Тема 5 (частина 2). Нормування радіаційного впливу на людину. Методи та прилади реєстрації іонізуючого опромінення.
Питання теми та основні терміни
Ø Методи реєстрації іонізуючого опромінення.
Ø Прилади реєстрації іонізуючого опромінення.
Основні терміни теми: радіаційне забруднення, контроль, методи вимірювання, прилади радіаційного контролю, призначення, особливості, вимірювання.
Інформаційні матеріали теми
Нормування радіаційного впливу на людину.
Частина 2. Методи та прилади реєстрації іонізуючого опромінення
Проблемна ситуація. Різноманітні методи реєстрації іонізуючого випромінювання використовуються в залежності від взаємодії його із навколишнім середовищем, тому доцільно їх вибирати в залежності від обставин.
Проблема завжди буде існувати щодо впливу іонізуючого випромінювання на населення якщо відсутні прилади радіаційного контролю, або люди не спроможні працювати на них, оцінювати обстановку згідно отриманих даних та приймати рішення.
1 н.п. Методи реєстрації іонізуючого опромінення
Будь-яке іонізуюче опромінення взаємодіє із тим середовищем, в яке воно потрапляє, змінюючи як фізичні так і (або) хімічні властивості.
Ці зміни і беруться за основу при розробленні методів реєстрації іонізуючого опромінення.
В залежності від характеру взаємодії іонізуючого опромінення із середовищем розрізняють такі основні методи реєстрації:
— іонізаційний метод - базується на здатності іонізуючого опромінення викликати іонізацію молекул і атомів газу, рідини, твердих речовин, внаслідок чого вони перетворюються на іони. При підведенні напруги до електродів в іонізованому середовищі виникає направлений рух заряджених частинок - іонізаційний струм, вимірюючи який можна визначити інтенсивність іонізації опромінення (іонізаційні камери, газорозрядні лічильники).
— люмінесцентний метод - базується на здатності іонізаційного опромінення збуджувати молекули і атоми середовища. Перехід із збудженого стану до стану спокою супроводжується випусканням світла (видимого або УФ). Світові спалахи перетворюються на світовий сигнал, який можна зареєструвати.
— напівпровідниковий метод - базується на використанні здатності іонізуючого опромінення змінювати провідність напівпровідників, які отримують деяку додаткову провідність.
- фотоемульсійний метод – базується на здатності іонізуючого опромінення викликати потемніння фотоемульсій або залишати треки у фотоматеріалах. Цей метод широко використовується для визначення індивідуальних доз від бета, гама та нейтронного опромінення. Ступінь почорніння залежить від виду енергії та інтенсивності (бромисте срібло розкладається на бром і срібло, кристалики останнього обумовлюють почорніння).
— хімічні методи - базуються на незворотних хімічних реакціях в деяких речовинах під впливом іонізуючого опромінення. Наприклад Fe(II) ® Fe(III) + Інд ®кольорова реакція реакція. Такі методи застосовують для визначення великих доз.
— калориметричний метод - іонізуюче опромінення несе енергію, яка поглинається речовиною і перетворюється в тепло (при цьому речовина має бути хімічно інертною до дії опромінення).
2. н.п. Прилади реєстрації іонізуючого опромінення
За призначенням і конструкцією реєструючі прилади можуть бути різними, але всі вони обов'язково містять:
1. Детектор - для перетворення енергії іонізуючого опромінення при його взаємодії з речовиною в інші форми енергії (електричну, світову, теплову тощо).
2. Підсилювач вхідних імпульсів - для підсилювання електричних сигналів.
3. Перетворюючий прилад - для перетворення електричних сигналів.
4. Показуючий або реєструючий прилад - стрілочний прилад, самописець, сигнальна лампа
5. Блок живлення (акумулятори) - для забезпечення стабільності роботи приладу.
Класифікація приладів для реєстрації іонізуючого опромінення.
За призначенням прилади розділяють на:
1. Дозиметри - прилади для визначення підсумкової дози опромінення, яку може отримати людина
2. Радіометри - прилади для визначення ступеню радіоактивного зараження поверхні, харчових продуктів і води альфа і бета частинками і g-опроміненням.
3. Рентгенометри - для вимірювання потужності дози рентгенівського або g-опромінення.
