19917

Радиационная безопасность

Книга

Военное дело, НВП и гражданская оборона

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по курсу €œРадиационная безопасность€ для студентов всех специальностей дневной формы обучения. Статистическая обработка результатов имеет две основные задачи. Определение плотности потока бета-излучения с поверхности. Определение мощности экспозиционной и эквивалентной доз прибором «РД-1503»...

Русский

2013-07-18

7.84 MB

20 чел.

МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ

 

к лабораторным работам

по курсу Радиационная безопасность 

для студентов всех специальностей дневной формы обучения

 


СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………..

3

Статистическая обработка результатов ………………….

4

1. Лабораторные работы ……………………………….……..

7

Лабораторная работа № 1. Определение мощности экспозиционной дозы …………………...……………………….

7

Лабораторная работа № 2. Определение мощности полевой эквивалентной дозы …………………………………………..

12

Лабораторная работа № 3. Определение плотности потока бета-излучения с поверхности …………………………….....

21

Лабораторная работа № 4. Определение удельной и объемной активности в твердых и жидких пробах …………..………..

29

Лабораторная работа № 5 Определение активности в объектах окружающей среды гамма-радиометром РУГ-91М1 «Адани» ………….............................................................

41

Лабораторная работа № 6 Определение мощности экспозиционной и эквивалентной доз  прибором  «РД-1503» ..

48


ВВЕДЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

1. Дата выполнения.

2. Название работы.

3. Теоретическое обоснование.

4. Порядок подготовки приборов и выполнения работы.

5. Математическую  обработку  полученных  результатов  или  расчетную часть на основе полученных результатов.

6. Выводы по результатам работы.

Если  отчеты  оформлены  без  соответствия  вышеизложенным требованиям, то  работа  не  допускается  к  защите  пока  не  будут  устранены  обнаруженные недостатки.

Отчеты  оформляются на  листах формата А-4 или в  отдельных  тетрадях с оформлением титульного листа общего на все работы.

При  выполнении  лабораторных  работ  студенты  должны  выполнять  следующие требования:

·  бережно относиться к приборам и оборудованию;

·  не включать приборы без разрешения преподавателя или лаборанта;

·  закончив измерение, сразу выключать питание приборов;

·  обнаружив неисправность прибора, немедленно сообщать об этом преподавателю или лаборанту.

В  лаборатории  студенты  должны  соблюдать  следующие меры предосторожности:

·  при измерении плотности потока бета-излучения с поверхности контейнера с радиоактивным  источником  не  открывать  упаковочный полиэтиленовый пакет и сам контейнер, а также не класть его на край стола, чтобы избежать случайного падения; закончив измерения сразу же сдать контейнер 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 включать 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 с мылом.


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  соответствия истинному значению определяемой величины.

Для решения этих задач необходимо предварительно оценить значимость и воспроизводимость полученных результатов.

Значимость  результатов  оценивается  если  в  серии параллельных определений один из результатов представляется сомнительным, т.к. довольно значительно отличается от всех других результатов. Чтобы решить, оставлять этот результат  для  вычисления  среднего  или  отбросить  как  промах  оценивается  его значимость с помощью Q-критерия, который также называют критерием значимости:

,

где      x1 - сомнительный результат (наименьший и (или) наибольший из всех измеренных);

           x2 - результат, который ближе всего к x1 по значению;

           R  -  размах  варьирования  -  разность  между  предельными   значениями определяемой величины, т.е. максимальным и минимальным значениями.

Вычисленное  значение Q-критерия  сравнивают  с  табличным  значением, которое определяется по таблице 1 в зависимости от числа измерений n и доверительной  вероятности  Р,  которая  обычно  принимается  равной  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

0,94

0,77

0,64

0,56

0,51

0,48

0,44

0,42

Используя  только  значимые  результаты  находят  среднее  значение  по формуле:

,

xi  - каждый значимый результат;

n  - количество значимых результатов.

Зная  среднее  значение  можно  оценить  воспроизводимость  результатов, т.е.  степень  близости  отдельных  результатов  к  среднему  значению. Количественной характеристикой  воспроизводимости является стандартное или средне-квадратичное отклонение, которое рассчитывается по формуле:

  ,

   где xi -  каждое измеренное значение;

  - среднее значение;

 n - число измерений.

Стандартное отклонение равно 0 если каждое единичное измерение равно среднему  значению,  т.е.  при  абсолютной  воспроизводимости.  Следовательно, чем  больше  величина  стандартного  отклонения,  тем  хуже  воспроизводимость результатов.

Квадрат  стандартного  отклонения  называют  дисперсией  и  также  может рассматриваться как характеристика воспроизводимости:        


,

 где xi -  каждое измеренное значение;

  - среднее значение;

 n - число измерений.

Соотношение  дисперсий  двух  рядов  называется  критерием  Фишера (F-критерием) и позволяет определить принадлежат ли эти ряды к одной генеральной совокупности.

 ,

Вычисленный F-критерий сравнивают с табличным значением, приведенным  в  таблице  2,  которое  зависит  от  заданной  доверительной  вероятности (обычно принимают Р=0.95) и числа измерений.

Таблица 2 - Значение 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 генеральную совокупность.

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  доверительных границ. Доверительные границы - это  пределы  области  вокруг экспериментально найденного  единичного или  среднего результата, внутри которой следует ожидать с заданной степенью  доверительной  вероятности нахождения истинного  значения  единичного или среднего  результата. Вероятность нахождения  истинного  значения  в  доверительном интервале  задается  через  коэффициент нормированных отклонений t, который определяется по таблице 3 в зависимости от доверительной вероятности и числа степеней свободы (n - 1).  

Таблица 3 - Значение коэффициента нормированных отклонений при различной доверительной вероятности

n-1

Значения t при разных Р (%)

n-1

Значения t при разных Р (%)

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  следующих уравнений.

Для единичного определения:

,

где t - коэффициент нормированных отклонений (принимаем его значение при Р=95%),

     S - стандартное отклонение.

Для среднего из нескольких определений:

где t - коэффициент нормированных отклонений,

     S - стандартное отклонение,

     n - число измерений.

 

Таким образом статистическая обработка  позволяет оценить значимость, воспроизводимость и надежность полученных результатов.

Зная доверительные границы, легко можно найти погрешность измерений в процентах по формуле:

где t - коэффициент нормированных отклонений,

     S - стандартное отклонение,

     n - число измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение мощности экспозиционной дозы

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

1.Теоретическая часть

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

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

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

1 Кл/кг = 3,88·103 Р.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Естественными радиоактивными веществами считают те, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. В первую очередь это долгоживущие (с большим периодом полураспада) радиоактивные элементы, которые образовались одновременно с образованием Земли: калий - 40 (период  полураспада  1.3109 лет),  кальций  -  48 (период  полураспада  21016лет), рубидий - 87 (период полураспада 6.21010лет), олово - 124 (период полураспада 21017 лет), теллур - 130 (период полураспада 11021 лет), лантан - 138 (период полураспада 21011  лет), висмут - 209 (период полураспада 31017 лет), торий -  232 (период  полураспада  1,41010 лет),  уран  -  235 (период  полураспада 1.13108лет), уран - 238 (период полураспада 4.5109 лет), всего 23 элемента.

Торий - 232, уран - 235, уран - 238 являются родоначальниками трех естественных  радиоактивных  семейств (тория,  актиния и урана), в которые входят 45 радионуклидов, образующиеся в результате последовательных альфа- и бета-распадов,  с  периодами  полураспада  от  310-7секунды (астат  -  216)  до  2.5105 лет (уран  -  234). Конечным  элементом  во  всех  трех  семействах  являются  стабильные изотопы свинца - 206, 207, 208.  К естественным радиоактивным  элементам относятся также радионуклиды, образующиеся в верхних слоях атмосферы под действием первичного космического излучения: углерод - 14, сера - 35, хлор - 35, тритий (водород - 3), кислород - 18.

