Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ





МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

к лабораторным работам

 

по курсу “ Радиационная безопасность

для студентов всех специальностей дневной формы обучения

 

г. Витебск

2012 г.


СОДЕРЖАНИЕ  
Введение………………………………………………………..  
Статистическая обработка результатов………………….  
1. Лабораторные работы……………………………….……..  
Лабораторная работа № 1. Определение мощности экспозиционной дозы …………………...……………………….  
Лабораторная работа № 2. Определение мощности полевой эквивалентной дозы …………………………………………..  
Лабораторная работа № 3. Определение плотности потока бета-излучения с поверхности …………………………….....  
Лабораторная работа № 4. Определение удельной и объемной активности в твердых и жидких пробах …………..………..  
Лабораторная работа № 5 Определение активности радионуклидов в объектах окружающей среды гамма-радиометром РУГ-91М1 «АДАНИ» ………….............................................    
Лабораторная работа № 6 Определение мощности экспозиционной и эквивалентной доз прибором «РД-1503» «Радекс» ………………………………………………….........      

ВВЕДЕНИЕ

Проведение лабораторного практикума по курсу “Радиационная безопасность” позволяет решить следующие задачи:

1. Дать понятие о естественном и техногенном фоне, естественных и искусственных радионуклидах.

2. Ознакомить студентов с различными дозиметрическими величинами и методами их определения.

3. Привить навыки работы как с простейшими бытовыми дозиметрическими приборами, так и с более сложными стационарными радиометрами.

4. Помочь разобраться в особенностях детектирования различных видов ионизирующих излучений.

5. Научить студентов определять плотность потока бета-излучения с поверхностей, а также объемную и удельную активность радионуклидов в твердых и жидких пробах.

Исходя из поставленных задач, при подготовке к выполнению каждой работы студентам необходимо обращать особое внимание на теоретическую часть, в которой содержатся данные, позволяющие лучше понять физический смысл проводимых измерений.

По каждой лабораторной работе студент должен оформлять отчет, содержащий следующие обязательные разделы:

1. Дата выполнения.

2. Название работы.

3. Теоретическое обоснование.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение мощности экспозиционной дозы

Цель работы: изучить характеристики дозиметрических приборов “Мастер-1” и АНРИ 01-02 “Сосна” и научиться с их помощью измерять мощность экспозиционной дозы.

Теоретическая часть

Экспозиционная доза - это отношение приращения суммарного заряда всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении электронов и позитронов, которые первоначально были образованы фотонами гамма-излучения в элементарном объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме

, (1.1)

 

Отличительные особенности экспозиционной дозы заключаются в том, что она определяется только в воздухе и образуется под действием только гамма-излучения.

Системная (СИ) единица экспозиционной дозы - 1 Кл/кг (кулон на килограмм), внесистемная единица - 1 Р (рентген).

1 Кл/кг = 3,88·103 Р.

Мощность экспозиционной дозы - это отношение приращения экспозиционной дозы за интервал времени к этому интервалу времени:

, (1.2)

Мощность экспозиционной дозы обычно выражается во внесистемных единицах - Р/ч (рентген в час), мР/ч (миллирентген в час), мкР/ч (микрорентген в час).

1 Р/ч = 103 мР/ч = 106мкР/ч; 1 мР/ч = 103 мкР/ч.

Системными единицами мощности экспозиционной дозы является 1А/кг (ампер на килограмм):

1 А/кг = 1,08·107 Р/ч = 1,08·1013 мкР/ч.

Приборы, которые предназначены для измерения дозы или мощности дозы ионизирующего излучения, называются дозиметрами.

 

Большинство дозиметров определяют мощность экспозиционной дозы. Измерив мощность экспозиционной дозы, можно рассчитать величину экспозиционной дозы за любой интервал времени:

. (1.3)

Экспозиционная доза, которая создается естественными источниками, образует естественный фон на всей поверхности земного шара.

