаемых значений основной погрешности измерений) при величинах плотности потока бета-излучения с поверхности менее 10 I/(c см2), т.е. менее 600 -частиц/(мин см2) необходимо повторить измерения при нижнем положении тумблера S3 (x 0.001 x 0.001 x 20).

Положения остальных органов управления приборов не изменяются. В этом случае разность показаний ( и- ф) следует умножить на коэффициент 0.001 - и вы получите результат измерения в частицах в секунду с квадратного сантиметра. Для получения плотности потока в частицах в минуту с квадратного сантиметра результат измерения надо умножить на 60. Продолжительность цикла измерения равна

(175 - 185 с).