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

В земной коре радионуклиды равномерно рассеяны, но могут быть сконцентрированы в виде месторождений. Максимальное содержание в земной коре имеет калий-40 - около 2.5 %,   содержание тория-232 – 1,310-3 %, содержание всех  изотопов  урана  -  2,610-4 %.  Естественные  радионуклиды  содержатся  в земной коре в количестве от 0,0005 (рений - 187) до 84 (рубидий - 87) грамма на тонну. Поэтому в величину  естественного фона основной вклад вносит космическое излучение. Наибольшее влияние из естественных изотопов на величину естественного  фона  оказывает  калий-40,  затем  следуют  рубидий-87,  уран-238, торий-232,  уран-235,  лантан-138.  Остальные  радионуклиды  играют  гораздо меньшую роль либо вследствие большого периода полураспада (1016 - 1021лет), либо из-за очень низкого содержания в земной коре.

Следует  отметить,  что  в  смеси  изотопов  данного  элемента  содержание радионуклидов постоянно. Так, например, содержание калия-40 в смеси изотопов калия составляет     1,1910-2%, рубидия-87 - 27.85 %. У висмута, тория и урана все изотопы радиоактивны.

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

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

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

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

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

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

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

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


2. Характеристики приборов

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

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

Основная погрешность измерения мощности составляет 30 %.

Время  определения  мощности  экспозиционной  дозы  составляет  36  секунд.

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

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

2. Табло индикатора.

3. Кнопка «ПУСК» - для включения измерений.

Рисунок1. Общий вид прибора «Мастер -1»

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

·   измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения  (0,019,99мР/ч);

·   измерения плотности потока -излучения с поверхностей (105000част/(см2мин);

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

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

1. Цифровое жидкокристаллическое табло.

2. Выключатель питания.

3. Переключатель режимов работы.

4. Кнопка «КОНТР» - контроль работоспособности прибора.

5. Кнопка «ПУСК» - включения измерения.

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

7. Задняя крышка прибора.

8. Фиксатор задней крышки прибора.

Рисунок 2. Общий вид прибора АНРИ-01-02 «Сосна»

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

3. Порядок проведения работы

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

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

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

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

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

5. Полученные результаты занести в таблицу 4.

Таблица 4- Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

«Мастер-1»

«Сосна»

3.2 Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью

дозиметра-радиометра АНРИ-01-02 “Сосна”

Подготовить прибор к работе

  1.  Переведите переключатель режима работы (поз. 3) в положение “МД”. Включите  прибор,  для  чего  выключатель  питания (поз.2  рис.2)  переведите в положение “ВКЛ”. На цифровом табло должно индицироваться:

0000

0.000

                                                                 или

                            

включение прибора должно  сопровождаться коротким звуковым сигналом. Если переключатель режима работы (поз. 3) находится в положении “МД”, то после первого  знака индицируется  точка,  если переключатель 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  таймера прибора, для чего переключатель режима работы (поз. 3) должен быть 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 отсчета должно сопровождаться коротким звуковым сигналом, а на табло должно индицироваться число   

0.512

1.024

- для двух детекторов -                        

1.024

- для четырех детекторов -

После окончания отсчета отпустите кнопку “контр.”.

5. Если при проведении контрольного теста индицируемое число отличается от указанного выше повторить еще раз контрольную проверку, как указано в пункте 4.

Работа в режиме измерения мощности экспозиционной дозы g-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 205 секунд измерение закончится, что будет сопровождаться звуковым    сигналом, а на      цифровом табло фиксируется число с одной точкой, например

0.012

Это  показание  прибора  соответствует  мощности  экспозиционной  дозы гамма-излучения в миллирентгенах в час (мР/ч). Для математической обработки результатов удобнее использовать целые числа, поэтому показания 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 4 (см. выше).

6.После проведения измерений выключите прибор выключателем питания.

             Взаимодействие  ионизирующих  излучений  с  веществом  носит  случайный характер,  поэтому  при  малых  значениях  мощности  экспозиционной  дозы (на уровне  естественного  фона)  может  наблюдаться  значительный  разброс  полученных  результатов. Поэтому необходимо провести  статистическую обработку полученных результатов.

4. Статистическая обработка  результатов

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

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

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:

 

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

5.  Вывод

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


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Определение мощности полевой  эквивалентной дозы

Цель  работы:  изучить  характеристики  дозиметрических  приборов “ДКГ-105” и “РКСБ-104” и научиться с их помощью измерять мощность эквивалентной дозы.

1.Теоретическая часть.

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

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

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. Внесистемная единица поглощенной дозы - рад: 1 рад = 0,01 Гр.

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

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

Следует отметить, что 1 рентген  экспозиционной дозы (по всему спектру -излучения  до  энергии  3 МэВ)  соответствует  поглощенной  дозе  в  биологической ткани в 0,96 рад, а  в воздухе - 0,88 рад, т.е. в среднем 1Р0,93рад.

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

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

где  j - индекс вида излучения.

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

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

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

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

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

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

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

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

где dH - приращение полевой эквивалентной дозы гамма-излучения,

      dt - интервал времени.

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

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

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

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

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

Средняя эквивалентная доза - среднее значение эквивалентной дозы Нт в

ткани или органе Т с массой mт.

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

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

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

·  половые железы - 0,2  0.25;

·  молочная железа - 0.15;

·  красный костный мозг - 0.12;

·  легкие - 0.12;

·  щитовидная железа - 0.03;

·  поверхность кости - 0.03;

·  желудок - 0.06;

·  все остальные органы  в сумме - 0.3.

Сумма взвешивающих коэффициентов для всего организма равна 1.

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

1. Все тело, гонады, красный костный мозг;

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

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

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

величины имеют наименьшие значения, а для третьей - наибольшие.

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

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

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

1чел.-Зв = 100 чел.- бэр.

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

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

комбинированный для измерения ионизирующих излучений “РКСБ-104”.

2. Характеристики приборов

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

Диапазоны измерения:

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

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

Диапазон энергий регистрируемого излучения от 0.0595 до 1.25 МэВ.

Время установления показаний при измерении МЭД:

не более 30 с при 10 мкЗв/ч;

не более 240 с при 0.1 мкЗв/ч.

Общий вид прибора “ДКГ-105” приведен на рисунке 3.

1. Табло индикатора.

2. Переключатель “ВКЛ” включения питания прибора .

3. Переключатель рода работы “Д-МД“.

4. Цифровое значение измеряемой величины

5. Международное обозначение единиц измеряемой величины.

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

7. Знак истощения батареи питания .

Рисунок 3. Общий вид прибора ДКГ-105

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

·  мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;

·  плотности потока бета-излучения с поверхности;

·  удельной активности бета-излучающих радионуклидов в веществах;

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

Общий вид прибора «РКСБ-104» приведен на рисунке 4.

Основные технические данные и характеристики.

1. Диапазон  измерений  мощности  полевой  эквивалентной  дозы  гамма-

излучения - 0.1 - 99.99 мкЗв/ч.

  1.  Диапазон измерений плотности потока  бета-излучения  с поверхности  - 0.1  - 99.99 1/(с·см2) или 6 - 6000 1/(мин·см2).
  2.  3. Диапазон измерений удельной активности бета-излучающих радионуклидов - 2·103 - 2·106
  3.   Бк/кг или 5.4·10-8 - 5.4·10-5 Ки/кг.
  4.  4. Диапазон энергии регистрируемых излучений:
  5.    бета-излучения   - 0.5 - 3.0 МэВ;
  6.    гамма-излучения  - 0.06 - 1.25 МэВ.
  7.  5. Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений:
  8.    мощности полевой эквивалентной дозы   - до 40 %;
  9.    плотности потока бета-излучения    - до 60 %;
  10.    удельной активности       - до 60 %.
  11.  6. Время измерения:
  12.    мощности полевой эквивалентной дозы   - 28 или 280 секунд;
  13.    плотности потока бета-излучения    - 18 или 180 секунд;
  14.    удельной активности       - 40 или 400 секунд.

1 - корпус;

2 - задняя крышка;

3 - съемная крышка отсека питания;

4 - крышка-фильтр;

5 - запирающая защелка крышки-фильтра;

6 - жидкокристаллический индикатор;

S1 - выключатель питания;

S2 - переключатель режима работы прибора;

S3 - тумблер переключения поддиапазонов;

S4 - кодовый переключатель рода работ.

