Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Основы радиационной безопасности» для студентов IV курса, обучающихся по направлению 240600 «Химическая технология материалов современно (стр. 2 из 3)
3. Единицы измерения радиоактивности и ионизирующих излучений
В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин – "один распад в секунду" (расп/с). В системе СИ эта единица получила название "беккерель" (Бк). В практике радиационного контроля широко используется внесистемная единица активности – "кюри" (Кu). Один кюри – это 3,7·1010 распадов в секунду.
Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы.
Единицы ионизирующих излучений
Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически появилась единица "рентген". Эта единица определяется как доза рентгеновского или гамма–излучения в воздухе, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 0, 001293 г воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в 1 эл.-ст. ед. ионов каждого знака (здесь 0,001293 г масса 1 см3 атмосферного воздуха при 0 оС и давлении 760 мм рт. ст.).
Экспозиционная доза – мера ионизационного действия рентгеновского или гамма - излучений, определяемая по ионизации воздуха.
В СИ единицей экспозиционной дозы является "один кулон на килограмм" (Кл/кг). Внесистемной единицей является "рентген" (Р), 1 Р = 2,58·10-4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг = 3,88·103 Р.
Мощность экспозиционной дозы – приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ – "ампер на килограмм" (А/кг). Однако в большинстве случаев на практике пользуются внесистемной единицей "рентген в секунду" (Р/с) или "рентген в час" (Р/ч).
Поглощенная доза – энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. Чем продолжительнее время облучения, тем больше поглощенная доза. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица "грей" (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.
Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.
Мощность поглощенной дозы – это приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе СИ - "грей в секунду" (Гр/с). Это такая мощность поглощенной дозы облучения, при которой за 1 с в веществе создается доза облучения 1 Гр. На практике для оценки поглощенной дозы широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы "рад в час" (рад/ч) или "рад в секунду" (рад/с).
Эквивалентная доза – это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений. Определяется она по формуле: Дэкв = Q · Д, где Д – поглощенная доза данного вида излучения; Q – коэффициент качества излучения, который составляет для рентгеновского, гамма- и бета–излучений 1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10, для альфа– излучения с энергией менее 10 Мэв 20.
Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент – коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.
Таблица 1. Коэффициент относительной биологической эффективности для различных видов излучений
| Вид излучения | Коэффициент , Зв/Гр |
| Рентгеновское и γ-излучение | 1 |
| Электроны, позитроны, β-излучение | 1 |
| Нейтроны с энергией меньше 20 кэВ | 3 |
| Нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ | 10 |
| Протоны с энергией меньше 10 МэВ | 10 |
| α-излучение с энергией меньше 10 МэВ | 20 |
| Тяжелые ядра отдачи | 20 |
Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.
Мощность эквивалентной дозы – отношение приращения эквивалентной дозы за единицу времени и выражается в "зивертах в секунду" (Зв/с). Поскольку время пребывания человека в поле облучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражать мощность эквивалентной дозы в "микрозивертах в час" (мкЗв/ч).
Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эффекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (бэр).
Доза, поглощенная массой вещества в единицу времени, называется мощностью дозы.
Предельно допустимая доза облучения (ПДД) – это наибольшая доза действия которой на организм не вызывает в нем необратимых соматических и генетических изменений, выражается в БЭРах – биологически эквивалентах рада. ПДД зависит от облучения всего тела, тех или иных групп т.н. критических органов и составляет от 5 до 30 бэр (50 – 300 мЗв) в год.
Рентген – доза рентгеновского и гамма – излучения, вызывающая в 1 см воздуха ( t = 0°С, p= 760 мм рт. ст.) образование ионов каждого знака с зарядом в 1 электростатическую единицу.
Значения предельно допустимых доз для трех категорий населения А, Б, В приведено в санитарных правилах работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующего излучения (таблица 2).
Таблица 2. ПДД для различных категорий населения и различных критических органов
| Категория населения | Внешнее облучение всего организма | Внутреннее облучение критических органов | ||||||
| мбэр/ нед | Бэр/ год | 1 Группа | 2 Группа | 3 Группа | ||||
| мбэр/ нед | Бэр/ год | мбэр/ нед | Бэр/ год | мбэр/ нед | Бэр/ год | |||
| А | 100 | 5 | 100 | 5 | 300 | 15 | 600 | 30 |
| Б | 10 | 0,5 | 10 | 0,5 | 30 | 1,5 | 60 | 3,0 |
| В | 1 | 0,05 | 1 | 0,05 | 3 | 0,15 | 6,0 | 0,3 |
Указания по технике безопасности при выполнении работы
При выполнении лабораторной работы студентам запрещается:
1.Начинать работу без разрешения преподавателя.
2.Самостоятельно без разрешения преподавателя включать и выключать приборы.
3. Включать установку при отсутствии заземления.
4. Брать открытый р/активный препарат руками.
5. Пользоваться препаратом, превышающий уровень активности более 1 расп/сек.
Рисунок 1. Эскиз лабораторной установки
4. Ход работы
Лабораторная установка представлена на рисунке 1 и состоит из источника излучения (1), штатива (2) на котором закреплен датчик регистрации β - или γ - излучения (3) и блока обработки данных датчика (4).
1. Включить прибор МКС – РМ 1420 М. Прибор в течение 30 секунд проводит самотестирование, на мониторе горит надпись test. Откалибровать прибор по β - излучению.
2. Поместить источник β–излучения на расстояние 3 см от датчика, снять показания прибора с погрешностью не более 3%.
3. Повторить операцию 2, выставляя расстояние от источника до датчика: 6, 9, 12 и 15 см. Занести полученные данные в таблицу 3 и построить график зависимости β - излучения от расстояния.
4. Выключить прибор МКС – РМ 1420 М. Сменить датчик регистрации β - излучения на датчик регистрации γ - излучения.
5. Включить прибор МКС – РМ 1420 М. Прибор в течение 30 секунд проводит самотестирование, на мониторе горит надпись test и самостоятельно проведет калибровку.
6. Измерить значение фона, следить, что бы данные снимались в размерности мкЗв/ч.
7. Поместить источник γ - излучения на расстояние 3 см от датчика, снять показания прибора с погрешностью не более 3%.
8. Повторить операцию 7, выставляя расстояние от источника до датчика: 6, 9, 12 и 15 см. Занести полученные данные в таблицу 3 и построить график зависимости γ - излучения от расстояния. Выключить прибор МКС – РМ 1420 М.