4. Індикатори - для орієнтовної оцінки бета і гама опромінення.
Сучасні прилади радіаційного контролю.
"СТОРА"
Радіометр-дозиметр гамма-бета випромінювання РКС-01.
Призначений.
Радіометр-дозиметр гамма-бета випромінювань РКС-01 призначений для індивідуального і колективного користування при вимірюванні значення потужності експозиційної дози гамма-випромінення та щільності потоку бета-частинок.
Радіометр призначений для вимірювання радіаційного фону в місцях проживання і праці населення, контролю радіаційної чистоти житлових і виробничих приміщень, будівель та споруд, території, що прилягає, поверхні фунту на присадибних ділянках, одягу, матеріалів, транспортних засобів.
Особливості.
* Прилад забезпечує високу точність обробки інформації, зміну оперативності вимірювань без втрат в точності при різних рівнях випромінювання.
* Схема обробки інформації приладу позбавлена температурної нестабільності.
* Прилад має низьке енергоспоживання.
* Живиться прилад від нікель-кадмієвої акумуляторної батареї типу 7Д-0.125.
Підготовка радіометра до роботи.
1. Установіть елемент живлення, для чого зніміть кришку відсіку живлення, установіть у відсік елемент живлення, дотримуючись полярності. Ущільніть елемент живлення поролоновою подушечкою і закрийте відсік живлення кришкою.
2. Увімкніть радіометр, перемістивши повзунок перемикача УВМК (OFF-ON) в крайнє праве положення. Відсутність інформації або мерехтіння індикатора свідчить про те, що напруга елемента живлення знаходиться нижче мінімально допустимого значення і необхідна його заміна чи підзарядка
Більш точно контролювати напругу джерела живлення можна по комі між розрядами. Про падінні напруги нижче допустимою рівня, в першу чергу, можна судити по мерехтінню чи повному зникненню коми між розрядами по закінченні інтервалу вимірювання.
Порядок роботи з радіометром.
Порядок роботи при вимірюванні потужності експозиційної дози гамма-випромінювання (ПЕД).
Для вимірювання ПЕД різних рівнів використовуються п'ять режимів роботи.
Для вибору відповідного режиму роботи перемикачі ІНТЕРВАЛ та ДІАПАЗОН необхідно розташувати згідно таблиці 1.
Таблиця 1
Номер режиму роботи Вимірюваний рівень ПЕД, мР/год Положення перемикача “ІНТЕРВАЛ” Положення перемикача “ДІАПАЗОН”
1 0,010-0,500 100 с. 1
2 0,500-5,000 100 с. 1
3 5,000-9,999 1 с. 1
4 9,999-99,99 1 с. 10
5 >99,99 1 с. 100
Зазначені вище режими роботи дозволяють точно і, при потребі, оперативно з достатньою точністю визначати ПЕД з різними рівнями і є обов'язковими в застосуванні.
1. Увімкніть радіометр, перемістивши повзунок перемикача ЖИВЛЕННЯ в положення УВМК (OFF-ON). При цьому на цифровому індикаторі (дисплеї) висвітиться випадкова інформація і буде чути звуковий сигнал.
Для вимірювання ПЕД необхідно повзунками перемикачів ІНТЕРВАЛ і ДІАПАЗОН установити інтервал вимірювання і діапазон у відповідності з вибраним режимом роботи. Потім натиснути кнопку СТАРТ. Про закінчення інтервалу вимірювання свідчить поява коми після першого зліва розряду в режимах «1», «2» «3» і після другого чи третьої в режимах «4», «5», відповідно.
Примітки:
1 Радіометр дозволяє приблизно оцінювати значення ПЕД до 140 мР/год, але похибка показів після 100 мР/год буде вище 25 %.
2 В усіх режимах роботи радіометра вимірювання потрібно проводити не менше ніж по три рази і результатом вимірювань вважати середнє арифметичне з трьох значень.
3 Після закінчення режиму вимірювань (поява коми) наступне вимірювання можна проводити не раніше, ніж через 5 секунд.
Порядок роботи при вимірюванні щільності потоку бета-частинок.
