Orb Met Uk Ekonom

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«Витебский государственный технологический университет»

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по разделу «Радиационная безопасность»

курса «Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность»

для студентов экономических специальностей дневной формы обучения

Витебск 2001

2

УДК 539.16:628.518 Лабораторный практикум по курсу «Защита населения и хозяйствен-

ных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность» для студентов экономических специальностей дневной формы обучения.

Составители: д.т.н., проф. С.Г. Ковчур к.т.н., доц. В.Н. Потоцкий

ст. преп. И.Д. Васильев ст. преп. В.В. Ушаков инж. А.А. Трутнёв

В лабораторном практикуме приводятся работы, каждая из кото-

рых, помимо порядка проведения измерений, включает теоретическую часть, необходимую для понимания физического смысла проводимых экс-периментов, и правила охраны труда при проведении опытов. В каждой работе приводятся основные характеристики дозиметрических и радио-метрических приборов, используемых для измерений. Приводятся основ-ные формулы, необходимые для проведения статистической обработки по-лучаемых результатов. Выполнение изложенных в практикуме лаборатор-ных работ дает возможность студентам получить навыки работы как с про-стейшими бытовыми дозиметрами, так и со стационарными более слож-ными радиометрическими приборами.

Лабораторный практикум составлен на основе учебной программы для ВУЗов «Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность» (Учебная программа согласована с МВД РБ 23 мая 1999 г. и утверждена Министерством образования РБ 26 мая 1999 г.)

Одобрено кафедрой охраны труда и промышленной экологии УО «Витебский государственный технологический университет»

«29» октября 2001 г. протокол № 3. Рецензент доц. В.Я. Казарновский Редактор к.т.н., ст. преп. В.В. Дрюков Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским сове-

том УО «ВГТУ» «27» ноября 2001 г. протокол № 6. Ответственный за выпуск А.А. Трутнёв УО «Витебский государственный технологический университет»

Подписано к печати __________ Формат _________ Уч.-изд. лист _______ Офсетная печать_______ Тираж ______ экз. Заказ № ______ Цена _____ Отпечатано на ризографе УО «Витебский государственный технологиче-ский университет». Лицензия ЛП 89 от 18 декабря 1997 г. 210035, г. Витебск, Московский пр-т, 72.

3

Введение Проведение лабораторных работ по разделу “Основы радиационной

безопасности” курса “Защита населения и ОНХ в ЧС” позволяет решить следующие задачи:

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

2. Ознакомить студентов с различными дозиметрическими величи-нами и методами их определения.

3. Привить навыки работы как с простейшими бытовыми дозиметри-ческими приборами, так и с более сложными стационарными радиометра-ми.

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 каж-дой работы студентам необходимо обращать особое внимание на теорети-ческую 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. Фамилия и группа. 2. Дата выполнения. 3. Название работы. 4. Теоретическое обоснование. 5. Порядок подготовки приборов и выполнения работы. 6. Математическую обработку полученных результатов или расчет-

ную часть на основе полученных результатов. 7. Выводы по результатам работы. Если отчеты оформлены без соответствия вышеизложенным

требованиям, то работа не допускается к защите пока не будут уст-ранены обнаруженные недостатки.

Отчеты могут оформляться на отдельных листах, в отдельных тетра-

дях или в конспекте лекций. При выполнении лабораторных работ студенты должны соблюдать

следующие требования: • бережно относиться к приборам и оборудованию; • не включать приборы без разрешения преподавателя или лаборанта; • закончив измерение, сразу выключать питание приборов;

4

• обнаружив неисправность прибора, немедленно сообщать об этом преподавателю или лаборанту. В лаборатории студенты должны соблюдать следующие меры пре-

досторожности: • при измерении плотности потока бета-излучения с поверхности контей-нера с радиоактивным источником не открывать упаковочный полиэтиле-новый пакет и сам контейнер, а также не класть его на край стола, чтобы избежать случайного падения; закончив измерения сразу же сдать контей-нер преподавателю; • при проведении измерений плотности потока с экрана монитора очень аккуратно снимать и устанавливать защитный стеклянный экран, чтобы он не разбился; • при работе на стационарном радиометре КРВП-3Б, прежде чем вклю-чать питание, обязательно проверить наличие заземления; • при проведении измерения объемной и удельной активности стараться избегать попадания исследуемых веществ на кожу рук и одежду, а после завершения работы обязательно помыть руки.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ Статистическая обработка результатов имеет две основные задачи:

• представить результаты нескольких измерений в компактной форме; • оценить надежность полученных результатов, т.е. степень их соответст-вия истинному значению определяемой величины. Для решения этих задач необходимо предварительно оценить значи-

мость и воспроизводимость полученных результатов. Значимость результатов оценивается если в серии параллельных оп-

ределений один из результатов представляется сомнительным, т.е. доволь-но значительно отличается от всех других результатов. Чтобы решить, ос-тавлять этот результат для вычисления среднего или отбросить как промах оценивается его значимость с помощью Q-критерия, который также назы-вают критерием значимости:

QX X

R=

−1 2 ,

где: X1 - сомнительный результат; X2 - результат, который ближе всего к X1 по значению; R - размах варьирования - разность между предельными значениями определяемой величины, т.е. максимальным и минимальным значениями.

5

Вычисленное значение Q-критерия сравнивают с табличным значе-нием, которое определяется по таблице 1 в зависимости от числа измере-ний n и доверительной вероятности Р, которая обычно принимается рав-ной 0,95. Сомнительный результат следует отбросить, если Q > Qтабл., в противном случае, его оставляют для дальнейших расчетов. При проверке значимости результатов Р=0,95 означает, что при Q < Qтабл. результат будет значим не менее, чем в 95 случаях из 100.

Таблица 1

Значения Qтабл для Р = 0.95 и различных n n 3 4 5 6 7 8 9 10

Q (0.95) 0.94 0.77 0.64 0.56 0.51 0.48 0.44 0.42

Используя только значимые результаты находят среднее значение по

формуле:

XX

ni

=∑

,

где: Хi - каждый значимый результат;

n - количество значимых результатов. Зная среднее значение можно оценить воспроизводимость результа-

тов, т.е. степень близости отдельных результатов к среднему значению. Количественной характеристикой воспроизводимости является стандарт-ное или среднеквадратичное отклонение, которое рассчитывается по фор-муле:

( )S

X Xn

i=

−−

∑2

1 ,

где: Хi - каждое измеренное значение;

Х - среднее значение; n - число измерений. Стандартное отклонение равно 0 если каждое единичное измерение

равно среднему значению, т.е. при абсолютной воспроизводимости. Сле-довательно, чем больше величина стандартного отклонения, тем хуже вос-производимость результатов.

6

Квадрат стандартного отклонения называют дисперсией и также мо-жет рассматриваться как характеристика воспроизводимости:

( )S

X Xn

i2

2

1=

−−

∑ ,

где: Хi - каждое измеренное значение;

Х - среднее значение; n - число измерений.

Соотношение дисперсией двух рядов называется критерием Фишера

(F-критерием) и позволяет определить принадлежат ли эти ряды к одной генеральной совокупности.

( )

FSS

S S

=

⟩

22

12

22

12

,

Вычисленный F-критерий сравнивают с табличным значением, при-

веденным в таблице 2, которое зависит от заданной доверительной вероят-ности (обычно принимают Р=0,95) и числа измерений.

Таблица 2

Значения F-критерия для Р=0,95 при различном количестве измерений

n2 n1 3 4 5 6 7 8

3 1.9 1.9 1.9 19.15 19.3 19.35

4 9.5 9.3 9.1 9.0 8.9 8.85

5 7.0 6.7 6.4 6.3 6.2 6.0

6 5.8 5.5 5.2 5.1 5.0 4.9

7 5.1 4.8 4.5 4.4 4.3 4.2

8 4.7 4.4 4.1 4.0 3.9 3.8

Если вычисленный F-критерий меньше табличного значения, то

можно считать, что оба ряда значений характеризуют одну и ту же гене-ральную совокупность.

7

Пользуясь найденным значением стандартного отклонения можно оценить надежность единичного и среднего результата, решив тем самым одну из главных задач статистической обработки.

Под оценкой надежности результатов понимают нахождение довери-тельных границ. Доверительные границы - это пределы области вокруг экспериментально найденного единичного или среднего результата, внут-ри которой следует ожидать с заданной степенью доверительной вероятно-сти нахождения истинного значения единичного или среднего результата. Вероятность нахождения истинного значения в доверительном интервале задается через коэффициент нормированных отклонений t, который опре-деляется по таблице 3 в зависимости от доверительной вероятности и чис-ла степеней свободы (n - 1).

