Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Основы радиационной безопасности» для студентов IV курса, обучающихся по направлению 240600 «Химическая технология материалов современно (стр. 1 из 3)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Утверждаю

Декан ФТФ

В.И. Бойко

« » 2009 г.

А.А. Андреев, Р.И. Крайденко

Определение зависимости интенсивности ионизирующего излучения от расстояния

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по курсу «Основы радиационной безопасности» для студентов IV курса,
обучающихся по направлению
240600 «Химическая технология материалов современной энергетики»,

специальности 240601 «Химическая технология материалов современной энергетики»

Издательство

Томского политехнического университета

2009

УДК 541.124 – 541.127

Андреев А.А., Крайденко Р.И.

Определение зависимости интенсивности ионизирующего излучения от расстояния: методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Основы радиационной безопасности» для студентов IV курса, обучающихся по направлению 240600 «Химическая технология материалов современной энергетики», специальности 240601 «Химическая технология материалов современной энергетики» / А.А. Андреев, Р.И. Крайденко. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 16 с.

УДК 541.124 – 541.127

Методические указания рассмотрены и рекомендованы
к изданию методическим семинаром кафедры
Химической технологии редких, рассеянных и радиоактивных элементов ФТФ

« » 2009 г.

Зав. кафедрой ХТРЭ

кандидат химических наук __________В.П. Дмитриенко

Председатель учебно – методической

комиссии __________В.Д. Каратаев

Рецензент

Введение

Опасность поражения людей радиоактивными, отравляющими и сильнодействующими ядовитыми веществами требует быстрого выявления и оценки радиационной и химической обстановки в условиях заражения.

При ядерном взрыве, авариях на АЭС и других ядерных превращениях образуется большое количество радиоактивных веществ. Радиоактивными называются вещества, ядра атомов которых способны самопроизвольно распадаться и превращаться в ядра атомов других элементов и испускать при этом ионизирующие излучения. Они заражают местность и находящихся на ней людей, объекты, имущество и различные предметы. По своей природе ионизирующее излучение может быть электро - магнитным, например, гамма–излучение, или представлять поток быстродвижущихся элементарных частиц – нейтронов, протонов, бета и альфа - частиц. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы. Ионизация среды тем сильнее, чем больше мощность дозы проникающей радиации или радиоактивного излучения и длительность их воздействия.

Действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к заболеванию лучевой болезнью различной степени, а в некоторых случаях и к летальному исходу. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животного), надо учитывать две основные характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

Поражение людей может быть вызвано при непосредственном попадании отравляющих и сильнодействующих ядовитых веществ на них, в результате соприкосновения людей с зараженной почвой и предметами, употребления зараженных продуктов и воды, а также при вдыхании зараженного воздуха.

В целях своевременного оповещения населения о возможном радиационном и химическом заражении службы радиационной и химической разведки гражданской обороны располагают соответствующими приборами, которыми можно контролировать состояние окружающей среды.

Дозиметрические приборы предназначены для определения уровней радиации на местности, степени заражения одежды, кожных покровов человека, продуктов питания, воды, фуража, транспорта и других различных предметов и объектов, а также для измерения доз радиоактивного облучения людей при их нахождении на объектах и участках, зараженных радиоактивными веществами.

В соответствии с назначением дозиметрические приборы можно подразделить на приборы: радиационной разведки местности, для контроля степени заражения и для контроля облучения.

В группу приборов для радиационной разведки местности входят индикаторы радиоактивности и рентгенометры; в группу приборов для контроля степени заражения входят радиометры, а в группу приборов для контроля облучения – дозиметры.

Цель работы: определение дозы гамма- и бета- излучений и зависимости мощности дозы от расстояния до источника.

