№406 - Дозиметрия ионизирующих излучений с помощью бытового дозиметра

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 406

«Дозиметрия ионизирующих излучений с помощью бытового дозиметра»

Цель работы:

Ознакомиться с факторами, обуславливающими формирование естественного радиационного фона, технологически измененного естественного радиационного фона и искусственного радиационного фона.

Изучить дозовые характеристики ионизирующих излучений.

Изучить принцип действия, устройство и технические характеристики бытового дозиметра Анри 01 «Сосна».

Используя бытовoй дозиметр Анри 01 «Сосна», провести оценку радиационной обстановки в естественных и смоделированных условиях.

Решить задачи.

Контрольные вопросы:

1. Экспозиционная доза, мощность экспозиционной дозы. Единицы измерения.

Экспозиционная доза Х характеризует ионизирующее действие фотонного излучения (γ- и рентгеновского излучения) на сухой атмосферный воздух. Экспозиционная доза равна отношению суммарного заряда dq ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении электронов и позитронов, образованных фотонным излучением в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха dm  в этом объеме:   

Единицы измерения экспозиционной дозы:

СИ                                                   Внесистемные единицы

      [ Х ] = Кл/кг                                                       [ Х ] = Р 

(Кулон/килограмм)                                              (Рентген)   

Мощность экспозиционной дозы X - отношение приращения экспозиционной дозы dX за малый промежуток времени dt к его длительности

Единицы измерения мощности экспозиционной дозы:

       СИ                                                   Внесистемные единицы

    [X] = А/кг                                                        [X] = Р/час

(Ампер/килограмм)                                         (Рентген/час)

2. Поглощённая доза, мощность поглощённой дозы. Единицы измерения.

Поглощенная доза D – основная дозиметрическая величина, равная отношению средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Единицы измерения поглощенной дозы:

СИ                                   Внесистемные единицы

               [D] = Гр                                                    [D] = рад

               ( Грей )                                                       ( рад )

                                       1 Гр = 100 рад

       Мощность поглощенной дозы D - отношение приращения поглощенной дозы dD за малый промежуток времени  dt к его длительности:

               Единицы измерения мощности поглощенной дозы:

               СИ                                            Внесистемные единицы

              [D] = Гр/с                                                 [D] = рад/час

           ( Грей/секунду)                                               ( рад/час )

3. Относительная биологическая эффективность ионизирующего излучения, коэффициент качества излучения.

Относительная биологическая эффективность       η :

где D0 – поглощенная доза образцового излучения, вызывающего определенный биологический эффект, Dx - поглощенная доза данного излучения, вызывающего тот же биологический эффект.

В качестве образцового излучения принимают рентгеновское излучение с граничной энергией фотонов 200 кэВ.

4. Эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы. Единицы измерения.

Эквивалентная доза Н – учитывает особенности радиационного эффекта в биологической ткани при облучении различными видами ионизирующего излучения и равна произведению поглощенной дозы D в органе или ткани на взвешивающий коэффициент WR для определенного вида излучения:

                  Единицы измерения эквивалентной дозы:

             СИ                                            Внесистемные единицы

           [Н ] = Зв                                                         [Н ] = бэр

          ( Зиверт )                                       (биологический эквивалент рада)

  Мощность эквивалентной дозы  H  - отношение приращения эквивалентной дозы за малый промежуток времени к его длительности:

                  Единицы измерения мощности эквивалентной дозы:

             СИ                                            Внесистемные единицы

          [H] =Зв/с                                                     [H] =бэр/час

5. Эффективная доза. Единицы измерения.

   Эффективная доза Е – величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Эффективная доза равна сумме произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

где НТ  - эквивалентная доза в органе или ткани,  WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани.

                   Единицы измерения эффективной дозы:

              СИ                                            Внесистемные единицы

            [Е ] = Зв                                                         [Е ] = бэр

           ( Зиверт )                                       (биологический эквивалент рада)

6. Эквивалентная коллективная доза. Единицы измерения.

Коллективная эффективная доза – мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения. Она равна сумме  индивидуальных эффективных доз.

7. Основные источники естественного и повышенного радиационного фона.

Естественный радиационный фон  создается космическим излучением и излучением естественных радионуклидов.

Источники технологически измененного естественного радиационного фона:

•  Добыча полезных ископаемых,

•  Сжигание ископаемого топлива (особенно каменного угля), содержание радионуклидов в золе на порядок выше, чем в топливе

•  Использование подземных вод с повышенным содержанием радионуклидов (радоновые источники)

•  Применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве

•  Использование стройматериалов

•  Полеты на самолетах. 

•  Бомбардировка территорий снарядами с обедненным ураном.

8. Принцип действия и устройство бытовых дозиметров.

Устройство детектирования излучения УД состоит обычно из одного – двух газоразрядных счётчиков. Таймер Т является устройством, формирующим интервал времени измерений.  Устройство управления УУ преобразует сигналы, поступившие в течение интервалов времени измерения от устройства детектирования, в импульсы стандартной амплитуды и длительности и передаёт их на счётчик импульсов СИ. Счётчик импульсов предназначен для подсчёта импульсов за время измерения и выведения результатов на табло жидкокристаллического индикатора. Устройство звуковой сигнализации УЗС включает прерывистый или непрерывный звуковой сигнал в зависимости от режима работы прибора.

9. Для регистрации каких видов радиоактивного излучения наиболее эффективны счетчики Гейгера – Мюллера? Почему?

Конструктивно дозиметры выполнены так, что газоразрядные счётчики экранированы специальным металлическим фильтром, препятствующим попаданию бета-частиц в рабочий объём счётчика. При необходимости эти фильтры могут быть сняты. Эффективность регистрации заряженных частиц (электронов) счётчиками Гейгера – Мюллера достигает 100%.

10. Можно ли дозиметром, в котором детектором служит счетчик Гейгера – Мюллера, измерить дозы: а) экспозиционную; б) поглощенную; в) эквивалентную?

Достаточно точное измерение с помощью приборов поглощённой, эквивалентной дозы или эффективной дозы, а именно она является объективным показателем воздействия радиоактивных излучений на организм, невозможно. Значения эквивалентной дозы, измеряемые дозиметром, являются только оценочными.

Таблица 5. Мощность экспозиционной дозы.

Таблица 6. Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения.

Таблица 7. Измерение плотности потока бета-излучения.

Задачи:

1. Исходя из измеренной мощности эквивалентной дозы, определить может ли персонал работать в данных условиях повышенного радиационного фона в соответствии с нормами радиационной безопасности НРБ-2000 (см. параграф 2). Рассчитать возможную продолжительность работы персонала в данных условиях повышенного радиационного фона.

2. Определить может ли население проживать в данных условиях повышенного радиационного фона в соответствии с нормами радиационной безопасности НРБ-2000 (см. параграф 2). Рассчитать возможную продолжительность проживания населения в данных условиях повышенного радиационного фона.

3. Исходя из измеренной мощности экспозиционной дозы, рассчитать эквивалентную дозу, которую получает житель Минска за год. Сравнить эквивалентную дозу со среднемировым значением.

4. Рассчитать эквивалентную дозу облучения, которую получил студент, за время работы с пластинками, моделирующими загрязненную радионуклидами территорию.