Таблица 3

Значения коэффициента нормированных отклонений при различной доверительной вероятности

n - 1 Значения t при различных Р

(в %)

n - 1 Значения t при различных

Р (в %)

95 99 99.9 95 99 99.9

1 12.7 63.7 637 8 2.31 3.36 5.04

2 4.3 3.92 31.6 9 2.26 3.25 4.78

3 3.18 5.84 12.9 10 2.23 3.17 4.59

4 2.78 4.6 8.6 11 2.2 3.11 4.44

5 2.57 4.03 6.86 12 2.18 3.06 4.32

6 2.45 3.71 5.96 13 2.16 3.01 4.22

7 2.36 3.5 5.4 14 2.14 2.98 4.14

Интервал, ограниченный этими пределами называют доверительным

интервалом. В случае малой выборки, доверительные границы находят из сле-

дующих уравнений. Для единичного определения: µ = ± ⋅x t S ,

где: t - коэффициент нормированных отклонений, S - стандартное отклонение.

8

Для среднего из нескольких определений:

µ = ±⋅

xt S

n ,

где: t - коэффициент нормированных отклонений, S - стандартное отклонение, n - число измерений.

Таким образом статистическая обработка позволяет оценить значи-

мость, воспроизводимость и надежность полученных результатов.

Зная доверительные границы, легко можно найти погрешность изме-рений в процентах по формуле:

∆ =⋅⋅

⋅t Sn x

100% ,

где: t - коэффициент нормированных отклонений, S - стандартное отклонение, n - число измерений.

9

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение мощности экспо-зиционной 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 за-

ряда всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном тормо-жении электронов и позитронов, которые первоначально были образованы фотонами гамма-излучения в элементарном объеме воздуха к массе возду-ха в этом объеме:

X =dQdm .

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 экс-

позиционной дозы за интервал времени к этому интервалу времени:

dtdX=X& .

Мощность экспозиционной дозы обычно выражается во внесистем-

ных единицах - Р/ч (рентген в час), мР/ч (миллирентген в час), мкР/ч (мик-рорентген в час).

1 Р/ч = 103 мР/ч = 106 мкР/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 мощно-

сти дозы ионизирующего излучения, называются дозиметрами.

10

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

X = X dt0

t

& ⋅∫ .

Экспозиционная доза, которая создается естественными источника-

ми, образует естественный фон на всей поверхности земного шара. Естественный фон излучения - это доза ионизирующего излуче-

ния, создаваемая космическим излучением и излучением естественно рас-пределенных природных радиоактивных элементов.

Космическое излучение, которое постоянно воздействует на атмо-сферу 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 космическо-го излучения затрачивается на ионизацию верхних слоев атмосферы.

Естественными радиоактивными веществами считают те, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. В пер-вую очередь это долгоживущие (с большим периодом полураспада) радио-активные элементы, которые образовались одновременно с образованием Земли: калий - 40 (период полураспада 1.3*109 лет), кальций - 48 (период полураспада 2*1016 лет), рубидий - 87 (период полураспада 6.2*1010 лет), олово - 124 (период полураспада 2*1017 лет), теллур - 130 (период полурас-пада 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*108 лет), уран - 238 (пе-риод 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, образующихся в результате последовательных альфа- и бета-распадов, с периодами полураспада от 3*10-7 секунды (ас-тат -216) до 2.5*105 лет (уран - 234). Конечным элементом во всех трех се-мействах являются стабильные изотопы свинца - 206, 207, 208.

К естественным радиоактивным элементам относятся также радио-нуклиды, образующиеся в верхних слоях атмосферы под действием пер-вичного космического излучения: углерод - 14, сера - 35, хлор - 36, тритий (водород - 3), кислород - 18.

11

В настоящее время известно более 100 естественных радионуклидов. Поскольку по химическим свойствам радиоизотопы не отличаются от ста-бильных, 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 ра-дионуклиды 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 ка-лий-40, затем следуют рубидий-87, уран-238, торий-232, уран-235, лантан-138. Остальные радионуклиды играют гораздо меньшую роль либо в след-ствие большого периода полураспада (1016 - 1021 лет), либо из-за очень низкого содержания в земной коре.

Следует отметить, что в смеси изотопов данного элемента содержа-ние радионуклидов постоянно. Так, например, содержание калия-40 в сме-си изотопов калия составляет 1.19*10-2 %, рубидия-87 - 27.85 %. У висму-та, тория и урана все изотопы радиоактивны.

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

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

Фон - это доза ионизирующего излучения, которая создается естест-венным фоном и излучением посторонних источников.

В глобальном масштабе посторонними источниками являются ис-кусственные радионуклиды, которые были выброшены в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия.

В любом помещении измеряется фон, т.к. там посторонними источ-никами являются продукты распада естественных изотопов, содержащихся в строительных материалах, т.е. в результате деятельности человека про-исходит накопление радиоизотопов в помещении или вблизи зданий и со-оружений. 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 зда-ниям и сооружениям.

Естественное фоновое значение мощности экспозиционной дозы для Беларуси составляет 10-15 мкР/ч.

12

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ: дозиметр бытовой “Мастер-1” (ин-дикатор мощности дозы), дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “Со-сна”.

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.

Рисунок 1. Общий вид прибора “Мастер-1”.

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

• измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения; • измерения плотности потока бета-излучения с поверхностей;

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

2. Табло индикатора. 3. Кнопка “ПУСК” для включения измерений.

13

• оценки объемной активности бета-излучающих радионуклидов в жидких и твердых веществах.

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

Рисунок 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 за-ключений государственными органами.

1. Цифровое жидкокристаллическое табло. 2. Выключатель питания. 3. Переключатель режимов работы. 4. Кнопка “КОНТР”- контроля работоспособности прибора. 5. Кнопка “ПУСК” - включения измерения . 6. Кнопка “СТОП” - выключения измерений в режиме работы “Т”. 7. Задняя крышка прибора. 8. Фиксатор задней крышки прибора.

14

Требования техники безопасности при выполнении лабора-торной работы

К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие

инструктаж по охране труда и технике безопасности. При работе с приборами запрещается: 1. Оставлять приборы без присмотра. 2. Работать с приборами, у которых сняты защитные крышки. 3. Самостоятельно устранять неисправность приборов. Заметив нарушения кем-либо инструкции по технике безопасности,

не оставайтесь к этому безучастным и предупредите нарушителя о необхо-димости соблюдать требования охраны труда, ТБ и ПБ.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью до-зиметра “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 устанавливает-ся 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 4.

Таблица 4

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Мощность экспозицион-ной дозы, мкР/ч

15

Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью до-зиметра-радиометра АНРИ-01-02 “Сосна”

Подготовить прибор к работе

1. Включите прибор, для чего выключатель питания (поз.2 рис.2) пе-реведите в положение “ВКЛ”. На цифровом табло должно индицироваться: 0.000 или 0000

Включение прибора должно сопровождаться коротким звуковым сигналом. Если переключатель режима работы (поз. 3) находится в поло-жении “МД”, то после первого знака индицируется точка, если переключа-тель находится в положении “Т”, то эта точка отсутствует.

3. Если прибор после включения издает постоянный звуковой сигнал, то необходимо установить новый элемент питания.

4. Убедитесь в исправности электронной пересчетной схемы и тайме-ра прибора, для чего переведите переключатель режима работы (поз. 3) в положение “МД”, нажмите кнопку “контр.” (поз. 4) и удерживайте ее в нажатом состоянии до конца проведения контрольной проверки, а затем кратковременно нажмите кнопку “пуск” (поз. 5). На цифровом табло должны появиться три точки между цифровыми знаками и начаться отсчет чисел. Через (20 ± 5)с отсчет чисел должен прекратиться, окончание отсче-та должно сопровождаться коротким звуковым сигналом, а на табло долж-но индицироваться число 1,024.

После окончания отсчета отпустите кнопку “контр.”.

5. Если при проведении контрольного теста индицируемое число от-личается от указанного выше повторить еще раз контрольную проверку, как указано в пункте 4. Работа в режиме измерения мощности экспозиционной дозы γ-излучения

1. Подготовьте прибор к работе как описано выше. 2. Нажмите кратковременно кнопку “пуск”. При этом на цифровом

табло должны появиться точки после каждого разряда

0.0.0.0. и начаться счет импульсов.

3. Через 20±5 секунд измерение закончится, что будет сопровождаться звуковым сигналом, а на цифровом табло фиксируется число с одной точ-кой, например

16

0.012 Это показание прибора соответствует мощности экспозиционной дозы

гамма-излучения в миллирентгенах в час (мР/ч). Для математической об-работки результатов удобнее использовать целые числа, поэтому показа-ния прибора необходимо умножить на 1000, что будет соответствовать мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в микрорентгенах в час (мкР/ч).

4.Показание на цифровом табло сохранится до повторного нажатия на кнопку “пуск”, пока не будет выключен прибор.

5.Повторите измерение 8 раз. Для выполнения повторного измерения необходимо кратковременно нажать кнопку “пуск”, не выключая прибор. Полученные результаты занесите в таблицу 5.

