Основні питання
В чому небезпека випромінювання?
Всі речовини складаються з найдрібніших частинок, що називаються атомами й молекулами, їх не можна побачити неозброєним оком. Атоми являють собою дуже міцні системи. Навіть сильні впливи (нагрівання, зміна тиску т.д.) призводять лише до дуже незначних змін атомів. Але деякі атоми нестійкі (їх часто називають радіоізотопами), вони спонтанно руйнуються і перетворюються в інші. Існують три основні видиспонтанних ядерних перетворень.
- Альфа-розпад. Ядро вивільнює альфа-частинку, яка представляє собою ядро атома гелію і складається з двох протонів і двох нейтронів. Альфа-випромінювання затримується листком паперу і практично не здатне проникнути через зовнішній шар шкіри. Воно не представляє небезпеки до тих пір, доки радіоактивні речовини, що випромінюють альфа частинки, не потраплять всередину організму через відкриту рану, з їжею або повітрям. Потрапивши всередину організму, альфа частки стають надзвичайно небезпечними.
- Бета-розпад. У нестійкому ядрі нейтрон перетворюється на протон, при цьому ядро випромінює електрон (бета-частинку). Бета-випромінювання має велику проникаючу здатність: воно проходить у тканини організму на глибину 1-2см. Може викликати променеві опіки шкіри та призвести до променевої хвороби. Як і у випадку з альфа-випромінюванням, особливо небезпечним є внутрішнє опромінення бета-активними радіонуклідами.
- Гамма-розпад. Збуджене ядро випускає електромагнітне випромінювання дуже малої довжини хвилі і дуже високої частоти. Проникаюча здатність гамма-випромінювання, що розповсюджується зі швидкістю світла, дуже велика: його може затримати лише товста свинцева або бетонна плита.
Проникаючи в живий організм , енергія радіоактивного випромінювання призводить до порушення хімічних зв’язків в клітинах організму з утворенням високоактивних в хімічному відношенні сполук, так званих вільних радикалів. Внаслідок цього в організмі починають відбуватися інші (вже не ядерні) хімічні перетворення та виникають пошкодження. Пошкоджень, викликаних в організмі радіоактивним випромінюванням, тим більше, чим більше енергії випромінювання поглинено тканинами організму.
Що таке персональний дозиметр?
Дозиметр — прилад для вимірювання потужності дози та дози іонізуючого випромінювання.
Основною фізичною величиною, прийнятої в дозиметрії для оцінки міри дії іонізуючого випромінювання, є поглинута доза. Доза випромінювання — це розрахована на одиницю маси опроміненої речовини поглинута енергія випромінювання, що є кількісною характеристикою результату взаємодії випромінювання з речовиною.
Еквівалентна доза іонізуючого випромінювання визначається як добуток поглиненої дози та середнього коефіцієнту якості іонізуючого випромінювання в даному елементі об’єму біологічної тканини стандартного складу. Одиниця вимірювань в системі СІ — Зіверт (Зв).
Експозиційна доза — специфічна величина в дозиметрії, введена для фотонного випромінювання. Вона дорівнює абсолютному значенню повного заряду іонів одного знаку, що утворюються в повітрі при повному гальмуванні електронів і позитронів, звільнених фотонами в одиниці маси повітря. Позасистемна одиниця вимірювання — Рентген (Р). Застосування одиниці виміру Рентген з недавнього часу заборонено.
Потужність дози — накопичене значення дози за фіксований відрізок часу. Має розмірність відповідної дози, поділену на одиницю часу — зазвичай це 1 година.
Радіометр вимірює щільність потоку частинок та застосовується звичайно для контролю поверхових забруднень альфа- та бета-випромінюючими нуклідами. Ці прилади вимірюють число частинок, що перетинають площу блока детектування за одиницю часу. Має розмірність част./(см2·хв).
Персональний дозиметр-радіометр
Із сказаного вище нескладно зробити висновок, що дозиметр-радіометр поєднує в собі можливості дозиметра та радіометра. Персональні дозиметри-радіометри, як правило, дозволяють із достаньою ефективністю виявляти та вимірювати гамма- та бета-випромінювання.
Показання персональних дозиметрів-радіометрів звичайно нормуються наступним чином:
- для вимірювання дози — в одиницях еквівалентної дози, або в одиницях експозиційної дози. Тобто виміряна величина дози індиціюється або в Зівертах (Зв), або в Рентгенах (Р);
- для вимірювання потужності дози — в одиницях потужності еквівалентної дози, або в одиницях потужності експозиційної дози. Тобто виміряна величина індиціюється або в Зв/год, або в Р/год;
- для вимірювання щільності потоку — в част./(см2·хв).
Числові значення вимірювань еквівалентної дози та експозиційної дози відрізняються приблизно у сто разів. Тобто результату вимірювання еквівалентної дози в 1 Зв біде відповідати результат вимірювання експозиційної дози, що приблизно дорівнюватиме 100 Р. Відповідно, результату вимірювання потужності еквівалетної дози в 1 Зв/год буде відповідати результат вимірювання експозиційної дози, що приблизно дорівнюватиме 100 Р/год. Розставити орієнтири в масштабах величин потужностей доз та поверхневих забружнень допоможуть наступні дані:
- значення природного радіаційного фону коливається в межах 0,1 — 0,15 мкЗв/год (10 — 15 мкР/год).
- при обстеженні земельної ділянкии під будівництво окремі значення потужності еквівалентної дози гамма-випромінювання в контрольних точках не повинні перевищувати 0,3 мкЗв/год, а середнє арифметичне значення не повинно перевищувати 0,2 мкЗв/год.
- • поверхневе радіоактивне забруднення бета-частинками — це наявність на поверхні досліджуваного об’єкту ділянок, поблизу яких щільність потоку бета-випромінювання перевищує 24 част./(см2·хв).
