Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
30
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
252.16 Кб
Скачать

Министерство образования Республики Беларусь Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА по дисциплине «Защита населения и объектов

в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность»

Измерение удельной (объемной) активности радионуклидов в продуктах питания, воды, лесных ягодах, грибах с помощью РКСБ-104

Составили: ст. преподаватель Жаравович Е.В.

ст. преподаватель Поляков А.Г.

Утвержден на заседании кафедры «БЖД» « 2 » 07 2009 г.

Протокол № 10

Могилев 2009

2

Измерение удельной (объемной) активности радионуклидов в продуктах питания, воды, лесных ягодах, грибах с помощью РКСБ-104

Цель работы: научиться измерять удельную (объемную) активность радионуклидов

Приборы:

- прибор комбинированный для измерения ионизирующих излучений РКСБ-104

1 Порядок выполнения работы

1.1Проработать теоретическую часть.

1.2Произвести измерение удельной (объемной) активности радионуклидов в пробах продуктов питания и воды с помощью прибора РКСБ-104.

1.3Оформить отчет, ответить на вопросы преподавателя

2 Теоретическая часть

2.1. Краткие теоретические сведения.

Каждое радиоактивное вещество распадается с определенной интенсивностью. Для количественной характеристики процессов распада вводится по-

нятие активности - А.

Под активностью радионуклидов понимают количество их ядер, которые распадаются за единицу времени. Единицей активности радионуклидов в

Международной системе единиц является беккерель (Бк), названный так в честь первооткрывателя этого явления (Анри Антуана Беккереля). Дадим определение 1 Бк.

1 Бк - это такая активность радиоактивного вещества, при которой за 1 с происходит одно самопроизвольное ядерное превращение. 1 Бк =

1расп./с.

Если, например, активность источника равна 500 Бк, то это означает, что он содержит радионуклиды, 500 из них распадаются каждую секунду.

Величины в тысячу и миллион беккерель обозначаются соответственно как килобеккерель (кБк) и мегабеккерель (МБк):

1 кБк = 103Бк; 1 МБк =10бБк.

Широко используется и старая (внесистемная) единица активности - кюри (Ки), которая названа так в честь Пьера-Жолио Кюри и Марии Складовской-

Кюри, исследователей, первыми получившими чистый радий. Значению 1 Ки - приблизительно соответствует активность 1 г чистого

радия , в котором за 1 с распадается 37 млрд. или 3,7 · 1010 ядер.

3

Один кюри – это активность одного грамма радия. Данной единицей широко пользуются при оценке загрязненности территории каким-либо радиоактивным элементом. Например 5 Ки/км2 Цезия-137 означает, что суммарная активность этого элемента на территории в 1 км2 составляет 5Ки

или 18,5 · 1010 Бк. Зная величину предельно допустимой поверхностной активности на данной территории и период полураспада элемента ,можно легко вычислить время, через которое активность из-за физического распада уменьшится до уровня, когда возможно возобновление хозяйственной деятельности. На-

пример если на настоящее время уровень поверхностной активности по це-

зию-137 равен 40 Ки/ км2 ,то снижение до значения ниже 1 Ки/ км2 при периоде полураспада 30 лет произойдет приблизительно через 5,5·Т1/2,т.е через 165 лет. Практически полное исчезновение активности для любого элемента происходит через 10-20 периодов его полураспада. Следует отметить его, что миграция его радионуклидов, усвоение их растениями, их перенос в результате техногенной деятельности может значительно ускорить этот процесс.

Кюри - относительно большая единица активности, поэтому часто используют ее тысячные (милликюри (мКи)), миллионные (микрокюри (мкКи)) и

миллиардные (нанокюри (нКи)) доли: 1 мКи =10-3 Ки; 1 мкКи = 10-6Ки; 1нКи=10-9 Ки.

Используются и большие, чем кюри, единицы активности: килокюри (кКи) и мегакюри (МКи).