Естественный фон излучения - это мощность дозы ионизирующего излучения, создаваемая космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радиоактивных элементов.

Космическое излучение, которое постоянно воздействует на атмосферу Земли, называется первичным. В составе первичного космического излучения обнаружены около 200 различных видов элементарных частиц, альфа-частицы, осколки легких ядер и фотоны с энергиями до 1012 МэВ.

Космическое излучение, которое достигает поверхности Земли после взаимодействия с атмосферой, называется вторичным и состоит из гамма-фотонов с энергией до 3 МэВ. Остальная энергия первичного космического излучения затрачивается на ионизацию верхних слоев атмосферы.

Естественными радиоактивными веществами считают те, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. В первую очередь это долгоживущие (с большим периодом полураспада) радиоактивные элементы, которые образовались одновременно с образованием Земли: калий - 40 (период полураспада 1.3×109 лет), кальций - 48 (период полураспада 2×1016лет), рубидий - 87 (период полураспада 6.2×1010лет), олово - 124 (период полураспада 2×1017 лет), теллур - 130 (период полураспада 1×1021 лет), лантан - 138 (период полураспада 2×1011 лет), висмут - 209 (период полураспада 3×1017 лет), торий - 232 (период полураспада 1,4×1010 лет), уран - 235 (период полураспада 1.13×108лет), уран - 238 (период полураспада 4.5×109 лет), всего 23 элемента.

Торий - 232, уран - 235, уран - 238 являются родоначальниками трех естественных радиоактивных семейств (тория, актиния и урана), в которые входят 45 радионуклидов, образующиеся в результате последовательных альфа- и бета-распадов, с периодами полураспада от 3×10-7секунды (астат - 216) до 2.5×105 лет (уран - 234). Конечным элементом во всех трех семействах являются стабильные изотопы свинца - 206, 207, 208. К естественным радиоактивным элементам относятся также радионуклиды, образующиеся в верхних слоях атмосферы под действием первичного космического излучения: углерод - 14, сера - 35, хлор - 35, тритий (водород - 3), кислород - 18.

В настоящее время известно более 100 естественных радионуклидов. Поскольку по химическим свойствам радиоизотопы не отличаются от стабильных, они обнаруживаются в растениях, а также организмах животных и человека.

В земной коре радионуклиды равномерно рассеяны, но могут быть сконцентрированы в виде месторождений. Максимальное содержание в земной коре имеет калий-40 - около 2.5 %, содержание тория-232 – 1,3×10-3 %, содержание всех изотопов урана - 2,6×10-4 %. Естественные радионуклиды содержатся в земной коре в количестве от 0,0005 (рений - 187) до 84 (рубидий - 87) грамма на тонну. Поэтому в величину естественного фона основной вклад вносит космическое излучение. Наибольшее влияние из естественных изотопов на величину естественного фона оказывает калий-40, затем следуют рубидий-87, уран-238, торий-232, уран-235, лантан-138. Остальные радионуклиды играют гораздо меньшую роль либо вследствие большого периода полураспада (1016 - 1021лет), либо из-за очень низкого содержания в земной коре.

Следует отметить, что в смеси изотопов данного элемента содержание радионуклидов постоянно. Так, например, содержание калия-40 в смеси изотопов калия составляет 1,19×10-2%, рубидия-87 - 27.85 %. У висмута, тория и урана все изотопы радиоактивны.

Начиная с 1934 года, помимо естественных изотопов, были получены искусственные радионуклиды, которые образуются при бомбардировке стабильных ядер альфа-частицами или нейтронами в ядерных реакторах, а также в результате ядерных взрывов. Искусственным путем созданы радиоизотопы всех известных элементов.

В связи с этим образуется радиационный фон, который отличается от естественного.

Фон - это уровень ионизирующего излучения, который создается естественным фоном и искусственными источниками излучения.

В глобальном масштабе искусственными источниками являются источники выделения радионуклидов, которые были выброшены в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия и других видов техногенной деятельности.