1. Виды ионизирующих излучений

Альфа - излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, называемых альфа - частицами и обладающих высокой ионизирующей способностью. Однако проникающая способность их очень низка. Длина пробега альфа - частицы в воздухе составляет всего несколько сантиметров (не более 10 см), а в твердых и жидких веществах еще меньше. Обыкновенная одежда и средства индивидуальной защиты полностью задерживают альфа - частицы и обеспечивают защиту человека. Альфа - частицы крайне опасны при попадании в организм, что может привести к внутреннему облучению.

Бета - излучение – это поток быстрых электронов, называемых бета - частицами, возникающими при бета - распаде радиоактивных веществ. Бета - излучение имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа - излучение, но большую проникающую способность. Одежда уже не может полностью защитить, нужно использовать любое укрытие. Это будет намного надежнее.

Гамма - излучение имеет внутриядерное происхождение и представляет собой электромагнитное излучение, распространяющееся со скоростью света. Оно обладает очень высокой проникающей способностью и может проникать через толщу различных материалов. Гамма - излучение представляет основную опасность для жизни людей, ионизируя клетки организма. Защиту от него могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия, надежные подвалы и погреба.

Нейтроны образуются в зоне ядерного взрыва в результате цепной реакции деления тяжелых ядер урана - 235 или плутония - 239 и являются электрически нейтральными частицами. Под воздействием нейтронов находящиеся в почве атомы кремния, натрия, магния и др. становятся радиоактивными (наведенная радиация) и начинают излучать бета- и гамма-лучи.

2. Методы обнаружения ионизирующих излучений

Обнаружение ионизирующих излучений основывается на их способности ионизировать и возбуждать атомы и молекулы среды, в которой они распространяются. Такие процессы изменяют физико - химические свойства облучаемой среды, которые могут быть обнаружены и измерены.

К таким изменениям среды относятся:

· изменение электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов);

· люминесценция (свечение) некоторых веществ;

· засвечивание фотопленок;

· изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и др.

Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют фотографический, химический, сцинтилляционный и ионизационный методы.

Фотографический метод

Фотографический метод основан на измерении степени почернения фотоэмульсии под воздействием радиоактивных излучений. Гамма– лучи, воздействуя на молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, выбивают из них электроны связи. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении.

Сравнивая почернение пленки с эталоном, можно определить полученную пленкой дозу облучения, так как интенсивность почернения пропорциональна дозе облучения.

Химический метод

Химический метод основан на определении изменений цвета некоторых химических веществ под воздействием радиоактивных излучений. Так, например, хлороформ при облучении распадается с образованием соляной кислоты, которая, накопившись в определенном количестве, воздействует на индикатор, добавленный к хлороформу. Интенсивность окрашивания индикатора зависит от количества соляной кислоты, образовавшейся под воздействием радиоактивного излучения, а количество образовавшейся соляной кислоты пропорционально дозе радиоактивного облучения. Сравнивая окраску раствора с имеющимися эталонами, можно определить дозу радиоактивных излучений, воздействовавших на раствор.

Сцинтилляционный метод

Сцинтилляционный метод основан на том, что под воздействием радиоактивных излучений некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция и др.) испускают фотоны видимого света. Возникшие при этом вспышки света (сцинтилляции) могут быть зарегистрированы. Количество вспышек пропорционально интенсивности излучения.

Ионизационный метод

Ионизационный метод основан на том, что под воздействием радиоактивных излучений в изолированном объеме происходит ионизация газов. При этом нейтральные молекулы и атомы газа разделяются на пары: положительные ионы и электроны. Если в облучаемом объеме создать электрическое поле, то под воздействием сил электрического поля электроны, имеющие отрицательный заряд, будут перемещаться к аноду, а положительно заряженные ионы – к катоду, т.е. между электродами будет проходить электрический ток, называемый ионизационным током. Чем больше интенсивность, а следовательно, и ионизирующая способность радиоактивных излучений, тем выше сила ионизационного тока. Это дает возможность, измеряя силу ионизационного тока, определять интенсивность радиоактивных излучений. Данный метод является основным, и его используют почти во всех дозиметрических приборах.