Лабы радбез

Г.А. Чернушевич, В.В. Перетрухин, В.В. Терешко

РАДИАЦИОННАЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

УДК 539.16(076.5) ББК 31.42я7

Ч-49

Рецензенты:

кафедра безопасности жизнедеятельности БГЭУ (зав. кафедрой доц., канд. биол. наук А. И. Антоненков);

зав. кафедрой радиационной медицины и экологии БГМУ, д-р биол. наук, профессор А. Н. Стожаров

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или ее части не может быть осуществлено без разрешения учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».

Чернушевич, Г.А.

Ч-49 Радиационная безопасность. Лабораторный практикум: учеб. пособие для студентов технол. и инженер.-техн. специальностей / Г. А. Чернушевич, В. В. Перетрухин, В. В. Терешко. –

Минск : БГТУ, 2007. – 137 с.

ISBN 978-985-434-752-3

В практикуме рассмотрены основные теоретические положения радиационной безопасности, приведены описания приборов и экспериментальных установок для выполнения лабораторных работ, а также методики проведения измерений, обработки результатов, контрольные вопросы.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемый практикум является результатом обобщения более чем 10-летнего опыта преподавания рассматриваемого курса в Белорусском государственном технологическом университете.

Лабораторный практикум предназначен для студентов высших технических учебных заведений, изучающих курс «Защита населения

иобъектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность».

Впроцессе выполнения лабораторных работ студенты должны:

– изучить основные закономерности радиоактивного распада,

методы регистрации ядерных излучений, механизм взаимодействия альфа-, бета- и гамма-излучений с веществом;

–приобрести практические навыки работы с радиометрической

идозиметрической аппаратурой;

–освоить методики радиометрического контроля сырья, строительных материалов, готовой продукции, продуктов питания и т. д.

Впрактикум включено 13 лабораторных работ, в которых рассмотрены вопросы статистики ионизирующих излучений и изучения методов их регистрации; физической природы ионизирующих излучений (взаимодействие альфа-, бета- и гамма-излучений с веществом); дозиметрии ионизирующих излучений; определения объемной (удельной) активности содержания радионуклидов цезия-137, цезия134, стронция-90, йода-131, калия-40 в различных пробах.

Каждая лабораторная работа включает три подраздела и контрольные вопросы.

Впервом подразделе «Основные теоретические положения» излагается теоретический материал по теме лабораторной работы.

Во втором подразделе «Оборудование и принадлежности» дается описание радиометрического или дозиметрического прибора, с использованием которого проводятся лабораторные измерения. Это гамма-радиометры РУГ-91, РУГ-91М, РКГ-02А/1, РКГ-АТ1320А, бе- та-радиометр РУБ-91 «АДАНИ», радиометр-дозиметр МКСАТ1117М, бытовые дозиметры РКСБ-104, АНРИ-01-02 «Сосна» и др.

Втретьем подразделе «Порядок выполнения работы и обработка результатов» приводится методика выполнения лабораторной работы, порядок ее оформления.

3

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1

ВЫБОР ВРЕМЕНИ СЧЕТА ПРИ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ

Цель работы: освоение методики статистической обработки результатов радиометрических измерений; выбор оптимального времени измерения скорости счета импульсов от источника излучения при наличии радиационного фона.

1. Основные теоретические положения

Распад радиоактивных ядер имеет статистический характер и описывается распределением Пуассона, предельным случаем которого, при достаточно большом числе измерений, является нормальное распределение – распределение Гаусса. Поэтому оценивать стабильность работы счетной аппаратуры (прибора), регистрирующей ионизирующие излучения, можно путем сравнения распределения зарегистрированного числа импульсов с распределением Гаусса.

Мерой отклонения распределения зарегистрированных радиометром числа импульсов от распределения Гаусса, т. е. показателем стабильности работы прибора является критерий X2, вычисляемый по формуле

n

(ki k )2

где ki – число импульсов, зарегистрированных при i-м измерении за время

n

t; k ki / n – среднее число импульсов, зарегистрированных за время t;

i 1

n – число измерений.

Так как при измерении интенсивности ионизирующего излучения и его дозиметрии существуют случайные ошибки, обусловленные наряду со статическим характером ядерных процессов целым рядом случайных внешних воздействий на измеряемую величину, то и число импульсов, регистрируемых счетчиком от источника излучения, является случайной величиной.

Из теории ошибок следует, что истинное значение Хист некоторой случайной величины Х, распределенной по закону р(х), с вероятностью

X SX

X SX

5

или средней квадратичной.

Если измеряемая величина Y является функцией нескольких случайных переменных X1, X2, ..., Xn, не зависимых друг от друга, т. е. Y = f(X1, X2, ..., Xn), то средняя квадратичная ошибка

Из формулы (1.6) следует, что для суммы или разности двух измеряемых величин Х1 и Х2 средняя квадратичная ошибка

Относительная стандартная ошибка в этом случае

При различных радиометрических и дозиметрических измерениях часто экспериментально определяют скорость счета импульсов, возникающих в ионизационных, сцинтилляционных и других детекторах излучения под воздействием регистрируемых ими частиц. Скорость счета импульсов

где N – число импульсов, зарегистрированных счетчиком за время t. Воспользовавшись формулами (1.6) и (1.9), а также учитывая, что

σN N , получим выражение для средней квадратичной ошибки при определении скорости счета импульсов:

где – оптимальное время измерения υ ; ф – оптимальное время измерения υф.

При заданной стандартной относительной ошибке измерения ευ оп-

тимальные значения ф и можно найти по формулам:

Для практического выбора оптимального минимального времени измерения скорости счета импульсов от источника излучения необходимо

от источника вместе с фоном в течение = 100–200 с и определить прибли-

требуемое значение ευ , определить соответствующие им минимальные оптимальные величины ф и по формулам (1.16) и (1.17). Если скорость υ счета импульсов от источника излучения значительно больше фоновой скорости υф счета, последнейможно пренебречь.

Соотношение между υф и υ , при котором скорость счета от фона можно не учитывать, зависит от требуемой точности результата. Так, при измерении с относительной ошибкой ευ = 10% фоновой скоростью υф счета можно пренебречь, если отношение υ / υф 2 ; при ευ = 3% υф можно пренебречь, если υ / υф 5. Оптимальное время измерения скорости счета импульсов υ от исследуемого источника можно также выбирать с помощью таблицы Белла (табл. 1.2).