В любом помещении измеряется фон, т.к. там посторонними источниками являются продукты распада естественных изотопов, содержащихся в строительных материалах, т.е. в результате деятельности человека происходит накопление радиоизотопов в помещении или вблизи зданий и сооружений. Кроме того строительные конструкции частично экранируют естественный фон. Фон в помещении, следовательно, может быть как больше, так и меньше естественного.

Естественный фон определяется не ближе 200 метров к любым зданиям и сооружениям.

Естественное фоновое значение мощности экспозиционной дозы для Беларуси составляет 10-20мкР/ч.

 

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ: дозиметр бытовой “Мастер-1” (индикатор мощности дозы), дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “Сосна”.

 


 

Характеристики приборов

Дозиметр бытовой “Мастер-1” предназначен для использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности в рабочих и жилых помещениях.

Прибор измеряет мощность экспозиционной дозы в диапазоне от 10 до 999 мкР/ч.

Основная погрешность измерения мощности составляет 30 %.

Время определения мощности экспозиционной дозы составляет 36 секунд.

Общий вид прибора “Мастер-1” приведен на рисунке 1.

1. Клипса-контакт, предназначенная для включения питания прибора.

2. Табло индикатора.

3. Кнопка «ПУСК» - для включения измерений.

Рисунок1.1 - Общий вид прибора «Мастер -1»

Дозимерт-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “СОСНА” предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях, в том числе:

· измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (0,01¸9,99 мР/ч);

· измерения плотности потока b-излучения с поверхностей (10¸5000 част/(см2×мин);

· оценки объемной активности b-излучающих радионуклидов в жидких и твердых веществах.

Общий вид прибора АНРИ-01-02 “Сосна” приведен на рисунке 2.

1. Цифровое жидкокристаллическое табло.

2. Выключатель питания.

3. Переключатель режимов работы.

4. Кнопка «КОНТР» - контроль работоспособности прибора.

5. Кнопка «ПУСК» - включения измерения.

6. «СТОП» - выключения измерений в режиме работы «Т».

7. Задняя крышка прибора.

8. Фиксатор задней крышки прибора.

Рисунок 1.2 - Общий вид прибора АНРИ-01-02 «Сосна»

 

 

Результаты измерений, полученные с помощью приборов “Мастер-1” и АНРИ-01-02 “Сосна”, не могут быть использованы для официальных заключений государственными органами.

Порядок проведения работы

3.1 Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью дозиметра “Мастер-1”

1. Включить прибор, для чего освободить клипсу-контакт (поз.1 на рис.1) от изоляционного материала.

2. Для проведения измерения нажмите кнопку “Пуск” (поз.3 на рис.1), при этом на цифровом табло должны появиться цифры 0.00, а справа от цифр мигающий знак “СЧ”.

3. Через 36 секунд счет импульсов прекращается, на табло устанавливается число, которое нужно умножить на 100, чтобы получить значение мощности экспозиционной дозы в микрорентгенах в час (мкР/ч).

4. Повторить измерения 8 раз, нажимая кнопку “Пуск” после завершения очередного подсчета импульсов.

5. Полученные результаты занести в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1 - Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч

№ п/п                
«Мастер-1»                
«Сосна»                

 

Вывод

Сделать вывод по проделанной работе. Отразить в выводе полученные результаты по каждому из приборов и дать им анализ (сравнить с допустимыми нормами).


Теоретическая часть.

При прохождении ионизирующих излучений через различные вещества их энергия поглощается этими веществами. Главным образом она затрачивается на ионизацию, то есть превращение атомов и молекул в ионы.

Энергия ионизирующего излучения, поглощенная единицей массы вещества называется поглощенной дозой.

, (2.1)

 

где dE - приращение средней энергии, переданной излучением веществу в элементарном объеме, Дж.

dm - масса вещества в элементарном объеме, кг.

D - поглощенная доза, Гр.

В СИ она измеряется единицей Грей (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг. Внесистемная единица поглощенной дозы - рад: 1 рад = 0,01 Гр.