Рисунок 4. Общий вид прибора “РКСБ-104

 

 При минимальном значении измеряемой величины требуется максимальное время проведения замеров.

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

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


3. Порядок проведения работы

3.1 Измерение полевой эквивалентной дозы и ее мощности

с помощью 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 измерение ЭД, параллельно с измерением МЭД.

2. На  табло  индицируются: пульсирующие показания  величины измеряемой МЭД,  международное  обозначение  единиц  измеряемой  величины (mSv/h)  и пульсирующая  точка (нижний  сегмент  поз.6  рис3),  информирующая  о  том, что происходит накопление информации для расчета достоверного значения МЭД или дальнейшее его уточнение.   

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

4. После  прекращения  пульсаций  показаний  величины  МЭД  занести  полученный результат в таблицу 6.

Таблица 6 - Мощность полевой эквивалентной дозы, мкЗв/ч

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

Мощность полевой эквивалентной дозы, мкЗв/ч

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

6. Занести полученные результаты в таблицу 6.

3.2 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 необходимо сместить вниз запирающую защелку (5) и, подав на себя верхнюю 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.

  1.  Установить на место крышку-фильтр.
  2.  Перевести  органы  управления прибора  тумблера S2 и S3  в верхнее положение (“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 4-х разрядное число необходимо умножить на пересчетный коэффициент (который указывается тумблером S 3 и составляет  0.01 при измерениях мощности

полевой  эквивалентной дозы), что даст величину в микрозивертах в час (мкЗв/ч);

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

Рисунок 5. Положение движков кодового переключателя

 В  качестве показаний прибора принимается цифровая величина, которая является значащей частью 4-х разрядного числа, устанавливающегося 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  величины значащую часть числа надо умножить на пересчетный коэффициент, указанный для каждой измеряемой величины и каждого поддиапазона измерений на лицевой панели прибора,  справа от  тумблера S 3. Единицы измерения получаемых результатов указаны на лицевой панели под таблом индикатора тем же цветом, что и пересчетные коэффициенты для данной величины.

3.3 Работа в режиме измерения мощности полевой эквивалентной дозы

-излучения

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

·  Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом:

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

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

·  Установить на место крышку-фильтр.

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

                 х0.01

                              х200” для S3)

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

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

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

Рисунок 6. Положение движков кодового переключателя

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

·  После  прекращения  звукового  сигнала  прибор  автоматически  повторяет  из-мерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 7;

Таблица 7- Мощность полевой эквивалентной дозы, мкЗв/ч

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

Мощность полевой эквивалентной дозы, мкЗв/ч

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

 

4. Статистическая обработка  результатов

Провести статистическую обработку полученных результатов:

4.1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда  измерений  (  полученных  с  помощью  различных  приборов и приведенных в таблицах 6 и 7);

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

4.3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

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

4.5. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

4.6. Найти среднее значение двух рядов по формуле:

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

5.  Вывод

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


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. Определение плотности потока

бета-излучения с поверхности

Цель работы: изучить характеристики прибора комбинированного РКС-107 и научиться измерять плотность потока бета-излучения с поверхности с по-мощью различных приборов.

1.Теоретическая часть.

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

Известны три вида бета-распада.

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

Простейшим  примером  такого  распада  является  распад  свободного  нейтрона по схеме:

            

           За счет этого процесса рождается электрон внутри ядра.

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

По такому механизму может проходить распад протона внутри ядра:

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

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

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

У естественных радиоизотопов наблюдается только - - распад.

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

,

где - ядро иттрия

,

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2. Характеристики приборов

2.1 Прибор комбинированный РКС-107

2.1.1Назначение

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 радионуклидами 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.

2.1.2 Технические характеристики

Диапазон измерений:

·  Мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения - 0.1-999 мкЗв/ч.  

·  Плотности  потока  бета-излучения  с  поверхности,  загрязненной  радионуклидами стронция-90 + иттрия-90 - 0.1-999 1/(с·см2).

·  Удельной активности радионуклида цезий-137 - 2-9990 Бк/г.

Диапазон энергии регистрируемого гамма-излучения - 0.0595-1.25 МэВ.

Пределы допускаемых значений основных относительных погрешностей  измерений:

·  Мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения - ± 30 %.

·  Плотности потока бета-излучения с поверхности - до 45 %.

·  Удельной активности радионуклида цезий-137 - до 35 %.

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.

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.

Рисунок 7. Общий вид прибора комбинированного РКС-107

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

3.Порядок проведения работы

 

3.1 Измерение плотности потока бета-излучения с поверхности с

помощью прибора РКС-107.

3.1.1 Подготовка прибора РКС-107 к работе:

1.Проверьте работоспособность прибора, для чего:

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

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

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

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

В момент регистрации измеренной величины раздается кратковременный

звуковой  сигнал. Указатель режима работы перестает пульсировать, показания

устанавливаются  до  повторного  нажатия  кнопки  пуска  или  автоматического

выключения прибора кнопкой “ВЫКЛ”.

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

·  выключите прибор кнопкой “ВЫКЛ”.

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

На этом подготовка прибора к работе и проверка его работоспособности  

заканчивается .

3.1.2 Измерение прибором РКС-107:

·  Включите прибор, нажав кнопку “ВКЛ”.

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

·  Не поднося прибор к исследуемой поверхности ближе, чем на расстоянии 150 см, нажмите кнопку “ПУСК”, что сопровождается коротким звуковым сигналом. Указатель режима работы начнет пульсировать, через  (37±1.0) с отсчет прекратится,  вновь  раздастся  кратковременный  звуковой  сигнал.  Запишите полученный результат в таблицу 8 в строку (ф).

Таблица 8 - Плотность потока бета-излучения, ф, 1/(ссм2)

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

ф,

1/(ссм2)

п,

1/(ссм2)

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

·  Выключите прибор, нажав кнопку “ВЫКЛ”.

·  Снимите  заднюю  крышку-фильтр (поз.4  на  рис.7).  Поднесите  прибор  к  исследуемой поверхности на расстоянии не далее 1 см от нее. Включите прибор кнопкой “ВКЛ”,  установите  режим  "1/(с·см2)",  а  затем  нажмите  кнопку

“ПУСК”. Через (37±1.0) с отсчет прекратится. Запишите полученный результат в таблицу 8 в строку (п).

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

·  Выключите прибор. Установите крышку-фильтр на место.

3.1.3 Статистическая обработка полученных результатов:  

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (представленных в строках jФ и jП в таблице 8);

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

5. Найти погрешности измерения каждого ряда.

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

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

j = jПср - jФср,

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

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

Þ   Если  величина плотности потока получается  отрицательная,  следовательно

поверхность не имеет бета-загрязнения.

3.2 Измерение плотности потока бетта-излучения с поверхностей с

помощью прибора АНРИ-01-02 “Сосна”.

3.2.1 Подготовьте прибор к работе как описано в л.р. № 1.

3.2.2 Измерение прибором АНРИ-01-02 “Сосна”:

·  Переведите  переключатель  режима  работы  в  положение “МД”  и  включите прибор.

·  Поднесите прибор плоскостью задней крышки к исследуемой поверхности  на  расстояние  0.5-1  см  и  кратковременно  нажмите  кнопку “пуск”.

Выполните  измерение  и  запишите  показание  прибора  умноженное  на 1000 в таблицу 9 в строку Ng.

·  Повторите измерения 8 раз и запишите показания прибора умноженные на 1000 в таблицу 9 в строку Ng.

·  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 Ng + b

Таблица 9.

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

, имп.

+β, имп.

·  Повторите измерения 8 раз и запишите показания прибора умноженные на 1000 в таблицу 9 в строку Ng + b.

·  Закройте заднюю крышку прибора, выключите прибор.

3.2.3 Статистическая обработка полученных результатов:  

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (представленных в строках Ng и Ng + b в таблице 9);

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

5. Найти погрешности измерения каждого ряда.

6. Найти  суммарную  погрешность  измерений,  сложив  погрешности  двух

рядов.