1 кКи = 103Ки; 1 МКи=106Ки.

Между кюри и беккерелем существует следующее соответствие: 1 Ки =3,7·1010расп/с = 3,7·1010Бк, 1 Бк = 1расп/с = 2,7 ·10-11 Ки.

Для соблюдения правил радиационной безопасности часто необходимо определить не только активность радиоактивного вещества, но и его концентрацию (т.е. объемную активность) в воде или атмосфере, а так же зараженность поверхности земли.

Например, допустимую концентрацию радионуклидов в воде удобно измерять в беккерелях на литр - Бк/л, в воздухе - в беккерелях на м3 -

Бк/м3, на местности - в беккерелях на м2 - Бк/м2.

Активность объѐмная об)-отношение активности (а) радионуклида, содержащегося в образце, к его объѐму (v):

Аоб =А/v, Бк/л(Ки/л)

Активность поверхностная пов)-отношение активности (А) радионук-

лида, содержащегося на поверхности, к площади поверхности (s):

Апов = A/s, Бк/м2 (Ки/км2).

Поверхностная активность, или радиоактивное загрязнение территории, измеряется в Бк/м2 (Ки/км2). Так, зона с правом на отселение включает терри-

тории, уровень поверхностного загрязнения которых цезием-137 составляет515 Ки/км2.

Активность удельная (Aуд) - отношение активности (А) радионуклида, содержащегося в образце, к массе образца (М):

4

Aуд=A/M, Бк/кг(Ки/кг).

Допустимый уровень удельной активности цезия-137 в мясе (говядине) и мясных продуктах составляет 500 Бк/кг.

2.2 РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ, ЛЕСА И ЕГО ДАРОВ

Начиная с 1987 г. по настоящее время радиационная обстановка в Беларуси определяется долгоживущими радионуклидами: 137Cs, 90Sr, 238, 239, 240 Pu и 241Am . Из перечисленного списка большее облучение человека в настоящее время осуществляет цезий-137 (55137Cs).

В зависимости от уровня загрязнения почвы долгоживущими радионуклидами территория нашей республики делится на зоны (2.1).

Таблица 2.1- Зонирование территории республики по уровню радиоактивного загрязнения

Наименование зоны

Уровень загрязнения территории, кБк/м2 (Ки/км2)

 

137Cs

90Sr

238, 239, 240Pu

Зона проживания с периодиче-

37-185

5,55-18,5

0,37-0,74

ским радиационным контролем

(1-5)

 

 

-«-«- с правом на отселение

185-555

18,5-74

0,74-1,85

 

(5-15)

 

 

-«-«- последующего отселения

555-1480

74-111

1,85-3,7

 

(15-40)

 

 

-«-«- первоочередного отселения

>1480 (>40)

>111

>3,7

-«-«- эвакуации (отчуждения)

Территория вокруг ЧАЭС, с которой в 1986 году было эвакуи-

 

ровано население

 

 

Миграция радионуклидов в окружающей среде происходит в горизонтальном и вертикальном направлениях.

1) Горизонтальная миграция - радионуклиды разносятся ветром, водой во время лесных пожаров и пожаров торфяников, дикими животными, птицами и др.

2) Движущими силами вертикального перемещения (миграция) радионуклидов являются:

-конвективный перенос (фильтрация атмосферных осадков вглубь почвы); капиллярный перенос радионуклидов с влагой к поверхности в результате испарения;

-термоперенос радионуклидов с влагой под действием градиента температур; перенос по корневым системам растений;

-роющая деятельность почвенных животных;

-хозяйственная деятельность человека и др.

Распространение радионуклидов в воздухе, воде, почве.

В настоящее время концентрации радионуклидов в атмосферном воздухе составляет, в среднем:

для β-активных радионуклидов - 15,9•10-5 Бк/м3,

для 137Cs - 4,9•10-7 Бк/м3,

5

для 90Sr - 1,19•10-7Бк/м3.