Таблица 5 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Мощность экспозици-онной дозы, мкР/ч

6. После проведения измерений выключите прибор выключателем пи-

тания. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом носит слу-

чайный характер, поэтому при малых значениях мощности экспозицион-ной дозы (на уровне естественного фона) может наблюдаться значитель-ный разброс полученных результатов. Поэтому необходимо провести ста-тистическую обработку полученных результатов:

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каж-дого ряда измерений ( полученных с помощью различных приборов и при-веденных в таблицах 4 и 5);

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти диспер-сии;

4. Найти критерий Фишера и определить относятся ли оба полученных рада значений к одной генеральной совокупности;

5. Оценить надежность средних результатов каждого ряда; 6. Найти среднее значение двух рядов по формуле:

221 срср

ср

ХХX

+= .

7. Найти погрешности измерения каждого ряда и сравнить их между со-

бой.

17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Определение мощ-ности полевой эквивалентной дозы.

Цель работы: изучить характеристики дозиметрических приборов

“ДКГ-105” и “РКСБ-104” и научиться с их помощью измерять мощность эквивалентной дозы.


При прохождении ионизирующих излучений через различные веще-

ства их энергия поглощается этими веществами. Главным образом она за-трачивается на ионизацию, то есть превращение атомов и молекул в ионы.

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

dmdED = ,

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 = 1Дж/кг. Внесистем-

ная единицы поглощенной дозы - рад: 1 рад = 0,01 Гр. Поглощенная доза может быть определена в любом веществе и соз-

дается всеми видами ионизирующих излучений (альфа-, бета-, гамма-излучениями, потоками нейтронов и других элементарных частиц).

Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, носит назва-ние 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 γ-излучения до энергии 3 Мэв) соответствует поглощенной дозе в биологической ткани в 0,93 рад, т.е. 1Р ≈ 0,93 рад.

Для оценки воздействия ионизирующих излучений на биологиче-скую ткань стандартного состава используют эквивалентную дозу.

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

18

H D k N D k Nj j jj

= • • = • •∑ ,

где: j - индекс вида излучения. Эквивалентная доза используется в радиационной безопасности для

учета вредных эффектов биологического воздействия различных видов ио-низирующих излучений при хроническом облучении человека малыми до-зами, не превышающими 250 мЗв/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 % кислоро-да.

Средний коэффициент качества излучения к - безразмерный коэф-фициент, предназначенный для учета влияния микрораспределения по-глощенной энергии ионизирующего излучения на размер вредного биоло-гического эффекта. Для гамма- и бета-излучения к = 1, для альфа-излучения к = 20, для нейтронного излучения к = 10.

В системе СИ единицей измерения эквивалентной дозы является Зи-верт (Зв). Внесистемная единица - БЭР (биологический эквивалент рада).

1 Зв = 100 БЭР. Так как средний коэффициент качества для γ-излучения равен 1, то

величина поглощенной дозы, создаваемой этим излучением в воздухе, бу-дет соответствовать эквивалентной дозе, образующейся в биологической ткани.

Измеряемая в воздухе величина получила название полевой эквива-лентной дозы γ-излучения.

Для приближенных расчетов можно считать, что 1 БЭР = 1Р = 1 рад. Отношение полевой эквивалентной дозы γ-излучения за определен-

ный интервал времени к этому интервалу времени называется мощностью полевой эквивалентной дозы γ-излучения:

&H dHdt= ,

где: dH - приращение полевой эквивалентной дозы γ-излучения;

dt - интервал времени. Мощность полевой эквивалентной дозы измеряется в Зв/час, мЗв/час,

мкЗв/час, БЭР/час.

19

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

H H tt

d= •∫ &0

.

Соотношение между единицами мощности экспозиционной дозы и

полевой эквивалентной дозы γ-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 взвеши-вающие коэффициенты Wт:

H W HE T TT

= •∑ .

Взвешивающие коэффициенты Wт характеризуют отношение риска облучения данного органа или ткани к суммарному риску при равномер-ном облучении всего тела. Они позволяют выровнять риск облучения вне зависимости от равномерности облучения тела человека.

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

• половые железы - 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 - 0.3. Сумма взвешивающих коэффициентов для всего организма равна 1. Согласно нормам радиационной безопасности НРБ-76/87 устанавли-

ваются три группы критических органов: 1. Все тело, гонады, красный костный мозг; 2. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селе-

зенка, желудочно - кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза; 3. Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени, стопы.

20

Для каждой группы критических органов устанавливаются различ-ные предельно допустимые эквивалентные дозы (ПДД) для профессиона-лов, непосредственно работающих с источниками ионизирующих излуче-ний, ( категория А) или пределы дозы (ПД) для ограниченной части насе-ления, которое по условиям проживания или профессиональной деятель-ности может подвергаться воздействию ионизирующих излучений, (кате-гория Б) за календарный год. Для первой группы критических органов эти величины имеют наименьшие значения, а для третьей - наибольшие.

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

∑ ⋅=

iiiкол PНH ,

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 эквива-лентной дозы.

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

бор комбинированный для измерения ионизирующих излучений “РКСБ-104”.

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 мкЗв/ч, • полевой эквивалентной дозы (ЭД ) - от 0 до 999 (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 рис. 3.

21

Рисунок 3. Общий вид прибора ДКГ-105.

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 эквива-лентной дозы: 0,6; 1,2; 2,4 мкЗв/ч соответственно.

7. Знак истощения батареи питания.

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 ра-диометра 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 4. Основные технические данные и характеристики.

1. Диапазон измерений мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения – 0,1 – 99,99 мкЗв/ч.

2. Диапазон измерений плотности потока бета-излучения с поверхности – 0,1 – 99,99 1/(с ⋅ см2) или 6 - 6000 1/(мин ⋅ см2).

22

Рисунок 4. Общий вид прибора “РКСБ-104”. 1 - корпус; 2 - задняя крышка; 3 - съемная крышка отсека питания; 4 - крышка-фильтр; 5 - жидкокристаллический индикатор; S1 - выключатель питания; S2 - переключатель режима работы прибора; S3 - тумблер переключения поддиапазонов; S4 - кодовый переключатель рода работ.

23

3. Диапазон измерений удельной активности бета-излучающих радионук-лидов – 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.

При минимальном значении измеряемой величины требуется макси-мальное время проведения замеров.

Прибор обеспечивает возможность установки любого из 31-го воз-можного порога срабатывания сигнализации по мощности полевой эквива-лентной 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 за-ключений о радиационной обстановке.



инструктаж по охране труда и технике безопасности. При работе с приборами запрещается: 1. Оставлять приборы без присмотра. 2. Работать с приборами, у которых сняты защитные крышки. 3. Самостоятельно устранять неисправность приборов. Заметив нарушения кем-либо инструкции по технике безопасности,

не оставайтесь к этому безучастным и предупредите нарушителя о необхо-димости соблюдать требования охраны труда, ТБ и ПБ.

24

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Измерение мощности полевой эквивалентной дозы с помо-щью дозиметра ДКГ-105

1. Переведите переключатель Д-МД в положение МД и включите прибор. Если прибор включен и производится измерение ЭД, просто переведите переключатель в положение МД, при этом прибор будет продолжать из-мерение ЭД, параллельно с измерением МЭД.

2. На табло индицируются: пульсирующие показания величины измеряе-мой МЭД, международное обозначение единиц измеряемой величины (µSv/h) и пульсирующая точка (нижний сегмент поз.6 рис3), информи-рующая о том, что происходит накопление информации для расчета дос-товерного значения МЭД или дальнейшее его уточнение.

3. Включение секторов 2; 3; 4 сигнализирует о том, что измеренное значе-ние МЭД достигло 0.6; 1.2; 2.4 мкЗв/ч соответственно.

4. После прекращения пульсаций показаний величины МЭД занести полу-ченный результат в таблицу 6.

Таблица 6 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Мощность по-левой эквива-лентной дозы, мкЗв/ч

5. Повторите измерения МЭД 8 раз, для чего переключатель Д-МД пере-ведите в положение Д и верните в положение МД, при этом получен-ный ранее результат не сохранится, начинается новый цикл измерения.

6. Занести полученные результаты в таблицу 6.

Измерение мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения с помощью прибора РКСБ-104

Подготовить прибор к работе

1. Снять заднюю крышку-фильтр (поз. 4 на рис.4) прибора. Для этого не-обходимо сместить вниз запирающую защелку (5) и, подав на себя верх-нюю часть крышки-фильтра, извлечь ее осторожным движением вверх.

2. Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом: S4.1 - S4.6 в положение “1”; S4.7 - S4.8 в положение “0”, как показано на рисунке 5. 3. Установить на место крышку-фильтр.

25

4. Перевести органы управления прибора тумблера S2 и S3 в верхнее по-ложение (“MESS” для S2 и “х0.01

х0.01 х200” для S3)

5. Проверить работоспособность измерительной схемы прибора, для чего: • перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”), при этом прибор должен начать регистрировать внешний радиационный фон;

• через 28 секунд прибор должен выдать прерывистый звуковой сигнал и в правом нижнем углу табло индикатора должен появиться символ “F”;

• появившееся на табло индикатора четырехразрядное число необходимо умножить на пересчетный коэффициент (который указывается тумбле-

Am S 4.8 - “0” ϕ S 4.7 - “0” . H S 4.6 - “1” БД S 4.5 - “1” 100 S 4.4 - “1” 200 S 4.3 - “1” 400 S 4.2 - “1” 800 S 4.1 - “1” 1 0 Рисунок 5. Положение движков кодового переключателя.