·  Величину плотности потока бета-излучения с поверхности вычислите по формуле:

част/см2·мин

где   -  показание  прибора  с  закрытой  задней  крышкой  без  учета  запятой на табло; импульсов;  

- показание прибора  с  открытой  задней крышкой без учета  запятой на табло; импульсов;

- коэффициент счета прибора; част/см2мин·импульс.

Коэффициент Ks для прибора составляет 0.5 част/см2мин·импульс.  

Если величина плотности потока получается отрицательная, следовательно поверхность не имеет бета-загрязнения.

3.3 Определение поглощающей способности защитного экрана монитора

с помощью прибора РКСБ-104 2.   

3.3.1 Измерение прибором 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 осторожным 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.

Рисунок 8. Положение движков кодового переключателя

·  Установить на место крышку-фильтр.

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

                             х0.01

                                         х200” для S3)

·  Удалить прибор от исследуемой поверхности экрана монитора на расстояние 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», предварительно умножив на   пересчетный  коэффициент  прибора К1  ,  указанный  на  лицевой  панели  и равный 0.01;

Таблица 10

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

Фоновое значение, ф

Значение со снятой крышкой-фильтром прибора и с защитным экраном монитора, п1

Значение со снятой крышкой-фильтром прибора и без защитного экрана монитора, п2

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

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

·  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: “Значения со снятой крышкой-фильтром прибора и с защитным экраном, φп1”;

·  После  прекращения  звукового  сигнала  прибор  автоматически  повторяет  измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 10 в строку “Значения со снятой крышкой-фильтром прибора и с защитным экраном, φп1”. предварительно умножив на   пересчетный  коэффициент  прибора К1  ,  указанный  на  лицевой  панели  и равный 0.01;

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

·  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;

·  После  прекращения  звукового  сигнала  прибор  автоматически  повторяет  измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 10 в строку “Значения со снятой крышкой-фильтром прибора и без защитного экрана, φп2”, предварительно умножив на   пересчетный  коэффициент  прибора К1  ,  указанный  на  лицевой  панели  и равный 0,01;

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

3.3.2 Статистическая обработка полученных результатов:  

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (строк “Фоновое значение φф ” , “Значения со снятой крышкой-фильтром с защитного экрана, φп1“ и Значения со снятой крышкой-фильтром без защитного экрана, φп2”);

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

5. Найти погрешности измерения каждого ряда;

6. Найти суммарную среднюю погрешность измерений по формуле:

·  Определить  величину  плотности  потока  бета-излучения  с  поверхности  защитного экрана и экрана монитора по формулам:

где: и  - плотности потока бета-излучения с поверхности защитного экрана и  экрана монитора  соответственно в частицах в  секунду  с квадратного  сантиметра (1/(с·см2) или с-1·см-1);

         и    -  средние  значения  при  измерениях  со  снятой  крышкой-фильтром;

   - среднее фоновое значение.

·  Чтобы перейти к другим единицам измерения - частицам в минуту с квадратного сантиметра, необходимо полученное значение j умножить на 60.

·  Определить  поглощающую  способность  защитного  экрана  монитора  PS  по формуле:

4.  Вывод

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


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. Определение удельной и объемной

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.

 

1.Теоретическая часть

Радиоактивность  -  это  самопроизвольное  превращение  неустойчивых ядер в более устойчивые, которое сопровождается испусканием ионизирующего

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:

Если N  -  число нераспавшихся радиоактивных ядер в момент времени  t,

то активность можно выразить так:

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

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

1 Кюри - это величина активности, которая соответствует количеству распадов в 1 г радия     ( Ra ) за 1 секунду.

1 Ки=3.7·1010 Бк.

Понятия радиоактивность и активность являются качественной и количественной 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:

Единицы удельной активности: 1 Бк/кг или 1 Ки/кг.

Объемная  активность  -  это  отношение  активности  радионуклида,  содержащегося в образце, к объему образца:

Объемная активность обычно измеряется в Ки/л.

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

Поверхностная активность используется как характеристика загрязненности  территорий,  пострадавших  в  результате  аварии  на  ЧАЭС.  Загрязненность 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 загрязненностью по цезию-137  от  5  до  15 Ки/  км2 имеют право на  отселение,  а  свыше  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  контроль  за  продуктами питания  и  разработаны “Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия и стронция в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ-96)”.

Таблица 11. - Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия в пищевых продуктах и питьевой воде, Бк/л; Бк/кг

№ п/п

Наименование продукта

Бк/кг, Бк/л

1

Вода питьевая

10

2

Молоко и цельномолочная продукция

100

3

Мясо и мясные продукты:

  1.  говядина, баранина и продукты из них

500

  1.  свинина, птица и продукты из них

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

Таблица 12. - Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов стронция в пищевых продуктах и питьевой воде, Бк/л; Бк/кг

№ п/п

Наименование продукта

Бк/кг, Бк/л

1

Вода питьевая

0,37

2

Молоко и цельномолочная продукция

3,7

3

Хлеб и хлебобулочные изделия

3,7

Картофель

3,7

Детское питание всех видов в готовом для употребления виде

1,85

4

Картофель

80

5

Хлеб и хлебобулочные изделия

40

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

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


2. Характеристики приборов

2.1 Радиометр  КРВП-3Б

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

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

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

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

Пределы  допускаемых  значений  основной  погрешности  радиометра  не

должна превышать ± 20 % относительно измеряемого значения источника бета-

излучения с радионуклидами стронций-90+иттрий-90.

Предельные масса и габаритные размеры блоков рвадиометра приведены в таблице 13.

Таблица 13.

Общий вид основных блоков представлен на рисунках 9-11.

 

2.1.1Пересчетный блок

Пересчетный блок состоит из литого металлического корпуса и шасси, на котором смонтированы все узлы.

На  лицевой  панели  расположены  все  органы  управления  пересчетного блока:  выключатель питающей  сети,  тумблер  рода  работ (работа  с  блоком детектирования или проверка), ось резистора регулировки уровня дискриминации (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.

2.1.2 Блок детектирования бета-излучения

Блок детектирования бета-излучения смонтирован в плоском пластмассовом корпусе.

Блок детектирования помещается на специальном держателе в свинцовый домик, чтобы уменьшить влияние гамма-фона на результаты измерения низких уровней бета-активности воды и пищевых продуктов.

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

Внутренние  стенки домика изготовлены из трехмиллиметрового оргстекла. Толщина свинцовых стенок 30 мм.

2.1.3 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 корпуса 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  горизонтальном  положении обеспечивается упорами.

Рисунок 9. Пересчетный блок

Рисунок 10. Блок детектирования бета-излучения

Рисунок 11. Блок обработки

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

3.Порядок проведения работы

 

3.1 Измерение объемной активности бета-излучающих радионуклидов в

твердой пробе прямым методом с помощью КРВП-3Б

3.1.1 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  состояние  кнопкой ПУСК. Пуск  секундомера  часов  59ЧП  осуществляется  после  поворота  кнопки ПУСК  влево  с  последующим  нажатием.  При  работе  с  часами  не  допускается прилагать большие усилия при нажатии кнопок ПУСК и ЗАВОД  т.к. по своей конструкции  система  переключения  построена  на  зубчатом  зацеплении  и  при переключении зубья могут не совпадать.

3. Подать напряжение на пересчетный блок. Выключатель сети пересчетного блока поставить в положение СЕТЬ, при этом должна загореться сигнальная лампочка  засветиться декатроны.

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

3.1.2 Измерение прибором КРВП-3Б

  1.  Установить  в  блок  детектирования  на  верхнюю  полочку (вплотную  к детектору) пустую кювету.  
  2.  Закрыть блок детектирования и установить стопорный штырь.

  1.  Перевести переключатель РАБОТА-ПРОВЕРКА в положение РАБОТА.

4. Кратковременно нажать кнопку ПУСК. Провести измерение фона в течение 3-х минут и повторным нажатием кнопки ПУСК остановить подсчет 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  вещества тщательно разровнять ее по внутренней кромке кюветы.

8.  Кювету  с  пробой  поместить  в  свинцовый  домик  на  верхнюю  полкудержателя, под рабочее окно детектора.

