 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Измерения ионизирующих излучений. Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности»
Занятие №6
Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности»
Тема 5. Средства радиационной разведки
И дозиметрического контроля.
Учебные вопросы:
1. Понятие о дозиметрии.
2. Измерения ионизирующих излучений.
3. Приборы для измерения ионизирующих излучений.
4. Приборы для измерения полученных доз облучения.
5. Радиационная разведка. Организация, задачи, методика ведения.
6. Организация радиационной разведки на этапах медицинской эвакуации в ЧС.
7. Проведение контроля загрязнения объектов продуктами ядерного взрыва.
8.Организация и проведение дозиметрического контроля облучения личного состава на этапах медицинской эвакуации.
Введение.
Создание, а затем и интенсивное совершенствование ядерного оружия, те поистине ужасающие результаты его единственного применения в августе 1945 года по городам Хиросима и Нагасаки, а также все данные о проведенных испытаниях, говорят о том, что существует реальная угроза его применения как в ходе развязывания широкомасштабной войны, так и при возникновении локальных конфликтов, несмотря на все попытки запретить распространение, совершенствование и боевое применение этого вида оружия.
Трагедия аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году показала, каким грозным может быть "мирный атом", если возникает самоуспокоенность и пренебрежение правилами безопасности.
Подготовка врача в этих условиях становится немыслимой без знания им особенностей воздействия ионизирующих излучений на человека, мероприятий по защите от лучевых воздействий.
1. Понятие о дозиметрии.
Степень, величина и форма лучевых поражений, развивающихся у биологических объектов при воздействии на них ионизирующих излучений, в первую очередь зависят от величины поглощенной энергии излучения.
Для характеристики этого показателя используется понятие поглощенной дозы, т.е. энергии, поглощенной массой облучаемого вещества. За единицу поглощенной дозы облучения принимается Джоуль на килограмм (Дж/кг) – Грей (Гр., Гй.).
Грей - это поглощенная доза излучения, переданная массе облучаемого вещества в 1 кг и измеряемая энергией в 1 Дж любого вида ионизирующего излучения.
В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица измерения поглощенной дозы - рад (радиационная адсорбированная доза).
Рад - это такая поглощенная доза, при которой количество поглощенной энергии в 1 грамме любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида и энергии излучения.
1 Дж/кг = I Гр = 100 рад.
Для характеристики дозы по эффекту ионизации, возникающему в воздухе, используется т.н. экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений - количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучении, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема в условиях электронного равновесия.
За единицу экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений принимается Кулон на килограмм (Кл/кг).
Кл/кг - экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучении, при которой сопряженная с этим излучением корпускулярная эмиссия на килограмм сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в 1 Кулон электричества каждого знака.
Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений является Рентген (Р).
Рентген - это единица экспозиционной дозы гамма- фотонного излучения, при прохождении которого через 1 см3 сухого атмосферного воздуха в результате завершения всех ионизационных процессов в воздухе создаются ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака (или образуется 2,08*109 пар ионов).
При этом существует следующая взаимосвязь доз экспозиционной и поглощенной:
Д экс.= 0,877 Д погл.
Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и экспозиционной доз.
Мощность экспозиционной дозы гаммы-излучения можно определить как количество гамма-квантов, (в рентгенах), испущенных объектом за единицу времени (Р/ч, мР/ч, мкР/ч).
Мощность поглощенной дозы - это количество энергии, поглощенной единицей биологической ткани за единицу времени (Рад/с, Гр/с).
Основные единицы измерения ионизирующих излучений можно представить в виде таблицы № 1.
В таблице № 2 представлена классификация поражений ионизирующими излучениями при ядерном взрыве.