26

ром S3 и составляет 0.01 при измерениях мощности полевой эквива-лентной дозы), что даст величину в микрозивертах в час (мкЗв/ч);

• выключить прибор, для чего перевести тумблер S1 (красного цвета) в нижнее положение (“AUS”). В качестве показаний прибора принимается цифровая величина, ко-

торая является значащей частью четырехразрядного числа, устанавливаю-щегося на табло после окончания цикла измерения. Например: индицируется число 0009, значащая часть - 9; индицируется число 0019, значащая часть - 19;

индицируется число 0199, значащая часть - 199; индицируется число 1119, значащая часть - 1119.

Для получения результата измерения конкретной физической вели-чины значащую часть числа надо умножить на пересчетный коэффициент, указанный для каждой измеряемой величины и каждого поддиапазона из-мерений на лицевой панели прибора, справа от тумблера S3. Единицы из-мерения получаемых результатов указаны на лицевой панели под табло индикатора тем же цветом, что и пересчетные коэффициенты для данной величины.

Работа в режиме измерения мощности полевой эквива-лентной дозы γ-излучения

• Снять заднюю крышку-фильтр (4) прибора. Для этого необходимо сме-стить 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 6. • Установить на место крышку-фильтр. • Перевести органы управления прибора тумблера S2 и S3 в верхнее по-ложение (“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 пра-вом нижнем углу табло индикатора должен появиться символ “F”;

• Появившееся на табло индикатора четырехразрядное число необходимо умножить на пересчетный коэффициент (который указывается тумбле-ром S3 и составляет 0.01 при измерениях мощности полевой эквива-лентной дозы), что даст величину в микрозивертах в час (мкЗв/ч);

27

• Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 7;

• После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 7;

Таблица 7 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Мощность по-левой эквива-лентной дозы, мкЗв/ч


28

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

• Провести статистическую обработку полученных результатов: 1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов ка-

ждого ряда измерений ( полученных с помощью различных приборов и приведенных в таблицах 6 и 7);

2. Найти средние значения для каждого ряда, учитывая только значи-мые результаты;

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дис-персии;

4. Найти критерий Фишера и определить относятся ли оба получен-ных ряда значений к одной генеральной совокупности;

5. Оценить надежность средних результатов каждого ряда; 6. Найти среднее значение двух рядов по формуле: Хср = (Х1с р + Х 2с р) / 2;

7. Найти погрешности измерения каждого ряда и сравнить их между собой.

29

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. Определение плотно-сти потока бета-излучения с поверхности.

Цель работы: изучить характеристики прибора комбинированного

РКС-107 и научиться измерять плотность потока бета-излучения с поверх-ности с помощью различных приборов.


Бета-распадом называется процесс превращения нестабильного яд-

ра в ядро с тем же массовым числом заряд которого отличается от исход-ного на ∆z=±1, сопровождаемый испусканием электрона, позитрона или захватом электрона с оболочки атома. Одновременно ядро испускает ней-трино или антинейтрино.

Известны три вида бета-распада. 1. β - - распад, при котором из ядра вылетает электрон и антинейтри-

но (~ν ) и образуется ядро с тем же массовым числом, но с увеличенным на единицу атомным номером (∆z = +1):

ZA

ZAМ M e→ + ++ −1 1

0 ~ν . Простейшим примером такого распада является распад свободного

нейтрона по схеме:

01

11

10n p e→ + +−

~ν . За счет этого процесса рождается электрон внутри ядра. 2. β + - распад, при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино, а

новое ядро имеет атомный номер на единицу меньше (∆z = -1):

ZA

ZAM M e→ + +− +1 1

0 ν . По такому механизму может проходить распад протона внутри ядра:

11

01

10p n e→ + ++ ν .

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

− −+ → +10

1e M MZA

ZA ν .

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

11

10

01p e n+ → +− ν .

30

Явление К-захвата сопровождается характеристическим рентгенов-ским излучением, возникающим, когда освободившееся место на К-оболочке заполняется электронами, находящимися на более высоких уров-нях.

У естественных радиоизотопов наблюдается только β - - распад. Основные загрязнители территории Республики Беларусь после ава-

рии на ЧАЭС - цезий-137 и стронций-90 - являются β - -активными и рас-падаются согласно уравнениям:

3890

3990

10Sr Y e→ + +−

~ν , где: 39

90Y - ядро иттрия.

55137

56137

10Cs Ba e→ + +∗

−~ν ,

где: 56137Ba∗

- ядро бария в возбужденном состоянии. Возбуждение сни-мается испусканием гамма-кванта, поэтому цезий-137 является источни-ком 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 β- -активным и распадается согласно уравнению:

1940

2040

10K Ca e→ + +−

~ν . Период полураспада калия-40 составляет 1.28•109 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:

F = dN / dt. Плотность потока ионизирующих частиц - это отношение потока

ионизирующих частиц dF, проникающих в объем элементарной сферы к площади центрального поперечного сечения dS этой сферы:

ϕ = dF / dS = d2N / dtdS. 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).

31

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

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ.

ПРИБОР КОМБИНИРОВАННЫЙ РКС-107 1.НАЗНАЧЕНИЕ Прибор предназначен для индивидуального контроля радиационной

обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения: • мощности эквивалентной дозы в точке поля гамма-излучения (далее именуется мощностью полевой эквивалентной дозы);

• плотности потока бета-излучения с поверхности, загрязненной радио-нуклидами стронция-90 + иттрия-90;

• удельной активности радионуклида цезий-137 в водных растворах; • индикации о превышении величиной мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения пороговых значений, равных 0,6 и 1,2 мкЗв/ч.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 2.1 Диапазон измерений:

• Мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения – 0,1-999 мкЗв/ч.

• Плотности потока бета-излучения с поверхности, загрязненной радио-нуклидами стронция-90 + иттрия-90 – 0,1-999 1/(с•см2).

• Удельной активности радионуклида цезий-137 - 2-9990 Бк/г. 2.2 Диапазон энергии регистрируемого гамма-излучения – 0,0595-

1,25 МэВ. 2.3 Пределы допускаемых значений основных относительных по-

грешностей измерений: • Мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения - ± 30 %. • Плотности потока бета-излучения с поверхности - до 45 %. • Удельной активности радионуклида цезий-137 - до 35 %.

2.4. Время установления рабочего режима прибора не превышает (в начале каждого диапазона измерений):

• При измерениях мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения - 53 ± 1,2 с.

• При измерениях плотности потока бета-излучения с поверхности - 37±1,0 с.

• При измерениях удельной активности радионуклида цезий-137 - 240±6,0 с. Время установления рабочего режима автоматически уменьшается с

увеличением каждой из измеряемых величин. Общий вид прибора РКС-107 приведен на рисунке 7.

32

Рисунок 7. Общий вид прибора комбинированного РКС-107. 1 - корпус прибора; 2 - крышка прибора; 3 - крышка отсека питания; 4 - съемная крышка-фильтр; SA1 - кнопка переключения режима работы; SA2 - кнопка запуска измерений; SA3 - кнопка включения питания; SA4 - кнопка выключения питания.

33

Характеристики дозиметра-радиометра бытового АНРИ-01-02 “Со-сна” смотри в л.р. № 1, характеристики прибора РКСБ-104 - в л.р. № 2.



инструктаж по охране труда и технике безопасности. При работе с приборами запрещается: 1. Оставлять приборы и оборудование без присмотра. 2. Работать с приборами, у которых сняты защитные крышки, кожу-хи, щитки, дверцы..

3. Самостоятельно устранять неисправность приборов и оборудова-ния.

4. При измерении плотности потока бета-излучения с поверхности контейнера с радиоактивным источником открывать упаковочный полиэтиленовый пакет и сам контейнер, а также класть контейнер на край стола (чтобы избежать случайного падения).

5. При проведении измерений плотности потока с экрана монитора компьютера самостоятельно включать его и снимать защитный экран.

Требования безопасности в аварийной ситуации: 1. В случае появления дыма или запаха горелой изоляции произве-сти немедленное отключение электропитания ЭВМ рубильником, принять меры к тушению, при необходимости вызвать по 01 по-жарное подразделение и покинуть помещение.

2. В случае нарушения целостности контейнера с источником бета-излучения сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

Заметив нарушения кем-либо инструкции по технике безопасности, не оставайтесь к этому безучастным и предупредите нарушителя о необхо-димости соблюдать «Основные санитарные правила работы с радиоактив-ными веществами и источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87» и «Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87», требования охраны тру-да, ТБ и ПБ.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ Подготовка прибора РКС-107 к работе. 1.Проверьте работоспособность прибора, для чего:

• нажмите кнопку включения “ВКЛ”; при этом на табло жидкокристалли-ческого индикатора должны появиться символы "000", а указатель ре-

34

жима работы - показать на режим измерения мощности полевой эквива-лентной 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 мик-розивертах в час.

