Проведення дозиметричних вимірювань – МАНЛаб


Проведення дозиметричних вимірювань

Автор Атамась Артем
Науковий співробітник НЦ "Мала академія наук України", кандидат технічних наук. Сфера наукових інтересів: розвиток технологій наукової освіти.

Завдання роботи:

  1. Ознайомитися з радіометром-дозиметром РКС‑01 «Стора».
  2. Провести вимірювання показників природного радіаційного фону.

Обладнання:

Радіометр-дозиметр РКС-01 «Стора».

Теоретична частина

Рис. 1. Радіометр-дозиметр РКС-01 «Стора»

Усі види радіоактивного випромінювання супроводжуються звільненням різної кількості енергії і мають високу проникну здатність, тому вони здійснюють різний вплив на живі організми й екосистеми.

Альфа-випромінювання – це потік ядер гелію 2Не4, який практично не здатен проникнути крізь шкіру людини (рис. 2).  Його затримує навіть аркуш паперу.

Бета-випромінювання – це потік електронів, який має значно більшу проникність і здатен проходити в тканини організму на глибину до 2 см.

Гамма-випромінювання – це потік фотонів великих енергій, який поширюється зі швидкістю світла та має дуже велику проникну здатність. Частково його затримує лише товста металева (свинцева) або бетонна плита.

Пошкодження, викликані в живих організмах опроміненням, є тим більшими, чим більше енергії передано їхнім тканинам. Кількість такої енергії називається дозою. Дозу іонізуючого випромінювання людина може отримати від будь-якого радіонукліда або їхньої суміші незалежно від того, містяться вони поза організмом або всередині нього. Кількісний вираз енергії випромінювання, отриманої одиницею маси опроміненого тіла (складової екосистеми, тканини організму тощо), називають поглиненою дозою, яку в системі СІ вимірюють у греях (1 Гр = 1 Дж енергії, поглиненої масою в 1 кг). Існує також позасистемна одиниця вимірювання поглиненої дози – рад. 1 рад дорівнює 0,01 Гр.

Рис. 2. Проникна здатність іонізувального випромінювання

Якщо кількість поглиненої енергії гамма- або рентгенівського випромінювання розглядати не для речовини, а для повітря, то слід ввести поняття його іонізації. Для атмосфери існує спеціальна одиниця, яка зіставляє заряд іонів кожного знаку в 1 см3 сухого повітря, що виникло в процесі його іонізації, з дозою цього випромінювання. Загальний обсяг випромінювання, що викликає іонізацію, називають експозиційною дозою, яка в системі СІ вимірюється в кулонах на кілограм (Кл/кг). Рентген (Р) є позасистемною одиницею вимірювання експозиційної дози (1Р = 2,58 × 10–4 Кл/кг). Оскільки відома енергія, необхідна для іонізації повітря, експозиційну дозу можна виразити через поглинену дозу: 1 Р = 8,77 мДж/кг = 8,77·10-3 Гр.

Велику роль в опроміненні всього живого в екосистемі відіграє не лише кількість іонізуючого випромінювання, поглиненого тілом, а й якість цього випромінювання. Якісна характеристика випромінювання визначається показником лінійної щільності іонізуючого потоку. Вважають, що щільність бета-, гамма- і рентгенівського випромінювання є однаковою; умовно її приймають за одиницю. Тоді показник щільності повільних нейтронів дорівнює 5, звичайних нейтронів – 10, а альфа-частинок і надшвидких нейтронів – 20. Перераховану в такий спосіб дозу опромінення називають еквівалентною дозою. Її в системі СІ вимірюють у зівертах (Зв). Відома й позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер (Біологічний еквівалент рада) (1 бер = 0,01 Зв).

Щоб прогнозувати інтенсивність радіоактивного впливу на довкілля і людину, введене поняття потужності дози. Відповідні потужності поглиненої, експозиційної чи еквівалентної доз дорівнюють кількості енергії, отриманої будь-якою речовиною за одиницю часу від джерела радіації. Наприклад, дозиметр показує потужність еквівалентної дози гранітних сходів – 0,8 мкЗв/год. За умов, якщо людина просидить на цих сходах 5 годин, вона отримає таку дозу радіаційного опромінення: 0,8 мкЗв/год × 5 год = 4 мкЗв (400 мкбер), що в 25–50 разів вище за дозу, отриману нею від сонячної радіації за аналогічний період часу.

Розглянуті величини доз іонізуючого випромінювання використовують не лише для нормування дозових навантажень людини, а й для всієї екосистеми чи будь-якого її компонента.

Відповідно до законодавства України, основна дозова межа індивідуального опромінення населення не повинна перевищувати 1 мЗв (мілізіверта) ефективної дози опромінення за рік.

Для дозиметричних вимірювань використовують спеціальні прилади – дозиметри.

У лабораторній роботі пропонується провести вимірювання дозиметричних показників навколишнього середовища за допомогою радіометра-дозиметра РКС-01 «Стора», який дає можливість вимірювати потужність еквівалентної дози гамма-випромінювання у мкЗв/год та поверхневу густину потоку частинок бета-випромінювання у 103 част/(см2∙хв).

Хід роботи

  1. Встановіть радіометр вертикально на столі.
  2. Увімкніть радіометр, короткочасно натиснувши кнопку «Режим». При цьому радіометр починає працювати в режимі вимірювання потужності еквівалентної дози фотонного іонізуючого випромінювання, про що свідчать світлодіод навпроти відповідного мнемонічного позначення під цифровим індикатором, а також звукові сигнали при реєстрації кожного гамма-кванта.
  3. Дочекайтеся завершення інтервалу вимірювання (припинення миготіння цифрових розрядів) та запишіть 5 значень потужності еквівалентної дози гамма-випромінювання до таблиці результатів.
  4. Перейдіть у режим вимірювання поверхневої густини частинок бета-випромінювання, для чого короткочасно натисніть кнопку «Режим». При цьому на індикаторі висвічуватимуться нулі, оскільки в радіометрі відбувається автоматичне віднімання гама-фону.
  5. Відкрийте вікно детектора, знявши екранувальну металеву шторку.
  6. Короткочасно натисніть кнопку «Режим» ще тричі. При цьому після першого натискання радіометр переходить у режим індикації реального часу, після другого – в режим вимірювання потужності гамма-фону, після третього – знову в режим вимірювання поверхневої густини бета-випромінювання з урахуванням (відніманням) гамма-фону.
  7. Дочекайтеся завершення інтервалу вимірювання (припинення миготіння цифрових розрядів) та запишіть 5 значень поверхневої густини потоку частинок бета-випромінювання до таблиці результатів.

Аналіз даних

  1. За результатами проведених вимірювань розрахуйте середні арифметичні значення потужності еквівалентної дози гамма-випромінювання та поверхневої густини потоку частинок бета-випромінювання.
  2. За отриманими результатами вимірювань потужності еквівалентної дози розрахуйте еквівалентну дозу гамма-випромінювання за 1 рік для приміщення, в якому проводилися дозиметричні вимірювання; порівняйте її з нормативом.

 

Таблиця результатів

Показник Результати вимірювань Середнє
ПЕДγ,

мкЗв/год

ПГПβ,

103 част/(см2∙хв)