<<
>>

Краткий обзор методов и средств измерения радиоактивности, оценки дозовых нагрузок

Регистрация радиоактивного излучения производится по эффектам его воздействия на вещество.

Основными методами регистрации являются следующие.

1. Ионизационный метод, основанный на измерении степени ионизации газов, либо образовании электронно-дырочных пар в твердых телах.

Для измерения используются ионизационные камеры (камера Вильсона и др.), газоразрядные счетчики (счетчики Гейгера - Мюллера и т. д.), полупроводниковые счетчики на основе кремния, германия и т. д.

Это один из самых широко распространенных методов измерения радиоактивного излучения. С его использованием создано большое количество разных типов аппаратуры. Люминесцентный метод обусловлен возникновением свечения под влиянием какого-либо воздействия (фотолюминесценция, радиолюминесценция, хемилюминесценция, триболюминесценция, термолюминесценция и т. д.). Возникновение и интенсивность свечения обусловлены накоплением энергии при взаимодействии излучения с веществом.

Для регистрации радиоактивного излучения используются сцинтил- ляционные детекторы различных типов, в которых в результате попадания а-в-частиц и у-квантов возникают световые вспышки разной интенсивности, продолжительности и т. д., которые регистрируются фотодетектором (фотодиод, фотоумножитель и т. д.).

Существуют твердотельные (ZnS, активированный Ag; Nal, активированный Т1 и т. д.), жидкостные, газовые (ксенон и др.) детекторы.

Это также один из самых широко применяемых методов регистрации радиоактивного излучения. Оптический метод реализуется на эффекте изменения оптических свойств материалов под воздействием радиоактивного излучения.

Для этих целей используются различные типы стекол (фосфатные, борные, активированные Ag либо Bi и т. д.), полимерные материалы (цветной целлофан, ацетилцеллюлоза и т. д.).

На этом методе создана аппаратура для измерения радиационных полей высокой интенсивности.

Фотографический метод - самый первый метод, который позволил А. Беккерелю открыть явление радиоактивности. Основан на воздействии радиоактивного излучения на фоточувствительные материалы (по принципу воздействия световых квантов на фотопластину).

Интенсивность почернения прямопропорциональна дозе радиоактивного излучения.

На этом принципе работают многие типы индивидуальных дозиметров. Этот метод широко используется в лабораторных исследованиях радиоактивных веществ для их обнаружения и пространственной локализации (различные виды макро- и микрорадиографии). Калориметрический метод измерения радиоактивности основан на измерении тепла, выделяемого при радиоактивном распаде или при взаимодействии излучения с веществом.

Метод применяется сравнительно редко, но на его основе созданы приборы для градуировки дозиметров, измерения мощных потоков у- и нейтронного излучения в реакторной дозиметрии, где они имеют преимущество по сравнению с ионизационным и другими методами, так как не зависят от энергетических характеристик излучения.

6. Химические методы основаны на изменении химического состава жидкостей или газов при взаимодействии с радиоактивным излучением.

Типичными примерами такой реакции является радиолиз воды с образованием Н+ и ОН- или разложение закиси азота (N2O) с образованием N2, О2 и NO2.

На этом принципе созданы жидкостные (ферросульфатные и др.), газовые химические дозиметры для измерения мощных потоков у-квантов.

Количественные и качественные характеристики радиоактивного излучения, основанные на тех или иных методах регистрации, измеряются радиометрами, дозиметрами, спектрометрами и спектрометрическими комплексами.

Радиометр - прибор для измерения числа актов радиоактивного распада в единицу времени (активности). Определяет плотность потока ионизирующих излучений и т. д. При измерении мощности экспозиционной дозы фотонного излучения функции радиометра и дозиметра совпадают.

Дозиметр - устройство для измерения доз радиоактивного излучения или величин, связанных с дозами (мощность экспозиционной дозы, мощность поглощенной дозы и т.

д.). Могут служить для измерения доз одного (гамма-дозиметр, нейтронный дозиметр и т. д.), либо смешанного излучения (гамма-бета дозиметр и т. д.).

Спектрометр - устройство, которое позволяет измерять распределение радиоактивного излучения по энергии (гамма-альфа-спектрометры и т. д.), массе и заряду (масс-спектрометры и т. д.).

Гамма-спектрометр, например, позволяет выявить в смеси у-излучаю- щих радионуклидов по характерной энергии присутствие конкретных радиоизотопов. Так, торий определяется по энергии у-квантов дочернего

Л АО

изотопа Т1 с энергией 2,165 Мэв, калий-40 - 1,46 Мэв, а цезий-137 - по энергии 0,662 Мэв и т. д.

Существует большое количество типов и моделей радиометрического, дозиметрического и спектрометрического оборудования.