Во время ветрового подъема радиоактивной пыли с поверхности земли, либо пожара на загрязнѐнной территории в аномально жаркое и сухое лето наблюдают и более высокие уровни 137Cs, 90Sr и изотопов плутония в воздухе (пыль и дым пожара содержат все радиоактивные вещества, находящиеся в почве).

Оседание радионуклидов на почву и растения вызывает загрязнение их снаружи. Радионуклиды частично проникают в листья и всасываются внутрь растения. Накапливаются в корнях, плодах и листьях культурных растений, в молоке и мясе домашних животных и с ними попадают в организм человека. Выпадения ∑β из атмосферы составляют в настоящее время в среднем 1,4 Бк/м2 в сутки.

Оседание радионуклидов на землю, здания, воду является причиной:

1.Проникновения радионуклидов с поверхности почвы через корневую систему в растения;

2.Загрязнения радионуклидами поверхности зданий, сооружений, техники, транспорта

Лесные массивы в зонах загрязнения аккумулировали значительное количество радиоактивных выбросов, поскольку лес является природным барьером на пути распространения радиоактивных аэрозолей ветровыми потоками воздуха.

0сновная масса радионуклидов цезия-137 и стронция-90 накопилась

впочве и верхнем 3—5-сантиметровом слое лесной подстилки. В лесу очень активно накапливают радиоактивные вещества такие растения, как лишайники, мхи, хвощи, грибы. Высокое их содержание отмечается также в коре деревьев и ягодах. Из дикорастущих ягод много радионуклидов накапливают клюква, малина, черника, брусника, земляника, голубика. Это, так назы-

ваемые, растения-концентраторы радионуклидов.

В зависимости от видовой принадлежности грибы характеризуются не одинаковым накоплением радионуклидов отдельными его видами:

1.Грибы-аккумуляторы — польский гриб, моховик желто-бурый, ры-

жик, масленок осенний, козляк, горькуша, колпак кольчатый. Собирать эти грибы допускается только в лесах с плотностью загрязнения до 1 Ки/км2.

2.Грибы, сильно накапливающие радионуклиды — подгруздок чер-

ный, лисичка желтая, волнушка розовая, груздь черный, зеленка, подберезовик. Сбор разрешен при плотности загрязнения до 1 Ки/км2.

3.Грибы, средне накапливающие — опенок осенний, белый гриб, по-

досиновик, подзеленка, сыроежка обыкновенная. Заготовку можно проводить

влесах с плотностью загрязнения до 2 Ки/км2.

4.Грибы, слабо накапливающие радионуклиды — строчок обыкновен-

ный, рядовка фиолетовая, шампиньон, дождевик шиповатый, сыроежка цельная и буреющая, зонтик пестрый, опенок зимний, вешенка.

6

На рынках ежегодно выявляют большое количество лесных ягод и грибов, загрязненных радионуклидами выше установленных допустимых уровней. Так, например, во 2-м квартале 2004 года в 13,7% проб лесных ягод и 11,3% проб грибов имели высокие уровни содержания цезия-137. Максимальное содержание цезия-137 в лисичках составило 1900 Бк/кг (Лунинецкий район), что превышает допустимый уровень в 5 раз. В сушеных грибах из Гомельской области содержание цезия-137 достигало 8650 Бк/кг, что почти в 3,5 раза выше допустимого уровня.

При посещении лесных массивов следует обращать внимание на указатели радиационной опасности, которые выставляются на въездах в потенциально опасные кварталы леса. Чтобы быть полностью уверенными в безопас-

ности даров леса, обязательно надо проверить в центре гигиены и эпидемиологии собранные грибы и ягоды на содержание радионуклидов.

Если вы не уверены в качестве собранных грибов, но все же хотите употребить их в пищу, следует подвергнуть грибы особенно тщательной об-

работке. Грибы нужно хорошо вымыть, полностью очистить их от частиц почвы, отварить, слив отвар перед основной кулинарной обработкой, или вымочить перед засолкой. Такие приемы можно считать дезактивацией, значительно снижающей уровень загрязнения грибов радионуклидами.

