Лабораторна робота № 4
Тема: Оцінка рівня радіаційного фону
Мета: ознайомитися з поняттям радіаційного забруднення, засвоїти метод виміру фонової радіації гамма випромінювання та провести заміри фонової радіації.
Обладнання: дозиметр Юпітер.
Теоретичні відомості
Радіація - це іонізуюче випромінювання (частинки, γ -кванти), що виникає у процесі самовільного розпаду ядра атома нестабільного нукліда хімічного елемента.
Радіоaктивість - явище самовільного розпаду ядер деяких атомів, що супроводжується випуском іонізуючого випромінювання (радіації).
Усі види іонізуючого випромінювання поділяються на дві групи:
- фотонне (електромагнітне), за якого виділяється квант енергії, - це рентгенівське або γ-випромінювання;
* Рентгенівське випромінювання має меншу енергію, ніж γ -випромінювання.
- корпускулярне (розпад супроводжується виділенням: λ-, β -частинок, нейтронів, протонів, мезонів тощо).
* λ -частинки– відносно важкі, позитивно заряджені частинки, ядра атома гелію
β -частинки – електрони і позитрони.
нейтрони виникають головним чином біля працюючого атомного реактору.
Якісною характеристикою випромінювання є вид та енергія випромінювання, проникна здатність, період напіврозпаду, а кількісною — активність (радіоактивність).
* Радіація існує лише до моменту свого поглинання в якійсь речовині, в той час як радіоактивність, створювана джерелами радіації, може існувати значний час.
Джерела іонізуючого випромінювання:
До природних джерел іонізуючого випромінювання відносять:
-космічне випромінювання;
-гірські породи та мінерали (головними є К-40 та С-14).
Космічні промені дають трохи менше половини зовнішнього опромінення, яке отримує населення від природних джерел радіації. Космічні промені в основному приходять до нас із глибин Всесвіту, але деяка їх частина зароджується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягти поверхні Землі або взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи вторинне випромінювання та сприяючи утворенню різноманітних радіонуклідів.
Доза опромінення населення від природних джерел радіації залежить від висоти міста над рівнем моря, геологічної будови та архітектурних територій.
Для населення гірничої місцевості збільшується доля космічного випромінювання. Так при підйомі на 2000 м від рівня моря опромінення від космічних променів зростає в декілька разів.
Штучні джерела іонізуючого випромінювання:
- уранодобувні та уранопереробні підприємства;
- атомні електростанції (АЕС);
- прилади та обладнання, робота яких полягає у використанні радіоізотопів (медичне, технологічне та ін.);
- використання ядерної зброї;
- радіоактивні відходи.
* При виробництві ядерної зброї та роботі АЕС накопичуються відходи. Полігони з цими відходами фактично втрачені на термін у 100 тис. років.
Небезпека, що пов'язана з атомною енергетикою та атомним озброєнням, була яскраво продемонстрована аварією на ЧАЕС, внаслідок чого в НС були викинуті радіоактивні ізотопи свинцю-239,цезію-137, стронціо-90,плутонію-240.
Негативний вплив радіоактивного випромінювання:
Всі види випромінювання характеризуються іонізуючою та проникаючою дією, яка залежить від швидкості потоку (>чи <).
Іонізуюче випромінювання прямо або опосередковано діє на живі організми. Пряма дія полягає в іонізації тканин в організмі; непряма дія полягає в іонізації води в організмі людини.
При опроміненні населення від джерел радіоактивного випромінювань при дозі до 1 Грея (Гр) підвищується ймовірність розвитку онкологічних захворювань та появі генетичних дефектів. При дії великих доз опромінення наслідки виявляються швидко у вигляді гострої променевої хвороби. Несприятливість біологічної дії радіоактивних речовин пов'язана не тільки з їхньою разовою дією, а із здатністю акумулюватись в організмі. Стронцій-90 накопичується в кістках, йод-131 в щитовидній залозі, цезій-137 включається в активний метаболізм (перетворення речовин і енергії, які становлять основу життєдіяльності організмів), витісняючи азот.
Діючи на живий організм випромінювання поділяється на зовнішнє та внутрішнє. При зовнішньому опроміненні джерело впливу знаходиться поза організмом. Це опромінення пов'язане з β- та γ- випромінюванням, які мають високу проникаючу здатність. Якщо радіоактивні речовини потрапляють всередину організму з їжею чи повітрям, то виникає джерело внутрішнього опромінення. При цьому на клітини організму діють λ-частинки.
Але різні організми мають неоднакову стійкість до дії радіоактивного опромінення, навіть клітини одного організму мають різну чутливість. Кінцевий результат опромінення залежить не стільки від повної дози, скільки від її потужності, тобто часу, протягом якого вона накопичена, а також від характеру її розподілу.
На практиці активність радіонукліда визначають за потоком γ -випромінювання, враховуючи, що одному акту розпаду відповідає висилання одного γ -кванта.
Системною одиницею поглинутої дози є зіверт (Зв), несистемною - бер – поглинута доза будь-якого іонізуючого випромінювання, що має таку саму біологічну активність, як і 1 рад рентгенівського чи гамма-випромінювання (1 Зв = 100 бер).
Параметри іонізуючого випромінювання:
1. Поглинута доза (D) - кількість енергії, що поглинається одиницею маси речовини:
2. Еквівалентна доза Dек – величина, яка відображає біологічний ефект опромінення і визначається як добуток поглиненої дози D на середній коефіцієнт якості даного виду випромінювання К в об’ємі біотканини. Вимірюється в Зівертах.
13в=100Бер
2.1.Потужність еквівалентної дози. Одиниця вимірювання Зв/рік, мкЗв/годину.
З. Експлуатаційна доза (Э) - кількість зарядів, що поглинається одиницею маси речовини:
Ku – кулон
4. Активність радіоактивної речовини - це число спонтанних ядерних перетворень за одиницю часу:
Методи захисту від іонізуючого випромінювання:
1. Встановлення нормативів та гранично допустимих рівнів радіації (ГДР). Річний ліміт індивідуальної дози для персоналу, який працює з джерелами радіації, складає в Україні ГДРперсон. = 20мЗв. Для населення доза опромінення не повинна перевищувати ГДРнас= 1 мЗв/рік.
2. Екранування.
Сталь: коефіцієнт екранування = 10 - при товщині екрану δ=3 м
Свинець: коефіцієнт екранування = 107-при товщині екрану δ = 3 м
З.Захист часом: часові обмеження роботи персоналу з радіоактивними об'єктами.
4.Захист відстанню: встановлення санітарно захисної зони (радіаційно небезпечної зони).
Принцип дії дозиметра оснований на реєстрації γ -випромінювання за допомогою газорозрядного лічильника Гейзера-Мюллера, який перетворює енергію γ -квантів в електричні імпульси, частота надходження яких пропорційна потужності еквівалентної дози цього випромінювання.
Діапазон виміру потужності еквівалентної дози зовнішнього γ -випромінювання - від 0,10до999 мкВ/год.
Хід роботи
Визначення потужності еквівалентної дози γ -випромінювання:
1. Перевести перемикач живлення дозиметра в положення „1"(включено). На цифровому індикаторі дозиметра повинна висвітитись початкова інформація-0,00 мкЗв/год.
2. По закінченню часу встановлення робочого режиму (1-2 с) дозиметр починає цикл вимірів, який завершується фіксуванням на цифровому індикаторі отриманого результату. Час виміру на 1 та 2 діапазонах - 35-37 с. Час фіксування результату вимірів на 1 та 2 діапазонах-5-7 с
3. Цикл виміру супроводжується зміною початкової інформації на цифровому індикаторі дозиметра („набором" потужності еквівалентної дози) та звуковим сигналом. Частота звукових сигналів пропорційна інтенсивності γ -випромінювання, яке реєструється.
4. По закінченні одного циклу виміру свідчить поява знаку „=" на крайньому лівому знакомісті цифрового індикатора. Наприклад, індикація на цифровому індикаторі „=0,14" свідчить про те, що у попередньому циклі вимірів отримано результат виміру 0,14 мкЗв/год.
5.Дозиметр працює в циклічному автоматичному режимі. По закінченню часу фіксування результату попереднього циклу виміру відбувається автоматичний скид даних цифрового індикатора в нульове положення та запуск дозиметра на наступний цикл вимірів.
6. Зробити вимірювання потужності еквівалентної дози γ -випромінювання в аудиторії.
7. Занести отримані дані в таблицю спостережень та зробити висновки про рівень радіаційного фону, користуючись наведеними нижче даними.
Потужність, яка сувимірна з природним γ -фоном і складає 0,10 – 0,30 мкЗв/год в
залежності від об'єкту вимірів. Ліміт дози опромінення для населення складає 1 мЗв/рік.
Таблиця спостережень
| № | Потужність еквівалентної дози (ПЕД), мкЗв/год | Середнє значення ПЕД | Досліджуваний об'єкт |
Цікава інформація
Ступені опромінення людини
4,5 3в (450 бер) — тяжкий ступінь променевої хвороби (вмирає 50% опромінених)
1 ,0 3в (100 бер) — нижній рівень розвитку легкого ступеня променевої хвороби
0,75 3в(75 бер)— короткочасні незначні зміни складу крові
0,30 Зв(30 бер) — опромінення під час рентгеноскопії шлунка (місцеве)
0,25 3в(25 бер) — допустиме аварійне опромінення персоналу АЕС (разове)
0,10 3в(10 бер) — допу стиме аварійне опромінення населення (разове)
0,05 Зв (5 бер) — допустиме опромінення персоналу АЕС за нормальних умов
за рік
0,03 Зв (3 бер) —опромінення під час рентгенографії зубів
0,005 Зв (500 мбер) (0,06 мбер/рік) — допустиме опромінення населення за нормальних умов за рік
0,001 Зв(100 мбер) (0,011 мбер/рік) — фонове опромінення за рік
0,0001 Зв(1 мкбер) — перегляд одного футбольного матчу по телебаченню
