Ім'я файлу: Лабораторна 5.docx
Розширення: docx
Розмір: 367кб.
Дата: 03.10.2023
скачати
Пов'язані файли:
Лабараторна 2.docx

Козаков Д.О ТД-191

Лабораторна робота 5

5 Оцінка радіаційної обстановки у виробничих приміщеннях

5.1 Мета роботи. Визначити еквівалентну дозу іонізуючого випромінення та її потужність, яку отримує людина знаходячись в приміщенні. Оцінити ступінь забрудненості бета-частинками поверхонь обладнання в приміщенні.

5.2 Короткі теоретичні відомості

Іонізуюче випромінювання (ІВ) - випромінювання (електромагнітне, корпускулярне), яке при взаємодії з речовиною безпосередньо або непрямо викликає іонізацію та збудження її атомів і молекул [18].

Розрізняють наступні види ІВ:

  • корпускулярне – потоки α-, β- частинок, 01n, 11p, e+, e−та ін;

  • гамма-випромінювання – γ-кванти електромагнітної природи;

  • характеристичне – фотонне випромінювання з дискретним спектром;

  • гальмівне – фотонне випромінювання з безперервним спектром;

  • рентгенівське – сукупність характеристичного і гальмівного.

Джерела іонізуючого випромінювання можуть бути як природні, так і штучні (промислове, медичне обладнання та устаткування тощо).

Біологічна дія ІВ. Внаслідок впливу ІВ на організм людини в тканинах відбуваються складні фізичні, хімічні і біохімічні процеси. Ці випромінювання іонізують молекули тканин. Процеси іонізації супроводжуються ультрафіолетовим випромінюванням, яке збуджує молекули клітин. Це приводить до розриву хімічних зв’язків та до зміни хімічної структури різноманітних сполук, матеріалів. Таку дію ІВ називають прямою.

В організмі людини міститься більше 75% води, під дією випромінювання відбуваються такі процеси утворення активних радикалів:

Н2О= Н2О+ + e− , Н2О+→Н++ОН,

− −

Н2О + e = Н2О– , Н2О–→Н+ОН–. О2 + e→О2–.

Внаслідок рекомбінації чи об’єднання з вільним киснем, утворюються хімічно активні пероксид водню Н2О2, гідратний оксид НО2 та ін. Ці сполуки взаємодіють з молекулами органічної речовини тканин, окислюють та руйнують їх. Активні радикали О2– руйнують також мембрани імунних клітин, внаслідок чого виникає синдром надбаного імунодефіциту (СНІД). Таку дію ІВ називають непрямою. Непрямий вплив більш небезпечний ніж прямий.

Опромінення організму людини буває зовнішнє та внутрішнє (внаслідок надходження радіонуклідів з повітрям, їжею та водою). Різні ІВ здійснюють різноманітний біологічний вплив. Тому для оцінки біологічного впливу вводиться поняття коефіцієнту якості опромінення Q, який показує в скільки разів даний вид випромінювання здійснює більш сильний біологічний вплив, ніж рентгенівське чи гамма-випромінювання, при однаковій поглиненій енергії в Дж на однин кілограм тканини. Наслідком негативних змін, що відбулися в організмі може стати виникнення у людини променевої хвороби гострої (короткий час, великі дози) чи хронічної (тривалий час, малі дози).

Одиниці активності і дози ІВ.

  1. Активність джерела A=dN/dt, Бк (бекерель), (5.1) 1Бк=1яд.перетворення в секунду дорівнює 0,027 нКі.

Застосовують і інші одиниці (не за системою СІ)– Ki (кюрі), 1 Кі = 3.7.1010Бк; питомі одиниці активності ІВ: Кі/л, Кі/кг, Кі/км2.