Таблица №1
Основные единицы измерения ионизирующих излучений.
| Величина | Название, обозначение и определение | Соотношение между единицами | ||||
| Единица СИ | Внесистемная единица | |||||
| Активность | А | Бк | Беккерель, равный одному распаду в секунду (расп./с) | Ки | Кюри равно 3,7.1010 распадов в секунду | 1 Бк=1расп./с=2,703.10-11 Ки |
| Поглощенная доза | Д | Гр | Грей – поглощенная доза излучения, соответствующая энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облученному веществу массой 1 кг | Рад | Рад соответствует поглощенной энергии 100 эрг на 1 г вещества | 1Гр=1Дж/кг=104 эрг/г=100 рад 1рад=100 эрг/г=1.10-2 Дж/кг= 1.10-2 Гр=1сГр |
| Экспозиционная доза | Х | Кл/кг | Кулон на килограмм – экспозиционная доза фотонного излучения, при которой корпускулярная эмиссия в сухом воздухе массой 1 кг производит ионы, несущие заряд каждого знака, равный 1 Кл | Р | Рентген – доза фотонного излучения, при которой корпускулярная эмиссия, возникшая в 1 см воздуха, создает ионы, несущие 1 СГСЕ количества электричества каждого знака | 1 Кл/кг=3,88.103 Р 1 Р=2,58.10-4 Кл/кг |
| Эквивалентная доза | Н | Зв | Зиверт – эквивалентная доза любого вида излучения, поглощенная в 1 кг биологической ткани, создающая такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения | Бэр | Бэр – энергия любого вида излучения, поглощенная в 1 г ткани, при которой наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе в 1 рад фотонного излучения | 1 Зв = 1 Гр / К = (1 Дж/кг) / К = 100 рад / К = 100 бэр 1 бэр =1 рад / К = 1.10-2 Дж/кг/К= 1.10-2 Гр/К= 1.10-2 Зв =1 сЗв |
| Мощность экспозиции | Х | Кл/(кг.с) | Кулон на килограмм в секунду | Р/с | Рентген в секунду | 1 Кл/(кг.с)=3,88.10-3 Р/с 1 Р/с=2,58.10-4 Кл/(кг.с) |
| Мощность эквивалентной дозы | Н | Зв/с | Зиверт в секунду | Бэр/с | Бэр в секунду | 1 бэр/с=1.10-2 Зв/с=1 сЗв/с |
Таблица 2
Классификация поражений ионизирующими излучениями при ядерных взрывах.
| Радиационные факторы ядерного взрыва и виды поражений | ||
| Проникающая радиация | Радиоактивные осадки в период их Выпадения | Излучение на местности, загрязненной радиоактивными осадками |
| 1. Изолированные поражения гамма-излучением: острая лучевая реакция, острая лучевая болезнь, острейшая лучевая болезнь, преимущественно локальное лучевое поражение. 2. Изолированные поражения смешанным гамма-нейтронным излучением: острая лучевая реакция, острая лучевая болезнь, острейшая лучевая болезнь, преимущественно локальное лучевое поражение. 3. Комбинированные радиационные поражения (в результате одновременного действия других поражающих факторов взрыва – ударной волны и светового излучения): острое лучевое поражение в сочетании с механической травмой; острое лучевое поражение в сочетании с ожогом кожи; острое лучевое поражение в сочетании с механической травмой и ожогом кожи. | 1. Поражение кожи в результате ее загрязнения выпадающими радиоактивными частицами. 2. Поражение щитовидной железы в результате проникновения в организм (ингаляционно) радиоактивного йода. | 1. Общее поражение организма гамма-излучением: острая лучевая реакция, острая лучевая болезнь, острейшая лучевая болезнь. 2. Поражение кожи в результате дистанционного и контактного (при сильном пылеобразовании) действия бета-излучения 3. Лучевое поражение, обусловленное попаданием радиоактивных частиц внутрь организма (чаще в сочетании с лучевой болезнью от внешнего гамма-облучения). |
Измерения ионизирующих излучений.
Методы регистрации ионизирующих излучений (ИИ).
Ионизирующие излучения в объектах вызывают эффекты первичные или вторичные.
Обнаружение ИИ происходит по следующим процессам:
- ионизация;
- возбуждение атомов;
- образований вторичных излучений.
Все методы регистрации ионизирующих излучений можно разделить на следующие группы:
1. Ионизационный - при этом регистрируются эффекты ионизации.
2. Методы, основанные на регистрации вторичных эффектов:
- фотографический;
- химический;
- экзоэмиссионный;
- биологический.
При этом под биологическим методом понимают определение реакции живого организма на действие ионизирующих излучении - выживаемость, морфологические и функциональные изменения, время их развития, интенсивность выраженности первичной реакции на облучение.
Рассмотрим некоторые методы регистрации ионизирующих излучении более подробно.
Ионизационный метод.