9.  Нажатием  кнопки  секундомера  ПУСК  включить  пересчетную  схему .Произвести измерение в течении 3-х минут и повторно нажать кнопку ПУСК.  

10. Занести полученный результат в строку Nп таблицы 14.

11. Повторить измерение пробы 5 раз и полученные результаты занести в строку Nп таблицы 14.

3.1.3 Статистическая обработка 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.

3.1.4 Расчет  объемной  активности

По  результатам  измерений  произвести  расчет  объемной  активности пробы по формуле:

где   - объемная активность пробы, Ки/л;

       - средняя скорость счета импульсов при измерении пробы, с-1;

      - средняя скорость счета импульсов при измерении фона, с-1;

       - значение чувствительности радиометра к смеси радионуклидов в пробе,    л/(Ки×с).

Чувствительность  радиометра  зависит от наличия в пробе различных радионуклидов и рассчитывается по формуле:

где - чувствительность к i-му радионуклиду, приведенная в таблице 15;

       -  относительное  содержание  i-го  радионуклида  в  смеси  радионуклидов, загрязняющих пробу;

     k - количество радионуклидов в смеси.

Таблица 15 - Чувствительность радиометра КРВП-3Б при измерении объемной активности стандартных образцов имитантов проб

Радионуклидный состав

Чувствительность радиометра, л/(с·Ки)

137Cs, 134Сs, (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 (Изотопы калия-40)

4,1·107

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

Используя приведенную выше формулу, рассчитаем чувствительность:

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, чувствительность прибора Р=4,1·107

 

3.1.5  Рассчитать долю распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в исследованном веществе

  1.  определить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в 1 литре исследуемого вещества;
  2.  определить количество распадающихся за 1 секунду ядер калия-40 в 1 кг  исследуемого  вещества,  используя  значение  плотности  этого  вещества, плотности различных соединений калия приведены в таблице 16;
  3.  определить молярную массу исследуемого  вещества по  таблице Менделеева;
  4.  найти общее количество ядер всех изотопов калия в 1 кг исследуемого вещества, используя число Авогадро;
  5.  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

3.2 Измерение объемной активности бета-излучающих радионуклидов 90Sr +90Y в воде  методом обогащения прибором КРВП-3Б

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  схему 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 резервуар и снять кассету с обработанным фильтром;

- положить кассету между сложенными вчетверо кусками фильтровальной 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 выпуклая сторона кассеты должна быть обращена к детектору).

8. Нажатием  кнопки  секундомера ПУСК  включить пересчетную  схему 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:  

  1.  Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (представленных в строках Nф и Nп в таблице 17);
  2.  Найти  средние  значения  для  каждого  ряда,  учитывая  только  значимые  результаты;
  3.  Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;
  4.  Оценить надежность средних результатов каждого ряда;
  5.  Найти погрешности измерения каждого ряда.
  6.  Найти суммарную погрешность измерений, сложив погрешности двух рядов.

11. Вычислить значение объемной активности воды по формуле:

где    - объемная активность воды Ки/л;

 -  средняя  скорость  счета  импульсов  при  измерении  фильтра  после обработки, с-1;

- средняя скорость счета импульсов при измерении фильтра до обработки, с-1.

12. Сравнить полученную величину объемной активности с временно допустимым уровнем содержания стронция в питьевой воде из таблицы 12.


Лабораторная работа № 4 часть2

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

3.3.1 Подготовка прибора РКСБ-104 к работе

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

·  Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом:

S4.1, S4.3, S4.6, 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  положение (“MESS”), а тумблер S3  в нижнее положение (“х0.001

                                                                                х0.001

                                                                                                  х20”).

3.3.2 Измерение  прибором РКСБ-104

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

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

Рисунок12. Положение движков кодового переключателя

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

·  После  остановки  подсчета  импульсов,  примерно  через  400  секунд,  записать 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” таблицы 18.

·  Вылейте  воду  из  кюветы,  просушите  ее  и  заполните  исследуемым  твердым веществом или раствором до той же метки.

·  Вновь установите прибор на кювету и повторите измерения 4 раза. Результаты 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”).

3.3.3 Статистическая обработка полученных результатов: 

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

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

5. Найти погрешности измерения каждого ряда;  

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

·  Рассчитайте  величину  удельной  активности Аm  бета-излучающих радионуклидов в пробе (в беккерелях на килограмм) по формуле:

где    -  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 = 5,85.

·  Для получения значений удельной активности в кюри на килограмм полученный результат Am надо умножить на 2.7·10-11 .

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

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

3.4.1 Измерение  прибором РКСБ-104

  1.  Снимите заднюю крышку-фильтр (позиция 4 на рисунке 7).
  2.  Заполните  измерительную  кювету (половину  упаковки  прибора)  заведомо чистой в радиационном отношении водой до метки - буртика внутри кюветы; установите прибор на кювету, как это показано на рисунке 14.
  3.  Включите  прибор  кнопкой “ВКЛ”.  Нажмите  кнопку “РЕЖИМ”,  установите указатель режима работы прибора в положение "Бк/г х 10" - нижнее положение на индикаторе.
  4.  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.
  5.  Повторите измерения  5  раз,  запишите  результаты умноженные на 10 в  таблицу 19 в строку Аф.  
  6.  Выключите прибор и снимите его с кюветы.
  7.  Вылейте  воду  из  кюветы,  просушите  ее  и  заполните  исследуемым  водным раствором до той же метки.

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

-  Вновь установите прибор на кювету, включите в режим "Бк/г х 10", нажатием 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

  3.4.2 Статистическая обработка полученных результатов: 

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

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

4. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;

5. Найти погрешности измерения каждого ряда;

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

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

где  - среднее значение полученное при измерении пробы (Бк/г);

     - среднее фоновое значение (Бк/г),

      3.42  - константа, которая применяется при определении удельной активности  соединений  калия (если исследуются  соединения цезия,  то константа 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.

4.  Вывод

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


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

Определение активности радионуклидов в объектах окружающей среды гамма-радиометром РУГ-91М1 «АДАНИ»

Цель работы: 1.Измерение удельной активности гамма-излучающих нуклидов калия – 40, Радия-226, тория-232, цезия-137 в пробах окружающей среды.    

2. Определение удельной эффективной активности строительных материалов и допустимости их использования.                                             

                                                    1. Общие сведения

АКТИВНОСТЬ - количество распадающихся за определенное время ядер

Единицей измерения активности   в радиоактивном источнике, в системе СИ является (Бк), соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида.

 Внесистемная единица измерения - Кюри (Ки). Один Кюри равен активности одного грамма радия. Количество распадов в одном грамме радия равно 3,7*1010   распадов в секунду.  Зная радиоактивность в Беккерелях, можно перейти к активности в Кюри, и наоборот.

                                                      1 Ки = 3,7*1010 Бк

Удельная активность - это отношение активности радионуклида, содержащегося в пробе, к массе этой пробы:; Единицы удельной активности: 1 Бк/кг или 1 Ки/кг.

Объемная активность - это отношение активности радионуклида, содержащегося в образце, к объему образца: ; Единицы удельной активности: 1 Бк/л или 1 Ки/л.

Для регистрации излучений применяют  особые устройства – детекторы,  в которых под воздействием  излучения происходит ионизация  вещества детектора  и образуются  заряженные частицы, которые создают электрическое поле, по напряжению электрического  поля определяют  энергию излучения, а по числу импульсов, прошедших через детектор, число распадов (импульсов). Таким образом, подсчитав количество электрических сигналов соответствующей амплитуды, можно узнать активность того или иного радионуклида, содержащегося в образце. Приборы, в которых используется такой принцип измерения радиоактивности, называются РАДИОМЕТРАМИ. Для того, чтобы ослабить влияние  радиационного фона, детекторы в радиометрах помещают в специальные  свинцовые экраны.

В настоящее время наибольшую опасность представляют долгоживущие радионуклиды: Цезий-134,-137 и Стронций-90, попавшие в окружающую среду в результате аварии на Чернобыльской АЭС и в меньшей степени Радий-226, Торий-232.