Типи використовуваних детекторів випромінювання
Скажи мені, чим ти вимірюєш,
і я скажу тобі, хто ти
Детектор випромінювання — це невід’ємний конструктивний елемент дозиметра, що багато в чому визначає його технічні характеристики. Детектор реєструє зовнішнє випромінювання та на кожну подію (реєстрація гамма-кванту, альфа, бета-цастинки) формує електричний сигнал (імпульс). На даний час число детекторів, що використовуються в конструкціях дозиметрів, невелике. Більшість дозиметрів, що випускається, побудовано на Більшість дозиметрів, що випускається, побудовано на Таблиці 1.
Чутливістю детектора визначається мінімально допустимий час проведення того чи іншого виміру, можливість вирішення даними приладом пошукових завдань. Оминаючи статистичні викладки, можна сказати, що вимірювання з
Дані Таблиці 1 вказують на наступне:
- від типу використовуваного в дозиметрі детектора дуже залежить тривалість проведених вимірювань;
- дозиметри, побудовані з використанням лічильників
СБМ-21 іСБМ-20 можна вважати працюють від рівня природного фону з великим ступенем допуску; - з жодним із персональних дозиметрів неможливе рішення пошукових завдань — показання персонального дозиметра під час руху ніяк не можуть бути інтерпретовані (!).
Таблиця 1 і Таблиця 2 показують якісні переваги детекторів Бета-1 та Бета-2 перед
На даний момент окрім МКС-03Д «Стриж» відомо про існування дозиметра ДКГ-07Д "Дрозд" (НВП «Доза», Росія), побудованого на детекторі Бета.
Дозиметр-радіометр: професійний чи побутовий?
…и в скобках маленькое «б»
Маяковский В.
Відразу обмовимося — не доводилося нам ще зустрічати в текстах стандартів згадки про клас так званих «професійних» приладів. Однак абсолютно точно присутній клас побутових приладів, позначення яких обтяжується додаткової літерою «б» (в російськомовних позначеннях — «-б»). Технічні характеристики таких приладів дуже відрізняються. Тому далі по тексту, коли необхідно буде підкреслити, що ось саме тут мова йде не про побутовий засобі вимірювання, ми будемо відверто нагадувати — мова йде про повноцінний засіб вимірювання без додаткової літери «п» у його позначенні.
Які якості «відрізняють» побутовий дозиметр-радіометр? Зокрема це:
- менший енергетичний діапазон реєстрованого випромінювання;
- менший діапазон вимірювання потужності випромінювання;
- більша похибка вимірювань;
- низька чутливість до реєстрованого випромінювання.
Щоб не перевантажувати непрофесійного користувача зайвим тлумаченням незвичних термінів, відразу скажемо про можливі наслідки таких «відмінностей». Виміри, що проводяться побутовим дозиметром, повинні бути більш тривалими, іноді до десятка хвилин, але й після цього не можна зі впевненістю сказати, про що говорять вказані цифри. Неможливість оцінки якості проведеного виміру виникає ще й тому, що часто в конструкції дешевих моделей приладів закладені застарілі дисплеї, зображальні можливості яких обмежуються кількома знакомісцями. З цієї причини в "п"обутових дозиметрах-радіометрах виробники часто і навмисно замовчують такий показник якості вимірювання, як невизначеність вимірювання (див. нижче).
Іншими словами, ми плавно підійшли до питань про те, коли можна вірити виміру, які вимірювання можна проводити за допомогою персонального дозиметра-радіометра і...
Як проводити вимірювання?
…морские медленные волны
Не то, что рельсы в два ряда
Із пісні
Проведення вимірювань за допомогою радіометричних і дозиметричних приладів не стільки складні у методичній частині, скільки незвичні для розуміння пересічному користувачеві, тому як сильно відрізняються від звичних нам одиниць виміру, наприклад, довжини та ваги. Тут мало докласти прилад до досліджуваного об’єкту. Треба ще витримати достатній час, а потім ще й вірно інтерпретувати результат. А скільки часу тримати, щоб було достатньо? Як взагалі проводяться вимірювання персональним дозиметром-радіометром?
Для отримання достовірного результату вимірювання необхідно:
- зупинитися в передбачуваному місці проведення вимірювання;
- з клавіатури дозиметра-радіометра запустити вимірювання з початку;
- провести вимірювання до досягнення задовільного рівня невизначеності;
- за необхідності провести ряд повторних вимірювань і розрахувати середнє значення.
Яку величину невизначеності вимірювання можна вважати задовільною? У кожній конкретній ситуації це вирішує користувач. Однак, прийнято проводити вимірювання до досягнення хоча б двадцятивідсоткова невизначеності. Приміром, у задачі контролю радіаційної чистоти земельної ділянки допустимим вважається гамма-фон, що не перевищує 0,3 мкЗв/год. У цьому випадку результат вимірювання в 0,2 мкЗв/год з невизначеністю в 10% можна вважати задовільним.
Перераховані вище вимоги до проведення вимірювань передбачають наявність у дозиметра-радіометра наступних неодмінних властивостей:
- відображення невизначеності вимірювання;
- можливість перезапустити вимірювання;
- алгоритм розрахунку показань, закладений в конкретному приладі, повинен дозволяти досягти потрібну користувачеві невизначеність вимірювання.
Реалізацію останньої вимоги в конкретному дозиметрі-радіометрі визначити не завжди просто, а розмовам про властивості та якості алгоритмів, що використовуються для розрахунку показань можна присвятити окреме обговорення. Але можна сказати точно, що якості описуваного далі дозиметра-радіометра МКС-03Д «Стриж» задовольняють всім викладеним вище вимогам.