Приборы радиационной разведки и дозиметрического контроля

Министерство  образования Российской Федерации

 

Российский  государственный  гидрометеорологический университет 
 
 
 
 

Тема: «Приборы радиационной разведки и дозиметрического контроля» 
 
 
 
 

Выполнил: Студент  2 курса гр. ЭП – 204 Малеваный А. Проверил: доцент кафедры экологии Воронов Н.В.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт – Петербург

2012 г. 

Содержание 

Введение

 

      Сегодня в российской федерации имеется 29 энергоблоков на 9 АЭС, 113 исследовательских  ядерных установок, 13 промышленных предприятий ядерного топливного цикла, 8 научно-исследовательских организаций, выполняющих исследования с использованием ядерных материалов.

      Насыщенность  радиационно-опасных объектов на РФ, увеличивает вероятность возникновения аварий на потенциально-опасных объектах атомной промышленности, возникает угроза для здоровья и жизни людей, загрязнения окружающей среды.

      Для определения оценки влияния радиоактивного заражения на работу объектов и жизнедеятельности  населения необходимо знать приборы радиационной разведки и дозиметрического контроля. Без знания технических характеристик приборов, умений проведения измерений, невозможно принять обоснованное решение на организацию защиты населения.[1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Характеристика  ионизирующих излучений

 

      Ионизирующее  излучение (ИИ) – это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию  в этой среде ионов разных знаков. Излучение считается ионизирующим, если оно способно разрывать химические связи молекул. Источники этих излучений широко используются в технике, химии, медицине. Однако, следует помнить, что источники ионизирующего излучения представляют существенную угрозу здоровью и жизни использующих их людей.

      Ионизирующее  излучение делят на: корпускулярное и фотонное.

      Радиоволны, световые волны, тепловая энергия Солнца не относятся к ионизирующим излучениям, так как они не вызывают повреждения  организма путем ионизации.

      Корпускулярное  – это поток частиц с массой отличной от нуля (электроны, протоны, нейтроны, альфа-частицы).

      Фотонное  – это электромагнитное излучение, косвенно ионизирующее излучение (гамма  излучение, характеристическое излучение, тормозное излучение, рентгеновское излучение) [1].

      Альфа - излучение – это поток альфа-частиц (ядер атомов гелия), испускаемых при радиоактивном распаде, а также при ядерных реакциях и превращениях. Альфа-частицы обладают сильной ионизирующей способностью и незначительной проникающей способностью. В воздухе они проникают на глубину несколько сантиметров, в биологической ткани – на глубину доли миллиметра, задерживается листом бумаги, тканью одежды. Альфа - излучение особо опасно при попадании его источника внутрь организма с пищей или с вдыхаемым воздухом.

      Они образуются при радиоактивном распаде  ядер или при ядерных реакциях. В настоящее время более 120 искусственных  и естественных ɑ - радиоактивных ядер, которые, испуская ɑ - частицу, теряют 2 протона и 2 нейтрона.

      Энергия ɑ - частиц не превышают несколько  МэВ.

      Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при β - распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых.

      Их  ионизирующая способность меньше, чем  у альфа-частиц, но проникающая способность  во много раз больше, и составляет десятки сантиметров. В биологической  ткани они проникают на глубину  до 2 см, одеждой задерживается только частично. Бета-излучение опасно для здоровья человека, как при внешнем, так и при внутреннем облучении.

      Бета-излучение  является самым распространенным типом  радиоактивного распада ядер, особенно для искусственных радионуклидов. Β - частицы (как электроны, так и позитроны), взаимодействуют с электронами атомных оболочек и, передавая им часть своей энергии, могут вырывать их с орбит; при этом образуется положительный ион и свободный электрон. Так как скорость β - частиц значительно выше скорости α - частиц, они реже взаимодействуют с атомами среды и плотность ионизации на единицу пробега у них в сотни раз ниже, чем у α - частиц, а пробег в воздухе достигает 10 м (у естественных β - излучателей). В мягкой ткани пробег может достигать 10-12 мм. В отличие от электронного излучения, β – излучение сопровождается потоком нейтрино (точнее – антинейтрино для электронов и нейтрино для позитронов). Позитронное излучение сопровождается анигилляционным излучением (с энергией 0,51 и/или 1,02 Мэв).

      Нейтронное  излучение – поток нейтронов, наблюдаемых при ядерных взрывах, особенно нейтронных боеприпасов и работе ядерного реактора. Последствия его воздействия на окружающую среду зависят от начальной энергии нейтрона, которая может меняться в пределах 0,025 –300 МэВ.

      Гамма - излучение – электромагнитное излучение (длина волны 10–10–10–14 м), возникающее в некоторых случаях при альфа и бета-распаде, аннигиляции частиц и при возбуждении атомов и их ядер, торможении частиц в электрическом поле. Проникающая способность гамма-излучения значительно больше, чем у вышеперечисленных видов излучений. Глубина распространения гамма - квантов в воздухе может достигать сотен и тысяч метров. Ионизирующая способность (косвенная) значительно меньше, чем у вышеперечисленных видов излучений. Большинство гамма - квантов проходит через биологическую ткань, и только незначительное количество поглощается телом человека.