Данная аппаратура может быть переносной (габариты и масса позволяют носить одному человеку), передвижной (автомобильные, вертолетные и спутниковые варианты), стационарной.

Она может быть подразделена и по функциональному назначению: измерение радиоактивности газов и аэрозолей; измерение радиоактивности жидких и сыпучих материалов; измерение радиоактивного загрязнения поверхностей; индивидуальные средства измерения, постоянно носимые человеком.

Приборы могут иметь одно- и многофункциональное назначение.

Радиометрические, дозиметрические и спектрометрические устройства характеризуются определенными метрологическими параметрами, которые необходимо учитывать при оценке возможности их использования для решения того или иного вида задач.

Общими метрологическими параметрами для всех являются: фон, разрешающая способность, чувствительность, порог чувствительности (минимально измеряемая величина) и пределы измерений.

Частными параметрами таких установок являются: фиксируемая энергия излучения, энергетическое разрешение и коэффициент разделения по энергиям и т. д.

Данные параметры определяются многими факторами, но прежде всего типом используемых детекторов (датчиков) излучения (газоразрядный, сцинтилляционный и т.

д.), используемых электронных схем.

Аппаратура для измерения радиоактивного излучения и измерения радиоактивных веществ проходит постоянные периодические поверки, при которых она эталонируется по образцовым государственным источникам и стандартам (ОСГИ, СОС и т. д.).

Так, например, для поверки гамма-спектрометрической аппаратуры, размещаемой на летательных аппаратах, созданы специальные государственные полигоны, на поверхности которых с высокой степенью достоверности определены МЭД и содержания радионуклидов с различными энергетическими характеристиками. Это позволяет сопоставлять полученные результаты у-съемок, выполненных различными ведомствами и организациями.

Недалеко от г. Томска расположен такой полигон (территория Республики Хакасия, район пос. Юлия).

Использование аппаратуры, не обеспеченной поверками, может приводить к получению недостоверной информации.

Существует государственный реестр средств измерения радиоактивности. Официальное заключение по радиационной обстановке может быть дано только с использованием средств измерений, рекомендованных реестром.

Вся другая аппаратура, не включенная в данный перечень и не обеспеченная соответствующими метрологическими поверками, относится к бытовой индикаторной и измерительной аппаратуре. Данные, полученные с ее использованием, должны быть заверены аппаратурой из госреестра, имеющей соответствующие поверки.

В табл. 5.5 приведен краткий перечень наиболее широко используемой в России аппаратуры для радиационного контроля.

Существуют мобильные и стационарные комплексы для непрерывного мониторинга за радиационной обстановкой.

Таблица 5.5

Некоторые типы аппаратуры для контроля за радиационной обстановкой

Тип

Назначение

Диапазон измерений

Фиксируемая энергия излучения, Мэв

1

2

3

4

РГБ-02 переносной

Измерение концентрации P-активных газов в воздухе

по 3Н-102-108 Бк/л по 85Кг-102-108 Бк/л по 14С-10-107 Бк/л

1

РБ-4 переносной

Обнаружение и измерение концентрации долгоживущих а- и P-активных аэрозолей и P-активных газов

а gt; 3,7 Мэв - 10-3103 Бк/л

Л

Р-активные - 10- - 104 Бк/л

РГА-01 переносной

Измерение мгновенной концентрации радиоактивности

10-1 -106 Бк/м3

РЗА-01

«Омега»

переносной

Измерение мгновенной концентрации радиоактивности

2-10 000 Бк/м3

РГБ-06 стационарный

Непрерывный контроль содержания Р-радиоактивных газов

по 3H - 10-107 Бк/л по 85Кг 1-1011 Бк/л

РКБ4-1еМ

стационар

ный

Экспресс-измерение активности жидких проб по Р-из- лучению

2,9-1,9 • 107 Бк/л

0,1-3,5

РУБ-01П

стационар

ный

Экспресс-измерение активности жидких проб по Р-из- лучению, а-излучению Ри

2-2.5 • 106 Бк/л 0,6-1,85 • 103 Бк/л

0,1-3,5 5,15

ДРГЗ-01

переносной

Измерение МЭД рентгеновского и гамма-излучений

0-100 мкР/с

0,15-1,25

ДРЗГ-05

переносной

Измерение МЭД и экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений, качественное определение Р-из- лучения

1-104 мР 0,1-104 мкР/с

0,04-10

0,2-3

ДГБ-04А

Измерение МЭД

0,1-99,99 мкЗв/ч

0,05-3,0

СРП-68-01

переносной

Измерение МЭД у-излучения, поисковый геологоразведочный прибор с высокой чувствительностью и непрерывным режимом измерения

1- 3 000 мкР/ч

0,015-3,0

1

2

3

4

MKC-01P

переносной

Универсальный радиометрдозиметр для измерения МЭД, у-излучения, а- и Р- излучениеучений, нейтронов

