Меню

Мощность экспозиционной дозы облучения это отношение

Определение мощности экспозиционной дозы

Цель работы: изучить характеристики дозиметрических приборов “Мастер-1” и АНРИ 01-02 “Сосна” и научиться с их помощью измерять мощность экспозиционной дозы.

Экспозиционная доза — это отношение приращения суммарного заряда всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении электронов и позитронов, которые первоначально были образованы фотонами гамма-излучения в элементарном объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме

, (1.1)

Отличительные особенности экспозиционной дозы заключаются в том, что она определяется только в воздухе и образуется под действием только гамма-излучения.

Системная (СИ) единица экспозиционной дозы — 1 Кл/кг (кулон на килограмм), внесистемная единица — 1 Р (рентген).

1 Кл/кг = 3,88·10 3 Р.

Мощность экспозиционной дозы — это отношение приращения экспозиционной дозы за интервал времени к этому интервалу времени:

, (1.2)

Мощность экспозиционной дозы обычно выражается во внесистемных единицах — Р/ч (рентген в час), мР/ч (миллирентген в час), мкР/ч (микрорентген в час).

1 Р/ч = 10 3 мР/ч = 10 6 мкР/ч; 1 мР/ч = 10 3 мкР/ч.

Системными единицами мощности экспозиционной дозы является 1А/кг (ампер на килограмм):

1 А/кг = 1,08·10 7 Р/ч = 1,08·10 13 мкР/ч.

Приборы, которые предназначены для измерения дозы или мощности дозы ионизирующего излучения, называются дозиметрами.

Большинство дозиметров определяют мощность экспозиционной дозы. Измерив мощность экспозиционной дозы, можно рассчитать величину экспозиционной дозы за любой интервал времени:

. (1.3)

Экспозиционная доза, которая создается естественными источниками, образует естественный фон на всей поверхности земного шара.

Естественный фон излучения — это мощность дозы ионизирующего излучения, создаваемая космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радиоактивных элементов.

Космическое излучение, которое постоянно воздействует на атмосферу Земли, называется первичным. В составе первичного космического излучения обнаружены около 200 различных видов элементарных частиц, альфа-частицы, осколки легких ядер и фотоны с энергиями до 1012 МэВ.

Космическое излучение, которое достигает поверхности Земли после взаимодействия с атмосферой, называется вторичным и состоит из гамма-фотонов с энергией до 3 МэВ. Остальная энергия первичного космического излучения затрачивается на ионизацию верхних слоев атмосферы.

Естественными радиоактивными веществами считают те, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. В первую очередь это долгоживущие (с большим периодом полураспада) радиоактивные элементы, которые образовались одновременно с образованием Земли: калий — 40 (период полураспада 1.3×10 9 лет), кальций — 48 (период полураспада 2×10 16 лет), рубидий — 87 (период полураспада 6.2×10 10 лет), олово — 124 (период полураспада 2×10 17 лет), теллур — 130 (период полураспада 1×10 21 лет), лантан — 138 (период полураспада 2×10 11 лет), висмут — 209 (период полураспада 3×10 17 лет), торий — 232 (период полураспада 1,4×10 10 лет), уран — 235 (период полураспада 1.13×10 8 лет), уран — 238 (период полураспада 4.5×10 9 лет), всего 23 элемента.

Торий — 232, уран — 235, уран — 238 являются родоначальниками трех естественных радиоактивных семейств (тория, актиния и урана), в которые входят 45 радионуклидов, образующиеся в результате последовательных альфа- и бета-распадов, с периодами полураспада от 3×10 -7 секунды (астат — 216) до 2.5×10 5 лет (уран — 234). Конечным элементом во всех трех семействах являются стабильные изотопы свинца — 206, 207, 208. К естественным радиоактивным элементам относятся также радионуклиды, образующиеся в верхних слоях атмосферы под действием первичного космического излучения: углерод — 14, сера — 35, хлор — 35, тритий (водород — 3), кислород — 18.

В настоящее время известно более 100 естественных радионуклидов. Поскольку по химическим свойствам радиоизотопы не отличаются от стабильных, они обнаруживаются в растениях, а также организмах животных и человека.