В момент регистрации измеренной величины раздается кратковре-менный звуковой сигнал. Указатель режима работы перестает пульсиро-вать, 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 автомати-чески 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 зарегист-рирует фоновые значения плотности потока бета-излучения и удельной ак-тивности. Время измерений будет равным, соответственно, (37±1,0) с и (240±6) с.

На этом подготовка прибора к работе и проверка его работоспособ-ности заканчивается.

Измерение плотности потока бета-излучения с поверхно-сти с помощью прибора 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 рас-

стояние 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 8 в строку (ϕФ).

Таблица 8

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 ϕФ,

1/(с•см2)

ϕП, 1/(с•см2)

35

• Повторите измерения 8 раз и запишите полученные результаты в таб-

лицу 8 в строку (ϕФ). • Выключите прибор, нажав кнопку “ВЫКЛ”. • Снимите заднюю крышку-фильтр (поз.4 на рис.7). Поднесите прибор

к исследуемой поверхности на расстояние 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 получен-ный результат в таблицу 8 в строку (ϕП).

• Повторите измерения 8 раз и запишите полученные результаты в таб-лицу 8 в строку (ϕП).

• Выключите прибор. Установите крышку-фильтр на место. Проведите статистическую обработку полученных результатов:

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов ка-ждого ряда измерений (представленных в строках ϕФ и ϕП в таблице 8);



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 радио-

нуклидами, характеризующуюся величиной плотности потока бета-частиц с поверхности (ϕ), по формуле:

ϕ = ϕПср - ϕФср, где ϕПср - среднее значение плотности потока излучения с поверхности в бета-частицах в секунду с квадратного сантиметра, ϕФср.- среднее фоновое значение плотности потока бета-излучения в бе-та-частицах в секунду с квадратного сантиметра. ⇒ Если величина плотности потока получается отрицательная, следова-тельно поверхность не имеет бета-загрязнения.

Измерение плотности потока бета-излучения с поверхно-стей с помощью прибора АНРИ-01-02 “Сосна”

• Подготовьте прибор к работе как описано в л.р. № 1. • Переведите переключатель режима работы в положение “МД” и включите прибор.

• Поднесите прибор плоскостью задней крышки к исследуемой по-верхности на расстояние 0,5-1 см и кратковременно нажмите кноп-

36

ку “пуск”. Выполните измерение и запишите показание прибора умноженное на 1000 в таблицу 9 в строку Nγ.

• Повторите измерения 8 раз и запишите показания прибора умно-женные на 1000 в таблицу 9 в строку Nγ.

• Откройте заднюю крышку прибора, повернув фиксатор (поз. 8, рис. 2).

• Выполните измерение с открытой задней крышкой аналогично п.3. Запишите показания прибора в таблицу 9 в строку Nγ + β.

Таблица 9 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Nγ, имп.

Nγ + β, имп.

• Повторите измерения 8 раз и запишите показания прибора умно-женные на 1000 в таблицу 9 в строку Nγ + β.

• Закройте заднюю крышку прибора, выключите прибор. Проведите статистическую обработку полученных результатов:

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов ка-ждого ряда измерений (представленных в строках Nγ и Nγ + β в табли-це 9);



4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда; 5. Найти погрешности измерения каждого ряда. 6. Найти суммарную погрешность измерений, сложив погрешности

двух рядов. • Величину плотности потока бета-излучения с поверхности вычис-лите по формуле:

ϕ = Ks (Nγ + β - Nγ); част/см2 ⋅мин; где: Nγ - показание прибора с закрытой задней крышкой без учета запятой на табло; импульсов;

Nγ + β - показание прибора с открытой задней крышкой без учета за-пятой на табло; импульсов;

Ks - коэффициент счета прибора; част/см2мин⋅импульс. Коэффициент Ks для прибора составляет 0.5 част/см2мин⋅импульс. Если величина плотности потока получается отрицательная, следо-

вательно поверхность не имеет бета-загрязнения.

37

Определение поглощающей способности защитного экрана монитора с помощью прибора РКСБ-104

• Снять заднюю крышку-фильтр (позиция 4 рисунок 7) прибора. Для этого необходимо сместить вниз запирающую защелку (позиция 5 рисунок 7) и, подав на себя верхнюю часть крышки-фильтра, извлечь ее осторож-ным движением вверх.

• Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом: S4.1, S4.4, S4.6, S4.8 в положение “0”; S4.2, S4.3, S4.5, S4.7 в положение “1”, как показано на рисунке 8.


38

• Установить на место крышку-фильтр. • Перевести органы управления прибора тумблера S2 и S3 в верхнее по-ложение (“MESS” для S2 и “х0.01

х0.01 х200” для S3)

• Удалить прибор от исследуемой поверхности экрана монитора на рас-стояние 110-120 см;

• Перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”), при этом прибор должен начать регистрировать фоновое значение (ϕФ), которое будет получено через 18 секунд;

• Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 10 в строку «Фоновое значение ϕФ»;

• После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 10 в строку “Фоновое значение ϕФ”;

Таблица 10

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Фоновое значение ϕФ Значения со снятой крышкой-фильтром с защитного экрана, ϕП1

Значения со снятой крышкой-фильтром без защитного экрана, ϕП2


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

• Поместить прибор над исследуемой поверхностью защитного экрана монитора (задней стороной к поверхности) на расстояние 0,5-1 см.

• Перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”), при этом прибор должен начать регистрировать значение (ϕП1), которое будет получено через 18 секунд;

Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 10 в строку: “Значе-ния со снятой крышкой-фильтром с защитного экрана, ϕП1”;

39

• После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 10 в строку “Значения со снятой крышкой-фильтром с защитного экрана, ϕП1”;


• Снять защитный экран с монитора; • Поместить прибор над исследуемой поверхностью экрана монитора

(задней стороной к поверхности) на расстояние 0.5-1 см. • Перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”), при этом прибор должен начать регистрировать значение (ϕП2), которое будет получено через 18 секунд;

Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 10 в строку: “Значе-ния со снятой крышкой-фильтром без защитного экрана, ϕП2”; • После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 10 в строку “Значения со снятой крышкой-фильтром без защитного экрана, ϕП2”;


• Провести статистическую обработку полученных результатов: 1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов ка-

ждого ряда измерений (строк “Фоновое значение ϕФ” , “Значения со снятой крышкой-фильтром с защитного экрана,ϕП1“ и Значения со сня-той крышкой-фильтром без защитного экрана,ϕП2”);



4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда; 5. Найти погрешности измерения каждого ряда; 6. Найти суммарную среднюю погрешность измерений по формуле:

∆сум = [(∆1 + ∆2)+ (∆1 + ∆3)]/ 2 . • Определить величину плотности потока бета-излучения с поверхности защитного экрана и экрана монитора по формулам:

ϕ1 = К1 • (ϕП1ср - ϕФср), ϕ2 = К1 • (ϕП2ср - ϕФср),

40

где: ϕ1 и ϕ2 - плотности потока бета-излучения с поверхности защитного экрана и экрана монитора соответственно в частицах в секунду с квадрат-ного сантиметра (1/(с⋅см2) или с-1⋅см-1); К1 - пересчетный коэффициент прибора, указанный на лицевой пане-ли и равный 0.01; ϕП1ср и ϕП2ср - средние значения при измерениях со снятой крышкой-фильтром; ϕФср - среднее фоновое значение. • Чтобы перейти к другим единицам измерения - частицам в минуту с квадратного сантиметра, необходимо полученное значение ϕ умножить на 60.

• Определить поглощающую способность защитного экрана монитора PS по формуле:

PS = ϕ2 / ϕ1, где: ϕ1и ϕ2 - плотности потока бета-излучения с поверхности защитного экрана и экрана монитора соответственно в частицах в секунду с квадрат-ного сантиметра (1/(с⋅см2) или с-1⋅см-1).

41

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. Определение удельной и объ-емной активности в твердых и жидких пробах.

Цель работы: изучить характеристики стационарного радиометра КРВП-3Б и научиться с его помощью, а также с помощью приборов РКСБ-104 и РКС-107, измерять удельную и объемную активность в твердых и жидких пробах.


Радиоактивность - это самопроизвольное превращение неустойчи-вых ядер в более устойчивые, которое сопровождается испусканием иони-зирующего излучения.

Ионизирующее излучение - это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов.

К ионизирующим относятся альфа-, бета- и гамма-излучения. Активность А - это физическая величина, характеризуемая числом

распадов (-dN) в данном количестве No ядер в единицу времени dt: A = (-dN) / dt. Если N - число нераспавшихся радиоактивных ядер в момент време-

ни t, то активность можно выразить так: A = λ⋅N,

где: λ - постоянная радиоактивного распада, которая характеризует веро-ятность распада одного ядра за одну секунду и выражается в с-1.

