Document 786375

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
И ПРИБОРЫ
Методические указания к лабораторной работе
по курсу «Безопасность жизнедеятельности»
ВОРОНЕЖ
УДК 361.743
Дозиметрические измерения и приборы: Метод. указания к
выполнению лабораторной работы по курсу БЖД/ Воронеж. гос. технол. акад.;
Сост. А.М.Гавриленков, С.Б.Зуева, Е.В. Глотова. Воронеж, 2004. с.
Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОС ВПО
подготовки инженеров, обучающихся по всем направлениям. Они предназначены для
закрепления знаний дисциплин цикла ОПД.
Предложена методика и описаны приборы дозиметрического и радиометрического определения.
Составители профессор А.М.ГАВРИЛЕНКОВ,
доцент С.Б. ЗУЕВА,
ассистент Е.В. ГЛОТОВА
Научный редактор профессор А.М. ГАВРИЛЕНКОВ
Рецензент доцент Л.В. БРЫНДИНА
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежской государственной технологической академии
 Гавриленков А.М.,
Зуева С.Б.,
Глотова Е.В., 20
 Воронежская
государственная
технологическая
академия, 20
Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым
способом без согласия академии запрещается.
Цели работы:
1. Ознакомление с методикой измерения удельной активности гамма излучения цезия-134, 137 и калия-40 в сыпучих и
жидких продуктах, а также с устройством и работой гаммарадиометра.
2. Ознакомление с методикой измерения удельной активности бета-излучения стронция-90 в сыпучих и жидких продуктах, а также с устройством и работой бета-радиометра.
Общие положения
Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия, и др.) приводящее к изменению их атомного номера и
массового числа
Активность – число распадов за единицу времени. Вводится
для определения загрязненности продуктов, территории и т.д.
радиоактивными веществами.
Единицами измерения активности радиоактивных веществ
является Кюри (Ки) и Беккерель (Бк).
Численному значению активности 1 Ки приблизительно соответствует активность 1 г радия с продуктами его распада.
За 1 Бк взят 1 распад в 1 с.
1Кu=37 млрд. расп. в 1 с =37 109 Бк=3,7 1010 Бк
1Бк = 1расп/с=0,27 10-11 Кu
Различают поверхностную активность (судят о зараженности
площади) - Кu / км2 , и объемную активность (о зараженности
продуктов, воды) - Кu / кг, Кu / л.
Установлены контрольные уровни поступления РВ и содержание их в воздухе, воде, в сырье. Если активность (А) > 1  10 –8
Кu / кг – зараженный материал; (А) < 1  10 –8 Кu / кг – незараженный материал.
При радиоактивном распаде радионуклида испускается
строго определенное излучение с характерной энергией (альфа-,
бета-, гамма-кванты).
Приборы для определения излучения называются радиометрами. Активность нуклидов цезия определяется по гаммаизлучению, а стронция – по бета-излучению; для измерений используются различные типы приборов – гамма-радиометры и бета-радиометры.
Устройство и работа радиометров РУГ-91 и РУБ-91М
Гамма-радиометр РУГ  91 «Адани» предназначен для измерения суммарной активности гамма-испускающих изотопов
цезия-134, 137, а также активности природного изотопа калия-40,
содержащихся в продуктах питания и объектах окружающей среды.
Бета-радиометр РУБ  91 М «Адани» предназначен для измерения удельной (объемной) активности радионуклидов стронция-90 в природных объектах и продуктах питания.
Приборы работоспособны при диапазоне температур окружающей среды от -25 0С до + 50 0С, в среде с относительной
влажностью до 98 %  при температуре 20 0С.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока
напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Принцип действия гамма радиометра и бета-радиометра
основан на подсчете числа световых импульсов, возникающих в
сцинтилляционном детекторе при попадании в него гамма- или
бета-квантов. Число зарегистрируемых в единицу времени световых импульсов однозначно связано с активностью исследуемого
образца. Сцинтилляционный детектор состоит из вещества, способного испускать видимое излучение под действием заряженных частиц и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), в котором
энергия световых вспышек (сцинтилляций) через посредство фотоэффекта преобразуется в импульсы электрического тока (рисунок).
Заряженные частицы попадая в сцинтиллятор 1, расходуют
свою энергию на возбуждение и ионизацию атомов или молекул
сцинтиллятора, причем часть этой энергии излучается в виде фо-
тонов видимого света, испускаемых во всех направлениях. Фотоны, попадая сквозь прозрачное окно на фотокатод 2, выбивают из
него в результате фотоэлектрического эффекта фотоэлектроны,
которые ускоряются и фокусируются электрическим полем между первым динодом системы умножения 3 и фотокатодом и
направляются на первый динод. Диноды ФЭУ изготавливают из
вещества с малой работой выхода электрона, они способны при
бомбардировке их электронами испускать вторичные электроны
в количестве, превышающем число первичных в несколько раз.