Следует также помнить, что сбор грибов, ягод, заготовка лекарственного сырья, выпас молочного скота и заготовка сена в лесах разрешается при плотности загрязнения цезием-137 до 74 кБк/м2 (2 Ки/км2), с обязательным контролем за содержанием радионуклидов в полученных продуктах.

Особенно следует опасаться употреблять в пищу мясо диких убитых животных. Широкомасштабная миграция крупных животных в зону ЧАЭС была зафиксирована уже через несколько месяцев после аварии. С прилегающих территорий сюда пришло 400 лисиц, множество кабанов, оленей, стаи волков, ранее здесь не встречавшихся. Впоследствии появилось несколько краснокнижных видов птиц (черный аист, беркут, лебедь-кликун), которых до аварии в этих местах не видели уже несколько десятилетий. Все они содержат в себе большое количество радионуклидов и активно мигрируют на чистые территории.

По-прежнему в республике высокий процент проб лесных ягод, грибов, заготавливаемых населением, и мяса диких животных, рыбы местного улова, загрязненных радионуклидами цезия выше допустимых уровней

Следует также помнить, что количество радионуклидов в пищевой цепочке, как правило, постепенно увеличивается от хозяина к хозяину. Например, концентрация 137Cs возрастает в цепи лишайники — мышцы оленей — мышцы волков (30, 85 и 181 пкюри/г сухой массы, соответственно), а концентрация 90Sr в этой же цепи уменьшается (7,2, 0,1 и 0,04 пкюри/г сухой массы).

7

3 Экспериментальная часть.

Оценка удельной (объемной) активности радионуклидов в пробах веществ с помощью прибора РКСБ-104

3.1. Работа на приборе комбинированном для измерения ионизирующих излучений РКСБ – 104

Прибор предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:

-мощности полевой эквивалентной дозы гамма – излучения;

-плотности потока бета-излучения с поверхности;

-удельной активности радионуклида цезий 137 в веществах, а также звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения, установленного потребителем.

3.1.1. Подготовка к работе

-при работе от внешнего источника питания подключите штекер шнура к гнезду, расположенному на панели прибора.

Установите движки кодового переключателя

S 4: S 4.1 – S 4.6 – в положение «1»; S 4.7, S4.8 – в положение «0». Переведите органы управления прибора – тумблеры S2 и S3 в верхние

положения (соответственно «РАБ» и «х 0,01

х0,01

х 200).

Проверьте работоспособность измерительной схемы прибора, для чего: а) переведите тумблер S1 в верхнее положение («ВКЛ»); при этом при-

бор 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 пересчетный 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-х - разрядного числа на табло – порядка 14 с, после этого звуковой 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 (соответственно «ДЕЖ» и «х 0,001 х 0,001 х 20);

8

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 и равному 0,1 мкЗв/ч), прибор должен выдать непрерывный звуковой сигнал. 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; г) Установите в соответствии с указаниями подраздела 5 требуемую ве-

личину срабатывания сигнализации по мощности полевой эквивалентной дозы –излучения.

На этом подготовка прибора к работе, включающая в себя проверку его работоспособности, заканчивается.

ТА

 

 

Тφ

Т

БД

 

100

200

 

400

800

 

S 4.8 – ―0‖ S 4.7 – ―0‖ S 4.6 – ―1‖ S 4.5 – ―1‖ S 4.4 – ―1‖ S 4.3 – ―1‖ S 4.2 – ―1‖ S 4.1 – ―1‖

Рисунок 2 – Общий вид движков кодового переключателя

3.1.2. Порядок работы в режиме измерения удельной активности радионуклидов в пробах продуктов питания и воды на приборе РКСБ – 104.

1 Снимите заднюю крышку – фильтр 4.

2 Переведите движки кодового переключателя S4 в положения, показанные на рисунке 3.