Поглощенная доза может быть определена в любом веществе и создается всеми видами ионизирующих излучений (альфа-, бета-, гамма-излучениями, потоками нейтронов и других элементарных частиц).

Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, носит название мощности поглощенной дозы и измеряется в Гр/час, Гр/с, мГр/час, рад/с, рад/год и т.д.

Следует отметить, что 1 рентген экспозиционной дозы (по всему спектру g-излучения до энергии 3 МэВ) соответствует поглощенной дозе в биологической ткани в 0,96 рад, а в воздухе - 0,88 рад, т.е. в среднем 1Р»0,93рад.

Для оценки воздействия ионизирующих излучений на биологическую ткань стандартного состава используют эквивалентную дозу.

Эквивалентная доза ионизирующего излучения H определяется как поглощенная доза излучения D, умноженная на средний коэффициент качества излучения для биологической ткани стандартного состава к и на модифицирующий фактор N - произведение эмпирических коэффициентов, которое в настоящее время принимается равным единице:

 

(2.2)

где j - индекс вида излучения.

Эквивалентная доза используется в радиационной безопасности для учета вредных эффектов биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений при хроническом облучении человека малыми дозами, не превышающими 25 миллизивертов в год. Ее нельзя использовать для оценки последствий аварийного облучения человека, тогда используется только поглощенная доза.

Стандартный состав биологической ткани принимается следующим (по массе): 10.1 % водорода, 11.1 % углерода, 2.6 % азота, 76.2 % кислорода.

Средний коэффициент качества излучения к - безразмерный коэффициент, предназначенный для учета влияния микрораспределения поглощенной энергии ионизирующего излучения на размер вредного биологического эффекта. Для гамма- и бета-излучения к = 1, для альфа-излучения к = 20, для ней-тронного излучения к = 10.

В системе СИ единицей измерения эквивалентной дозы является Зиверт (Зв). Внесистемная единица - БЭР (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 БЭР.

Так как средний коэффициент качества для гамма-излучения равен 1, то величина поглощенной дозы, создаваемой этим излучением в воздухе, будет соответствовать эквивалентной дозе, образующейся в биологической ткани.

Измеряемая в воздухе величина получила название полевой эквивалентной доза гамма-излучения.

Для приближенных расчетов можно считать, что 1 БЭР = 1Р = 1 рад.

Отношение полевой эквивалентной дозы гамма-излучения за определенный интервал времени к этому интервалу времени называется мощностью полевой эквивалентной дозы гамма-излучения:

(2.3)

где dH - приращение полевой эквивалентной дозы гамма-излучения,

dt - интервал времени.

 

Мощность полевой эквивалентной дозы измеряется в Зв/час, мЗв/час, мкЗв/час, БЭР/час.

Зная мощность полевой эквивалентной дозы и время облучения можно рассчитать величину эквивалентной дозы (дозовую нагрузку), получаемую человеком, по формуле:

, (2.4)

 

Соотношение между единицами мощности экспозиционной дозы и полевой эквивалентной дозы g-излучения:

1 мкР/час = 0,01 мкЗв/час или 100 мкР/час = 1мкЗв/час.

Биологический эффект воздействия ионизирующего вида излучения зависит от вида излучения, энергии частиц и гамма-квантов.

Средняя эквивалентная доза - среднее значение эквивалентной дозы Нт в ткани или органе Т с массой mт.

 

Эффективная эквивалентная доза НЕ - сумма средних эквивалентных доз Нт в различных органах, умноженных на соответствующие взвешивающие коэффициенты Wт:

, (2.5)

 

Взвешивающие коэффициенты W т характеризуют отношение риска облучения данного органа или ткани к суммарному риску при равномерном облучении всего тела. Они позволяют выровнять риск облучения вне зависимости от равномерности облучения тела человека.

Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ) рекомендованы следующие значения взвешивающих коэффициентов для различных органов и тканей человека:

· половые железы - 0,2 ¸ 0.25;

· молочная железа - 0.15;

· красный костный мозг - 0.12;

· легкие - 0.12;

· щитовидная железа - 0.03;

· поверхность кости - 0.03;

· желудок - 0.06;

· все остальные органы в сумме - 0.3.

Сумма взвешивающих коэффициентов для всего организма равна 1.

 

Согласно нормам радиационной безопасности НРБ-2000 устанавливается три группы критических органов:

1. Все тело, гонады, красный костный мозг;

2. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно - кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза;

3. Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени, стопы.

 

Для каждой группы критических органов устанавливаются различные предельно допустимые эквивалентные дозы (ПДД) для профессионалов, непосредственно работающих с источниками ионизирующих излучений, (категория А) или пределы дозы (ПД) для ограниченной части населения, которая по условиям проживания или профессиональной деятельности могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений, (категория Б) за календарный год. Для первой группы критических органов эти

величины имеют наименьшие значения, а для третьей - наибольшие.

 

Коллективная эквивалентная доза (Нкол) -- это сумма индивидуальных эквивалентных доз у данной группы людей умноженных на число людей в этой группе:

, (2.6)

где Рi - число лиц в данной группе, получивших эквивалентную дозу Нi.

 

Коллективная эквивалентная доза выражается в человеко-зивертах или человеко-бэрах:

1чел.-Зв = 100 чел.- бэр.

Все отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений на людей (онкологические, мутагенные) носят случайный характер и их вероятность рассчитывается исходя из величины коллективной эквивалентной дозы.

 

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ: дозиметр бытовой “ДКГ-105”, прибор

комбинированный для измерения ионизирующих излучений “РКСБ-104”.

 

2. Характеристики приборов

 

Дозиметр ДКГ-105 предназначен для измерения мощности полевой эквивалентной дозы и величины полевой эквивалентной дозы гамма-излучения.

Диапазоны измерения:

· мощности полевой эквивалентной дозы (МЭД) - от 0.1 до 99.9 микрозивертов в час (мкЗв/ч),

· полевой эквивалентной дозы (ЭД) - от 0 до 999 микрозивертов (мкЗв).

Диапазон энергий регистрируемого излучения от 0.0595 до 1.25 МэВ.

Время установления показаний при измерении МЭД:

не более 30 с при 10 мкЗв/ч;

не более 240 с при 0.1 мкЗв/ч.

 

Общий вид прибора “ДКГ-105” приведен на рисунке 2.1.

 

1. Табло индикатора.

2. Переключатель “ВКЛ” включения питания прибора.

3. Переключатель рода работы “Д-МД“.

4. Цифровое значение измеряемой величины

5. Международное обозначение единиц измеряемой величины.

6. Сектора обозначающие пороговые значения мощности эквивалентной дозы: 0.6; 1.2; 2.4 мкЗв/ч соответственно.

7. Знак истощения батареи питания.

 

Рисунок 2.1 - Общий вид прибора ДКГ-105

 

Прибор РКСБ-104 предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:

· мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;

· плотности потока бета-излучения с поверхности;

· удельной активности бета-излучающих радионуклидов в веществах;

· звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения, установленного потребителем.

Общий вид прибора «РКСБ-104» приведен на рисунке 2.2.

Основные технические данные и характеристики.

1. Диапазон измерений мощности полевой эквивалентной дозы гамма-

излучения - 0.1 - 99.99 мкЗв/ч.

- Диапазон измерений плотности потока бета-излучения с поверхности - 0.1 - 99.99 1/(с·см2) или 6 - 6000 1/(мин·см2).

- 3. Диапазон измерений удельной активности бета-излучающих радионуклидов - 2·103 - 2·106

- Бк/кг или 5.4·10-8 - 5.4·10-5 Ки/кг.

- 4. Диапазон энергии регистрируемых излучений:

- бета-излучения - 0.5 - 3.0 МэВ;

- гамма-излучения - 0.06 - 1.25 МэВ.

