Контрольні питання щодо захисту роботи

1. Дайте визначення еквівалентної дози іонізуючого випромінювання.

2. На які зони поділяється місцевість, яка забруднена радіонуклідами?

4. Які вихідні дані необхідно взяти для розрахунку прогнозованої аварії.

5. Дайте пояснення ступені вертикальної стійкості повітря такої, як інверсія.

6. Дайте пояснення ступені вертикальної стійкості повітря такої, як ізотермія.

7. Дайте пояснення ступені вертикальної стійкості повітря такої, як конвекція.

8. Що визначає коефіцієнт послаблення?

9. Одиниці вимірювання радіоактивного забруднення.

10. Назвіть основну дозиметричну величину, за допомогою якої оцінюють дію радіації.

11. На скільки зон поділяється місцевість, що забруднюється внаслідок радіаційної аварії (за щільністю забруднення радіонуклідами)?

12. Дайте пояснення зони відчуження.

13. На які зони поділяють зону зараження?

14. На скільки ступенів поділяється променева хвороба, яка діє на людей?

15. Яка найбільш уразлива система організму до опромінення?

16. Які радіоактивні випромінювання найбільш небезпечні для організму людини?

17. Дайте пояснення дозі випромінювання.

18. Хто проводить оцінювання радіаційної обстановки.

19. Що таке радіаційна обстановка?

20. Скільки існує режимів радіаційного захисту населення?

Практична робота № 5

Тема. Визначення інтенсивного фотонного іонізуючого випромінювання на місцевості за допомогою приладу РКС–01 “CTOPA”

Мета. Закріплення теоретичних знань і набуття навичок з вимірювання потужності експозиційної дози іонізуючого випромінювання, а також розрахунку середньостатистичної річної індивідуальної дози опромінення людини.

Короткі теоретичні відомості

Величиною, що характеризує інтенсивність іонізуючого випромінювання, є експозиційна доза, яка дорівнює повному заряду іонів одного знаку, утворених у результаті іонізації 1кг сухого повітря, Кл/кг. Позасистемна одиниця вимірювання експозиційної дози – Р (рентген), 1Р = 0,285 Кл/кг.

Експозиційна доза, реалізована за одиницю часу, має назву потужність експозиційної дози (ПЕД), або, частіш за все називається γ-фоном, у неаварійних умовах вимірюється в мкР/год (мікрорентген за годину).

Величиною, що характеризує дію іонізуючого випромінювання на речовину або матеріали, є поглинена доза опромінення, яка дорівнює кількості енергії, що виділилась у речовині або матеріалі у результаті іонізації. Одиниця вимірювання Гр (грей), 1Гр = 1 Дж/кг. Позасистемна одиниця – рад, 1 рад= 0,01 Гр.

Величиною, що характеризує біологічну дію іонізуючого випромінювання на людину, є еквівалентна доза опромінення. Одиниця виміру Зв (зіверт). Позасистемна одиниця – бер (біологічний еквівалент рада або рентгена), 1 бер=0,01 Зв.

Виявлення радіоактивних речовин і іонізуючих (радіоактивних) випромінювань (нейтронів, гама-променів, бета-, альфа-частинок) базується на здатності цих випромінювань іонізувати речовину середовища, в якій вони поширюються.

Під час іонізації відбуваються хімічні та фізичні зміни у речовині, що призводить до: засвічування фотопластинок, зміни кольору фарбування, прозорості, опору деяких хімічних розчинів, зміни електропровідності речовин (газів, рідин, твердих матеріалів).

В основі роботи дозиметричних і радіометричних приладів застосовують такі методи індукції: фотографічний, хімічний, іонізаційний, колориметричний, нейтронно-активізаційний.

В основу роботи дозиметричних приладів покладено принцип іонізації газів.

Як відомо, гази є провідниками електричного струму. Під впливом радіоактивних випромінювань, вони в результаті іонізації починають проводити струм. На цій властивості газів і ґрунтується робота приймального пристрою дозиметричних приладів – іонізаційної камери та газорозрядного лічильника.

Хід виконання роботи

1.2.1 Ознайомитись з теоретичним обґрунтуванням і порядком виконання даної роботи, будовою та принципом дії радіометра.