Активность радионуклидов цезия определяется по гамма-излучению, а стронция – бета-излучению.  Для измерения используются различные типы приборов – гамма-радиометры  и бета-радиометры.           

 2.  Назначение и технические характеристики гамма-радиометра  РУГ-91М1

2.1  Гамма-радиометр   РУГ-91М1 «АДАНИ» предназначен для измерения     удельной и объемной активности гамма - излучающих радионуклидов Цезия-134,-137, природного Калия-40 , а также Радия-226 и Тория-232 в пробах природной среды.


2.2  Технические данные гамма-радиометра

2.2.1 Сцинтиллятор-кристалл Cs  I (TI) размером 40x40 мм.

2.2.2 Диапазоны измеряемой удельной массовой активности, Бк/кг, приведены в таблице20.

Таблица 20 –Диапазоны измеряемой удельной массовой активности

Время измер.

мин.

Диапазоны    измеряемой      УА, Бк/кг

Суммарная эфф.

активность

Cs-137/

Cs-134

К-40

Ra-226

Th232

60

3-50000

20

5-50000

20-10000

3-50000

3-50000

6-50000

10

8-50000

30-10000

5-50000

5-50000

10-50000

2

15-50000

60-50000

10-50000

10-50000

10-50000

 

 2.2.3 Пределы допустимой основной относительной погрешности измеряемой УА радионуклидов   Cs-137 + Cs-134, K-40, Ra-226, Th-232 и суммарной эффективной активности перечисленных изотопов (при доверительной вероятности 0,95) не превышают значений указанных в таблице21:

Таблица 21

Время

измер.

мин.

Интервал   измеряемой   УА,Бк/кг

Значение  предела

допустимой основной

относительной

погрешности в%

Cs-137/

Cs-134

К-40

Ra-226

Th-232

Суммарная

эффективная

активность

60

3-      10

10-      30

30-50000

50

25

10

20

5-      10

10-      50

50-50000

20-      50

50-    150

150-10000

3-      10

10-      50

50-50000

3-      10

10-      50

50-50000

6-     15

15-     50

50-50000

50

25

10

10

8-       20

20-     100

100-50000

30-    100

100-    300

300-10000

5-      15

15-    100

100-50000

5-      10

15-      50

100-50000

9-      30

30-    150

150-50000

50

25

10

2

15-       30

30-     100

150-50000

60-    300

300- 1000

1000-10000

10-      30

35-    150

150-50000

10-      30

30-    150

150-50000

20-      50

50-    150

150-50000

50

25

10

2.2.4 Пределы допустимой основной погрешности измерения объемной активности радионуклида калий-40 при времени измерения 20 мин (0,2 – 50,0 кБк/л) -50%; 2 мин (0,5 –50,0 кБк/л) – 50%.

2.2.5 Пределы допускаемой дополнительной погрешности при измерении температуры 1%/1º С, при измерении внешнего фона гамма-излучения до 50 мкР/ч -25%.

2.2.6   Время установления рабочего режима, не более 30мин.

2.2.7   Время непрерывной работы не менее часа.

2.2.8   Объём пробы – 0.5л.

                                   3. Устройство гамма-радиометра  РУГ-91М1

3.1 Принцип действия гамма-радиометра основан на подсчете числа световых импульсов, возникающих в сцинтилляционном детекторе при попадании на него гамма-квантов. Число зарегистрированных в единицу времени световых импульсов однозначно связано с активностью исследуемого образца.

3.2. Упрощенная функциональная схема, поясняющая принцип действия радиометра.

Исследуемый образец (проба) размещается в кювете, в качестве которой используется сосуд Маринелли объемом 0,5 л. Кювета с пробой устанавливается внутрь свинцового защитного экрана, уменьшающего  влияние внешнего фонового излучения. Сверху экран закрывается свинцовой защитной крышкой.

Световые вспышки, возникающие в сцинтилляторе, через световод попадают на фотокатод фотоэлектронного умножителя и преобразуется в электрические импульсы, которые после усиления поступают в устройство селекции. Устройство селекции производит сортировку импульсов по их амплитудам(пропорционально энергии регистрируемых гамма-квантов). Это позволяет определять порциальные вклады изотопов цезия и калия в суммарную активность пробы.

Устройство обработки управляет работой устройства селекции и вычисляет количественные характеристики ионизирующего излучения.

Устройство индикации и управления задает режим работы гамма-радиометра и индуцирует на табло результат измерения.

Режим работы задаётся с помощью 14 кнопок на лицевой панели прибора.

ВНИМАНИЕ!!! В гамма-радиометре в качестве детектора используется кристалл Cs I (Т 1), который требует бережного обращения. Избегайте механических ударов по прибору и резкого перепада температур!!!

3.3 Назначение органов управления

КНОПКИ УПРАВЛЕНИЯ:

СЕТЬ – служит для включения и выключения гамма-радиометра.  

Background (ФОН) и On (ПРОБА) производят включение режима ИЗМЕРЕНИЕ  для измерения активности соответственно фона и образца.

2мин, 10мин, 20мин устанавливают время измерения. 20мин --- для точных измерений и рекомендуется для измерения  малоактивных проб (менее 200 Бк/л).

К-40, CS-137, Ra-226, Th-232  для измерения активности пробы  соответствующих элементов.

Reset (СБРОС) для отмены ошибочной команды и приведения гамма-радиометра в исходное состояние. Нажатие кнопки сопровождается звуковым сигналом, при этом загорается светодиод над этой кнопкой.

3.4   Подготовка прибора к работе

Подсоединить сетевой шнур к сети 220 В и нажать кнопку СЕТЬ. Звуковой сигнал и индикация ”0” во всех  разрядах табло  означает готовность к работе.

4. Порядок работы

Следует отметить, что свинцовый экран не исключает полностью влияния фонового излучения: даже при отсутствии исследуемого образца внутри экрана на выходе детектора будут регистрироваться импульсы, которые и нужно учитывать, как фоновые. Таким образом, вся процедура измерения состоит из двух этапов: измерения фона и измерения активности образца.

4.1 Измерение ФОНА

Внешне гамма-излучение создается космическим излучением, естественными радионуклидами, содержащимися в объектах окружающей среды, предметах быта, поэтому его величина меняется во времени и различна для разной местности. Величина фона зависит от погодных условий, месторасположения прибора, вентиляции помещения. Поэтому желательно определять значение фона перед каждой серией измерений, особенно при изменении условий измерений (например, месторасположение прибора).

Измерение фона производятся с пустым сосудом Маринелли, либо без него. Фон изменяется по четырем каналам одновременно (К-40, Сs-137, Ra-226, Th-232), его значения заносятся в память микропроцессора. Окончание измерения подтверждается звуковым сигналом!

4.1.1  Для измерения фона внутри свинцового защитного экрана нажать кнопки  Background и 10мин, (при выборе времени измерения фона учесть, что оно должно быть больше максимально предполагаемого времени измерения проб) и снова Background. По окончании измерения на табло индуцируется  значение фона соответствующего радионуклида или суммарной эффективной активности пробы.

4.1.2 Значение фона автоматически  заносятся в память и в дальнейшем автоматически вычитаются из результатов измерения активности пробы.

4.1.3   Если фон уже измерялся и сетевой шнур гамма-радиометра не отключался от  питающей сети, то после включения кнопки СЕТЬ на табло индуцируется его значение. При этом над кнопкой Reset загорается светодиод.

4.1.4   При повторном измерении величины фона, нажать кнопки Background, «10мин» и  Background еще раз (Происходит измерение фона по принципу накопления 10+10=20мин – на табло в итоге будет значение фона за 20мин).

4.2 Измерение активности пробы

4.2.1 Для корректных измерений объем пробы должен составлять 0,5 л. Особой подготовки проб для проведения измерений не требуется. Показания прибора снимают  в Бк/кг.

ВНИМАНИЕ!!!