Эти ускоренные фотоэлектроны выбивают из первого динода
вторичные электроны, которые в свою очередь ускоряются электрическим полем между вторым и первым динодами и направляются на второй динод, также являющийся эмиттером вторичных
электронов, собираемых на аноде 4. Собираемые на аноде ФЭУ
электроны создают импульс напряжения на сопротивление анодной нагрузки R, который регистрируется электронной схемой.
Ускоряющее поле между электронами ФЭУ создаются с
помощью делителя 5, подключенного к источнику высокого
напряжения U. Каждый последующий электрод имеет более высокий потенциал, чем предыдущий. Для исключения влияния
внешней подсветки вся система помещается в светонепроницаемый корпус.
Для повышения эффективности регистрации световых импульсов исследуемый образец помещается в специальную кювету
 сосуд Маринелли. Кювета с образцом устанавливается в свинцовый защитный контейнер, уменьшающий влияние внешнего
фонового излучения. Экран закрывается сверху свинцовой крышкой.
Следует отметить, что свинцовый экран не исключает полностью влияние фонового излучения, даже при отсутствии исследуемого образца внутри экрана на входе детектора будут регистрироваться импульсы, которые и нужно учитывать как фоновые.
Таким образом, вся процедура измерений состоит из двух
этапов: измерения фона и измерения активности образца. Причем
измерение фона проводится один раз, и в дальнейшем он автоматически вычитается из результатов измерений активности.
Отбор проб для радиометрического анализа
Материал на исследование должен быть взят и отправлен в
лабораторию как можно быстрее после заражения. Взятие проб
на зараженной местности разрешается только в средствах индивидуальной защиты.
Почву берут целым куском размером 10х10 см на глубину 5
см. Пробы должны быть взяты с 5-6 равных участков открытой
местности на расстоянии не менее 50-100 м от ближайших строений, дорог и лесных массивов. Предварительно с места взятия
пробы удаляют травяной покров.
В качестве проб мяса для радиометрического исследования
от туш животных, зараженных или подозреваемых в заражении
радиоактивными веществами, берут мышцы у зареза массой до
100 г, ребро или шейный позвонок целиком, внутренние органы –
куски массой до 100 г.
Молоко перед взятием пробы из бидонов или другой небольшой тары тщательно перемешивают и берут в количестве
2050-500 мл; из крупной тары берут несколько проб в тех же количествах с поверхности и из глубины.
При отборе проб необходимо их пронумеровать, проставив
номер, вид пробы, место взятия пробы, дату, часы, минуты заражения и взятия пробы, фамилию взявшего пробу.
Каждую пробу, отобранную для отправки в лабораторию,
помещают в чистую сухую тару, упаковывают в ящик, который
опечатывают.
Техника безопасности при работе с радиоактивными
веществами
Обеспечение безопасности при работе имеет особое
значение в радиометрической лаборатории. Это обусловлено тем, что ионизирующее излечение не может быть обна-
ружено ни одним из наших органов чувств, в результате чего может происходить неконтролируемое облучение.
Для точной и безопасной работы лаборатория должна
быть чистой. Не допускается запыление помещений, так как
пыль поглощает радиоактивные вещества и является опасным переносчиком активности.
При работе с радиоактивными веществами следует соблюдать следующие правила:
1. Вся посуда и приборы, содержащие радиоактивные
вещества и предназначенные для работы, помещаются в
кюветы, дно которых должно быть выстлано фильтровальной бумагой.
2. Для устранения возможности внешнего облучения
необходимо пользоваться защитными экранами.
3. Во время работы обязательно надевать резиновые
перчатки и находиться в спецодежде и спецобуви.
4. Радиоактивные вещества в открытом или закрытом
виде, не находящиеся в работе, должны храниться, как правило, в специально отведенных для этих целей и соответственно оборудованных хранилищах.
5. В целях обеспечения безопасности в лаборатории
должен осуществляться постоянный дозиметрический контроль.
Выполнение работы
1. Включите радиометр в сеть и нажмите кнопку «сеть»
на передней панели прибора. Звуковой сигнал и индикация «0»
во всех разрядах цифрового табло означает готовность прибора к
работе.
2. После включения прибора перед началом измерений
необходимо измерить фон. Величина фона зависит от погодных
условий, месторасположения прибора, вентиляции помещения.