1.2.2 Підготувати радіометри до роботи (пункт 1.2.3–1.2.5 методичних вказівок), виконуючи заходи безпеки (пункт 1.2.1, 1.2.2 методичних вказівок).

1.2.3 Провести вимірювання ПЕД, радіометром РКС-01 «Стора» на місцевості на висоті 1 метру від поверхні (середня висота центру маси дорослої людини) протягом 10 с (5 разів із наступним усередненням результатів) або 70 с (один раз) на кожному об'єкті дослідження, при цьому прилад виконає статистичну обробку випромінювання, і на цифровому індикаторі висвітиться результат вимірювання. Результати Х_у мк3в/год фіксуються у табл. 13.

Примітка. Об'єктів дослідження повинно бути не менше п'яти.

Таблиця 13 – Результати вимірювань

№	Об'єкти дослідження	Потужність експозиційної дози ПЕД
		Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Хсер
1	Асфальт (як приклад)
2	Ґрунт (його поверхня)
3	Аудиторія
4	Коридор
5

Примітка. Якщо радіометр використовується для дослідження інших предметів (наприклад, предмети побуту, будівлі, транспортні засоби). Порядок використання радіометра та обчислення результатів виконується аналогічно пункту 1.2.3. Прилад розташовується якомога ближче до досліджуваної поверхні.

1.2.4 Визначити об'єкт із найбільшою і найменшою ПЕД і запропонувати пояснення причин розходження значень ПЕД на всіх 5-ти об'єктах.

1.2.5 Розрахувати значення середньодобової ефективної дози зовнішнього опромінення за формулою:

, мк3в/добу. (1)

Співвідношення значень річних ефективних доз опромінення від джерел зовнішнього і внутрішнього випромінювання природного походження складає 0,65мк3в/рік/1,34мк3в/рік (частка дози зовнішнього опромінення – 1,3 від сумарного)

Виходячи з данних добового розрахунку, необхідно розраховувати значення середньостатистичної річної індивідуальної ефективної дози опромінення людини від джерел іонізуючого випромінювання природного походження за формулою:

, м3в/рік. (2)

На підставі порівняння отриманного результату з контрольними цифрами, наведеними в табл. 14, зробити висновок про поточну радіаційну ситуаціюна досліджених обьектах.

Таблиця 14 – Основні регламентовані величини по Україні

№	Вимірювані радіаційні показники	Одиниці вимірювання	Норма
1	Природній радіаційний фон по Україні становить	Мр/год Мкр/год	0,01–0,03 (25)
2	Допустима межа потужності експозиційної дози в помешканнях: - експлуатованих непромислових будинках (приміщеннях); - нових і проектованих промислових будинках	Мкр/год Мкр/год	50 30
3	Нижній поріг дози опромінення, що викликає променеву хворобу	Гр	0,5
4	Доза опромінення при проведенні профілактичного обстеження (флюорографія, рентген та ін.)	м3в мк3в	1 100
5	Річна доза опромінення при авіаперельоті з Киева в Токіо (разова)	Мк3в	100
6	Будівельні матеріали та мінеральна будівельна сировина: - для промислового і дорожнього будівництва; - для будівництва за межами населених пунктів	Бк/кг Бк/кг	<370 (використання для всіх видів буд. без обмежень) 370 але не >740 740 але не< 1350
Продовження таблиці 14
7	Вироби з фарфору, фаянсу, скла та глини		<370
8	Потужність поглинаючої у повітрі дози гамма-випромінювання у приміщеннях за рахунок природних радіонуклідів, ураховуючи природний радіаційний фон	Мкр/год мкрГр/год	<30 (<0,26)

1.2.6 Заходи безпеки при застосуванні радіометра.

Перед початком роботи необхідно ознайомитись із заходами безпеки при застосуванні радіометра, а також з будовою і порядком роботи радіометра.

У радіометрі відсутні зовнішні деталі, на які могли б потрапити напруги, що небезпечні для життя.

При роботі з джерелами іонізуючих випромінювань повинні дотримуватись вимоги радіаційної безпеки, викладені в таких документах: “Норми радіаційної безпеки України” (НРБУ–97), затверджені Міністром охорони здоров’я України 14 липня 1997 року; “Основні санітарні правила протирадіаційного захисту населення України”, затверджені Головним державним санітарним лікарем України 28 грудня 2000 року.