Вимірювання щільності потоку бета-частинок здійснюється в тому ж порядку, як і вимірювання ПЕД, з тою різницею, що вимірювання здійснюють двічі один раз із відкритим вікном бета-екрана детектора, а другий раз із закритим вікном детектора. Результат вимірювання щільності потоку бета-частинок в одиницях (част./(хв*см2)) розраховується за формулою:
П = (Р1 – Р2) * К
де ...Р1, Р2 - (мР/год) результати відповідно першого вимірювання (вікно детектора відкрите) та другого вимірювання (вікно детектора закрите).
К (част./((хв*см*(мР/год))- калібровочний коефіцієнт, значення якого визначено при первинній повірці.
Стора – У. Радіометр-дозиметр гамма-бета випромінювань РКС-01
На прохання замовників підприємство здійснює доробку приладу РКС-01 "СТОРА" на предмет підвищення чутливості до гамма-випромінювань, що дозволяє використовувати його в режимі пошуку (вимірювання фонових значень за 10 секунд).
Призначений.
Інтегральне вимірювання потужності експозиційної дози гамма- та бета-випромінювань.
Особливості.
* Завдяки застосуванню чотирьох лічильників Гейгера-Мюллера збільшено чутливість приладу в чотири рази у порівнянні з РКС-01 "СТОРА", що дало можливість зменшити час вимірювання близько фонових рівнів випромінювання до 10 секунд.
* Радіометр-дозиметр РКС-01 "СТОРА-У" при однаковій чутливості до гамма-випромінення з відомим дозиметром ДРГ-01Т, відрізняється від нього значно нижчою ціною.
“СЕЛВІС”
Дозиметр-радіометр гамма-бета-випромінювань ДКС-01М.
Призначений.
Дозиметр-радіометр гамма-бета-випромінювання ДКС-01М "СЕЛВІС" призначений для вимірювання еквівалентної дози і потужності еквівалентної дози гамма та рентгенівського випромінювань, часу накопичення еквівалентної дози, а також поверхневої щільності потоку бета-частинок. Дозиметр використовується для дозиметричного і радіометричного контролю на промислових підприємствах, атомних електростанціях, у науково-дослідницьких організаціях; контролю радіаційної чистоти житлових і виробничих приміщень, будівель та споруд, території, що прилягає, поверхні ґрунту на присадибних ділянках, одягу, матеріалів, транспортних засобів.
Особливості.
* Вмонтований напівпровідниковий детектор гамма-випромінення на основі CdTe та виносний блок детектування бета-частинок на основі кремнієвого детектора.
* Наявність трьох незалежних вимірювальних каналів.
* Можливість оцінки фонових рівнів радіації за 5 секунд (пошуковий режим).
* Можливість селективного вимірювання гамма та бета-випромінювань у потужних змішаних полях.
* Підсвітка шкали.
* Автономне геліоакумуляторне живлення.
“КАДМІЙ”
Дозиметр гамма-випромінення індивідуальний ДКС-02К.
Призначений.
Дозиметр гамма-випромінення ДКС-02К "КАДМ1Й"призначений для вимірювання еквівалентної дози та потужності еквівалентної дози гамма та рентгенівського випромінювань, а також часу накопичення еквівалентної дози.
Дозиметр використовується для індивідуального дозиметричного контролю на промислових підприємствах, атомних електростанціях, у науково-дослідних організаціях, радіологічних відділах, в побуті, а також контролю радіаційного забруднення оточуючого середовища.
Особливості.
* Вмонтований напівпровідниковий детектор CdTe.
* Наявність трьох незалежних вимірювальних каналів з можливістю почергового виводу результатів на рідкокристалічний дисплей.
* Наявність звукової та світлової сигналізації перевищення порогових рівнів.
* Можливість програмування порогових рівнів за дозою та потужністю дози.
* Підсвітка шкали.
* Живлення приладу здійснюється від двох нікель-кадмієвих акумуляторів типорозміру АА.
“КАДМІЙ” пошуковий.
Дозиметр гамма-випромінення індивідуальний з пошуковою функцією ДКС-О2П
Призначення.
• Вимірювання потужності еквівалентної дози гамма та рентгенівського випромінювання.
• Звукова та вібраційна сигналізації перевищення запрограмованих рівнів потужності дози.
Застосування.
- Контроль несанкціонованого переміщення радіоактивних матеріалів.
- Пошук джерел радіоактивного випромінювання.