- 5. Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений:

- мощности полевой эквивалентной дозы - до 40 %;

- плотности потока бета-излучения - до 60 %;

- удельной активности - до 60 %.

- 6. Время измерения:

- мощности полевой эквивалентной дозы - 28 или 280 секунд;

- плотности потока бета-излучения - 18 или 180 секунд;

- удельной активности - 40 или 400 секунд.

 

 

1 - корпус;

2 - задняя крышка;

3 - съемная крышка отсека питания;

4 - крышка-фильтр;

5 - запирающая защелка крышки-фильтра;

6 - жидкокристаллический индикатор;

S1 - выключатель питания;

S2 - переключатель режима работы прибора;

S3 - тумблер переключения поддиапазонов;

S4 - кодовый переключатель рода работ.

Рисунок 2.2 - Общий вид прибора “РКСБ-104

 

 

При минимальном значении измеряемой величины требуется максимальное время проведения замеров.

Прибор обеспечивает возможность установки любого из 31-го возможного порога срабатывания сигнализации по мощности полевой эквивалентной дозы в диапазоне 0.1 - 16 мкЗв/ч..

Примечание. Приборы ДКГ-105 и РКСБ-104 являются бытовыми, поэтому результаты измерений, полученных с их помощью, не могут быть использованы государственными органами для выдачи официальных заключений о радиационной обстановке.


Порядок проведения работы

G-излучения

· Снять заднюю крышку-фильтр (4) прибора. Для этого необходимо сместить вниз запирающую защелку (5) и, подав на себя верхнюю часть крышки-фильтра, извлечь ее осторожным движением вверх.

· Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом:

S4.1, S4.3, S4.7, S4.8 в положение “0”;

S4.2, S4.4, S4.5, S4.6 в положение “1”, как показано на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Положение движков кодового переключателя

 

Установить на место крышку-фильтр.

· Перевести органы управления прибора тумблера S2 и S3 в верхнее положение (“MESS” для S2 и “х0.01

х0.01

х200” для S3)

· Перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”);

· Через 28 секунд прибор выдаст прерывистый звуковой сигнал и в правом нижнем углу табло индикатора должен появиться символ “F”;

· Появившееся на табло индикатора 4-х разрядное число необходимо умножить на пересчетный коэффициент (который указывается тумблером S 3 и составляет 0.01 при измерениях мощности полевой эквивалентной дозы), что даст величину в микрозивертах в час (мкЗв/ч);

 

· Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 2.2;

· После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет из-мерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 2.2;

 

Таблица 2.2- Мощность полевой эквивалентной дозы, мкЗв/ч

№ п/п                
Мощность полевой эквивалентной дозы, мкЗв/ч                

· Выключить прибор, для чего перевести тумблер S1 (красного цвета) в нижнее положение (“AUS”).

Вывод

Сделать вывод по проделанной работе. Отразить в выводе полученные результаты по каждому из приборов и дать им анализ (сравнить с допустимыми нормами).


Теоретическая часть

Бета-распадом называется процесс превращения нестабильного ядра в ядро с тем же массовым числом заряд которого отличается от исходного на Dz=±1, сопровождаемый испусканием электрона, позитрона или захватом электрона с оболочки атома. Одновременно ядро испускает нейтрино или антинейтрино.

Известны три вида бета-распада.

- b- - распад, при котором из ядра вылетает электрон и антинейтрино () и образуется ядро с тем же массовым числом, но с увеличением на единицу атомным номером (Dz = +1):

, (3.1)

 

Простейшим примером такого распада является распад свободного нейтрона по схеме:

, (3.2)

 

За счет этого процесса рождается электрон внутри ядра.