В земной коре радионуклиды равномерно рассеяны, но могут быть сконцентрированы в виде месторождений. Максимальное содержание в земной коре имеет калий-40 — около 2.5 %, содержание тория-232 – 1,3×10 -3 %, содержание всех изотопов урана — 2,6×10 -4 %. Естественные радионуклиды содержатся в земной коре в количестве от 0,0005 (рений — 187) до 84 (рубидий — 87) грамма на тонну. Поэтому в величину естественного фона основной вклад вносит космическое излучение. Наибольшее влияние из естественных изотопов на величину естественного фона оказывает калий-40, затем следуют рубидий-87, уран-238, торий-232, уран-235, лантан-138. Остальные радионуклиды играют гораздо меньшую роль либо вследствие большого периода полураспада (10 16 — 10 21 лет), либо из-за очень низкого содержания в земной коре.

Читайте также:  Какие бывают мощности двигателей автомобиля

Следует отметить, что в смеси изотопов данного элемента содержание радионуклидов постоянно. Так, например, содержание калия-40 в смеси изотопов калия составляет 1,19×10 -2 %, рубидия-87 — 27.85 %. У висмута, тория и урана все изотопы радиоактивны.

Начиная с 1934 года, помимо естественных изотопов, были получены искусственные радионуклиды, которые образуются при бомбардировке стабильных ядер альфа-частицами или нейтронами в ядерных реакторах, а также в результате ядерных взрывов. Искусственным путем созданы радиоизотопы всех известных элементов.

В связи с этим образуется радиационный фон, который отличается от естественного.

Фон — это уровень ионизирующего излучения, который создается естественным фоном и искусственными источниками излучения.

В глобальном масштабе искусственными источниками являются источники выделения радионуклидов, которые были выброшены в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия и других видов техногенной деятельности.

В любом помещении измеряется фон, т.к. там посторонними источниками являются продукты распада естественных изотопов, содержащихся в строительных материалах, т.е. в результате деятельности человека происходит накопление радиоизотопов в помещении или вблизи зданий и сооружений. Кроме того строительные конструкции частично экранируют естественный фон. Фон в помещении, следовательно, может быть как больше, так и меньше естественного.

Естественный фон определяется не ближе 200 метров к любым зданиям и сооружениям.

Естественное фоновое значение мощности экспозиционной дозы для Беларуси составляет 10-20мкР/ч.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ: дозиметр бытовой “Мастер-1” (индикатор мощности дозы), дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “Сосна”.

Дозиметр бытовой “Мастер-1” предназначен для использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности в рабочих и жилых помещениях.

Прибор измеряет мощность экспозиционной дозы в диапазоне от 10 до 999 мкР/ч.

Основная погрешность измерения мощности составляет 30 %.

Время определения мощности экспозиционной дозы составляет 36 секунд.

Общий вид прибора “Мастер-1” приведен на рисунке 1.

1. Клипса-контакт, предназначенная для включения питания прибора.

2. Табло индикатора.

3. Кнопка «ПУСК» — для включения измерений.

Рисунок1.1 — Общий вид прибора «Мастер -1»

Дозимерт-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “СОСНА” предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях, в том числе:

· измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (диапазон 0,01¸9,99 мР/ч);

· измерения плотности потока b-излучения с поверхностей (диапазон 10¸5000 част/(см 2 ×мин);

· оценки объемной активности радионуклидов в жидких и твердых веществах (диапазон по Cs-137: 10 -7 ¸10 -6 Кu/л (10 3 ¸10 4 Бк/л)).

Общий вид прибора АНРИ-01-02 “Сосна” приведен на рисунке 2.

1. Цифровое жидкокристаллическое табло.

2. Выключатель питания.

3. Переключатель режимов работы.

4. Кнопка «КОНТР» — контроль работоспособности прибора.

5. Кнопка «ПУСК» — включения измерения.

6. «СТОП» — выключения измерений в режиме работы «Т».

7. Задняя крышка прибора.

8. Фиксатор задней крышки прибора.

Рисунок 1.2 — Общий вид прибора АНРИ-01-02 «Сосна»

Результаты измерений, полученные с помощью приборов “Мастер-1” и АНРИ-01-02 “Сосна”, не могут быть использованы для официальных заключений государственными органами.

Порядок проведения работы

3.1 Измерение мощности экспозиционной дозы с помощью дозиметра “Мастер-1”

1. Включить прибор, для чего освободить клипсу-контакт (поз.1 на рис.1) от изоляционного материала.

2. Для проведения измерения нажмите кнопку “Пуск” (поз.3 на рис.1) , при этом на цифровом табло должны появиться цифры 0.00, а справа от цифр мигающий знак “СЧ”.