10-2-105 мкЗв 1-104 мк3в/ч 10-105 мин-2 см-2

0,04-10 по у 239Pu по а 0,3-3 по Р

РУП-1 переносной

Универсальный радиометрдозиметр для измерения МЭД, потока а и Р-излуче- ний, нейтронов

0,2-10 000 мкР/с 0,5-20 000 см-2мин-1 10-50 000 см-2мин-1

0,2-1,25 по у gt; 2 по а gt; 0,07 по р

РКП-305

«Карат»

переносной

Радиометр-концентрометр для измерения содержания U (по Ra), Th, К в природных средах

от 1 до 100 г/т по U, Th от 0,1 до 10 % по К

РСП-101 «Поиск - Припять» переносной

Радиометр-спектрометр для измерения МЭД, снятия качественного энергетического спектра гамма-излучения, потока Р-излучения

0-1 000 мкР/ч 10-10 000 см-2мин-1

0,3-3,5

КИД-2

Индивидуальный дозиметр рентгеновского и у-излуче- ния с ионизационной камерой

0,005-1 Р

0,02-2

Alpha Guard PQ 2000

Многопараметрический радон-монитор профессиональный фирмы «Позитрон»

2-2 • 106 Бк/м3

ДКС-04

Индивидуальный фотографический дозиметр рентгеновского и у-излучения с газоразрядным счетчиком

0,001-1 Р

0,05-3

ИФКУ

Индивидуальный дозиметр для измерения у и Р-излучения, тепловых нейтронов фоточувствительной пленкой

0,5-20 мЗв

0,1-3 по у gt; 0,3 по Р

ИКС-А

Индивидуальный термолюминесцентный дозиметр для регистрации у- и Р излучения

0,5-103Р 1-2 • 103Р

0,1-3 для у 0,2-3,5 для р

ТЛД-К на основе Si02

Индивидуальный термолюминесцентный дозиметр для определения МЭД

2 • 103- 2 • 105 сГр

1

2

3

4

РКСБ-104

Бытовой дозиметрический прибор для измерения МЭД, плотности потока Р-излуче- ния с поверхности, удельной

137

активности Cs

0,1-99,99 мкЗв/ч 6-6 000 см-2мин-1 2 • 103- 2 • 106 Бк/кг

0,06-1,25 для у 0,5-3 для р

PCK-203

«Припять»

Бытовой радиометр для измерения Р-у-излучения

АНРИ-01

«Сосна»

Бытовой дозиметррадиометр

РРА -01П «Альфа- рад»

Портативный радиометр радона для измерения объемной активности его в воде и воздухе

20-20 000 Бк/м3

Примечание. Более подробный перечень с указанием метрологических параметров существующей и предлагаемой новой аппаратуры можно найти в научно-информационном журнале по радиационной экологии «АНРИ» (Москва, Информцентр НПП «Доза»).

Так, группой ученых из России и Украины был разработан мобильный комплекс «Аметист», представляющий собой систему гамма-видения с использованием гамма-телескопа. Комплекс дает возможность наблюдать многоэлементное изображение гамма-поля, совмещенного с телевизионным изображением наблюдаемой местности или объекта (здание, корабль и т. д.), и одновременно с этим получать энергетическую характеристику удаленных источников у-излучения и измерять их активность.

Рабочий энергетический диапазон 0,1-10 Мэв, поле зрения - 44 х 68°. Чувствительность при времени наблюдения 30 минут составляет 10 гам- ма-квантов/см2 в секунду.

Доза внутреннего радиоактивного облучения как всего организма, так и его отдельных органов и тканей зависит и от физико-химических характеристик инкорпорированных радионуклидов, которые определяют их всасываемость, распределение и выведение из организма.

Все эти характеристики подробно освещены в научной справочной литературе [6].

Геохимические особенности радионуклидов определяют и особенности их поступления в организм человека по различным путям миграции (рис. 5.2), обуславливая его внутреннее облучение.

Рис. 5.2. Схема миграции радионуклидов во внешней среде

Определение дозовых нагрузок на человека ведется по какой-либо выбранной модели путей облучения человека. Существует сравнительно большой набор моделей, учитывающий механизм поступления радионуклидов и множество других факторов. Имеются специальные рекомендации Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) по методам построения и использованию моделей радиационного воздействия на человека и их роли в оценке доз облучения.

<< | >>
Источник: В.М. Малахов, А.Г. Гриценко, С.В. Дружинин. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ МОНОГРАФИЯ В трех томах Том 2. 2012

Еще по теме Краткий обзор методов и средств измерения радиоактивности, оценки дозовых нагрузок:

  1. Краткий обзор методов и средств измерения радиоактивности, оценки дозовых нагрузок