Глава 5 Приборы радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля

5.1. Дозиметрические приборы

Дозиметрические приборы предназначены для обнаружения радио­активного заражения (загрязнения) местности и предметов; определения

МДИ (Д) на местности и уровней радиоактивного зафязнения поверхно­стей предметов; определения полученных людьми доз облучения за опре­деленный период времени.

Классификация дозиметрических приборов производится в соот­ветствии с их назначением.

Первая группа приборов — индикаторы-сигнализаторы, являющиеся приборами первичного обнаружения ионизирующих излучений. Они предназначены для постоянного наблюдения за наличием зафязнения ок­ружающей среды радиоактивными веществами и предупреждения о необ­ходимости производства измерения МДИ и принятия мер защиты.

Вторая группа - приборы радиометрического контроля. Они предна­значены для определения МДИ и уровня радиоактивного зафязнения поверхностей сооружений, устройств, аппаратуры и т.д.

Третья группа - приборы дозиметрического контроля. Они предна­значены для измерения доз облучения, полученных людьми.

Методы измерения основных параметров ИИ

Принцип обнаружения (нейтронов, у-лучей, Р- и а-частиц, рентге­новских лучей) основан на способности этих излучений ионизировать ве­щество среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою оче­редь, является причиной физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены.

К таким изменениям среды относятся изменения электропроводно­сти веществ (газов, жидкостей, твердых металлов); люминесценция (све­чение) некоторых веществ; засвечивание фотопленок; изменение цвета, окраски некоторых химических растворов.

Для обнаружения и измерения ИИ используют следующие методы: ионизационный, сцинтилляционный, фотографический и химический.

Ионизационный метод основан на том, что в среде (газовом объеме) под воздействием ионизирующих излучений происходит ионизация атомов (молекул), создающая электропроводность среды. Если в нее поместить два электрода, к которым подано напряжение постоянного тока, то между электродами возникнет направленное движение ионов, т.е. появляется ио­низационный ток, который легко может быть измерен. Измеряя ионизаци­онный ток, можно судить об интенсивности ИИ. Устройства, восприни­мающие ИИ, называются детекторами излучений. В качестве детекторов в дозиметрических приборах используются ионизационные камеры и газо­разрядные счетчики различных типов.

Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство (рис. 5.1).

При отсутствии ИИ в цепи ионизационной камеры тока не будет, так как воздух является изолятором. При воздействии ИИ молекулы возду­ха ионизируются и в цепи камеры возникает ионизационный ток. Числовое значение ионизационного тока пропорционально интенсивности ИИ, воз­действующих на камеру. Ионизационный ток регистрируется микроам­перметром.

Для измерения ИИ малой интенсивности применяется газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера-Мюллера). Он позволяет измерять интенсив­ность ИИ в десятки тысяч раз меньше той, которую удается измерить ио­низационной камерой.

Газоразрядный счетчик (рис. 5.2) представляет собой полый, герме­тичный металлический или стеклянный цилиндр, заполненный разряжен­ной смесью инертных газов (аргона, неона) с некоторыми добавками. Внутри цилиндра, вдоль его оси, натянута тонкая металлическая нить (анод), изолированная от цилиндра. Катодом служит металлический кор­пус или тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного корпуса счетчика.

Рис. 5.1. Принципиальная схема приборов, работающих на ионизационном методе:

1 - воспринимающее устройство (ионизационная камера или газоразрядный счетчик);

2 - усилитель ионизационного тока (включает электрометрическую лампу);

3 - нагрузочное сопротивление; 4 - регистрирующее устройство (микроампермстр);

5 - источник питания (сухие элементы или аккумуляторы); 6 - выключатель

К металлической нити и токопроводящему слою (катоду) подается напряжение. При отсутствии ИИ свободных ионов нет, следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии ИИ в ра­бочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, дви­гаясь в электрическом поле к аноду счетчика, площадь которого значи­тельно меньше площади катода, приобретают кинетическую энергию, дос­таточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Выбитые при этом электроны также производят ионизацию. Таким образом, одна частица ИИ, попавшая в объем смеси газового счетчика, вызывает образо­вание лавины свободных электронов. На нити счетчика собирается боль­шое количество электронов. В результате этого положительный потенциал резко уменьшается и возникает электрический импульс. Регистрируя ко­личество импульсов тока, возникающих в единицу времени, можно судить об интенсивности ИИ.

Большинство современных дозиметрических приборов работает на основе ионизационного метода.

Сцииптпляционный метод основан на том, что некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий и др.) светятся при воздействии на них ионизирующих излуче­ний. Возникновение свечения является след­ствием возбуждения атомов под действием излучений. При возвращении в основное со­стояние атомы испускают фотоны видимого света различной яркости (сцинтилляция). Эти фотоны улавливаются специальным прибо­ром - так называемым фотоэлектронным ум­ножителем, способным регистрировать каж­дую вспышку.

Сцинтилляционный метод положен в основу работы индивидуального измерителя дозыИД-11.

Фотографический метод основан на почернении фотоэмульсии. Под воздействием ИИ молекулы бромистого серебра, содержа­щегося в фотоэмульсии, распадаются на се­ребро и бром. При этом образуются мельчай­шие кристаллики серебра, которые и вызыва­ют почернение пленки при ее проявлении.

Рис. 5.2. Газоразрядный

счетчик:

1 - корпус счетчика;

(катод); 2 - нить счетчика

(анод); 3 - выводы;

4 - изоляторы

Плотность почернения пропорциональна поглощенной энергии излучения.

Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу излу­чения, полученную пленкой. На этом принципе основаны индивидуальные фотодозиметры, которые используются лицами, периодически подвер­гающимися внешнему воздействию ИИ (представителями радиационно-опасных профессий).

Химический метод основан на том, что молекулы некоторых ве­ществ в результате воздействия ИИ распадаются, образуя новые химиче­ские соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить по изменению плотности окраски реактива, с которым вступает в реакцию вновь образованное химическое соединение. Этот ме­тод положен в основу принципа работы ранее выпускавшегося химическо­го дозиметра гамма-нейтронного излучения ДП-70МП.

Характеристика дозиметрических приборов

■

Индикаторы-сигнализаторы

Индикатор-сигнализатор ДП-64 (рис. 5.3) предназначен для посто­янного наблюдения и оповещения о наличии радиоактивной зараженности местности. Он работает в следящем режиме и обеспечивает звуковую и световую сигнализацию при достижении на местности мощности дозы гамма-излучения 0,2 Р/ч (0,2-10"Тр/ч).

Конструкция прибора предусматривает его установку в помещениях командных пунктов, пунктов управления, дежурного по станции и защит­ных сооружений с выносом воспринимающего устройства (датчика) за пределы помещения на открытую местность, что дает возможность вести наблюдение, не выходя из помещения.

Датчик прибора соединен с пультом сигнализации кабелем длиной 30 м. С помощью второго кабеля пульт подключается к источнику элек­трического питания. В датчике размещены детектор ИИ (газоразрядный счетчик)и контрольный радиоактивный препарат.

Рис. 5.3. Индикатор-сигнализатор ДП-64:

/ - пульт сигнализации; 2 - тумблер работа-контроль; 3 - тумблер питания;

4 - кабель питания; 5 - датчик (выносной блок); 6 - лампочка световой сигнализации;

7 - динамик звуковой сигнализации

Тактико-технические характеристики

Начало срабатывания сигнализации при МДИ 0,2 Р/ч

Готовность к действию после включения через 30 с

Работоспособность в интервале температур от—40до+50°С

Питание:

от сети переменного тока 127/220В

от аккумуляторов 6 В

Время срабатывания сигнализации не более 3 с

Индикатор радиоактивности индивидуальный ИРИ-1 предназначен для оценки мощности экспозиционной дозы рентгеновского и у-излучения населением, проживающим в районах размещения радиационно-опасных объектов.

Индикатор позволяет осуществлять индивидуальный радиационный контроль в бытовых условиях, производить приблизительную оценку уровня радиоактивности загрязнения продуктов питания и кормов от 3700 Бк/кг (Бк/л) (по у-излучению) в районах с опасным для здоровья уровнем радиоактивного загрязнения.

На основании показаний индикатора можно делать только предвари­тельные выводы об изменении уровня радиационного фона, о возможности усложнения радиационной обстановки. Индикатор может применяться на­селением в дополнение к существующему государственному централизо­ванному радиационному контролю.

Конструктивно прибор выполнен в одном пластмассовом корпусе (рис. 5.4). В качестве детектора излучения использован газоразрядный счетчик СБМ-20 с корректирующим свинцовым фильтром для выравнива­ния энергетической зависимости чувствительности.

Подготовка к работе

1. Установить в блоке питания элементы питания, соблюдая поляр-­ ность.

2. Нажать кнопку 2 "Проверка питания", стрелка индикатора должна находиться в пределах красного сектора шкалы стрелочного индикатора 1. Если стрелка находится в зеленом или желтом секторах шкалы, необходимо заменить элементы питания.

Порядок работы

1. Расположить индикатор на расстоянии 1 м от поверхности земли или объекта.

2. Включить прибор переключателем 3. По истечении 1 мин после включения стрелка цветного индикатора укажет МДИ.

3. Нахождение стрелки индикатора в пределах зеленого сектора шкалы свидетельствует о нормальной радиационной обстановке. Переход стрелки в желтый сектор шкалы может свидетельствовать о наличии ра-

диоактивного загрязнения или повышенного содержания естественных ра­дионуклидов в строительных материалах. Если стрелка находится в крас­ном секторе шкалы, необходимо покинуть данное место пребывания и об­ратиться за помощью к специалистам.

Оперативный контроль осуществляется по частоте звуковых сигна­лов. Включение звуковой сигнализации производится переключателем 4. Увеличение частоты сигналов соответствует пропорциональному увеличе­нию мощности экспозиционной дозы рентгеновского или у-излучения. При МДИ более 1 мР/ч индуцируется непрерывный звуковой сигнал, а стрелка индикатора находится в крайнем правом положении

Рис. 5.4. Индикатор ИРИ-1: / - шкала стрелочного индикатора; 2 - кнопка проверки питания;

3 - клавиша включения (выключения) прибора;

4- клавиша включения звуковой сигнализации

Тактико-технические характеристики

Диапазон измерений у-излучений 0,10-250 мкР/ч

Диапазон измерения МДИ с разбивкой на три поддиа­пазона (секторы шкалы):

зеленый 10-60 мкР/ч

желтый 60-120 мкР/ч

красный 120-250 мкР/ч

Время установления рабочего режима не более 4 с

Основная погрешность измерений ±30 %

Частота следования сигналов 1 имп. за 1,5-2 с

Питание элементы типа НЛ-2325

или Д-0,06 (4 шт.)

Габаритные размеры 142x73x40 мм

Масса 350 г