Безпосереднє застосування радіометра небезпеки для обслуговуючого персоналу та навколишнього середовища не несе.

7. Будова радіометра та принцип його роботи.

Радіометр використовується для екологічних досліджень; для радіометричного контролю на промислових підприємствах; для контролю радіаційної чистоти житлових приміщень, будівель і споруд, території, що до них прилягає, транспортних засобів, предметів побуту, одягу, поверхні ґрунту на присадибних ділянках.

Радіометр виконаний у вигляді моноблоку, в якому розміщені детектор гамма- та бета-випромінювань, друкована плата зі схемою формування анодної напруги, цифрової обробки, керування та індикації, а також елементи живлення.

Детектор гамма- та бета-випромінювань перетворює випромінювання в послідовність імпульсів напруги, кількість яких пропорційна інтенсивності реєстрованого випромінювання.

Схема формування анодної напруги, цифрової обробки, керування та індикації здійснює:

• масштабування і лінеаризацію лічильної характеристики детектора;

• вимірювання фотонного іонізуючого випромінювання та поверхневої щільності потоку бета-частинок шляхом вимірювання середньої частоти імпульсів, що надходять з виходу детектора;

• вимірювання реального часу;

• формування та стабілізацію анодної напруги детектора;

• управління режимами роботи радіометра;

• відображення результатів вимірювань.

Для живлення радіометра застосовується батарея з двох гальванічних елементів.

7. Опис конструкції радіометра

Конструкція приладу розміщена у прямокутному пластмасовому корпусі. На передній панелі розміщені наступні органи індикації та керування:

• цифровий рідкокристалічний індикатор, на якому індикуються результати вимірювань;

• точкові світлодіодні індикатори, які показують вибраний режим роботи приладу;

• дві кнопки, якими здійснюється повне управління приладом.

7. Робота радіометра

За структурною схемою радіометр складається з детектора іонізуючих випромінювань (ДІВ), батареї елементів живлення (БЕЖ), кнопок керування.

Режим та поріг, схеми цифрової обробки та управління (СЦО), формувача анодної напруги для детектора іонізуючих випромінювань (ФАН), схеми керування детектором (СКД), енергонезалежної пам'яті (ЕНП), гучномовця (ГМ) та цифрового рідкокристалічного індикатора (ЦРІ) .

Кнопки РЕЖИМ і ПОРІГ служать для ввімкнення радіометра, задання відповідного режиму роботи та програмування порогових рівнів, спрацювання звукової сигналізації.

Рисунок 4 – Структурна схема радіометра

Формувач анодної напруги (ФАН) збудований за схемою очікувального мультивібратора з трансформаторним помноженням напруги і слугує для формування анодної напруги +400 В, необхідної для роботи детектора іонізуючих випромірювань.

Детектором іонізуючих випромінювань (ДІВ) слугує газорозрядний лічильник Гейгера-Мюллера типу СБМ–20–1. Він призначений для детектування гамма та бета-випромінювань, параметри яких вимірюються радіометром.

Радіометр працює наступним чином: у вимкнутому стані схема радіометра знаходиться в мікроспоживаючому режимі, в якому підтримується лише процес відліку реального часу процесором.

При короткочасному натисканні кнопки «РЕЖИМ» процесор переходить в активний стан і видає сигнали управління для ФАН , який починає формувати напругу +400 В для роботи лічильника СБМ–20–1. Одночасно процесор вмикається в пріоритетний режим вимірювання ПЕД фотонного іонізуючого випромінювання, про що він сигналізує мигаючим світло діодом навпроти відповідних мнемонічних позначень під ЦРІ. Оцінюючи інтенсивність імпульсного потоку з лічильника Гейгера-Мюллера, процесор автоматично задає інтервал та піддіапазони вимірювання. Послідовним короткочасним натисканням кнопки «РЕЖИМ» забезпечується вибір відповідних режимів роботи радіометра. При цьому кожен раз процесор ініціює висвічування ознак відповідності ознак інформації у вигляді мигаючих світлодіодів навпроти відповідних мнемонічних позначень під ЦРІ. За допомогою натискання кнопки «ПОРУЧ» у відповідному режимі вимірювання процесор переводиться в режим програмування значень пороговин рівнів спрацювання звукової сигналізації чи корекції показників реального часу.

