Дозиметрия

Содержание:

Введение - 2 стр.

Дозиметрический контроль 3- 7 стр.

Дозиметрические приборы 7- 10 стр.

Вывод – 11 стр.

Используемая литература - 12 стр.

Введение.

Дозиметрический контроль - комплекс мероприятий, обеспечивающих систематическое измерение, регистрацию и оценку доз ионизирующих излучений, получаемых персоналом предприятий атомной промышленности, атомных электростанций и т.п., а также уровней загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами; в условиях ядерной войны, предусматривается осуществление дозиметрического контроля личного состава войск и формирований гражданской обороны, различных групп населения и окружающей среды.

Задачи дозиметрического контроля  определяются особенностями и масштабами практической деятельности и, в первую очередь, направлены на достижение следующих целей:

· подтверждения соответствия требованиям санитарного законодательства радиационно-гигиенических условий  и выявление радиационной опасности;

· расчет текущих и прогнозируемых уровней облучения населения, а  также техники, материальных средств, продовольствия, воды и объектов внешней  среды

· обеспечение исходной информации для расчета доз и принятия решений в случае аварийного облучения, подтверждения качества и эффективности  радиационной защиты людей

Данные дозиметрического контроля могут быть использованы также  для:

· совершенствования применяемых  и разработки новых технологий,

· предоставление населению  информации, которая позволяет им понять как, где и когда они  были облучены, что в свою очередь, поможет им в дальнейшем избегать дополнительного облучения,

· сопровождения обязательного  медицинского обследования населения;

· эпидемиологического наблюдения за облученными контингентами

Принцип обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета - и альфа-частиц) основан  на способности этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К таким изменениям среды относятся: изменения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов); люминесценция (свечение) некоторых веществ; засвечивание фотопленок; изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и др.

Для обнаружения и измерения  ионизирующих излучений используют следующие методы: ионизационный, сцинтиляционный, химический, люминесцентный (термолюминенсцентный) , фотографический, полупроводниковый, калометрический.

Ионизационный метод. Под воздействием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа: электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами создается электрическое поле. При наличии электрического поля в ионизированном газе возникает направленное движение заряженных частиц, т.е. через газ проходит электрический ток, называемый ионизационном. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений. (В современных дозиметрических приборах широкое распространение  получил ионизационный метод обнаружения и измерения ионизирующих излучений). Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство и включают: воспринимающее устройство (ионизационную камеру или газоразрядный счетчик),усилитель ионизационного тока, регистрирующее устройство(микроамперметр) и источник питания.

Ионизационная камера представляет собой заполненный воздухом замкнутый  объем, внутри которого находятся два  изолированных друг от друга электрода (типа конденсатора). К электродам камеры приложено напряжение от источника  постоянного тока. При отсутствии ионизирующего излучения в цепи ионизационной камеры тока не будет, поскольку воздух является изолятором. При воздействии же излучений в ионизационной камере молекулы воздуха ионизируются. В электрическом поле положительно заряженные частицы перемещаются к катоду, а отрицательные — к аноду. В цепи камеры возникает ионизационный ток, который регистрируется микроамперметром. Числовое значение ионизационного тока пропорционально мощности излучения. Следовательно, по ионизационному току можно судить о мощности дозы излучений, воздействующих на камеру. Ионизационная камера работает в области насыщения.

Газоразрядный счетчик используется для измерения радиоактивных  излучений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность  излучения в десятки тысяч  раз меньше той, которую удается  измерить ионизационной камерой.

Газоразрядный счетчик представляет собой герметичный полый металлический  или стеклянный цилиндр, заполненный  разреженной смесью инертных газов (аргон, неон) с некоторыми добавками, улучшающими работу счетчика (пары спирта). Внутри цилиндра, вдоль его  оси, натянута тонкая металлическая  нить (анод), изолированная от цилиндра. Катодом служит металлический корпус или тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного  корпуса счетчика. К металлической  нити и токопроводящему слою (катоду) подают напряжение электрического тока.