Единица активности в системе СИ - 1 Беккерель (1 Бк), что соответ-ствует 1 распаду в секунду. Внесистемная единицу активности - 1 Кюри (1 Ки).

1 Кюри - это величина активности, которая соответствует количеству распадов в 1 г радия ( 88

226Ra ) за 1 секунду. 1 Ки=3.7⋅1010 Бк. Понятия радиоактивность и активность являются качественной и ко-

личественной характеристиками образцов. Однако, очень часто вместо термина “активность” используют “радиоактивность”, а Кюри и Беккерель рассматривают как единицы радиоактивности. Поэтому в настоящее время различие между этими понятиями четко не прослеживается.

Удельная активность - это отношение активности радионуклида, содержащегося в пробе, к массе этой пробы:

Am = A / m. Единицы удельной активности: 1 Бк/кг или 1 Ки/кг. Объемная активность - это отношение активности радионуклида,

содержащегося в образце, к объему образца: Av = A / V. Объемная активность обычно измеряется в Ки/л.

42

Поверхностная активность - это отношение активности радионук-лида, содержащегося в образце, к площади поверхности образца:

As = A / S. Поверхностная активность используется как характеристика загряз-

ненности территорий, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС. Загряз-ненность территорий измеряется в Ки/км2 по отдельным радионуклидам: цезию-137, стронцию-90 или плутонию-239.

Загрязненными считаются территории с поверхностной активностью по цезию-137 более 1 Ки на км2. Люди, проживающие в зоне с загрязнен-ностью по цезию-137 от 5 до 15 Ки/ км2 имеют право на отселение, а свы-ше 15 Ки/ км2 должны быть обязательно отселены. При загрязненности по цезию-137 свыше 40 Ки/ км2 территории относятся к зоне отчуждения и там запрещена всякая деятельность кроме научной.

Товарная сельхозпродукция может производиться на территориях с загрязнением по цезию-137 до 5 Ки/ км2. Чтобы избежать значительного внутреннего облучения в результате употребления в пищу загрязненных радионуклидами продуктов, в республике налажен радиационный кон-троль за продуктами питания и разработаны «РЕСПУБЛИКАНСКИЕ ДО-ПУСТИМЫЕ УРОВНИ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ЦЕЗИЯ-137 И СТРОНЦИЯ-90 В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ (РДУ - 99)».

Таблица 11 Нормируемые величины для радионуклидов цезия-137

№ п/п Наименование продукта Бк/кг,

Бк/л 1 Вода питьевая 10 2 Молоко и цельномолочная продукция 100

3 Мясо и мясные продукты : говядина , баранина и продукты из них свинина , птица и продукты из них

500 180

4 Картофель 80 5 Хлеб и хлебобулочные изделия 40 6 Мука , крупы , сахар 60 7 Овощи и корнеплоды 100 8 Садовые ягоды 70 9 Фрукты 40

10 Консервированные продукты из овощей, фруктов и ягод садовых 74

11 Дикорастущие ягоды 185 12 Грибы свежие 370 13 Грибы сушеные 2500 14 Детское питание всех видов в готовом для употребления виде 37 15 Прочие продукты питания 370

43

Таблица 12

Нормируемые величины для стронция - 90 № п/п

Наименование продукта Бк/кг, Бк/л

1 Вода питьевая 0,37 2 Молоко и цельномолочная продукция 3,7 3 Хлеб и хлебобулочная продукция 3,7 4 Картофель 3,7 5 Детское питание всех видов в готовом для употреб-

ления виде 1,85

Для продуктов питания, потребление которых составляет менее 10 кг/год на человека (специи, чай, мед), устанавливаются допустимые уров-ни, в 10 раз более высокие, чем установленные величины для прочих пи-щевых продуктов.

РДУ концентрированного и сухого молока устанавливается в 2 раза больше установленных величин для прочих пищевых продуктов.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ. Радиометр КРВП-3Б является стационарным прибором, предназна-

чен для измерения объемной бета-активности воды и пищевых продуктов. Радиометр обеспечивает измерение объемной бета-активности во-

ды 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 бета-активности воды, загрязненной радионуклидами стронций-90+иттрий-90.

Пределы допускаемых значений основной погрешности радиометра не должны превышать ± 20 % относительно измеряемого значения источ-ника бета-излучения с радионуклидами стронций-90+иттрий-90.

Предельные масса и габаритные размеры блоков радиометра приве-дены в таблице 13.

Таблица 13 № п/п

Наименование блока Габаритные размеры, мм

Масса, кг

1

2

3

Блок пересчетный Блок детектирования бета-излучения Блок обработки

260х350х175

255х246х285

310х275х385

10.5

70.0

15.5

44

Общий вид основных блоков представлен на рисунках 9-11.

ПЕРЕСЧЕТНЫЙ БЛОК

Пересчетный блок состоит из литого металлического корпуса и шас-си, на котором смонтированы все узлы.

На лицевой панели расположены все органы управления пересчетно-го блока: выключатель питающей сети, тумблер рода работ (работа с бло-ком детектирования или проверка), ось резистора регулировки уровня дис-криминации (под шлиц). Кроме того, на лицевой панели установлены часы 59ЧП с кнопкой ПУСК и ручкой ЗАВОД, под колпачком установлена вставка плавкая. Для подсчета количества зарегистрированных импульсов на лицевую панель выведены декатроны. Номерная шкала декатронов дает возможность отсчитывать количество импульсов при остановке счета.

БЛОК ДЕТЕКТИРОВАНИЯ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ Блок детектирования бета-излучения смонтирован в плоском пласт-

массовом корпусе. Блок детектирования помещается на специальном держателе в свин-

цовый домик, чтобы уменьшить влияние гамма-фона на результаты изме-рения низких уровней бета-активности воды и пищевых продуктов.

Домик является разборным. Передняя стенка откидывается, откры-вая доступ внутрь домика. К верхней стенке домика с внутренней стороны прикреплен блок детектирования бета-излучения. К боковым стенкам до-мика прикреплена рамка с направляющими для установки кюветы с водой или продуктами питания, или кассеты с фильтром.

Внутренние стенки домика изготовлены из трехмиллиметрового орг-стекла. Толщина свинцовых стенок 30 мм.

БЛОК ОБРАБОТКИ

Блок обработки служит для получения обогащенных проб из воды

при измерении малых бета-активностей. Блок обработки состоит из отлитых из сплава АЛ9 основания и кор-

пуса с крышками, в которых размещен резервуар для контролируемого продукта и привод электродвигателя.

Для удобства работы с блоком обработки, извлечения держателей и резервуара для слива проб крышка резервуара с закрепленным на ней электродвигателем поднимается вверх. Фиксация крышки в горизонталь-ном положении обеспечивается упорами.

45

Рисунок 9. Пересчетный блок.

46

Рисунок 10. Блок детектирования бета-излучения.

Рисунок 11. Блок обработки.

47

На передней части блока расположен тумблер СЕТЬ-ВЫКЛ (Элек-тродвигатель). Тумблер служит для включения электродвигателя.



инструктаж по охране труда и технике безопасности. При работе с приборами запрещается: 1. Оставлять приборы и оборудование без присмотра. 2. Работать с приборами, у которых сняты защитные крышки, кожу-хи, щитки, дверцы..

3. Самостоятельно устранять неисправность приборов и оборудова-ния.

4. При измерении активности солей калия класть кювету с вещест-вом на край стола (чтобы избежать случайного падения и рассы-пания), трогать вещество руками.

Требования безопасности в аварийной ситуации: 1. В случае появления дыма или запаха горелой изоляции произве-сти немедленное отключение электропитания КРВП-3Б, принять меры к тушению, при необходимости вызвать по 01 пожарное подразделение и покинуть помещение.

2. В случае попадания исследуемых веществ на руки — вымыть ру-ки водой.

3. В случае рассыпания вещества немедленно сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

Заметив нарушения кем-либо инструкции по технике безопасности, не оставайтесь к этому безучастным и предупредите нарушителя о необхо-димости соблюдать «Основные санитарные правила работы с радиоактив-ными веществами и источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87» и «Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87», требования охраны тру-да, ТБ и ПБ.

Подготовка радиометра КРВП-3Б к работе 1. Ознакомиться с расположением и назначением органов включения

и управления, расположенных на лицевой панели радиометра. 2. Установить переключатель на пересчетном блоке в положение

ВЫКЛ. Проверить завод часов, установить секундомер в исходное состоя-ние кнопкой ПУСК. Пуск секундомера часов 59ЧП осуществляется после поворота кнопки ПУСК влево с последующим нажатием. При работе с ча-сами не допускается прилагать большие усилия при нажатии кнопок

48

ПУСК и ЗАВОД т.к. по своей конструкции система переключения по-строена на зубчатом зацеплении и при переключении зубья могут не сов-падать.

3. Подать напряжение на пересчетный блок. Выключатель сети пе-ресчетного блока поставить в положение СЕТЬ, при этом должна загореть-ся сигнальная лампочка засветиться декатроны.

