физика_ часть 2

пада

	T1		ln 2		0,693
	2

3. Cреднее время жизни радиоактивного ядра, т.е. интервал времени, за который число нераспавшихся ядер уменьшится в «e» раз (е =2,7 – осно-

вание натурального логарифма):

=1/ .

Основные понятия, единицы измерения и численные значения вели-

чин, относящихся к радиационной безопасности, изложены в документах

«Нормы радиационной безопасности», а правила работы с радиоактивны-

ми веществами в руководстве «Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих из-

лучений», распространяемые на все типы организаций, где производятся,

применяются, хранятся, перерабатываются, обезвреживаются и транспор-

тируются источники радиоактивных излучений.

12.3.Основные понятия, вводимые документами:

1.Активность радионуклида в источнике «А» - мера радиоактивно-

сти (табл. 12.3.)

2. Внешнее облучение - облучение тела от находящихся снаружи ис-

точников ионизирующего излучения.

3.Внутреннее облучение - облучение тела от находящихся внутри него источников ионизирующего излучения.

4.Естественный фон излучения - эквивалентная доза ионизирующе-

го излучения, создаваемая космическим излучением и излучением естест-

венно распределенных природных радионуклидов в поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, продуктах питания, воде и организме чело-

века.

5. Максимальная эквивалентная доза - МЭД, Нм - наибольшее зна-

чение суммарной эквивалентной дозы в критическом органе (теле) от всех

71

источников внешнего и внутреннего облучения.

6. Мощность эквивалентной дозы Н' - отношение приращения экви-

валентной дозы dH за интервал времени dt к этому интервалу времени:

H/ dH dt

7.Поглощенная доза Д - основная дозиметрическая величина, равная отношению средней энергии d , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме.

8.Эквивалентная доза Н - основная дозиметрическая величина, вве-

денная для оценки возможного ущерба здоровью человека от воздействия ионизирующего излучения:

Н=Дk,

где k - коэффициент качества ионизирующего излучения в данном объ-

еме биологической ткани (табл. 12.2).

	Таблица 12.2
Средние значения коэффициента качества
Вид излучения	коэффициент качест-
	ва,
	k
Рентгеновское и гамма-излучение	1
Электроны, позитроны, бета-	1
излучение
Протоны с энергией 10 МэВ	10
Нейтроны с энергией 20 кэВ	3
Нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ	10
Альфа-излучение с энергией 10	20
МэВ
Тяжелые ядра отдачи	20

72

					Таблица 12.3
			Единица
	Величина	Единица СИ	традици-		Примечания
			онная
	Активность (А)	Беккерель (Бк)	Кюри		Мера радиоак-
					тивности какого-
	Ожидаемое число ядер ра-	В источнике с	(Ки)
					либо количества
			1 Ки =
	дионуклида, претерпевших	активностью 1			радионуклида.
	спонтанные ядерные пре-	Бк в среднем	3,7·10 10
	вращения в единицу време-	происходит	Бк.
	ни, пропорционально полно-	одно спонтан-
	му числу ядер N этого ра-	ное ядерное
	дионуклида	превращение в
	А = -dN/dt = N,	секунду (1 Бк
		= 1 расп./с).
	где dN - ожидаемое число
	спонтанных ядерных пре-
	вращений из данного энерге-
	тического состояния, проис-
	ходящих за промежуток вре-
	мени dt; - постоянная ра-
	диоактивного распада.
	Экспозиционная доза (X)
	Определяется как концен-				Мера ионизаци-
	трация ионов одного знака в		Рентген		онного действия
	воздухе и равна отношению				фотонного излу-
	суммарного заряда всех ио-	Кулон на ки-	(Р)		чения, опреде-
	нов одного знака, созданных	лограмм	1 Р =		ляемая по иони-
	в воздухе излучением при	(Кл/кг).		-4	зации воздуха в
			2,58·10
	полном торможении вторич-				условиях элек-
			Кл/кг.
	ных электронов и позитро-				тронного равно-
	нов, образующихся в элемен-				весия.
	тарном объеме, к массе воз-
	духа в этом объеме