- b+ - распад, при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино, а новое ядро имеет атомный номер на единицу меньше (Dz = -1):

 

, (3.3)

 

По такому механизму может проходить распад протона внутри ядра:

, (3.4)

 

- Электронный захват, при котором ядро захватывает электрон с атомной оболочки и испускает нейтрино:

, (3.5)

 

Чаще всего захват происходит с К -оболочки (ближайшей к ядру) и потому процесс называется К-захватом, но он возможен и для других оболочек. При этом внутри ядра один протон превращается в нейтрон:

, (3.6)

 

Явление К -захвата сопровождается характеристическим рентгеновским излучением, возникающим, когда освободившееся место на К -оболочке заполняется электронами, находящимися на более высоких уровнях.

У естественных радиоизотопов наблюдается только b- - распад.

Основные загрязнители территории Республики Беларусь после аварии на ЧАЭС - цезий-137 и стронций-90 - являются b- -активными и распадаются согласно уравнениям:

, (3.7)

где - ядро иттрия

, (3.8)

 

где - ядро бария в возбужденном состоянии. Возбуждение снимается испусканием гамма-кванта, поэтому цезий-137 является источником бета- и гамма-излучения одновременно.

Период полураспада, т.е. время в течение которого количество имеющихся радиоактивных ядер уменьшается в два раза, для стронция-90 составляет 28,6 года, для цезия-137 – 30,174 года.

Естественный радиоизотоп калий-40 также является b - активным и распадается согласно уравнению:

, (3.9)

 

Период полураспада калия-40 составляет 1,28·109 лет (примерно миллиард лет).

На исследуемых поверхностях с наибольшей вероятностью могут находится изотопы стронций-90, цезий-137 или калий-40, в результате распада которых образуется поток бета-частиц.

Поток ионизирующих частиц - это отношение числа ионизирующих частиц dN, проходящих через данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу:

, (3.10)

 

Плотность потока ионизирующих частиц (гамма-квантов) j - выражается числом частиц (гамма-квантов) в единицу времени (dF), падающих на единицу поверхности, перпендикулярной потоку частиц (dS): . (3.11)

 

Плотность потока измеряется в частицах на см2 за минуту (1/см2·мин или см-2·мин-1), а также в частицах на см2 за секунду (1/см2·с или см-2·с-1).

 

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ: прибор комбинированный РКС-107, дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “Сосна”, прибор РКСБ-104.

 

Характеристики приборов

 

Порядок проведения работы

 

Помощью прибора РКС-107.

3.1.1 Подготовка прибора РКС-107 к работе:

1.Проверьте работоспособность прибора, для чего:

· нажмите кнопку включения “ВКЛ”; при этом на табло жидкокристаллического индикатора должны появиться символы "000", а указатель режима работы

- показать на режим измерения мощности полевой эквивалентной дозы "мкЗв/ч";

· нажмите кнопку “ПУСК”; при этом на табло появится точка между 1-ым и 2-ым цифровыми символами и начнет пульсировать указатель режима работы.

Примерно через 53 с прибор должен зарегистрировать значение мощности полевой эквивалентной дозы внешнего гамма-излучения в микрозивертах в час.

В момент регистрации измеренной величины раздается кратковременный

звуковой сигнал. Указатель режима работы перестает пульсировать, показания

устанавливаются до повторного нажатия кнопки пуска или автоматического

выключения прибора кнопкой “ВЫКЛ”.

Прибор работоспособен, если он регистрирует на табло внешний фон гамма-излучения, символ разряда батареи отсутствует, а прибор автоматически отключается через (20-400) с после окончания измерений.

· выключите прибор кнопкой “ВЫКЛ”.

2. Аналогично можно проверить работоспособность прибора при других положениях указателя режима его работы -"1/(с·см2)" и "Бк/г·10". Режим работы выбирается нажатием кнопки “РЕЖИМ”. Прибор зарегистрирует фоновые значения плотности потока бета-излучения и удельной активности. Время измерений будет равным соответственно (37±1,0) с и (240±6) с.

На этом подготовка прибора к работе и проверка его работоспособности

заканчивается.

 

3.1.2 Измерение прибором РКС-107:

· Включите прибор, нажав кнопку “ВКЛ”.