4. По истечении 5 мин. убедиться в исправности радиометра, для че-го: перевести переключатель РАБОТА-ПРОВЕРКА в положение ПРО-ВЕРКА, нажатием кнопки секундомера ПУСК включить пересчетную схе-му и через 10 с повторным нажатием кнопки ПУСК остановить секундо-мер и пересчетную схему. Количество зарегистрированных декатронами импульсов должно быть равно 1000±30, что будет соответствовать частоте сети 50 Гц. Записать полученное число в отчет.

Измерение объемной активности бета-излучающих радио-нуклидов в твердой пробе прямым методом

1. Установить в блок детектирования на верхнюю полочку (вплот-

ную к детектору) пустую кювету. 2. Закрыть блок детектирования и установить стопорный штырь. 3. Перевести переключатель РАБОТА-ПРОВЕРКА в положение РА-

БОТА. 4. Кратковременно нажать кнопку ПУСК. Провести измерение фона

в течение 3-х минут и повторным нажатием кнопки ПУСК остановить под-счет импульсов.

5. Полученный результат занести в строку Nф таблицы 14.

Таблица 14

№ 1 2 3 4 5 Nф Nп

6. Повторить измерение фона 5 раз и полученные результаты занести

в строку Nф таблицы 14. 7. В кювету после измерения фона насыпать пробу твердого вещест-

ва и тщательно разровнять ее по внутренней кромке кюветы. 8. Кювету с пробой поместить в свинцовый домик на верхнюю полку

держателя, под рабочее окно детектора. 9. Нажатием кнопки секундомера ПУСК включить пересчетную схе-

му. Произвести измерение в течение 3-х минут и повторно нажать кнопку ПУСК.

49

10. Занести полученный результат в строку Nп таблицы 14. 11. Повторить измерение пробы 5 раз и полученные результаты зане-

сти в строку Nп таблицы 14. 12.Проведите статистическую обработку полученных результатов:

• Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (представленных в строках Nф и Nп в таблице 14);

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

• Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии; • Оценить надежность средних результатов каждого ряда; • Найти погрешности измерения каждого ряда. • Найти суммарную погрешность измерений, сложив погрешности двух рядов.

13. По результатам измерений произвести расчет объемной активно-сти пробы по формуле:

tPNN

Av ФсрПср

⋅

−= ,

где: Аv - объемная активность пробы, Ки/л;

Nпср - среднее число импульсов при измерении пробы; Nфср - среднее число импульсов при измерении фона; t – время измерения, с; P - значение чувствительности радиометра к смеси радионуклидов в

пробе, л/(Ки⋅с). Чувствительность радиометра зависит от наличия в пробе различных

радионуклидов и рассчитывается по формуле:

P Pi ii

k

= ⋅=∑ ε

1,

где: Pi - чувствительность к i-му радионуклиду, приведенная в табли-це 15; εi - относительное содержание i-го радионуклида в смеси радионукли-дов, загрязняющих пробу; k - количество радионуклидов в смеси.

50

Таблица 15 Чувствительность радиометра КРВП-3Б при измерении

объемной активности стандартных образцов имитантов проб

Радионуклидный состав Чувствительность радиометра, л/(с*Ки) 137Cs, 134Cs (изотопы цезия) 1.2*107

90Sr + 90Y (изотопы стронция и иттрия)

4.1*107

144Ce + 144Pr (изотопы церия и празеодима)

5.2*107

106Ru + 106Rh (изотопы рутения и родия)

5.6*107

40K (изотоп калия-40) 4.1*107

Пример. Определение чувствительности радиометра при известном радионуклидном составе загрязнения пробы и следующем относительном содержании радионуклидов в смеси: 137Cs и 134Cs - 30 %; 106Ru + 106Rh - 20 %; 90Sr + 90Y - 10 %; 144Ce + 144Pr - 40 %.

Используя приведенную выше формулу, рассчитаем чувствитель-ность:

Р = 1.2⋅107 ⋅ 0.3 + 5.6⋅107 ⋅ 0.2 + 4.1⋅107 ⋅ 0.1 + 5.2⋅107 ⋅ 0.4 = 3.97⋅107. При измерении проб, содержащих различные соли калия чувстви-

тельность прибора Р=4.1⋅107. 14. Рассчитать долю распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в ис-

следованном веществе. •определить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в

1 литре исследуемого вещества; •определить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в

1 кг исследуемого вещества, используя значение плотности этого вещест-ва, плотности различных соединений калия приведены в таблице 16;

•определить молярную массу исследуемого вещества по таблице Менделеева;

•найти общее количество ядер всех изотопов калия в 1 кг исследуе-мого вещества, используя число Авогадро;

•найти долю распадающихся за 1 секунду ядер калия, разделив число распадающихся за 1 секунду ядер на общее число ядер калия в 1 кг.

Таблица 16 Плотности соединений калия в г/см3

Вещество KCl K2SO4 KNO3 K2C2O4 K3PO4 KMnO4 KOH Плотность ρ, г/см3 1.98 2.66 2.109 2.127 2.564 2.703 2.044

51

Измерение объемной активности бета-излучающих радио-нуклидов 90Sr +90Y в воде методом обогащения

1. Закрепить катионообменный фильтр ЖШ7.062.002 в кассете. 2. Кассету с фильтром поместить в свинцовый домик на нижнюю

полку держателя, под рабочее окно детектора (при этом выпуклая сторона кассеты должна быть обращена к детектору), закрыть свинцовый домик.

3. Нажатием кнопки секундомера ПУСК включить пересчетную схе-му и определить скорость счета фона Nф в течение 3-х минут, повторным нажатием остановить подсчет импульсов. Полученный результат занести в строку Nф таблицы 17

Таблица 17 № п/п 1 2 3 4 5

Nф Nп

4. Повторить измерения 5 раз. Полученные результаты занести в

строку Nф таблицы 17. 5. Извлечь кассету с фильтром из свинцового домика. 6. Произвести обработку фильтра для чего: - открыв замки крепления верхней крышки, открыть резервуар блока

обработки; - закрепить кассету с фильтром; - довести рН исследуемой воды до 3 азотной кислотой, контролируя

рН с помощью универсальной индикаторной бумаги; - закрыть резервуар и включить электродвигатель; - по истечении 10 минут выключить электродвигатель, открыть ре-

зервуар и снять кассету с обработанным фильтром; - положить кассету между сложенными вчетверо кусками фильтро-

вальной бумаги и слегка прижать их руками, что должно привести к сушке фильтра.

7. Поместить кассету с обработанным фильтром в свинцовый домик на нижнюю полку держателя, под рабочее окно детектора (при этом вы-пуклая сторона кассеты должна быть обращена к детектору).

8. Нажатием кнопки секундомера ПУСК включить пересчетную схе-му и определить скорость счета фона Nп в течение 3-х минут, повторным нажатием остановить подсчет импульсов. Полученный результат занести в строку Nп таблицы 17.

9. Повторить измерения 5 раз. Полученные результаты занести в строку Nп таблицы 17.

10. Проведите статистическую обработку полученных результатов: • Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (представленных в строках Nф и Nп в таблице 17);

52

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

• Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии; • Оценить надежность средних результатов каждого ряда; • Найти погрешности измерения каждого ряда. • Найти суммарную погрешность измерений, сложив погрешности двух рядов.

11. Вычислить значение объемной активности воды по формуле:

( )Аv N NПс Фс= ⋅ ⋅ −−4 10 10р р ,

где Аv - объемная активность воды Ки/л; Nпср - средняя скорость счета импульсов при измерении фильтра по-

сле обработки, с-1; Nфср - средняя скорость счета импульсов при измерении фильтра до

обработки, с-1.. 12. Сравнить полученную величину объемной активности с времен-

но допустимым уровнем содержания стронция в питьевой воде из табли-цы 12

Измерение удельной активности бета-излучающих радио-нуклидов в пробах различных веществ с помощью прибора

РКСБ-104 • Снять заднюю крышку-фильтр (позиция 4 рисунок 4) прибора. Для это-го необходимо сместить вниз запирающую защелку (позиция 5 рисунок 4) и, подав на себя верхнюю часть крышки-фильтра, извлечь ее осто-рожным движением вверх.

• Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом: S4.1, S4.3, S4.6, S4.7 в положение “0”; S4.2, S4.4, S4.5, S4.8 в положение “1”, как показано на рисунке 12.

• Перевести органы управления прибора тумблера S2 в верхнее положе-ние (“MESS”), а тумблер S3 в нижнее положение (“х0.001

х0.001 х20”).

• Заполните измерительную кювету (половину упаковки, в которую вкла-дывается прибор) чистой в радиационном отношении водой до метки буртика внутри кюветы.

• Установите прибор на кювету, как показано на рисунке 13.

53

• Включите прибор для чего переведите тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”).

• После остановки подсчета импульсов, примерно через 400 секунд, запи-сать полученный результат в строку “Аф” таблицы 18.