  1.  При измерении  жидкостей следует избегать выпадения осадка.
  2.  При измерении  твердых образцов  желательно их предварительно измельчить, чтобы заполнить требуемый объем.
  3.  Время измерения активности пробы – 2 мин или 20 мин. 20-минутный режим используется для измерения малых активностей  (0,018…. 0,2 кБк/кг) и рекомендуется только для питьевой воды и детского питания в готовом для употребления виде. Измерение всех остальных продуктов можно проводить в режиме 2-х минут.

4.2.2 Установить кювету с исследуемой пробой внутрь свинцового экрана.             Закрыть крышку, нажать кнопку «Reset».

4.2.3 Ввести массу тары: для чего нажать кнопку On, затем серией нажатий кнопки «Tare+»  (или «Mass-»  ) ввести массу пустой кюветы (90г) и снова нажать кнопку On.

4.2.4  Ввести массу пробы: серией нажатий кнопки «Tare+»    (для снижения величины нажимать кнопку «Mass-» ) ввести массу пробы (по умолчанию введено 0,500кг, вводим по условию задания____кг). Нажать кнопку On.

4.2.5 Нажать кнопки времени 10 МИН (2мин, 20мин или другого) и On – начался отсчет. Измерение активности идет одновременно по четырём каналам: по Cs-137, К-40, Ra-226, Th-232.

4.2.6 По окончании измерения звучит характерная мелодия (через несколько сек.) и прибор переходит в режим индикации суммарной эффективности удельной активности пробы Аmэфф и погрешности ее измерения. Нажатием кнопок Cs-137, К-40, Ra-226, Th-232 (на табло высвечивается объемная активность того радионуклида, кнопка которого нажата) или Effective Activity. Записать значения показаний радиометра, результат на табло сохраняется до начала следующего измерения.

4.2.7 Пункты 4.2.2-4.2.6 повторить 3раза для каждой пробы. Количество исследуемых проб задается преподавателем. Определить среднее значение удельной активности (Аm).

4.2.8 По окончании измерений вынуть кювету из свинцового домика и выключить прибор тумблером «Сеть» на задней панели и вынуть вилку прибора из розетки.

4.2.9 Результаты измерения активности проб занести в  таблицу 22, выполнить расчеты, оформить отчет и сдать преподавателю.

         4.2.10 Для проб стройматериалов выполнить п.5.2 и результаты измерения   сравнить с табл.23,  табл.24. Для продуктовых проб результаты измерения   сравнить с табл.25.


Таблица 22 – Результаты измерений

Объект исследования

Показание прибора

Аm Бк/кг ±погрешность

Удельная активность

Av,Бк/л±погрешность

Время

изм

Amэфф

Cs-137

К-40

Ra-226

Th-232

Avэфф

Cs-137

К-40

Ra-226

Th-232

Фон

-

-

-

-

Проба1 изм.1

            изм.2

            изм.3

среднее

ВНИМАНИЕ!!!  При  превышении уровня активности исследуемой пробы предельной величины 50 кБк/кг на  табло выводится ориентировочное значение измеряемой активности на сигнал перегрузки «9999». При появлении индикации «9999» провести повторное измерение при времени 2 мин. Если на табло снова выводится сигнал перегрузки, то активность пробы значительно превышает  50 кБк/кг и необходимо принять меры по ее изоляции. 

          

                     5. Обработка результатов измерений

5.1 Расчёт удельной активности (для продуктовых проб)

При расчетах нужно знать плотность пробы ρ или вычислить ее: для чего взвесить пробу (кг) и полученный результат разделить на объем сосуда Маринелли (0,5л=500мл; если насыпан полностью не полностью, то 0,4; 0,3.  =М/V).

Удельная массовая активность  Am  связана с удельной объемной активностью Av соотношением:

Аm = или Avν; Av=Amρ или Av=,    (5.1)

где m, ρ, ν – соответственно масса, плотность исследуемого образца, удельный объем.

* Если на другой модификации прибора была определена Av,то приближенно, удельная  массовая активность по цезию-137 и калию-40 рассчитывается по уравнению:

Аmср (С,К) = R x Avср,      (5.2)

где R = 0,5 – для материалов типа сухих растений (ρ < 1);

      R = 1   -- для материалов типа  вода  (ρ = 1);

      R = 2  --  для строительных материалов (ρ > 1).

 

 

 5.2 Определение удельной эффективной активности (только для строительных материалов)

Удельная эффективная активность Amэфф  природных радионуклидов в строительных материалах (песок, щебень, цементное и кирпичное сырье и др.) и отходах промышленного производства, используемые для изготовления строительных материалов (зола, шлаки и др.) может быть рассчитана по формуле:

 Amэфф = ARa  + 1.31ATh  +0.085AК+0.22ACs   (3)

где ARa – удельная активность радия – 226, ATh – удельная активность тория – 232 , AК – удельная активность калия – 40 и ACs – удельная активность цезия – 137 берутся из таблицы результатов (пересчетные значения) либо из таблицы 4.

Полученные расчетные по формуле (3) значения  Amэфф сравнить с полученными по прибору  Aэфф (см. в таблице 3) .

Таблица 23 - Удельная активность естественных радионуклидов      в горных породах и строительных материалах  (Бк/кг)

Вид материала

Радий-266

Торий-232

Земля

33

39

Глина

20.4

33,7

Бетон

21.8

15,2

Цемент

23,7

16,7

Песок

7,8

12,3

Щебень из доломитов и известняков

12,6

4,8

Щебень из гранита

27,4

35,9

Гранитный отсев

43,0

118,2

Стройматериалы

27,8

32,6

Полученные значения удельной  эффективной активности для исследуемых материалов сравнить со значениями приведенные в таблице 5 и сделать вывод о их применимости

Таблица 24 - Классификация строительных материалов по удельной эффективной активности

Класс

Aэфф,  Бк/кг

Область применения

1

<370

Жилые  здания

2

<740

Дорожное строительство и производственные сооружения в пределах населенных пунктов

3

<1350

Дорожное строительство вне населённых пунктах

4

1350<Аэфф<4000

Вопрос об использовании материалов согласуется с Республиканским центром гигиены и эпидемиологии

.

Таблица 25 - Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия в пищевых продуктах и питьевой воде, Бк/л; Бк/кг

№ п/ п

Наименование продукта

РДУ- 99

Цезий -137

1

вода питьевая

10

2

молоко цельное

100

3

молоко сгущенное и концентрированное

200

4

творог и творожные изделия

50

5

молоко сухое

-

6

Сыры

50

7

масло коровье

100

8

мясо и мясные продукты

9

говядина, баранина

500

10

свинина, птица

180

11

Картофель

80

12

хлеб и хлебопродукты

40

13

мука, крупы, сахар

60

14

жиры растительные

40

15

жиры животные и маргарин

100

16

овощи, корнеплоды

100

17

садовые фрукты

40

18

садовые ягоды

70

19

консервированные продукты (из овощей, фруктов и ягод)

74

6. ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ

  1.  Название работы.
  2.  Цель работы.
  3.  Теоретические сведения (кратко).
  4.  Исходные данные (условие задания).
  5.  Полученные результаты в табличной форме и их обработка.
  6.  Вывод (анализ полученных результатов).

7. КОНТРОЛЬНЫЕ  ВОПРОСЫ  К  ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ

1. Что такое удельная, поверхностная активность образца? Единицы их измерения.

2. Из каких видов радиационного излучения складывается естественный радиационный фон в помещении (аудитории)?

3. Какие радионуклиды чернобыльской аварии в настоящее время являются определяющими?

4. В каких домах, построенных из различных строительных материалов, радиационный фон будет наибольшим: деревянных, кирпичных, бетонных?

4.  Вывод

Сделать вывод  по проделанной работе. Отразить в выводе полученные результаты по каждой из проб и дать им  анализ (сравнить с таблицами 23,24 – результаты измерения проб строительных материалов, а результаты измерения продуктовых проб с таблицей 25).


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.

Определение мощности экспозиционной и эквивалентной доз  прибором  «РД-1503»

Цель работы: изучить характеристики дозиметрического прибора  “РД-1503”  «Радекс» и научиться с его помощью измерять мощность экспозиционной и полевой эквивалентной дозы.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ПРИБОР:  Индикатор радиоактивности  “РД-1503”.  

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРА:

Прибор РД-1503  предназначен для оценки уровня радиации на местности, в помещениях и для оценки радиоактивного загрязнения материалов и продуктов. Он обеспечивает возможность измерения радиационной обстановки:

  1.  по величине мощности эквивалентной дозы
  2.  по величине мощности экспозиционной дозы.

Основные технические характеристики.

  1.  Диапазон измерений
  2.  мощности  эквивалентной дозы           -         0.05 - 9.99мкЗв/ч
  3.  мощности экспозиционной дозы          -                5 -  999мкР/ч
  4.  энергии   регистрируемого   гамма-излучения  -   0.1-1.25МэВ
  5.  Время измерения -  40±0.5 с

Общий вид прибора “РД-1503” приведен на рисунке 3.1

1.   ЖК - дисплей

2.   Кнопка «МЕНЮ» и ее пиктограмма на дисплее. Кнопка имеет три функции: «МЕНЮ», «ВЫБОР», «ИЗМЕН».

3.     Кнопка «КУРСОР» и ее пиктограмма на дисплее. Кнопка используется в меню для перемещения курсора.

4.    Кнопка «ВЫКЛ» и ее пиктограмма на дисплее. Кнопка имеет четыре функции: включение изделия, включение подсветки ЖК-дисплея, возврат в меню, выключение изделия.

5.    Батарейный отсек.

Рисунок 3.1 Общий вид прибора РД-1503

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

2.1. Измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения с помощью прибора РД-1503

  1.  Вставьте батареи.
  2.  Нажмите большую кнопку(4 на рис 3.1), после чего на дисплее (1 на рис 3.1) начинается оценка радиационной обстановки.
  3.  Для изменения размерности нажмите кнопку «МЕНЮ» (2 на рис 3.1).
  4.  Для перемещения курсора по пунктам меню используем кнопку «КУРСОР» (3 на рис 3.1) и устанавливаем на надпись «РАЗМЕРНОСТЬ».
  5.  Нажмите кнопку «ВЫБОР» .
  6.  Выберите единицу измерения с помощью кнопки «КУРСОР».
  7.  Установка значения производится с помощью кнопки «ИЗМЕН», на дисплее пиктограмма устанавливается рядом с выбранной размерностью.
  8.  Для возврата в главное меню нажмите кнопку «ВОЗВ».
  9.  Результат  наблюдения  (мощность дозы) появляется на дисплее через 10 секунд.
  10.  Полученных 8 результатов записать в таблицу 26.

Таблица 26Мощность экспозиционной дозы

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч

  1.  Выключить прибор. Для чего нажать кнопку «ВЫКЛ» (4 на рис 3.1) и удерживать её до исчезновения сообщений с дисплея.

1.Пиктограмма состояния элемента питания.

2.Размерность:

3. Пиктограмма порога звукового сигнала.

4.Пиктограмма настройки звонка:

5.Пиктограмма настройки подсветки:

6. Функция кнопки «ВЫКЛ»

7. Результат наблюдений.

8. Функция кнопки «КУРСОР»

9. Функция кнопки «МЕНЮ»

10. Пиктограмма отображает количество выполненных циклов измерений.

11. Индикация зарегистрированной частицы.

Рисунок 3.2 Дисплей прибора РД-1503


2.2 Измерение мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения с помощью прибора РД-1503.

1.Вставьте батареи.

2.Нажмите большую кнопку(4 на рис 3.1), после чего на дисплее (1 на рис 3.1) начинается оценка радиационной обстановки.

3.Для изменения размерности нажмите кнопку «МЕНЮ» (2 на рис 3.1).

4.Для перемещения курсора по пунктам меню используем кнопку «КУРСОР» (3 на рис 3.1) и устанавливаем на надпись «РАЗМЕРНОСТЬ».

5.Нажмите кнопку «ВЫБОР» .

6.Выберите единицу измерения с помощью кнопки «КУРСОР».

7.Установка значения производится с помощью кнопки «ИЗМЕН», на дисплее пиктограмма устанавливается рядом с выбранной размерностью.

8.Для возврата в главное меню нажмите кнопку «ВОЗВ».

9.Результат  наблюдения  (мощность дозы) появляется на дисплее через 10 секунд.

10.Полученных 8 результатов записать в таблицу 27.

Таблица 27. - Мощность полевой эквивалентной дозы

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

Мощность эквивалентной дозы, мкЗв/ч

  1.  Выключить прибор. Для чего нажать кнопку «ВЫКЛ» (4 на рис 3.1) и удерживать её до исчезновения сообщений с дисплея.

3. Статистическая обработка полученных результатов:

1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений ( полученных с помощью различных приборов и приведенных в таблицах 26 ,27;

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

3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;

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: Хср = (Х р + Х  р) / 2;

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

4.  Вывод

Сделать вывод  по проделанной работе. Отразить в выводе полученные результаты по каждой из серий измерений (мощность экспозиционной дозы и мощность эквивалентной дозы) и дать им  анализ (сравнить с допустимыми нормами).

2 При выполнении измерений прибором РКС-107 руководствоваться п.3.1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64197. Методы повышения эффективности использования источников финансирования в организации «Российского Университета кооперации» 7.8 MB
  Теоретические основы источников финансирования организации Классификация финансовых ресурсов организации. Анализ деятельности организации Российского Университета кооперации Структура и характеристика организации.
64198. Организация работ в агрегатном цехе общества с ограниченной ответственостью «СДРСУ» 5.65 MB
  Целью дипломного проекта является выполнение проектных разработок, направленных на совершенствование организации и технологии технического обслуживания (ТО) и ремонта подвижного состава автомобильного транспорта.
64199. Участие медицинской сестры в подготовке пациентов с хирургическими заболеваниями живота к экстренным операциям 6.26 MB
  Достаточно установить что у больного имеется острое хирургическое заболевание органов брюшной полости и он нуждается в срочной госпитализации. У больного появляется тошнота рвота. Через несколько часов боли в животе могут на короткий срок утихнуть состояние больного несколько улучшается.
64200. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕТА И ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА ДВИЖЕНИЯ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ В ОТКРЫТОМ АКЦИОНЕРНОМ ОБЩЕСТВЕ «ЯКУТОПТТОРГ» 624.24 KB
  Денежные средства – один из наиболее важных аспектов операционного цикла организации. Управления денежными потоками является тем инструментом, при помощи которого можно достичь желаемого результата деятельности предприятия – получения прибыли.
64201. Організація локальної обчислювальної мережі загальноосвітньої школи 4.01 MB
  Метою проектування є розрахунок топології і технічних характеристик локальної обчислювальної мережі, визначення апаратних і програмних засобів комплектації локальної обчислювальної мережі (ЛОМ) загальноосвітньої школи, розміщення вузлів мережі і каналів мережного зв'язку.
64202. Облік та аудит розрахунків з різними дебіторами 1.3 MB
  Метою дипломної роботи є встановлення достовірності ведення заборгованості за кожним дебітором термінами її виникнення й погашення; повноти та своєчасності відображення даних в зведених та облікових регістрах.
64203. Будівництво кафе дитячого на 64 місця 355.39 KB
  Повноцінне харчування дітей необхідна умова забезпечення їх здоров'ям, опору дії до інфекцій та інших несприятливих факторів, і здібностей до навчання в усі періоди дорослішання. Їжа єдине джерело життєво важливих речовин, необхідних для розвитку і формування дитячого організму...
64204. The Concept «GENTLEMAN» in the Novel of Charles Dickens «Great Expectations» 377.22 KB
  The aim of the diploma work is to establish Dickens’ understanding of the notion of GENTLEMAN within, by the discourse analysis, point out especial meaning and interpretation of the concept in the novel “Great Expectation”.
64205. Приостановление, прекращение и восстановление выплаты пенсии по действующему российскому законодательству 711.35 KB
  Однако по численности контингента и удельному весу расходуемых средств пенсии имеют преобладающее значение в общей системе материального обеспечения престарелых и нетрудоспособных граждан. За счет пенсии в денежной форме удовлетворяются самые разнообразные потребности человека в пище...