3. Через 36 секунд счет импульсов прекращается, на табло устанавливается число, которое нужно умножить на 100, чтобы получить значение мощности экспозиционной дозы в микрорентгенах в час (мкР/ч).

4. Повторить измерения 8 раз, нажимая кнопку “Пуск” после завершения очередного подсчета импульсов.

5. Полученные результаты занести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 — Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч

Источник



Экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная дозы. Мощности доз

date image2015-01-21
views image15280

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Дозой облучения называется часть энергии радиационного излучения, которая расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта.

Экспозиционная доза фотонного, рентгеновского и гамма-излучения характеризует их способность создавать в веществе заряженные частицы.

Единица измерения в системе СИ — 1Кулон/кг, внесистемная единица — Рентген.

Мощность экспозиционной дозы — отношение приращения экспозиционной дозы dX за интервал времени dt к этому интервалу: = dX/ dt.

Единицы измерения: в системе СИ — А/кг (ампер на кг); внесистемная единица Р/с, Р/ч, мР/ч, мкР/ч и т.д. Мощность дозы, измеренная на высоте 70-100 см от поверхности земли, часто называют уровнем радиации.

Читайте также:  Мощность однофазного тока по сечению провода

Поглощённая доза — количество энергии Е, переданное веществу ионизирующим излучением любого вида в пересчете на единицу массы m любого вещества.

Единица измерения 1 Грей. Внесистемная единица — рад (радиационная адсорбционная доза).

1 Грей = 100 рад.

Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения — отношение приращения поглощенной дозы излучения dD за интервал времени dt к этому интервалу:

Единицы измерения мощности дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т.д.

Эквивалентная доза ( ) — поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества излучения данного вида излучения R.

Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами. Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ — Зиверт (Зв). Зиверт — единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения. Существует и внесистемная единица — бэр (1 Зв = 100 бэр).

Мощность эквивалентной дозы — отношение приращения эквивалентной дозы dН за время dt к этому интервалу времени. Единицы измерения мощности эквивалентной дозы м3в/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

Эффективная доза (Е) — это такая доза при неравномерном облучении тела человека, которая равна эквивалентной дозе при равномерном облучении всего организма, при этом риск неблагоприятных последствий будет таким же, как и при неравномерном облучении тела человека. Единицы измерения эффект. дозы те же, что и эквивалентной.

Космическая и земная радиация

Космическое излучение делят на галактическое, межгалактическое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное.

Галактическое и межгалактическое космическое излучение — это поток протонов (92 %) и альфа-частиц (7%). Остальное (около 1 %) это в основном ядра легких элементов лития, бериллия, азота, углерода, кислород фтора и др.

Галактическое излучение обладает очень высокой энергией. Считается, что такая большая энергия объясняется разгоном частиц магнитными пол звезд. Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энергия несколько уменьшается.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов. Наиболее значительные из них тритий, угдлерод-14 , берилий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий и углерод-14. Оба радионуклида непрерывно возникают и непрерывно распадаются. Существует определенное равновесие в природе и всегда имеется некоторый его запас. Смешиваясь с углеродом и водородом, тритий и углерод-14 попадают в воду, человека, животных, растения и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья человека.

Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на при которых происходит выброс в космическое пространство протонов . Это явление называется солнечным излучением. Однако по сравнению с галактическим излучением эта энергия незначительна.

В почве, воздухе, воде, живых организмах всегда имеются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, глиноземах, песчаниках, известняках. Возраст Земли 5,3 млрд. лет, поэтому на Земле сохранились только радионуклиды с большим периодом полураспада, остальные распались.

Газ попадает в воздух, почву, растворяется в воде и попадает, наконец, в организм человека. В РБ газом является радон. Человек половину (54 %) земной радиации получает именно от радона. Радон повсеместно выделяется из земли, воды, стройматериалов. Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7,5 раза. Являясь альфа-излучателем , радон становится причиной заболеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечников, гонад и костного мозга.

Следует помнить, что концентрация радона в закрытых помещениях летом более чем в 8 раз, а в зимнее время — в 5000 раз выше по сравнению с минимальным фоном. Обычно концентрация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой комнате. Высокое содержание радона в ванной комнате, в спальных помещениях.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки. При проветривании помещений необходимо учитывать, что радон тяжелее воздухи, поэтому выходит из помещения не сразу, непосредственно через форточки, а через некоторое время за счет циркуляции воздуха. Во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде необходимо открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон испарился из воды.