• После снятия показания произведите кратковременное выключение и новое включение прибора тумблером S1.

• Повторите измерение 4 раза. Результаты занесите в строку “Аф” табли-цы 18.

• Вылейте воду из кюветы, просушите ее и заполните исследуемым твер-дым веществом или раствором до той же метки.


54

• Вновь установите прибор на кювету и повторите измерения 4 раза. Ре-зультаты занесите в строку “Ап” таблицы 18.

Рисунок 13. Положение прибора РКСБ-104 при измерении

удельной активности. Таблица 18

№ п/п 1 2 3 4 Аф Ап

• Выключите прибор, для чего переведите тумблер S1 (красного цвета) в нижнее положение (“AUS”).

• Проведите статистическую обработку полученных результатов: 1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов ка-

ждого ряда измерений (строк “Аф” и “Ап”); 2. Найти средние значения для каждого ряда, учитывая только значи-

мые результаты;

55


4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда; 5. Найти погрешности измерения каждого ряда; 6. Найти суммарную погрешность измерения, сложив погрешности

двух рядов. • Рассчитайте величину удельной активности Аm бета-излучающих ра-дионуклидов в пробе (в беккерелях на килограмм) по формуле:

Am = K2 ⋅ (Aпср - Афср),

где К2 - пересчетный коэффициент, указанный на лицевой панели прибора и равный 20, применяется при содержании в пробе радиоактивного цезия - 137. Если проба содержит изотопы калия - 40, то К2 = 5.85. • Для получения значений удельной активности в кюри на килограмм по-лученный результат Am надо умножить на 2.7•10-11.

• Рассчитать долю распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 (порядок проведения расчета смотри выше).

Измерение удельной активности бета-излучающих радио-нуклидов в водных растворах с помощью прибора РКС-107

• Снимите заднюю крышку-фильтр (позиция 4 на рисунке 7). • Заполните измерительную кювету (половину упаковки прибора) заведо-мо чистой в радиационном отношении водой до метки - буртика внутри кюветы; установите прибор на кювету, как это показано на рисунке 14.

• Включите прибор кнопкой “ВКЛ”. Нажмите кнопку “РЕЖИМ”, устано-вите указатель режима работы прибора в положение "Бк/г х 10" - нижнее положение на индикаторе.

• Нажмите кнопку “ПУСК”. Через (240±6.0) с снимите отсчет фонового показания прибора и запишите результат умноженный на 10 в таблицу 19 в строку Аф.

• Повторите измерения 5 раз, запишите результаты умноженные на 10 в таблицу 19 в строку Аф.

• Выключите прибор и снимите его с кюветы. • Вылейте воду из кюветы, просушите ее и заполните исследуемым вод-ным раствором до той же метки.

56

Рисунок 14. Положение прибора РКС-107 при измерении удельной активности.

• Вновь установите прибор на кювету, включите в режим "Бк/г х 10", на-жатием кнопок “ВКЛ”, “РЕЖИМ” - дважды и “ПУСК”. Через (240±6.0) с снимите отсчет показания прибора и запишите результат умноженный на 10 в таблицу 19 в строку Ап.

• Повторите измерения исследуемой пробы 5 раз, запишите результаты умноженные на 10 в таблицу 19 в строку Ап.

• Выключите прибор и снимите его с кюветы. Таблица 19

№ п/п 1 2 3 4 5 Аф Ап

• Проведите статистическую обработку полученных результатов:

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов ка-ждого ряда измерений (строк “Аф” и “Ап”);


57


4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда; 5. Найти погрешности измерения каждого ряда; 6. Найти суммарную погрешность измерения, сложив погрешности

двух рядов. • По формуле рассчитайте величину удельной активности бета-излучающих радионуклидов в водном растворе (А) в беккерелях на грамм:

А = ( АПср - АФср) / 3.42, где АПср - среднее значение полученное при измерении пробы (Бк/г); АФср - среднее фоновое значение (Бк/г), 3.42 - константа, которая применяется при определении удельной ак-тивности соединений калия (если исследуются соединения цезия, то кон-станта принимается равной 1).

Чтобы получить результат в Бк/кг, необходимо полученное число умножить на 1000, чтобы получить результат в Ки/кг, надо умножить на 2.7⋅10-11. • Снимите прибор с кюветы, выключите и установите крышку фильтр на прежнее место.

58

ЛИТЕРАТУРА

а) Основная 1. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. – 4-е изд., пе-рераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 352 с.: ил.

б) Дополнительная 1. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. - М.: Энергоатомиз-дат, 1990. – 154 с.

2. Радиационная защита населения. Публикации 40 и 43 МКРЗ. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 80 с.

3. Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87 и Основные санитарные правила ОСП-72/87. - М.: Энергоатомиздат, 1988. – 60 с.

4. Маргулис У.Я. Атомная энергия и радиационная безопасность. — 2-е. изд. — М.: Энергоатомиздат, 1988. – 232 с.

59

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ

РИСУНОК 1. ОБЩИЙ ВИД ПРИБОРА “МАСТЕР-1”. ...................................................... 12 РИСУНОК 2. ОБЩИЙ ВИД ПРИБОРА АНРИ-01-02 “СОСНА”. ..................................... 13 РИСУНОК 3. ОБЩИЙ ВИД ПРИБОРА ДКГ-105. ........................................................... 21 РИСУНОК 4. ОБЩИЙ ВИД ПРИБОРА “РКСБ-104”....................................................... 22 РИСУНОК 5. ПОЛОЖЕНИЕ ДВИЖКОВ КОДОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ. ........................... 25 РИСУНОК 6. ПОЛОЖЕНИЕ ДВИЖКОВ КОДОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ. ........................... 27 РИСУНОК 7. ОБЩИЙ ВИД ПРИБОРА КОМБИНИРОВАННОГО РКС-107. ........................ 32 РИСУНОК 8. ПОЛОЖЕНИЕ ДВИЖКОВ КОДОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ. ........................... 37 РИСУНОК 9. ПЕРЕСЧЕТНЫЙ БЛОК.............................................................................. 45 РИСУНОК 10. БЛОК ДЕТЕКТИРОВАНИЯ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ.......................................... 46 РИСУНОК 11. БЛОК ОБРАБОТКИ. ............................................................................... 46 РИСУНОК 12. ПОЛОЖЕНИЕ ДВИЖКОВ КОДОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ. ......................... 53 РИСУНОК 13. ПОЛОЖЕНИЕ ПРИБОРА РКСБ-104 ПРИ ИЗМЕРЕНИИ УДЕЛЬНОЙ

АКТИВНОСТИ. ................................................................................................... 54 РИСУНОК 14. ПОЛОЖЕНИЕ ПРИБОРА РКС-107 ПРИ ИЗМЕРЕНИИ УДЕЛЬНОЙ

АКТИВНОСТИ. ................................................................................................... 56

60

СОДЕРЖАНИЕ

Введение__________________________________________________________________ 3 СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ____________________________ 4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение мощности экспозиционной дозы. _____ 9 Требования техники безопасности при выполнении лабораторной работы _________ 14

Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью дозиметра “Мастер-1”______ 14

Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью дозиметра-радиометра АНРИ-01-02 “Сосна” ________________________________________________________________ 15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Определение мощности полевой эквивалентной дозы._________________________________________________________________________ 17 Требования техники безопасности при выполнении лабораторной работы _________ 23

Измерение мощности полевой эквивалентной дозы с помощью дозиметра ДКГ-105 _ 24

Измерение мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения с помощью прибора РКСБ-104 ___________________________________________________________ 24

Работа в режиме измерения мощности полевой эквивалентной дозы γ-излучения ___ 26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. Определение плотности потока бета-излучения с поверхности. _____________________________________________________________ 29 Требования техники безопасности при выполнении лабораторной работы _________ 33

Измерение плотности потока бета-излучения с поверхности с помощью прибора РКС-107 _________________________________________________________________________ 34

Измерение плотности потока бета-излучения с поверхностей с помощью прибора АНРИ-01-02 “Сосна” _________________________________________________________ 35

Определение поглощающей способности защитного экрана монитора с помощью прибора РКСБ-104 ___________________________________________________________ 37

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. Определение удельной и объемной активности в твердых и жидких пробах.__________________________________________________ 41 Требования техники безопасности при выполнении лабораторной работы _________ 47

Измерение объемной активности бета-излучающих радионуклидов в твердой пробе прямым методом_____________________________________________________________ 48

Измерение объемной активности бета-излучающих радионуклидов 90Sr +90Y в воде методом обогащения__________________________________________________________ 51

Измерение удельной активности бета-излучающих радионуклидов в пробах различных веществ с помощью прибора РКСБ-104 _________________________________________ 52

Измерение удельной активности бета-излучающих радионуклидов в водных растворах с помощью прибора РКС-107 __________________________________________________ 55

ЛИТЕРАТУРА____________________________________________________________ 58 СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ _______________________________________________ 59

Orb Met Uk Ekonom

Documents

Transcript of Orb Met Uk Ekonom