Особливості.
- Детектор гамма-випромінення типу "СЕЛДІ" (Csj - сцинтилятор-фотодіод).
- Наявність двох режимів сигналізації:
- сигналізація перевищення порогових рівнів;
- сигналізація кожного зареєстрованого гамма-кванта.
- Автоматичний вибір інтервалів (від 2 до 1 секунди) і діапазонів вимірювання.
- Наявність виносних мініатюрного телефону та мініатюрного вібратора.
- Живлення від двох нікель-кадмієвих акумуляторів типорозміру АА.
- Індикація розряду акумуляторів.
- Підсвітка шкали приладу.
- Наявність зарядного пристрою.
“ПОШУК”
Дозиметр-радіометр гамма-бета-випромінювання пошуковий
МКС-07.
Призначений.
Дозиметр-радіометр гамма-бета-випромінювань МКС-07 "ПОШУК" призначений для вимірювання еквівалентної дози і потужності еквівалентної дози гамма та рентгенівського випромінювань, а також щільності потоку бета-частинок.
Дозиметр використовується для дозиметричного і радіометричного контролю на промислових підприємствах, атомних електростанціях, у науково-дослідних організаціях; для контролю радіаційної чистоти житлових і виробничих приміщень, будівель та споруд, предметів побуту, території, що прилягає, поверхні ґрунту на присадибних ділянках, одягу, матеріалів, транспортних засобів.
Особливості.
* Можливість програмування порогових рівнів потужності еквівалентної дози гамма-випромінення та щільності потоку бета-частинок.
* Звукова сигналізація зареєстрованих гамма-квантів, бета-частинок та перевищення програмованих порогових рівнів потужності еквівалентної дози чи щільності потоку бета-частинок.
* Наявність каналу "Точно" з виводом на цифровий індикатор усередненого результату десяти останніх вимірювань.
* Підсвітка цифрового індикатора.
* Пило-вологозахищена конструкція пульта і блоків детектування.
* Реєстрація м'яких бета-випромінювань.
“МКС-У”
Дозиметр-радіометр універсальний (модернізований рентгенометр ДП-5В.
Призначення.
Дозиметр-радіометр універсальний МКС-У призначений для вимірювання еквівалентної дози і потужності еквівалентної дози гамма-випромінення та поверхневої щільності потоку бета-частинок.
Особливості.
Прилад забезпечує:
- Можливість роботи в умовах атмосферних опадів (дощ, сніг), в умовах запиленої атмосфери та при заглибленні виносного детектора гамма-випромінювань у воду на глибину до 0,5 м.
- Вимірювання аварійних рівнів ПЕД гамма-випромінення з доставкою виносного детектора на відстань до ЗО м.
- Підсвітку індикатора та органів керування в темноті.
- Автоматичну установку інтервалів та діапазонів вимірювань.
- Індикацію розрядки акумуляторної батареї.
- Підзарядку за допомогою вбудованого зарядного пристрою акумуляторної батареї від власної геліобатареї, автомобільного акумулятора 12В чи промислової мережі 220В/50ҐЦ за допомогою перетворювача напруги.
В приладі використовуються:
- Кремнієвий детектор бета-випромінювання.
- Аварійний гамма-детектор типу "СЕЛДІ" (сцинтилятор-фотодіод).
- Батарея із п'яти нікель-кадмієвих акумуляторів типорозміру АА.
Узагальнення. Розглянуті сучасні методи реєстрації іонізуючого опромінення та прилади реєстрації іонізуючого опромінення, що дає змогу практично виконати роботу щодо вимірювання радіаційного випромінювання різноманітної поверхні та об’єктів.
В Україні існує багато інших приладів, які використовуються для радіаційного контролю. Але вони, як правило, старого зразка. Подані в роботі прилади є одні із кращих та нових на цей час. Виготовляються вони в Україні і відповідають світовим вимогам щодо даної продукції.
Література для самоосвіти: 1, 11, 13.
Питання для самоконтролю:
1. Які існують методи реєстрації іонізуючого випромінювання?
2. Які існують прилади радіаційного контролю виробництва України?
3. Який порядок роботи на радіометрі-дозиметрі “Стора”?
4. Яка існує класифікація приладів для реєстрації іонізуючого опромінення?