      Рентгеновское излучение – фотонное излучение (длина волны 10–9; 10–12 м), состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, генерируемого рентгеновскими аппаратами, и возникающее при некоторых ядерных реакциях. В отличие от гамма-излучения оно обладает такими свойствами как отражение и преломление.[2]

Взаимодействие  ионизирующих излучений  с веществом

 

      Альфа - частицы, бета-частицы, выброшенные из ядра, обладают значительной кинетической энергией и, воздействуя на вещество, с одной стороны производят его ионизацию, а с другой проникают на определенную глубину. Взаимодействуя с веществом, они теряют эту энергию, в основном, в результате упругих взаимодействий с ядрами атомов или электронами, отдавая им всю или часть своей энергии, вызывая ионизацию или возбуждение атомов (т.е. перевод электрона с более близкой на более удаленную от ядра орбиту). Ионизация и проникновение на определенную глубину имеют принципиальное значение для оценки воздействия ионизирующего излучения на биологическую ткань различных видов излучений. Зная свойства различных видов излучений проникать через разные материалы, последние можно использовать как для защиты человека, так и некоторых объектов, приборов и т.д.

      Результаты  взаимодействия ионизирующего излучения  с веществом зависят: от массы, заряда потока частиц и их энергий; от вида фотонов и их энергий; от типа и плотности вещества; от значения энергий внутримолекулярных сил облучаемого вещества.

      Взаимодействие  ионизирующего излучения с веществом  зависит от соотношения масс и  энергий частиц и может носить упругий или неупругий характер.[3]

Основные  дозиметрические  величины и единицы  их измерения

 

      Дозой ионизирующего излучения называется энергия, переданная излучением элементарному объему или массе облучаемого вещества. 
Появление ядерных технологий и широкое применение ионизирующих излучений в медицинской практике, народном хозяйстве и научных исследованиях повысили возможность облучения человека в дозе, превышающей природный радиоактивный фон. Основное значение имеет медицинское облучение. Оно обуславливает примерно 90% популяционной дозы. 
           Техника безопасности и охрана труда при работе с ИИ регламентированы официальными документами. Контроль за выполнением инструкций осуществляют органы санитарного надзора. Но многие из требований должны быть известны каждому медицинскому работнику. Для персонала, занимающегося лучевой диагностикой предусмотрены особые дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения за календарный год.[8] 
           При  радионуклидных диагностических исследованиях предельно допустимые дозы устанавливаются для того, чтобы предотвратить как непосредственное лучевое поражение, так и возможные генетические последствия.  
           Единицей активности радионуклида в системе СИ является беккерель. 
           Поглощенная доза (Д) - основная дозиметрическая единица. Она равна отношению средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объёме, к массе вещества в этом объёме. Единицей поглощенной дозы в СИ является Грей (Гр). 1Гр = 1Дж/кг. Поглощенную дозу определяют расчетным путем или путем введения в облучаемые ткани и полости тела миниатюрных датчиков. 
           Летальная доза (ЛД) - количество ИИ, полученное всей поверхностью тела, которая является смертельной для человека или животного. 
           ЛД для всех млекопитающих = 10 Гр. 
           Пороговая доза (ПД) - минимальная доза облучения, ниже которой эффект повреждения не выявляется. Для человека ПД = 1 Гр.  
           Средняя летальная доза (ЛД50) - количество радиации, полученное всей поверхностью тела и вызывающая смерть в 50% случаев. ЛД50 для человека составляет 4-5 Гр. 
            Для оценки влияния ионизирующих излучений на здоровье человека и всего населения в целом большое значение имеет определение популяционных доз, ими обычно является генетически значимые дозы. 
           Биологическое действие каждого вида ИИ разное и зависит как от плотности ионизации, так и от способности передавать окружающим частицам энергию.

      Все РН, используемые в медицине делятся  на открытые и закрытые. 
Открытые - РН, при работе с которыми возможно загрязнение окружающей среды. Могут находится в жидком, газообразном и твёрдом состоянии. 
Закрытые - при работе с ними возможность загрязнения окружающей среды исключается. R-трубка, гамма-терапевтические аппараты, капсулы, иглы, бусы и т.д. с РН.[4]

Методы  обнаружения и  измерения ионизирующих излучений

 

      Детектор  – это часть(элемент) приборов, применяющихся  для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их энергии и других свойств. Детектор является важнейшим  элементом большинства приборов и сложных установок, предназначенных  для измерения исследуемых излучений.

      Принцип работы детектора в значительной степени определяется характером эффекта, вызванного взаимодействием излучения  с веществом детектора, а детектирования связано с обнаружением и измерением этого эффекта.

      Действие  большинства детекторов основано на обнаружении эффекта от ионизации или возбуждения атомов или молекул вещества ионизирующим излучением. К детекторам, основанным на обнаружении эффекта от ионизации в газе, относятся ионизирующие камеры и газоразрядные счетчики.[1]

Классификация и назначение приборов радиационной разведки и дозиметрического контроля

 

      Нештатные аварийно-спасательные формирования оснащаются в соответствии с примерными нормами оснащения (табелизации) приборами радиационной  разведки и дозиметрического контроля.

      Приборы радиационной разведки и дозиметрического контроля подразделяются на:

      Приборы радиационной разведки – измерители мощности дозы (рентгеновские) (ДП-5В (А, Б); ИМД-5; ИМД-7 и др.)

      Приборы контроля радиоактивного загрязнения (радиометры) (ДП-5В (А, Б); ИМД-5; ИМД-7 и  др.);

      Приборы контроля внешнего облучения (дозиметры) (ДП-22В; ДП-24; ИД-0,2 и др.);

      Бытовые дозиметрические приборы.[1]

Измеритель  мощности дозы ДП-5В

 

      Измерители  мощности дозы ДП-5А (Б) и ДП-5В предназначены  для измерения уровней радиации на местности и радиоактивной  зараженности различных предметов по гамма-излучению. Мощность гамма-излучения определяется в миллирентгенах или рентгенах в час для той точки пространства, в которой помещен при измерениях соответствующий счетчик прибора. Кроме того, имеется возможность обнаружения бета излучения.[5]