· Нажмите кнопку “РЕЖИМ” и установите указатель режима работы прибора в положение "1/(с·см2)" - среднее положение на индикаторе.

· Не поднося прибор к исследуемой поверхности ближе, чем на расстоянии 150 см, нажмите кнопку “ПУСК”, что сопровождается коротким звуковым сигналом. Указатель режима работы начнет пульсировать, через (37±1.0) с отсчет прекратится, вновь раздастся кратковременный звуковой сигнал. Запишите полученный результат в таблицу 3.1 в строку (jф).

 

Таблица 3.1 - Результаты измерений прибором РКС-107

№ п/п                
jф, 1/(с×см2)                
jп, 1/(с×см2)                

Повторите измерения 8 раз и запишите полученные результаты в таблицу 8 в строку (jф).

· Выключите прибор, нажав кнопку “ВЫКЛ”.

· Снимите заднюю крышку-фильтр (поз.4 на рис.7). Поднесите прибор к исследуемой поверхности на расстоянии не далее 1 см от нее. Включите прибор кнопкой “ВКЛ”, установите режим "1/(с·см2)", а затем нажмите кнопку “ПУСК”. Через (37±1.0) с отсчет прекратится. Запишите полученный результат в таблицу 3.1 в строку (jп).

· Повторите измерения 8 раз и запишите полученные результаты в таблицу 3.1 в строку (jп).

· Выключите прибор. Установите крышку-фильтр на место.

 

3.1.3 Статистическая обработка полученных результатов:

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (представленных в строках (jф) и (jп) в таблице 3.1);

2. Найти средние значения для каждого ряда, учитывая только значимые результаты;

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

5. Найти погрешности измерения каждого ряда.

6. Найти суммарную погрешность измерений, сложив погрешности двух рядов.

Определите загрязненность поверхности бета-излучающими радионуклидами, характеризующуюся величиной плотности потока бета-частиц с поверхности (j), по формуле:

j = jпср - jфср, (3.1)

где jпср - среднее значение плотности потока излучения с поверхности в бета-частицах в секунду с квадратного сантиметра,

jфср.- среднее фоновое значение плотности потока бета-излучения в бета-частицах в секунду с квадратного сантиметра.

Þ Если величина плотности потока получается отрицательная, следовательно

поверхность не имеет бета-загрязнения.

 

Вывод

Сделать вывод по проделанной работе. Отразить в выводе полученные результаты по каждому из приборов и дать им анализ (сравнить с допустимыми нормами).


Характеристики приборов

 

Радиометр КРВП-3Б

Радиометр КРВП-3Б - стационарный прибор, который предназначен для измерения объемной бета-активности воды и пищевых продуктов.

Радиометр обеспечивает измерение объемной бета-активности воды и пищевых продуктов, загрязненных бета-активными веществами в пределах:

1) прямым методом от 5×10-9 до 5×10-6 Ки/л при измерении воды и пищевых продуктов;

2) методом с предварительным обогащением от 1×10-10 до 1×10-8 Ки/л при измерении бете-активности воды, загрязненной радионуклидами стронций-90+иттрий-90.

Пределы допускаемых значений основной погрешности радиометра не

должна превышать ± 20 % относительно измеряемого значения источника бета-

излучения с радионуклидами стронций-90+иттрий-90.

 

Предельные масса и габаритные размеры блоков радиометра приведены в таблице 4.3.

 

Таблица 4.3 - Масса и габаритные размеры блоков радиометра

№ п/п Наименование блока Габаритные размеры, мм Масса,кг
  Пересчетный блок 260х350х175 10,5
  Блок детектирования бета-излучения 255х246х285 70,0
  Блок обработки 310х275х385 15,5

 

 

Общий вид основных блоков представлен на рисунках 4.1-4.3.

 

Пересчетный блок

Пересчетный блок состоит из литого металлического корпуса и шасси, на котором смонтированы в







Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.