В газоразрядных счетчиках  используют принцип усиления газового разряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в  объеме счетчика нет. Следовательно, в  цепи счетчика электрического тока также  нет. При воздействии радиоактивных  излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к  аноду счетчика, площадь которого значительно меньше площади катода, приобретают кинетическую энергию, достаточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Выбитые при этом электроны также  производят ионизацию. Таким образом, одна частица радиоактивного излучения, попавшая в объем смеси газового счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На нити счетчика собирается большое количество электронов. В результате этого положительный  потенциал резко уменьшается  и возникает электрический импульс. Регистрируя количество импульсов  тока, возникающих в единицу времени, можно судить, об интенсивности радиоактивных  излучений.

Сцинтилляционный  метод. Некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) под воздействием ионизирующих излучений светятся. Количество вспышек пропорционально мощности дозы излучения и регистрируется с помощью специальных приборов - фотоэлектронных умножителей. Данный метод стали применять раньше других. Он сыграл большую роль в развитии ядерной физики.

В физике сцинтилляцией называют вспышку света, возникающую при  попадании заряженной частицы в  среду, обладающую способностью люминесцировать. В некоторых люминофорах, например в сернистом цинке, сцинтилляция (световая вспышка), вызванная заряженными  частицами, является достаточно яркой  и может наблюдаться невооруженным  глазом.

Основной частью сцинтилляционного  счетчика является фотоэлектронный  умножитель – прибор, объединяющий в себе фотоэлемент с внешним  фотоэффектом и многокаскадный электронный  усилитель особой конструкции.

Преимуществом сцинтилляционных счетчиков является очень короткое разрешающее время    (10 ^-8 с) и очень большая скорость счета частиц, которая на несколько порядков превышает скорость счета ионизационных счетчиков.

Важной особенностью сцинтилляционных счетчиков является их способность  оценивать энергию регистрируемых частиц, поскольку интенсивность  сцинтилляций пропорциональна энергии  частиц.

Работает сцинтилляционный счетчик следующим образом:

При попадании частицы  в сцинтиллятор она начинает взаимодействовать  с некоторыми атомами плотной  среды сцинтиллятора. При этом какое то количество атомов вещества, составляющего сцинтиллятор, переходит в возбуждение.

При обратном переходе атомов в нормальное состояние происходит испусканием света, т. е. люминесценция.

Бывает два вида люминесценции  – флуоресценция и фосфоресценция. В первом случае высвечивание атома  происходит почти мгновенно, во втором – возбужденные молекулы находятся  в метастабильном состоянии неопределенное время.

Сцинтилляционный счетчик  объединил в себе достоинства  счетчика Гейгера-Мюллера и пропорционального  счетчика и при всем этом он превзошел  их по многим показателям.

Химический метод. Некоторые химические вещества под воздействием ионизирующих излучений меняют свою структуру. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добавленным к хлороформу. Двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов HO₂ и ОН, образующихся в воде при её облучении. Трехвалентное железо с красителем дает цветную реакцию. По плотности окраски судят о дозе излучения (поглощенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70 и ДП-70М.

Термолюминенсцентный метод распространен как индивидуальный дозиметр для лиц, находящихся в зоне облучения.

Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии. Отличие ядерных фотоэмульсий от фотоэмульсий, используемых в обычной фотографии, состоит в следующем:

Ядерные фотоэмульсии имеют  толщину слоя от 600 до 1200 мкм, в то время как толщина слоя обычных  фотоэмульсий составляет всего от 10 до20 мкм. Чувствительность ядерных  фотоэмульсий значительно выше, чем  обычных, так как число зерен  ( монокристаллов ) бромистого серебра в ядерной фотоэмульсии много больше, а размеры зерен много меньше, чем в обычной фотоэмульсии. Заряженные частицы, попадая в слой фотоэмульсии, нанесенный на фотопластинку, вызывают ионизацию молекул фотоэмульсии, вызывающую почернение ее зерен. После химической обработки фотопластинки (проявления и фиксирования) следы (треки ), оставленные пролетевшими через фотоэмульсию частицами, становятся видимыми. Их наблюдают с помощью микроскопа. По форме отмеченного трека, его длине и толщине, по плотности почерневших зерен эмульсии и по многим другим признакам можно установить вид частицы, ее энергию, скорость, направление движения и многие другие характеристики. Одно из основных преимуществ метода толстослойных эмульсий перед другими методами регистрации частиц заключается в том, что с его помощью получают не исчезающие со временем следы частиц, которые в дальнейшем могут быть тщательно изучены. Другим преимуществом описанного метода является то, что он позволяет выявить треки всех высокоэнергетических заряженных частиц, пролетевших за время экспозиции через фотопластинку. Эта особенность данного метода дает возможность обнаруживать редкие явления в микромире. Треки частиц, получаемые в фотоэмульсии, являются более тонкими и отчетливыми, чем в камере Вильсона или пузырьковой камере, что увеличивает точность измерений.

Недостатками фотоэмульсионного метода является сложность химической обработки фотопластинок и невозможность определения момента времени, в который заряженная частица попадает в фотоэмульсию. Метод толстослойных эмульсий играет исключительно важную роль в исследованиях космических лучей и различных превращений, вызываемых элементарными частицами, разогнанными до очень высоких энергий в ускорителях заряженных частиц.

Газоразрядный счетчик используется для измерения радиоактивных излучений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность излучения в десятки тысяч раз меньше той, которую удается измерить ионизационной камерой.

Газоразрядный счетчик  представляет собой полый герметичный  металлический или стеклянный цилиндр, заполненный разряженной смесью инертных газов (аргон, неон) с некоторыми добавками, улучшающими работу счетчика (пары спирта). Внутри цилиндра, вдоль  его оси, натянута тонкая металлическая  нить (анод), изолированная от цилиндра. Катодом служит металлический корпус или тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного  корпуса счетчика. К металлической  нити и токопроводящему слою (катоду) подают напряжение электрического тока.

В газоразрядных  счетчиках используют принцип усиления газового разряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в  объеме счетчика нет. Следовательно, в  цепи счетчика электрического тока также  нет. При воздействии радиоактивных  излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к  аноду счетчика, площадь которого значительно меньше площади катода, приобретают кинетическую энергию, достаточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Выбитые при этом электроны также  производят ионизацию. Таким образом, одна частица радиоактивного излучения, попавшая в объем смеси газового счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На нити счетчика собирается большое количество электронов. В результате этого положительный  потенциал резко уменьшается  и возникает электрический импульс. Регистрируя количество импульсов  тока, возникающих в единицу времени, можно судить об интенсивности радиоактивных  излучений.

Дозиметрические приборы предназначаются для:  

- контроля облучения - получения данных о поглощенных  или экспозиционных дозах излучения  людьми и сельскохозяйственными  животными;

 -контроля радиоактивного заражения радиоактивными веществами людей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одежды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

-радиационной разведки - определения уровня радиации  на местности. 

Кроме того, с помощью  дозиметрических приборов может  быть определена наведенная радиоактивность  облученных нейтронными потоками различных  технических средствах, предметах и грунте. Для радиационной (химической) разведки и дозиметрического контроля на объекте используют дозиметры и измерители мощности экспозиционной дозы.

Дозиметрические приборы подразделяются на следующие  основные группы:

1. Дозиметры, измеряющие экспозиционную, поглощенную, эквивалентную дозу и мощности доз ( предназначены для проведения дозиметрического контроля группы людей- групповой контроль).

2. Индивидуальные  дозиметры - приборы, измеряющие индивидуальные экспозиционную, поглощенную, эквивалентную дозы ионизирующих излучений- индивидуальный контроль.