Вимкнення радіометра здійснюється за допомогою натискання та утримування в натиснутому стані кнопки «РЕЖИМ» протягом 4 с.

1.2.10 Підготовка радіометра до роботи

Відкрити відсік живлення радіометра і переконатись у наявності у відсіку двох елементів живлення, в надійності контактів і відсутності виділення солей на елементах після довготривалого зберігання радіометра. В разі наявності соляних утворень елементи з відсіку вийняти та, за можливості, почистити або, за необхідності, замінити. Після цього елементи встановити на місце і відсік живлення закрити кришкою.

1.2.11 У разі наявності ознаки «РОЗР» – розряду батареї на цифровому індикаторі, що висвічується при ввімкненні радіометра, незалежно від обраного режиму і з`являється періодично на 0,5 с із інтервалом 2 с, елементи батареї підлягають заміні.

1.2.12 Увімкнути радіометр, короткочасно натиснувши кнопку «РЕЖИМ».

Примітка. При першому підключенні гальванічних елементів радіометр увімкнеться автоматично.

При цьому радіометр повинен відразу працювати в режимі вимірювання ПЕД фотонного іонізуючого випромінювання, про що свідчитимуть мигаючий світлодіод навпроти відповідного мнемічного позначення під цифровим індикатором, а також звукові сигнали при реєстрації кожного гамма-кванта. Після завершення інтервалу вимірювання (припинення мигання цифрових розрядів) на цифровому індикаторі повинен висвітитись результат вимірювання гамма-фону.

1.2.13 Короткочасно натиснути кнопку «РЕЖИМ» і переконатись у переході радіометра в режим вимірювання поверхневої щільності потоку бета-частинок, про що свідчитимуть мигаючий світлодіод навпроти відповідного мнемонічного позначення під цифровим індикатором, а також звукові сигнали при реєстрації кожних бета-частинок чи гамма-кванту. Після завершення інтервалу вимірювання на цифровому індикаторі повинен висвітитись результат вимірювання. Оскільки віднімання гамма-фону детектора відбувається автоматично, то цей результат може бути «0,000».

1.2.14 Короткочасно натиснути кнопку «РЕЖИМ» і переконатись у переході радіометра в режим індикації реального часу, про що свідчитиме кома між двома парами розрядів цифрового індикатора, яка повинна мигати з періодом 1 с.

1.2.15 Для вимкнення радіометра необхідно натиснути та утримувати в натиснутому стані протягом 4 с кнопку «РЕЖИМ».

Застосування радіометра

1.3.1 Заходи безпеки при застосуванні радіометра

У радіометрі відсутні зовнішні деталі, на які могла б потрапити напруга, небезпечна для життя. При роботі з джерелами іонізуючих випромінювань повинні дотримуватись вимоги радіаційної безпеки, викладені в таких документах:

- «Норми радіаційної безпеки України (НРБУ–97)», затверджені Міністерством охорони здоров`я України 14 липня 1997 року;

- «Основні санітарні правила протирадіаційного захисту України», затверджені Головним державним санітарним лікарем України 28 грудня 2000 року. Безпосереднє застосування радіометра небезпеки для обслуговуючого персоналу та навколишнього середовища не становить.

1.3.2 Порядок роботи з радіометром

Для увімкнення радіометра необхідно короткочасно натиснути кнопку «РЕЖИМ». Про ввімкнення радіометра свідчить інформація, що висвічується на радіокристалічному цифровому індикаторі, мигання світлодіода під цифровим індикатором та звукова сигналізація зареєстрованних гамма-квантів.

Підсвітка автоматично вмикається на Чс при кожному натисканні будь-якої з кнопок управління.

1.3.3 Вимірювання ПЕД фотонного іонізуючого випромінювання

Режим вимірювання ПЕД фотонного іонізуючого випромінювання вмикається пріоритетно з моменту ввімкнення радіометра. Ознакою цього режиму є мигаючий світлодіод навпроти відповідного мнемонічного позначення під цифровим індикатором. При цьому на рідкокристалічному цифровому індикаторі вже через 10 с будуть висвічуватись результати вимірювань, які відразу дають можливість оперативного оцінювання рівня випромінювання. До отримання достовірної статистично обробленої інформації цифровий індикатор буде мигати. Час статистичної обробки залежатиме від інтенсивності випромінювання і не буде перевищувати 70 с. Одиниці випромінювання виражені в мк3в /год.