73

	Поглощенная доза (D)
	D=d /dm,
	где d - средняя энергия, пе-			Была введена как
				основная дози-
	реданная ионизирующим из-
				метрическая ве-
	лучением веществу, находя-		Рад
		Грей (Гр)		личина, которая
	щемуся в элементарном объ-
			1 рад =	является мерой
	еме;	1 Гр = 1 Дж/кг.
				энергии, пере-
	dm - масса вещества в этом		0,01 Гр	данной ионизи-
	объеме.			рующим излуче-
	Поглощенная доза отражает			нием веществу.
	концентрацию энергии излу-
	чения, переданной веществу.
		Грей на кило-
	Керма (К)	грамм
		(Гр/кг).
	- отношение суммы началь-
		Едничная по-
	ных кинетических энергий
	d K всех заряженных частиц,	глощенная до-		Понятие кермы
	образовавшихся под дейст-	за (1 Грэй)
	вием косвенно ионизирую-	равна керме,		используют для
	щего излучения в элементар-	при которой		оценки воздейст-
	ном объеме вещества, к мас-	сумма началь-	Рад на	вия на среду кос-
	се dm вещества в этом объе-	ных кинетиче-	кило-	венно-
	ме:	ских энергий	грамм	ионизирующих
	K=d K /dm	всех заряжен-	1 рад/кг =	излучений (со-
		ных ионизи-		стоят из ней-
	Керма определяется кинети-	рующих час-	0,01 Гр/кг	тральных частиц
		тиц, образо-		и квантов - фо-
	ческой энергией вторичных
		вавшихся под		тонов и нейтро-
	заряженных частиц (вторич-
		действием		нов).
	ные электроны, позитроны,
		косвенно ио-
	протоны, ядра отдачи и т.д).,
		низирующего
	в том числе и той ее частью,
		излучения в
	которая расходуется затем на
		веществе мас-
	тормозное излучение.
		сой 1 кг, равна
		1 Дж.
	Энергия излучения R	-	электрон-	Характеризует
			вольт	энергию ионизи-

74

	ER - единица энергии (вне-		(эВ)	рующего излуче-
				ния R.
	системная) ионизирующего		1 эВ =
	излучения.		1,6020·10-
			19 Дж
				Характеристика
	Линейная передача энергии			ионизирующего
				излучения, пока-
	(ЛПЭ)
				зывающая, как
	L - энергия,
				излучение пере-
	Полная передача энергии в			дает свою энер-
				гию веществу.
	воде:		кэВ/мкм
		Джоуль на		Учет этой харак-
	L=d ср /dl,	метр	1	теристики излу-
	где dl - путь, пройденный за-	(Дж/м)	кэВ/мкм	чения позволяет
				единым образом
			= 62 Дж/м
	ряженной частицей в веще-			описать биоло-
	стве;			гическое дейст-
	d ср - средняя энергия, поте-			вие различных
				излучений, на-
	рянная частицей во взаимо-
				пример, состоя-
	действиях.
				щих из фотонов
				и альфа-частиц.

Нормирование развивалось по мере изучения биологических эффек-

тов излучения и становления ядерной науки и техники. Современное нор-

мирование основано на Рекомендациях МКРЗ 1990г. В основе - предложе-

на концепция эффективной эквивалентной дозы. Использование эффек-

тивной дозы позволяет перейти от характеристик поля ионизирующего из-

лучения к последствиям облучения.

Нормы радиационной безопасности регламентируют три категории

облучаемых лиц:

категория А – персонал;

категория Б - ограниченная часть населения;

категория В - население края, области, республики, страны.

И три группы критических органов человека:

I группа органов - все тело, гонады, красный костный мозг;

75

II группа органов - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, пе-

чень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I

и III;

III группа органов - кожный покров, костная ткань, кисти, предпле-

чья, голени и стопы Основные дозовые пределы, допустимые уровни и контрольные уровни

Основные дозовые пределы - предельно допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения персонала за календарный год приведены в таб-

лице 12.4. Они не включают в себя дозы естественного фона и дозы, полу-

чаемые при медицинских обследованиях и лечении.

Таблица 12.4

Основные дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения, мЗв/год.

		Группа органов
Категория облучения
	I	II	III
А	50	150	300
Б	5	15	30

12.4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какова природа ионизирующих излучений?

2.Опишите механизм действия ионизирующих излучений на живой орга-

низм.

3. Перечислите основные дозиметрические величины и единицы их изме-

рения.

4.В чём различие внешнего и внутреннего облучения человека?

5.Закон радиоактивного распада и следствия из него.

6.Эффективный период полураспада.

76

7.Естественное фоновое облучение человека, причины его возникновения и уровни.

8.Как зависит интенсивность излучения от расстояния до источника?

12.5. Порядок выполнения работы

Перед включением приборов Вам необходимо изучить основные термины, дозиметрические величины и единицы измерений.