Войсковой дозиметрический прибор ДП-5В

Назначение

ДП-5В используется для измерения мощности дозы гамма-излучения  на местности; для измерения зараженности поверхности по гамма-излучению; для  обнаружения бета- заражения. 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.

Характеристики

Метод определения  ѕ ионизационный. Диапазон измерения  от 0,05 мР/ч до 200 р/ч, в диапазоне температур от - 40 до +50 °С. относительная погрешность ± 30%. Герметичен, виброударопрочен, пылеводостоек, время непрерывной работы 40 часов, масса 2,5 кг. Масса полного комплекта 7,6 кг.

Войсковой дозиметрический прибор ДП-22В

Назначение

ДП-22В, имеющий дозиметр карманный прямо показывающий ДКП-50А, предназначен для контроля экспозиционных доз гамма - облучения, получаемых людьми. Содержит 50 дозиметров ИД-1. Комплект дозиметров ДП-22В состоит из зарядного устройства типа ЗД-5 и 50 индивидуальных дозиметров карманных прямо показывающих типа ДКП-50А. Питание осуществляется от двух сухих элементов типа 1,6-ПМЦ-У-8, обеспечивающих непрерывную работу прибора не менее 30 ч при токе потребления 200 мА. Конструктивно он выполнен в форме авторучки. Дозиметр состоит из дюралевого корпуса, в котором расположены ионизационная камера с конденсатором, электроскоп, отсчетное устройство и зарядная часть. Дозиметр крепится к карману одежды с помощью держателя.

Характеристики

Диапазон измерения  от 0.5 мР/ч до 200 р/ч, диапазон рабочих температур -40 до +50 °С, относительная погрешность ±30% масса комплекта в укладочном ящике 5 кг.

Принцип работы

Принцип действия дозиметра  подобен действию простейшего электроскопа. В процессе зарядки дозиметра  визирная нить электроскопа отклоняется  от внутреннего электрода под  влиянием сил электростатического  отталкивания. Отклонение нити зависят  от приложенного напряжения, которое  при зарядке регулируют и подбирают  так, чтобы изображение визирной нити совместилось с отсчетного устройства.

Комплект  ИД-1

Назначение

Предназначен для измерения поглощённых доз гамма-нейтронного излучения. Он состоит из индивидуальных дозиметров ИД-1 и зарядного устройства ЗД-6. В комплект прибора входят: футляр с ремнями; удлинительная штанга; колодка питания к ДП-5А (Б) и делитель напряжения к ДП-5В; комплект эксплуатационной документации и запасного имущества; телефон и укладочный ящик.

Характеристики

Метод определения  ионизационный. Диапазон измерения 20- 500 рад., относительная погрешность ± 20%, работоспособен при температуре -50 , +50 °С, масса комплекта в футляре 1.5 кг.

Принцип работы

Принцип работы дозиметра  ИД-1 аналогичен принципу работы дозиметров для измерения экспозиционных доз  гамма-, излучения (например, ДКП-50А).

Войсковой прибор химической разведки ВПХР

Назначение

Используется для  обнаружения отравляющих веществ  в воздухе, на местности, вооружении и военной техники.

Характеристики

Время определения 0В 1-5 мин; производительность насоса 1,8-2л/ч; работоспособен от   -40 до +50 °С; масса 2,3 кг.

Принцип работы

При просасывании ручным поршневым насосом зараженного  воздуха через индикационные  трубки, в них происходит изменение  окраски наполнителя и ее интенсивности, по этим признакам определяют наличие 0В и его примерную концентрацию.

Газоанализатор  универсальный (УГ-2)

Назначение

Предназначен для измерения концентрации вредных газов и паров в воздухе рабочей зоны производственных помещений и на территории химических предприятий.

Характеристики

Масса воздухозаборного устройства не более 1.5 кг.,общее время просасывания воздуха 40,300 сек., продолжительность хода штока 4,300 сек., масса комплекта 1.2 кг.

Принцип работы

УГ-2 состоит из воздухозаборного устройства и комплектов индикаторных средств.

Бортовой  измеритель мощности дозы ДП-3Б

Назначение

Предназначен для определения уровней радиации на местности, зараженной радиоактивными веществами. Его можно устанавливать на автомобилях, самолетах, вертолетах, речных катерах, тепловозах, а также в убежищах и противорадиационных укрытиях.

Характеристики

В комплект прибора  входит: измерительный пульт А, выносной блок Б, кабель питания с прямым разъемом 1, кабель с угловым разъемом 9 для соединения пульта с выносным блоком Б, крепежные скобы, техническая документация и вспомогательные принадлежности.

Принцип работы

Работоспособность прибора проверяется в положении  переключателя «Вкл.» Нажатием кнопки «Проверка». При этом стрелка микроамперметра  должна находиться в пределах 0,4-0,8 Р/ч, а индикаторная лампа давать частые вспышки или гореть непрерывно.

Дозиметр  МКС «ТЕРРА- П»

Назначение:

Предназначен для измерения мощности дозы гамма – излучения.

Характеристики:

Габаритные размеры 120х52х26мм., вес 200г.

Устройство и  принцип работы:

Дозиметр-радиометр  позволяет задавать пороговый уровень  мощности дозы (по умолчанию установлено 30 мР/ч). При превышении порогового значения мощности дозы, дозиметр сигнализирует при помощи световой индикации. Основными целями прибора является контроль радиационных параметров жилых зданий , помещений, транспортных средств, стройматериалов, проведение оценок в подсобном хозяйстве, а также оценоки радиационного загрязнения ягод и грибов.

Карманные дозиметры.

Для индивидуального мониторинга  все еще применяются дозиметры  с кварцевой нитью, хотя их использование снижается. Они представляют собой маленькую ионизационную камеру с нитью, отклонение нити пропорционально полученной дозе. Считывание показаний происходит зрительно: необходимо смотреть сквозь дозиметр и отмечать отклонение нити на шкале. Эти приборы просты и дешевы. Однако они обладают низкой чувствительностью по отношению к уровням измерения, необходимым для целей текущей радиационной защиты. Кроме того, он имеют полезный диапазон регистрации доз ( приблизительно с коэффициентом 20). Можно выбрать подходящие дозиметры непосредственного считывания в зависимости от ожидаемой максимальной дозы и предполагаемых величин излучения. Основные проблемы в работе- установка нуля и утечка заряда- накладывают ограничения на минимальное значение измеряемой дозы.

Вывод.

Облучение работника в  результате воздействия ионизирующего  излучения в процессе его профессиональной деятельности может произойти на ряде промышленных предприятий, в медицинских  учреждениях, учебных  и научно- исследовательских  институтах, а также на установках ядерного топливного цикла. Для безопасного  и приемлемого использования  ионизирующего излучения, радиоактивных  материалов и атомной энергии  необходимо организовать адекватную радиационную защиту работников.

Отсюда следует, что изучение использования и  правильного применения приборов дозиметрического контроля, радиационной и химической разведки необходимы для своевременного предотвращения аварий и ЧС на химических и радиационно опасных объектах. Население же должно быть в достаточной степени подготовлено к умелым действиям в случае какой-либо ЧС.

        Используемая литература:

1. Иванов В. И., «Курс дозиметрии», 2 изд., М., 1970
2. Андреев В.А., Савастинкевич  В. М., «Средства химической разведки, используемые в системах гражданской обороны бороны». М.,1997 г.
3. Алтунин А. Т., «Гражданская оборона». М., Воениздат, 1982 г.
4. Архангельский В. И. , Кириллов В. Ф., Коренков И. П., «Практикум по радиационной гигиене».  М., 2009г.
5. Днепровский В. А., «Приборы радиационной химической разведки и дозиметрического контроля». Н.Новгород, 1992.
6. Максимов М.Т. Радиационные загрязнения и их измерения. Москва. 1989
7. Интернет