Коли випромінювання ПЕД характеризує фотонне іонізуюче випромінювання, необхідно радіометр орієнтувати метрологічною міткою «+» у напрямку до об'єкта обстеження. Результатом вимірювань ПЕД слід уважати середнє арифметичне з п’яти останніх вимірювань після припинення мигання цифрового рідкокристалічного індикатора.

Кожний зареєстрований гамма-квант буде супроводжуватись звуковим сигналом. До завершення інтервалу вимірювання буде спостерігатись мигання цифрових розрядів рідкокристалічного індикатора.

Інтервали та піддіапазони вимірювань будуть установлюватись автоматично залежно від інтенсивності випромінювання, що вимірюється.

Примітка. Для оперативного оцінювання рівня випромінювання процес статичної обробки слід зупиняти примусово. Для цього, змінивши об'єкт обстеження, необхідно короткочасно натиснути кнопку «ПОРІГ». У результаті приблизну оцінку рівня гамма-фону кожного нового об'єкта можна буде здійснити протягом 10 с.

На момент увімкнення радіометра у ньому автоматично встановлюється значення порогового рівня за ПЕД – 0,30 мкЗв/год.

1.3.4 Вимірювання та індикація поверхневої щільності потоку бета-частинок

Для вимірювання щільності потоку бета-частинок необхідно короткочасно натиснути кнопку «РЕЖИМ». Цей режим є наступним після режиму індикації вимірюваного значення ПЕД фотонного іонізуючого випромінювання. Ознакою цього режиму є мигаючий світлодіод навпроти відповідного мнемонічного позначення під цифровим індикатором. При цьому, після завершення першого інтервалу вимірювання на рідкористалічному цифровому індикаторі будуть висвічуватись нулі, оскільки в радіометрі відбувається автоматичне віднімання гамма-фону детектора при вимірюванні поверхневої щільності потоку бета-частинок. Одиниці, в яких здійснюється вимірювання, виражені в част./(см²·хв)

Для вимірювання поверхневої щільності потоку бета-частинок необхідно радіометр зорієнтувати вікном, що знаходиться навпроти детектора, паралельно до обстежуваної поверхні і розташувати на мінімальній відстані від неї.

Для автоматичного врахування гамма-фону детектора та поверхні, що обстежується, при вимірюванні поверхневої щільності потоку бета-частинок необхідно здійснювати два вимірювання:

• перше – із закритим за допомогою кришки-фільтра вікном детектора в режимі вимірювання ПЕД фотонного іонізуючого випромінювання;

• друге – із відкритим вікном детектора в режимі вимірювання поверхневої щільності бета-частинок.

Результатом вимірювань при цьому буде різниця між другим і першим вимірюваннями, що вираховуються автоматично.

Результатом вимірювань поверхневої щільності потоку бета-частинок слід уважати середнє арифметичне з п`яти вимірювань після припинення мигання цифрового рідкокристалічного індикатора.

Кожна зареєстрована бета-частинка та гамма-квант будуть супроводжуватись звуковими сигналами.

Інтервали та піддіапазони вимірювань будуть установлюватись автоматично, залежно від інтенсивності випромінювання, що вимірюється.

Примітка. На момент увімкнення радіометра в ньому автоматично встановлюється значення порогового рівня по поверхневій щільності потоку бета-частинок – 0,04*103част/(мс²·хв).

ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Тема, мета завдання, що визначити.

2. Таблицю вимірювань.

3. Алгоритм роботи з розрахунками.

4. Висновки.

Практичне заняття студенти виконують самостійно під керівництвом викладача. На початку занять доводиться до відома тема заняття, питання які необхідно розглянути під час занять, ставиться відповідна задача. Викладач постійно знаходиться у прямому спілкуванні із студентами, при необхідності надає практичну допомогу.

Робота виконується в учнівському зошиті, який має титульний лист із назвою прізвища студента, групи та факультету, де навчається студент.

Виконана робота вважається: студент розібрався з поставленими завданнями, занотував у конспекті основні терміни і визначення, навів відповідні графіки, схеми, які відповідають темі заняття. Робота захищається студентом по закінченню заняття або під час консультацій по контрольним питанням, які знаходяться в кінці даних методичних вказівок