На основе этого метода выполнено подавляющее большинство войсковых дозиметрических приборов:
- для ведения радиационной разведки - ДП-64, ДП-5 в модификациях А, Б, В;
- индивидуальные дозиметры ДКП-50А, ИД-1,
- радиометрическая лаборатория ДП-100 АДМ.
Воспринимающая часть устройства представляет собой разновидность газового конденсатора и состоит из двух изолированных пластин, на которые подается напряжение от батареи. При отсутствии источника излучения воздух между пластинами конденсатора является изолятором, так как через конденсатор ток не проходит. Если на воздух подействует ионизирующее излучение, то происходит образование ионов, которые под влиянием электрического поля перемещаются к обкладкам конденсатора и в цепи возникает ионизационный ток. Сила тока, обусловленная ионизацией, зависит от напряжения на обкладках конденсатора. Эта зависимость достаточно сложна и может быть отражена в виде вольтамперной характеристики газового конденсатора.
Если на обкладки конденсатора подано небольшое напряжение, то за время перемещения ионов к пластинам часть ионов успевает рекомбинировать. С увеличением напряжения вероятность рекомбинации уменьшается, следовательно, возрастает сила ионизационного тока.
Существуют следующие разновидности газового конденсатора:
- ионизационные камеры (ДКП-50А),
- газоразрядные счетчики (ДП-б4).
Ионизационные камеры войсковых дозиметров имеют напряжение около 200 В, а газовой средой является воздух при нормальном давлении. Это достаточно грубый прибор, и он не позволяет регистрировать ионизирующие излучения небольшой интенсивности за счет низкого напряжения на обкладках конденсатора.
При увеличении напряжения на обкладках конденсатора возникающие в результате действия ионизирующего излучения ионы под действием электрического поля разгоняются до такой скорости, что могут вызвать вторичную ионизацию. В этом случае все образующиеся ионы не успевают рекомбинировать и достигают обкладок конденсатора. Возникший ионизационный ток может быть зарегистрирован.
При возникновении напряжения насыщения прекращается рекомбинация ионов. В режиме насыщения ионизационный ток пропорционален мощности дозы излучения, поэтому с помощью ионизационной камеры с постоянным объемом по измеренному току можно определить мощность дозы излучения.
При очень больших напряжениях на обкладках газового конденсатора достаточно образования нескольких ионов под действием ионизирующего излучения для того, чтобы в объеме камеры возникло нарастание вторичных ионов и произошел газовый разряд. В этом случае сила тока не зависит от первоначальной ионизации. По такому принципу работают счетчики Гейгера. Для регистрации ионизирующих излучении небольшой интенсивности используют газоразрядные счетчики - разновидность газового конденсатора.
Газоразрядные счетчики.
Газоразрядные счетчики могут быть выполнены из стекла или металла и имеют напряжение подачи около 400 В. Объем газоразрядного счетчика может быть заполнен инертным газом - аргоном, гелием, неоном или их смесью.
Давление внутри счетчика меньше атмосферного. В объеме газоразрядного счетчика возможно возникновение вторичных ионов и, следовательно, мощности регистрируемых излучений могут быть малы.
В связи с высоким напряжением на обкладках каждый акт ионизации вызывает импульс тока, который может быть зарегистрирован. Для того чтобы возникающий лавинообразный разряд не носил непрерывный характер, в состав газовой смеси вводят высокомолекулярные соединения, прекращающие газовый разряд после каждого акта ионизации.
Для измерения альфа- и бета-излучений используются тор цевые счетчики, имеющие на торце прибора входное отверстие, закрытое тонкой слюдяной пленкой, не являющейся препятствием для альфа- и бета-частиц.
Методы, основанные на регистрации вторичных эффектов.
Фотографический метод.
Для измерения ионизирующих излучений с помощью этого метода используют различные фотоматериалы с фоточувствительными слоями. Под воздействием ионизирующих излучений в фотоэмульсионном слое, содержащем галогениды серебра, образуются центры скрытого почернения. При их обработке проявителями происходит восстановление металлического серебра, воспринимающегося как черные точки. Не подвергшиеся воздействию ионизирующих излучений молекулы галогенул серебра растворяются в фиксаже и имеющиеся почернения фотоэмульсионного слоя могут быть измерены с помощью приборов.
Плотность почернения пропорциональна действовавшим на фотоматериалы дозам облучения.