Фон измеряется по двум каналам одновременно (по калию-40 и
по цезию-137). Для учета эффекта экранирования излучения самой пробой фон необходимо измерить кюветой, заполненной дистиллированной водой. Если исследуемый образец имеет плотность, заметно отличающуюся от единицы (сухие легкие образцы: чай, сухие травы, и т.д.), следует проводить измерение фона с
пустой кюветой. Процедура измерения заключается в следующем: сосуд Маринелли необходимо наполнить водой (для корректных измерений объем пробы должен составлять 0,5 дм3),
установить в свинцовый контейнер и закрыть крышкой. Далее
нажать кнопку времени измерения («2 мин» или «20 мин»  двадцатиминутный режим используется для измерения малых активностей и рекомендуется для контроля питьевой воды и детского питания). В процессе измерения на табло индуцируется обратный отсчет времени в секундах. Окончание измерения подтверждается звуковым сигналом. Результат измерения фона индуцируется на табло в единицах скорости света и заноситься в
память микропроцессора.
3. Для измерения активности исследуемых образцов
установить кювету с пробой в свинцовый контейнер, закрыть
крышкой и нажать кнопку «Проба» и одну из кнопок времени
измерений. Окончание измерения подтверждается звуковым сигналом. На табло индуцируется активность радионуклидов, содержащихся в исследуемом образце, в единицах объемной активности  кБк/дм3.
Показания на табло будут соответствовать действительности при соблюдении следующих условий:
 объем пробы 0,5 дм3;
 удельный вес исследуемого образца близок к единице
(большинство жидкостей и сыпучих продуктов), в этом случае
объемная активность образца соответствует удельной активности
в кБк/кг.
В случае, если измеряемый продукт не заполняет требуемый объем, результат измерения нужно умножить на поправочный коэффициент для данного объема (табл. 1).
Таблица 1
Величины поправочных коэффициентов
Объем пробы, V, дм3
Поправочный коэффициент, k
0,2
2,9
0,3
1,6
0,4
1,2
0,5
1,0
Если удельный вес образца существенно отличается
от единицы, в этом случае исследуемый образец нужно
взвесить и пересчитать результат, индицированный на табло.
Пример.
Объем занимаемый образцом (V), дм3  0,5
Вес образца (М), кг  0,4 кг
Удельный вес образца (Х=М/V)  0,4/0,5 = 0,8
Объемная активность (Y), кБк/дм3  3,2
Удельная активность (S) рассчитывается по формуле:
S=Y/X = 3,2/0,8 = 4,0 (кБк/кг)
Результат любого эксперимента содержит элемент неопределенности вследствие ограниченности экспериментального
материала. Постановка повторных опытов не дает полностью
совпадающих результатов потому, что всегда существует их
ошибка. Эту ошибку можно оценить по параллельным экспериментам. Для этого опыт воспроизводится по возможности в одинаковых условиях 6 раз, берется среднее арифметическое всех
результатов (формула (7)) и рассчитывается среднее квадратичное отклонение (формула (8)).
n
Е
 Е расч ,i
1
n
 E расч ,i
n
(7)
,
 E
2
(8)
,
n 1
где n  количество параллельных опытов; S  среднее квадратичное отклонение.
S 
1
Чем больше величина S, тем больше рассеяны значения параллельных опытов около среднего значения.
Результаты измерений заносятся в табл. 2.
Таблица 2
Исследуемый
материал
Содержание радионуклидов в
исследуемом образце
Cs137
К40
Активность,
кБк/кг
(кБк/дм3)
Чай
Сахар
Вермишель
Печенье
Вода
На основании проведенных измерений и результатов расчета необходимо сделать вывод о возможности использования
анализируемых продуктов.
Контрольные вопросы
1.
2.
3.
тивности?
4.
Что такое радиоактивность?
В каких единицах измеряется радиоактивность?
Как правильно взять пробу для измерения радиоакПринцип работы РУГ  91 и РУБ  91 М «Адани»?
Библиографический список
1. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности.
4-е изд.  М.: Энергоатомиздат, 1991.  243 с.
2. Безопасность жизнедеятельности. Под общей ред С.В.
Белова. 3-е изд., испр. и дополн. М: Высш. школа,2001, с. 485.
4. Охрана труда. – М.: «Издательство ПРИОР», 2000. –
144 с.
5. Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их измерение.  М.: Энергоатомиздат, 1986. 304 с.
Учебное издание
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ
Методические указания по курсу
«Безопасность жизнедеятельности»
Составители ГАВРИЛЕНКОВ Александр Михайлович,
ЗУЕВА Светлана Борисовна,
ГЛОТОВА Елена Вячеславовна
Редактор
Корректор Н. В. Бургонова
Подписано в печать
Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Ризография.
Усл. печ. л. 0,7. Уч.-изд. л.0,5. Тираж 200 экз. Заказ
.С –
Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА)
Участок оперативной полиграфии ВГТА
Адрес академии и участка оперативной полиграфии:
394000 Воронеж, пр. Революции, 19