ТА

 

 

 

 

 

 

 

S 4.8 – ―1‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тφ

S 4.7 – ―0‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

БД

S 4.6 – ―0‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 4.5 – ―1‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

200

 

S 4.4 – ―1‖

 

Положения движков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 4.3 – ―0‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 4.1 – S 4.4

400

 

 

 

 

 

800

 

S 4.2 – ―1‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

могут быть произ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S 4.1 – ―0‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вольными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Положения движков кодового переключателя S4

9

3 Установите органы управления прибора: тумблер S2 – в верхнее («РАБ.»), а S3 – в нижнее положение – (х 0,001

х 0,001 х 20)

4 Заполните измерительную кювету заведомо чистой в радиационном отношении водой до метки внутри кюветы и установите прибор на кювету ( прибор кювете) (крышка открыта).

5 Включите прибор тумблером S1, переведя его в положение «ВКЛ». Снимите 5 отсчетов показаний прибора, соответствующих собственно-

му фону прибора ( Аф1 , Аф2 , Аф3, Аф4 , Аф5,) и запишите их.

Для уменьшения общего времени измерения после снятия очередного отсчета показаний производите кратковременное выключение и новое включение прибора. После снятия всех отсчетов выключите прибор.

6 Рассчитайте среднее арифметическое фоновых показаний Аф прибора

по формуле:

 

Аф = (Аф1 + Аф2 + Аф3 + Аф4 + Аф5) /5,

(3.1)

где Аф1 , Аф2 , … Аф5 - отдельные фоновые показатели прибора при пяти отсчетах.

7 Вылейте воду из кюветы, просушите ее и заполните исследуемым веществом до метки.

8 Вновь установите прибор на кювету и включите его. Снимите 5 отсчетов показаний прибора (А1 , А2 , А3, А4 , А5) и запишите их. Рассчитайте сред-

нее арифметическое показаний прибора А изм. по формуле:

 

Аизм = (А1 + А2 + А3 + А4 + А5) /5,

(3.2)

9 Рассчитайте по формуле величину Аm - удельной активности радионуклида цезий – 137 в веществе (в Беккерелях на килограмм):

Аm = К2 изм – Аф),

(3.3)

где К2 - пересчетный коэффициент, равный 20.

Для получения значения удельной активности радионуклида цезий – 137 (в Кюри на килограмм) результат расчета по предыдущей формуле надо умножить на 2,7 10-11 (1 Бк = 2,7 10-11 Ки).

Аm = К2 изм – Аф) 2,7 10-11,

(3.4)

Пример измерения.

10

Фоновые показания прибора равны: 190; 214; 256; 221 и 235 ( значащие части 4 – х разрядных чисел 0190; 0214; 0256; 0221; 0235)

Среднее значение фона

Аф = (190+214+256+221+235)/5 = 223,2

Показания прибора при исследовании пробы – 428; 412; 392; 404; 398

( значащие части 4 – х разрядных чисел 0428; 0412; 0392; 0404; 0398)

Среднее арифметическое этих показаний

А изм = (428+412+392+404+398)/5 = 406,8

Удельная активность пробы в Беккерелях на килограмм:

Аm = 20( 406,8 – 223,2) = 3672 (Бк/кг),

а в Кюри на килограмм:

Аm = 20( 406,8 – 223,2) 2,7 10-11 = 9,9 10-8 (Ки/кг)

Результаты, полученные с помощью приборов РКСБ – 104 сравните с временными допустимыми уровнями – таблица 3.3

10. При переполнении табло счетной информацией, когда на нем индицируются 4 – х разрядные числа, превышающие 9999, а перед числом появляется символ « » (например индицируется число « 0132»), измерения удельной активности надо повторить при верхнем положении

тумблера 3(«х0,01

х0,01

х200).

Вэтом случае при расчете величины удельной активности радионуклида цезий-137 значение К2 принимается равным 200.