Недостаток метода:
- сложность создания строго определенных фотоматериалов и реактивов.
Преимущества метода:
1. Метод позволяет определить дозы гамма-излучения в различных диапазонах - от 0 до 200 рад.
2. Метод позволяет определить энергию излучения.
3. Метод документален.
Нa основе этого метода работает прибор ИФКУ-1 (индивидуальный фотометрический контроль), который регистрирует поглощенные дозы в диапазоне от 0,05 до 2 рад и используется на практике в рентгеновских кабинетах для контроля набранных персоналом доз рентгеновского излучения.
Химический метод.
Метод основан на том явлении, что возникающие под воздействием ионизирующих излучении ионы, атомы и молекулы могут образовывать свободные радикалы, которые вступают в химические реакции между собой и другими атомами и молекулами, образуя новые вещества, появление и количество которых позволяет судить о качественной и количественной характеристике ионизирующих излучений.
Данный метод имеет две разновидности:
1. Собственно химический метод.
2.Фотографический метод.
Собственно химический метод. Химический гамма-нейтронный дозиметр типа ДП-70М - типичный представитель приборов, работающих на основе этого метода.
В ДП – 70М для регистрации гамма-нейтронного излучения используется раствор азотнокислого серебра с добавкой солей борной кислоты. Под воздействием ионизирующих излучений ион NO3 переходит в ион NO2, который вступает во взаимодействие с реактивом Грисcа, входящим в состав жидкости, и придает раствору характерную малиновую окраску. Степень окраски зависит от количества образовавшихся ионов NO2 и, следовательно, от дозы излучения. Степень изменения окраски может быть определена колориметрическим методом.
Однако данный метод измерения ионизирующих излучений, особенно, если он используется в полевых условиях, достаточно груб, что и является его недостатком.
Экзоэмиссионный (сцинтилляционный) метод.
Метод используется в работе приборов ДРГ-01, 02, 03, 04 (цифра обозначает диапазонную разницу измерений) - детектор радиационный гамма-излучении, предназначенный для контроля условии труда при работе с ионизирующими излучениями,
В основе метода лежит явление люминесценции - свечение вещества, вызванное возбуждением атомов и молекул под воздействием ионизирующих излучений, проявляющееся кратковременными вспышками на каждое воздействие ионизирующего излучения.
В приборе используют вещества, называемые люминофорами. Люминофоры делятся на две группы:
1. Неорганические вещества;
- йодистый цезий,
- йодистый литий,
- йодистый натрий,
- сернистый цинк и другие вещества.
2. Органические вещества:
- нафталин,
- антроцен,
- дифенил.
Применяемые вещества должны обладать определенными свойствами:
1. Вспышки должны быть достаточно интенсивными.
2. Коэффициент поглощения ионизирующего излучения должен быть достаточно велик.
3. Время высвечивания должно быть малым.
Приемной частью устройства является кристалл-люминофор. Энергия ионизирующего излучения преобразуется в энергию сцинтилляции.
К сцинтиллятору подключен фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). В ФЭУ при попадании на катод фотонов света, возникающего в люминофоре, выбиваются первичные электроны, которые разгоняются и выбивают вторичные электроны. Их увеличение происходит от каскада к каскаду. Затем электроны попадают на измерительный блок прибора. Таким образом, использование сцинтиллятора совместно с ФЭУ позволяет регистрировать низкие интенсивности ионизирующих излучении и, кроме того, частицы, следующие друг за другом через ничтожно малые интервалы времени.
Разновидностями сцинтилляционного метода являются термо- и фотолюминесцентный.
Реализация фотолюминесцентного метода регистрации ионизирующих излучений получила применение в измерителе дозы ИД-11. Суть его работы состоит в том, что некоторые сорта стекол с различными добавками меняют свои свойства под воздействием ионизирующих излучений.
Эффект термолюминесценции заключается в том, что в некоторых солях, в том числа солях лития, под воздействием ионизирующих излучений возникают центры возбуждения, которые в дальнейшем при нагревании начинают испускать видимый свет. Интенсивность свечения пропорциональна накопленной дозе. В дальнейшем интенсивность свечения может быть измерена с помощью измерительного устройства.
Для измерения ионизирующих излучений созданы приборы, называемые дозиметрическими.
Поиск по сайту: