Учебно-методические материалы

Задача 1. Расчет доз внешнего фотонного излучения от точечного источника

В Республике Беларусь около 100 тыс. человек работают с источниками гамма и рентгеновского излучения. Согласно НРБ-2000 каждый из них может получить до 20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв/год. Ниже приводится методика расчета и оценки доз внешнего облучения при работе с точечным источником.

1.1. Мощность дозы фотонного излучения рассчитывается по формуле:

= А · Г/ R², Р/ч, (1)

где: А – активность радионуклида в источнике, [мКи]; Г – гамма-постоянная

радионуклида [(Р · см²)/(ч · мКи)];R — расстояние "источник — объект", см

1.2. Экспозиционная доза (в Рентгенах) определяется по формуле: Х = · t.

Х = t · А · Г/ R², Р. (2)

В формуле (2) t – время облучения, ч в течение одного года.

1.3. Поглощенная доза (в радах) в воздухе:

D_в = 0,88 Х_в, рад (3)

2.3 Поглощенная доза в биологической ткани:

D_т = 0,96 Х_в, рад (4)

1.5 Эквивалентная доза для фотонного излучения:

Н = 0,96 Х_в, бэр (5)

1.6. Сравниваем значение Н с максимально допустимым Н_доп = 50 мЗв в данном году. Если доза не превышает 50 мЗв, то считается, что НРБ-2000 соблюдаются, дополнительные меры защиты не принимаются. Если эквивалентная доза превышает допустимый предел 50 мЗв, то необходимо принять технические или организационные меры по снижению уровня облучения работающего персонала (в отчете указать основные меры защиты).

 

Примечание: при расчете доз и мощностей доз по вышеприведенным формулам необходимо помнить, что эти расчеты приближенные.

Задача 2. Расчет эквивалентных доз внешнего гамма-облучения людей по измеренной начальной активности

Местность загрязнена цезием-137 с активностью А_0s. Какую дозу внешнего гамма-излучения Н_γ получит население, постоянно проживающее на этой территории в течение t лет? Считать, что люди постоянно находятся на открытой местности. Период полураспада цезия-137 – 30 лет.

Использовать формулы:

(6)

где: Х – экспозиционная доза, мкР; – мощность экспозиционной дозы в начале облучения, мкР/ч; – мощность экспозиционной дозы в конце облучения, мкР/ч; = 15 А_0s; = 15 · А_0s/ 2^t/Т; [ А_s0 ] – Ки/км².

При расчете величины Х величина t преобразуется из лет в часы, а результат в мкР преобразуют в Р.

Так как 1Зв = 100 бэр, а 1Р = 1бэр, то эквивалентная доза внешнего гамма-облучения Н _γ,вычисляется по формуле:

Н _γ = 0,96 Х, бэр (7)

Полученную дозу сравнивают с дозами, при которых возможны хронические степени лучевой болезни и делают вывод о последствиях такого облучения.

Задача 3. Расчет эквивалентных доз внутреннего облучения с помощью дозовых коэффициентов

Известно, что 90% составляет внутреннее облучение и только 10% внешнее облучение, при этом 90% радиоактивных веществ попадает в организм человека с пищей и водой и только около 10% – с воздухом..

Выражения для оценки годовой мощности эквивалентной дозы Н¹_ig, при поступлении радиоактивных веществ с водой, пищей и воздухом, можно определить по формулам:

= B_ig · А_v · v = B_ig · А_m · M, (8)

где А_v – объемная активность воздуха, воды или молока, Бк/м³; А_m – удельная активность потребляемой пищи, Бк/кг; v – объем вдыхаемого воздуха, потребляемых воды или молока в единицу времени, м³/год; M – масса потребляемых продуктов питания, кг/год; B_ig – дозовые коэффициенты, м Зв/Бк.

Эквивалентная доза внутреннего облучения рассчитывается по формуле:

Н _внут = · t, Зв (9)

В формуле (9) t = 365 суток, если величиныv и M рассчитаны на сутки.

Полученное значение дозы Н сравнивается с предельно допустимой дозой для населения из НРБ-2000. Если доза не превышает 5 мЗв/год, то считается, что НРБ-2000 соблюдаются. Если эквивалентная доза превышает максимально допустимый предел 5 мЗв/год, то необходимо принять меры радиационной защиты (в отчете указать основные меры защиты, считая, что население на данной территории проживает постоянно).

Задача 4. Расчет поглощенных доз внешнего и внутреннего облучения человека при длительном проживании на радиоактивно загрязненной территории

(по упрощенной методике для приближенной оценки)

При длительном проживании на радиоактивно-загрязненной территории, загрязненной аэрозолями цезия-137 и стронция-90, и учитывая, что их период полураспада примерно одинаков (принимаем равной 30 лет), условно можно считать, что мощность дозы в течение года остается неизменной. Тогда мощность поглощенной дозы определяется по формуле:

Р₀ = 0,2 · μ · Е · А_s0, (12),

где μ – линейный коэффициент ослабления излучения воздухом, определяемый по ниже приведенной таблице, 1 /см; Е – энергия излучения, МэВ; А_s0 – уровень первоначального загрязнения, Ки/км² после аварии на ЧАЭС.

 

Зависимость линейного коэффициента ослабления гамма- и бета-излучения воздухом от энергии излучения

Характеристики излучений	Виды излучения
Бета-излучение	Гамма-излучение
Энергия Е, МэВ	0,51	0,52	0,55	2,27	0,66
μ, 1 /см · 10–4	1,102	1,098	1,082	0,540	1,013

 

Поглощенная доза внешнего облучения рассчитывается по формуле:

D_вн = [ 2^{–tн /Т} – 2^–tк/Т], (13),

где t_н – время начала проживания на загрязненной территории с момента аварии на ЧАЭС, год; t_к – время окончанияпроживания, год; Р₀ – мощносnь поглощенной дозы, рад/год; Т – период полураспада; К_сз – коэффициент средней защищенности, который рассчитывается по формуле:

 

(14),

 

где: Т_реж – длительность соблюдения режима, ч; t_с, t_п, t_д, t_тр, t_м – продолжительности пребывания людей, соответственно, в защитных сооружениях, производственных зданиях, жилых домах, транспорте и на открытой местности, ч.; К_с, К_п, К_д, К_тр – коэффициенты ослабления, соответственно, защитных сооружений, производственных зданий, жилых домов, транспортных средств, показывающие во сколько раз уровень радиации и доза излучения в них ниже, чем на открытой местности.

Поглощенную дозу внутреннего облучения D_внут, рад можно определить по формуле (13). При начальном уровне загрязнения почвы цезием-137 5Ки/км² и при проведении агротехнических мероприятий поглощенная доза внутреннего облучения в среднем составляет 0,15 рад/год. При других начальных уровнях загрязнения доза пропорциональна А_s0 / 5.

D_внут = 0,15 · · (t_к – t_н) (15)

Суммарную дозу облучения определяют по формуле:

D_Σ = D_вн + D_внут (16)

Суммарное значение дозы сравнивают максимальной дозой, которая допускается НРБ-2000 для населения или других категорий населения.

Если D_Σ превысит допустимую, то вносят коррективы в режим проживания людей на загрязненной территории, в частности, можно например, до минимума сократить время пребывания на открытой местности.

Литература

1. Нормы радиационной безопасности НРБ–2000

2. В.А. Батырев, А.В. Бусел, С.В. Дорожко. Методическое пособие по радиационной безопасности и радиационной экологии для студентов технических и технологических вузов РБ. Мн, 1992

3. В.А. Саечников, В.М. Зеленкевич. Основы радиационной безопасности, Мн. БГУ, 2002

4. С.В. Дорожко, В.П. Бубнов, В.Т. Пустовит. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность". Мн., "Технопринт", 2003.

Приложения

Таблица 1

Исходные данные для решения задач

Номер варианта	Задача 1
Г, [(Р · см2) / (ч · мКи)];	А, мКи	t, ч	R, см
	3,24 (цезий-137)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)
	3,24 (цезий-137)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	3,24 (цезий-137)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	3,24 (цезий-137)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	3,24 (цезий-137)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	3,24 (цезий-137)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)
	3,24 (цезий-137)
	9,03 (радий-226)
	13,85 (кобальт-60)
	3,24 (цезий-137)
	13,85 (кобальт-60)
	9,03 (радий-226)

 

Продолжение таблицы 1

Номер варианта	Задача 2	Задача 3
А0S, Ки/км2	t, лет	V,литр молока в сутки	М, кг/сутки	Av, Бк/л	Am, Бк/кг	Big, мЗв/Бк	Продукты питания
				0,2			1, 4 ·10–5	говядина
			0,5	0,5			1, 4 ·10–5	баранина
				2,2			1, 4 ·10–5	овощи
			—	1,5	—		1, 4 ·10–5	птица
			0,2	0,2			1, 4 ·10–5	грибы
			0,3	—		—	3,5 ·10–5	молоко
			0,1	0,1			1, 4 ·10–5	грибы
			0,25	1,5			1, 4 ·10–5	овощи
			1,5	1,7			1, 4 ·10–5	овощи
			1,3	0,5			1, 4 ·10–5	говядина
			1,2	0,8			1, 4 ·10–5	свинина
			1,9	0,3			1, 4 ·10–5	баранина
			1,2	0,7			1, 4 ·10–5	говядина
			0,5	1,0			1, 4 ·10–5	фрукты
			0,65	—		—	3,5 ·10–5	молоко
			1,27	1,3			1, 4 ·10–5	овощи
			2,2	1,25			1, 4 ·10–5	картофель
			—	1,33	—		1, 4 ·10–5	овощи
			0,56	0,85			1, 4 ·10–5	овощи
			1,36	0,5			1, 4 ·10–5	баранина
			1,8	0,2			1, 4 ·10–5	клюква
			1,2	0,5			3,5 ·10–5	картофель
			1,5	0,5			1, 4 ·10–5	творог
			1,7	0,6			3,5 ·10–5	мука
			1,0	1,3			1, 4 ·10–5	овощи
			0,5	—		—	3,5 ·10–5	молоко
			0,4	0,5			1, 4 ·10–5	фрукты
			0,8	0,2			1, 4 ·10–5	черника
			1,0	0,1			1, 4 ·10–5	земляника
			2,0	0,3			1, 4 ·10–5	баранина

Примечание: B ig, = 1, 4 · 10^–5мЗв/Бк – для цезия-137; B ig, = 3,5 · 10^–5 мЗв/Бк – для стронция-90

 

Продолжение таблицы 1

Задача 4
Номер вариа-нта	Аs, Ки/км2	tн, лет	tк, лет	tжд, ч	Кжд	tпз, ч	Кпз	tом, ч	Принятые допущения
									1.Треж = 24 ч 1. В задаче не учитывается время пре- бывания и коэффициент защищенности защитного сооружения. 2. В задаче не учитывается время пребывания и коэффициент защищенности при поездке в транспорте 3. В задаче учтено только гамма-излучение
					7,5
		0,5
					7,7
		0,5

 

Таблица 2

ОТЧЕТ

о выполнении расчетной работы по теме

"Расчет доз внешнего и внутреннего облучения"

студента ____________________ ___________ учебной группы. Вариант N___

Фамилия, инициалы

Номер задачи	Определяемые параметры	Результат	Оценка
	Мощность дозы, Р/ч
Экспозиционная доза, Р
Поглощенная доза в воздухе, рад
Поглощенная (эквивалентная) доза в биологической ткани, рад (бэр)
Результаты сравнения с Ндоп для профессионалов
Предложения по радиационной защите
	Мощность экспозиционной дозы в начале облучения, мкР/ч
Мощность экспозиционной дозы чрез t, мкР/ч
Экспозиционная доза за t лет, Р
Эквивалентная доза за t лет, мЗв
Степень лучевой болезни
	Годовая мощность эквивалентной дозы внутреннего облучения
Годовая эквивалентная доза внутреннего облучения
Суммарная эквивалентная доза внешнего и внутреннего облучения
Результаты сравнения с Ндоп для населения. Предложения по радиационной защите
	Мощность поглощенной дозы
Поглощенная доза внешнего облучения
Поглощенная доза внутреннего облучения
Суммарная поглощенная доза внутреннего и внешнего облучения
Предложения по радиационной защите

 

 

Занятие 4. ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ И ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ (2 часа)

 

1. Цель работы — научить студентов решать типовые задачи по расчету основных характеристик радиационных излучений и выбору отдельных физических способов радиационной защиты. Углубить теоретические знания по темам: явление радиоактивности, основному закону радиоактивного распада, по защите от радиационных излучений на территории Республики Беларусь.

Порядок выполнения работы

2.1. Переписать форму отчета на отдельный лист (таблица 2)

2.2. Выбрать исходные данные своего варианта из таблицы 1. Номер варианта соответствует порядковому номеру фамилии студента в журнале учета занятий.

2.3. Иметь конспект лекций или учебное пособие, рекомендованное преподавателем.

2.4. Приступить к выполнению работы согласно ниже приведенной методике

3. Материально-техническое обеспечение: микрокалькуляторы, проектор или кодоскоп, пленки, рисунки, схемы