Читайте также:  Как определить мощность усилителя низкой частоты

Сушка белья должна быть вне помещений, а после стирки ванная комната должна быть хорошо проветрена. Следует помнить, что и при сжигании газа на кухне также необходимо проветривать помещение, так как из природного газа также выделяется радон. Так как радон являете альфа-излучателем и выделяется в том числе и из стен то их рекомендуется или красить или оклеивать обоями.

Источник

Радиация, экспозиционная доза, мощность дозы

Радиация или ионизирующее излучение

Это вид излучения, который для человека не заметен, но постоянно присутствует в окружающей его среде в виде радиационного фона, в воздухе, строительных материалах, продуктах и т.д. или в виде излучения непосредственно от самих источников ионизирующего излучения (радиоактивные изотопы).

В настоящее время для контроля за радиационной обстановкой и воздействия радиации на биологическую среду выпускаются, как бытовые дозиметры, профессиональные дозиметры так и специальное дозиметрическое оборудование для фиксации малых доз радиации.

Гамма- или рентгеновское излучение образует в среде определенное количество ионов. Так как поглощенная энергия расходуется на ионизацию среды, то для измерения ее необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся под действием излучения. Однако измерить число пар ионов непосредственно в глубине тканей живого организма сложно. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-излучения, действующего на объект, определяют сначала экспозиционную дозу в воздухе, а затем расчетным путем определяют поглощенную дозу для тканей и органов организма.

Экспозиционную дозу определяют по ионизирующему действию излучения в определенной массе воздуха и только при значениях энергии рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне от десятков килоэлектронвольт до трех мегаэлектронвольт.

Экспозиционная доза

Это количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия.

Экспозиционная доза рассчитывается только для рентгеновского и гамма-излучения, ибо только кванты этих излучений достаточно долгопробежные и могут создавать равномерное наружное облучение.
Альфа- и бета-излучения короткопробежные, большая их часть поглощается одеждой и кожей, и не представляют большой опасности для внутренних органов.

За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят один кулон электрического заряда в одном килограмме облучаемого воздуха.
Кл/кг, это такая экспозиционная доза рентгеновских и гамма-лучей, под действием которой в 1 кг сухого воздуха образуется число пар ионов, суммарный заряд каждого знака которых равен одному кулону. Это число составляет 6,24х1018 пар ионов.

На практике до сих пор применяют внесистемную единицу экспозиционной дозы – рентген.

Рентген (Р), единица экспозиционной дозы, при которой в 1 см 3 воздуха (0,001293г) при нормальных условиях (00 С и 1013 ГПА) образуется 2,082 х 109 пар ионов. Обычно используют производные рентгена – дробные доли: миллирентген – мР (тысячные доли рентгена), микрорентген – мкР (миллионные доли рентгена (мкР = 10-6 Р, мР = 10-3 Р).

При определении действия радиации на какую-либо среду (особенно при облучении живого организма) необходимо учитывать не только общую дозу, но и время, за которое она получена. Поэтому вводится понятие мощность дозы.

Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации)

Это доза, отнесенная к единице времени: Р/ч, мР/ч, мкР/ч.
В Международной системе единиц мощность экспозиционной дозы выражается в Кл/кг х с или А/кг (ампер на кг).

Взаимосвязь между единицами экспозиционной дозы следующая:

  • 1 Кл/кг = 3876Р;
  • 1 Р = 2,58 х 10 -4 Кл/кг.

Эквивалентная доза

Поглощенная доза облучения, которая учитывает особенности действия любого вида ионизирующего излучения на биологическую ткань (или орган) человека.
Использовать само понятие эквивалентной дозы можно только для целей радиационной безопасности человека и в отношении низких доз облучения.
При более высоких дозах следует применять понятие поглощенной дозы.

Эффективная доза

Величина ионизирующего излучения, используемая, как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом возникновения в них отдаленных неблагоприятных эффектов излучения.

Единицы измерения эквивалентной и эффективной дозы:

  • Единица в системе СИ, Дж/кг, зиверт (Зв);
  • Внесистемная единица, бэр, рэм

Взаимосвязь между единицами эквивалентной и эффективной дозы следующая:

  • 1 Зв = 100 бэр

При радиационном контроле (оценке радиационной опасности обстановки), как правило используются понятия эффективной и эквивалентной дозы.

В оценке воздействия радиации на биологические объекты, как правило используется понятие поглощенной дозы.

Источник