12.6. Назначение и инструкция по эксплуатации

бета-радиометра с блоком детектирования

Бета-радиометр предназначен для измерения удельной и объёмной ак-

тивности бета-излучающих нуклидов в пробах природной среды. Принцип действия бета-радиометра основан на преобразовании световых вспышек в чувствительном объёме детектора (сцинтилляционный счётчик) в скорость счёта импульсов тока. Радиометр состоит из устройства измерительного

(рис. 12.1) и блока детектирования (рис. 12.2).

На лицевой панели измерительного устройства расположены кноп-

ки:

«ВКЛ» - включение прибора; «ЭКСПОЗ» - установка нужного времени набора информации;

«ПУСК» «СТОП» - управление работой устройства в режиме « »; «ПУСК МК» для включения прилагаемого микрокалькулятора

(не используется)

«N 10» - для увеличения поступающей информации в 10 раз, т.е. для расширения ёмкости счёта.

Включение прибора производится в следующей последовательно-

сти:

1. Подсоедините к устройству измерительному (гнездо 1) штекер 2

77

блока детектирования.

2.Все кнопочные переключатели на лицевой стороне устройства приведите в положение "отпущено".

3.Подсоедините устройство измерительное к сети 220В и 50Гц.

4.Нажатием кнопки “ВКЛ” включите питание радиометра, при этом должны загореться светодиоды и цифры индикатора.

5.Выдержите радиометр во включённом состоянии в течение 15

мин.

6.Кнопкой "ЭКСПОЗ" добейтесь загорания светодиода "К". В этом режиме на световом табло с периодичностью 10с должно высвечиваться число 7680 2 с одновременной подачей светового сигнала.

7.Установите время экспозиции 100с.

Рис. 12.1 Лицевая панель устройства измерительного

1 – разъем для подключения штекера блока детектирования;

2 –светодиоды; 3 – индикаторы.

78

Рис. 12.2 Блок детектирования

1 – замок для открывания пенала;

2 – штекер для подключения к устройству измерительному

8. поворотом ручки против часовой стрелки откройте запор - 1 вы-

движного пенала блока детектирования (рис. 12.2), выдвиньте его и убеди-

тесь в отсутствии проб в выдвижном пенале.

9. Закройте пенал и клавишей «Пуск» проведите 5 измерений фоно-

вой скорости счёта (т.е. без пробы) с экспозицией по 100с каждое. Рассчи-

тайте среднее значение скорости счёта.

10. Приготовьте пробу для опыта. При приготовлении проб для из-

мерения объёмной активности жидкости и удельной активности сыпучих веществ, произведите следующие операции:

-отберите контрольную пробу;

-заполните кювету по верхний срез, закройте полиэтиленовым экра-

ном и наденьте прижимное кольцо;

-заполненную кювету разместите в держателе;

-установите держатель в выдвижном пенале блока детектирования;

-задвиньте пенал в блок детектирования, закройте замок 1 (рис.

12.2).

11. Измерьте не менее пяти раз, при времени экспозиции не менее

79

100 с, скорость счёта, обусловленную фоном и контролируемой пробой. Среднее значение скорости счёта Nф эф определяется по формуле:

				т
				Nф эфф
	N	ф эфф		ш 1
				n t ,

где N™ э™ - количество импульсов, зарегистрированное бетарадиометром при наличии пробы в блоке детектирования.

12.Выключите прибор, откройте пенал, извлеките держатель с измеренной пробой, закройте пенал.

13.Рассчитайте значение измеренной объёмной активности по фор-

муле:

A N™ э™ N™ ,

Pi

где А - объёмная активность пробы, Рi - чувствительность бетарадиометра по измеряемому нуклиду в пробе, л/с Бк (значение берётся из Приложения).

12.7. Назначение и инструкция по эксплуатации

прибора УИМ-2 с блоками детектирования

Измеритель типа УИМ - 2 предназначен для измерения средней скорости счёта импульсов и сигнализации о превышении установленных пороговых значений скорости счёта импульсов.

Измеритель УИМ - 2 (рис. 12.3) с соответствующим блоком детектирования (БД) позволяет измерять:

1.Плотность потока -излучения загрязнённых поверхностей с помощью блока детектирования № 1 (рис. 12.4);

2.Радиоактивную загрязнённость поверхности источниками с - излучением с помощью блока детектирования № 2 (рис. 12.5);

3.Мощность экспозиционной дозы -излучения с помощью блока детек-

80