  1. Експозиційна доза, Х – кількісна характеристика фотонного ІВ, що ґрунтується на його іонізуючій дії в сухому атмосферному повітрі (застаріла величина, але ще використовується): Х=dQ/dm, Кл/кг (5.2) Використовують і інші одиниці – Р (рентген), не за системою СІ. 1Р=2.58.10-4

Кл/кг. На робочому місці:

Х = A*Kу*t / R2; Р (5.3)

А, мКі; Ку – γ-стала ізотопу, Р.см2/год.мКі; К:90Sr,64Cu,238U,24Na відповідно дорівнює: 14.11; 1.16; 0.091; 19; t – час, год, R – відстань робочого місця від джерела ІВ, см.

  1. Поглинена доза – D (для характеристики біологічної дії ІB на організм людини):

D=dE/dm, Дж/кг (5.4)

    1. Дж/кг = 1 Гр ( грей ), 1 рад=10-2 Гр, 1 мР=0.88 рада.

  1. Коефіцієнтом якості ІB – Q:

+ −

Qγ, рентг., β, e,e =1 , Q11p ( E<20 кеВ ) =3 , Q01n (< 10 МеВ)=10. Qα=20.

Тобто найбільш небезпечні за біологічною дією – α частинки.

5)Еквівалентна доза – H (величина, яка визначається як добуток поглиненої дози D в окремому органі або тканині на радіаційний зважуючий фактор): H= D.Q, Дж/кг (Зв – зіверт); (5.5)

для –випромінювання: H=D.Q.Кр (5.6)

Кр=5 (коефіцієнт розподілу)

    1. Дж/кг=1 3в=100 бер (біологічний еквівалент рентгену), 1 бер=1.14 мР.

6) Потужність дози (застаріле): експозиційної (Р/с , мкР/год), поглиненої (Гр/с), еквівалентної (Зв/рік) і т.і.

Нормування ІВ проводиться за НРБУ-97 проводять за критичними (найбільш чутливими) органами людини І-ІІІ, та з урахуванням груп (категорій) населення (таблиця 5.1): A (безпосередньо або тимчасово працюють з джерелом ІB), Б (особи, що не працюють безпосередньо з джерелами випромінювань, але за умовами проживання або розташування робочих місць можуть підлягати опроміненню), В – населення, для якого рахується, що на нього не повинно діяти ІB техногенного походження (для В – не нормується ІB). Групи критичних органів:

І – все тіло, гонади, червоний кістковий мозок;

ІІ – м’язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи, що не відносяться до І та ІІІ груп;

ІІІ – шкіра, кісткова тканина, всі кінцівки.

Таблиця 5.1 – Гранично допустимі еквівалентні дози опромінення, Зв/рік

Група критичних органів







Кате
горія

А







Б

І

0,05







0,005

ІІ

0,15







0,015

ІІІ

0,30







0,03

Допустимі показники радіаційного фону:

  • 0,1 - 0,2 мк3в / ч - звичайний рівень радіаційного фону, якому кожен з нас піддається щодня;

  • до 0,3 мк3в / ч - нормальний радіаційний фон;

  • 0,3 - 1,2 - мк3в / ч - підвищений радіаційний фон;

  • понад 1,2 - мк3в / ч - небезпечний радіаційний фон.

Захист від негативної дії ІВ відбувається:

1)відстанню r= mt/120 (5.7)

2)часом t=120.r2/m (5.8)

3)кількістю m=120.r2/t (5.9) m – активність джерела, мг-екв. Ra; r – відстань від джерела, м; t – час ро-

боти за тиждень, год.

4)захисні екрани К=Р/Рдоп (5.10)

Р – потужність дози, мР/год; К – коефіцієнт кратності послаблення.

За К і енергією випромінювання Е, еВ, знаходять за табл. товщину d екрану із Pb, W. Якщо екран з іншого Ме, то dx розраховують за формулою:

dx.ρx=dPb.ρPb. (5.11) Для рентгенівського випромінювання (РВ): K=Ia/R2.P (5.12) I – сила струму, мА, R – відстань від джерела, м; Р, мР/год (рівень РВ).

За К і напругою за табл. знаходять товщину екрану із свинцю (dPb=0.1…13.7 мм).

  1. Дистанційне керування, використання роботів.

  2. Використання радіопротекторів – медичні засоби, що знижують чи виключають негативний вплив ІВ.

Вимірювання ІВ базується на наступних методах: фотографічний, хімічний, сцинтиляційний та іонізаційний (найбільш використовується сьогодні). Деякі прилади в основу яких покладено іонізаційний метод вимірювання наведені на рисунку 5.1.



а б



в г

Рисунок 5.1 – Прилади для вимірювання ІВ: а - РКС–01 “СТОРА – Т”, б - Benetech GM3120, в – ДКГ-21М, г - Wintact WT3121.
5.3 Експериментальна частина

5.3.1 Методика роботи на радіометрі–дозиметрі гамма–бета– випромінювань РКС–01 “СТОРА – Т”.

Прилад призначений для вимірювання еквівалентної дози (ЕД) та потужності еквівалентної дози (ПЕД) гамма- та рентгенівського випромінювань (фотонного іонізуючого випромінювання ), а також поверхневої густину потоку бета–частинок.

Радіометр використовується для екологічних досліджень; як наочне обладнання для закладів освіти; для радіометричного та дозиметричного контролю на промислових підприємствах; для контролю радіаційної чистоти житлових приміщень, будівель і споруд, території, що до них прилягає, транспортних засобів, предметів побуту, одягу, поверхні ґрунту.

Для увімкнення радіометра необхідно короткочасно натиснути кнопку. Для вимкнення необхідно повторно натиснути та утримувати в натиснутому стані протягом 4 секунд кнопку РЕЖИМ.

Радіометр використовується для екологічних досліджень; як наочне обладнання для закладів освіти; для радіометричного та дозиметричного контролю на промислових підприємствах; для контролю радіаційної чистоти житлових приміщень, будівель і споруд, території, що до них прилягає, транспортних засобів, предметів побуту, одягу, поверхні ґрунту.

Для увімкнення радіометра необхідно короткочасно натиснути кнопку. Для вимкнення необхідно повторно натиснути та утримувати в натиснутому стані протягом 4 секунд кнопку РЕЖИМ.

Вимірювання ПЕД фотонного ІВ. Цей режим вмикається пріоритетно з моменту увімкнення радіометра. Під час вимірювання радіометр орієнтувати метрологічною міткою “+” у напрямку до об’єкта, що обстежується. При цьому до завершення першого інтервалу вимірювання на рідинноокристалічному цифровому індикаторі будуть відображатися нулі. Кожний зареєстрований гаммаквант та закінчення інтервалу вимірювання будуть супроводжуватись звуковими сигналами. Інтервали вимірювань від 1 до 64 секунд та піддіапазони будуть установлюватись автоматично в залежності від інтенсивності випромінювання, що вимірюється. Одиниці вимірювання виражені в мкЗв/год.

Програмування порогових рівнів спрацювання звукової сигналізації поПЕД фотонного ІВ. Здійснюється в режимі вимірювання ПЕД. Для програмування необхідно натиснути та утримувати в натиснутому стані кнопку ПОРІГ. При цьому має спостерігатися мигання молодшого розряду на цифровому рідиннокристалічному індикаторі.

Послідовним короткочасним натисканням та відпусканням кнопки ПОРІГ задають потрібне значення молодшого розряду. Перехід до програмування значення наступного розряду досягається короткочасним натисканням на кнопку РЕЖИМ, при цьому буде спостерігатися мигання цього розряду. Потрібне значення розряду встановлюється послідовним короткочасним натисканням та відпусканням кнопки ПОРІГ. При необхідності програмування наступних розрядів попередні дії повторюються.

Для фіксації значення порогового рівня після програмування значень усіх розрядів необхідно короткочасно натиснути кнопку РЕЖИМ. Про фіксацію запрограмованого рівня свідчитиме двократне гасіння цифрового індикатора. Для перевірки значення зафіксованого порогового рівня ПЕД необхідно натиснути кнопку ПОРІГ та утримувати її в натиснутому стані не довше двох секунд після появи значення порогового рівня. При утримування кнопки ПОРІГ більше двох секунд почнеться мигання молодшого розряду, що свідчитиме про можливість запрограмувати нове значення порогового рівня.

Про перевищення запрограмованого порогового рівня ПЕД при вимірюванні свідчить двотональна звукова сигналізація (на момент увімкнення радіометра у ньому автоматично встановлюється значення порогового рівня по ПЕД – 0,2 мкЗв/год).

Індикація вимірюваного значення ЕД. Для увімкнення цього режиму необхідно короткочасно натиснути кнопку РЕЖИМ. Ознакою цього режиму є мигаючий світлодіод навпроти відповідного мнемонічного позначення під цифровим індикатором. Одиниці виміру – мЗв.

Програмування порогових рівнів спрацювання звукової сигналізації

ЕД фотонного ІВ. Здійснюється в режимі вимірювання ЕД. Послідовність операцій аналогічна програмуванню порогових рівнів ПЕД. На момент увімкнення радіометра у ньому автоматично встановлюється значення порогового рівня ЕД – 0,01 мЗВ.

Вимірювання та індикація щільності потоку бета–частинок. Для цього необхідно короткочасно натиснути кнопку РЕЖИМ. Цей режим є наступним після режиму індикації ЕД. Ознакою цього є мигаючий світлодіод навпроти відповідного мнемонічного позначення під цифровим індикатором. При цьому до завершення першого інтервалу вимірювання на індикаторі будуть висвічуватись нулі. Для вимірювання необхідно прилад зорієнтувати вікном (що знаходиться навпроти детектора) паралельно до обстежуваної поверхні і розташувати на мінімальній відстані від неї. Для врахування гамма-фону необхідно здійснювати два вимірювання: перше – з відкритим вікном детектора; друге – з закритим за допомогою кришки-фільтра. Результатом вимірювання при цьому буде різниця між першим та другим вимірюваннями.

Густина потоку бета-частинок визначається як середнє арифметичне з п’яти вимірювань. Одиниці виміру – част./(см2•хв). Кожна зареєстрована бетачастинка, гамма-квант та закінчення інтервалу вимірювання будуть супроводжуватись звуковими сигналами. Інтервали вимірювань від 1 до 64 с та піддіапазони встановлюються автоматично.

Програмування порогових рівнів спрацювання звукової сигналізації по густині потоку бета-частинок. Здійснюється в режимі вимірювання густини потоку бета-частинок. Послідовність операцій аналогічна програмуванню порогових рівнів ПЕД та ЕД. На момент увімкнення радіометру у ньому автоматично встановлюється значення порогового рівня по густині потоку бета-частинок – 0,02 кчаст./(см2•хв).

Індикація вимірюваного часу накопичення ЕД оператором. Для переходу

до цього режиму необхідно короткочасно натиснути кнопку РЕЖИМ. Цей режим є наступним після режиму вимірювання та індикаці густини потоку бета– частинок. Ознаками цього режиму на індикаторі є мигання усіх розрядів та немигаюча кома, яка знаходиться посередині між двома парами розрядів. При цьому ваги цифрових значущих розрядів на індикаторі справа – наліво будуть такими: першого – одиниці хвилин; другого – десятки хвилин; третього – одиниці годин; четвертого – десятки годин.

Крім раніше перелічених режимів, в радіометрі є можливість індикації реального часу.

5.3.2 Виконання замірів.

  1. Ввімкнути прилад. Виміряти потужність еквівалентної дози іонізуючого випромінювання згідно п. 5.3.1 в приміщеннях (вказаних викладачем). Результати вимірів занести в таблицю 5.2.

  2. Розрахувати потужність експозиційної дози опромінення.

  3. Перевірити чи немає перевищення порогових рівнів по ПЕД фотонного ІВ.

  4. Перейти в наступний режим вимірювання. Виміряти еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання згідно п. 5.3.1, яку отримає людина знаходячись в цьому приміщенні. Результати вимірів занести в таблицю 5.2.

  5. Розрахувати експозиційну дозу опромінення.

  6. Перевірити чи немає перевищення порогових рівнів по ЕД фотонного ІВ.

  7. Перейти в наступний режим вимірювання і визначити густину потоку бета–частинок (згідно п. 5.3.1) на поверхнях, вказаних викладачем. Результати замірів занести в таблицю 5.3.

  8. Перевірити чи немає перевищення порогових рівнів за густиною потоку бета-частинок.



Показник

Фактичні рівні

Допустимі рівні

Потужність еквівалентної дози, мкЗв/год

0.16
0.2

Потужність експозиційної дози, мкР/год

16
20

Еквівалентна доза, мкЗв

0
10

Експозиційна доза, мкР

0
1000

Таблиця 5.2 – Заміри ПЕД та ЕД іонізуючого випромінювання

Таблиця 5.3 – Густина потоку бета-частинок, част./(см2•хв)

Номер заміру

Показники радіометру

Різниця показників

Середнє значення

з відкритим вікном детектора

з закритим вікном детектора

1

11
12
-


6

2

14
7
7

3

12
7
5

4

10
11
-

5

10
12
-

5.4 Висновок. Встановлено потужність експозиційної дози іонізуючого випромінювання, яка складає 16 мкР/год, що неперевищує допустимого значення. Величина експозиційної дози опромінення, яку отримує людина знаходячись в приміщенні 0 мкР, що не перевищує норми. Густина потоку бетачастинок від поверхні столу 6 част./(см2•хв), що є в межах норми.

  1. Які випромінювання є іонізуючими? Наведіть види іонізуючих випромінювань.

Іонізуюче випромінювання (ІВ) - випромінювання (електромагнітне, корпускулярне), яке при взаємодії з речовиною безпосередньо або непрямо викликає іонізацію та збудження її атомів і молекул.

Розрізняють наступні види ІВ:



  1. Вкажіть джерела ІВ.

Джерела іонізуючого випромінювання можуть бути як природні, так і штучні (промислове, медичне обладнання та устаткування тощо). Біологічна дія ІВ. Внаслідок впливу ІВ на організм людини в тканинах відбуваються складні фізичні, хімічні і біохімічні процеси. Ці випромінювання іонізують молекули тканин. Процеси іонізації супроводжуються ультрафіолетовим випромінюванням, яке збуджує молекули клітин. Це приводить до розриву хімічних зв’язків та до зміни хімічної структури різноманітних сполук, матеріалів. Таку дію ІВ називають прямою.

  1. Яким чином вимірюється густина потоку -частинок приладом РКС–01”СТОРА – Т”?

Густина потоку бета-частинок визначається як середнє арифметичне з п’яти вимірювань. Одиниці виміру – част./(см2•хв). Кожна зареєстрована бетачастинка, гамма-квант та закінчення інтервалу вимірювання будуть супроводжуватись звуковими сигналами. Інтервали вимірювань від 1 до 64 с та піддіапазони встановлюються автоматично.

Програмування порогових рівнів спрацювання звукової сигналізації по густині потоку бета-частинок. Здійснюється в режимі вимірювання густини потоку бета-частинок. Послідовність операцій аналогічна програмуванню порогових рівнів ПЕД та ЕД. На момент увімкнення радіометру у ньому автоматично встановлюється значення порогового рівня по густині потоку бета-частинок – 0,02 кчаст./(см2•хв

Козаков Д.О ТД-191
скачати

© Усі права захищені
написати до нас