Оценка воздействия ионизирующего излучения

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

21-я линия, д.2 Санкт-Петербург, 199106, Россия

21st Line, 2 Saint-Petersburg, 199106, Russia

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ГОРНЫЙ»

Кафедра безопасности производств и разрушения горных пород

Отчет по лабораторной работе по теме

КОНТРОЛЬ УРОВНЕЙ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Авторы: студенты гр. АПМ-10-1 /Панасийский С.В./

(подпись) (Ф.И.О.)

/Романовский Д.В./

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил:

/Смирнякова В.В./

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2012г

Цель работы: измерение, оценка и сравнение с нормами радиационной безопасности уровня естественного фона.

Приборы и оборудование: переносной радиометр - геологоразведочный сцинтиляционного типа СРП-88 Н, позволяющий измерить поток гамма-излучения в пределах от 10 до 30000 с^-1(квант/с)

Общие сведения.

Основным фактором, влияющим на радиационную обстановку на рабочем месте, объекте или местности, является тип излучения и его свойства.

Радиоактивность – самопроизвольный распад ядер атомов некоторых химических элементов (урана, тория, радия, калифорния и др.), приводящий к изменению их атомного номера и порядкового числа, при котором возникают излучения. По своей физической природе это потоки элементарных частиц, входящих в состав атомных ядер, а также их волновое электромагнитное излучение, имеющее большую энергию. Основными характеристиками излучений являются их ионизирующая и проникающая способности.

Ионизирующая способность является общим свойством всех излучений. Ионизация, т.е. превращение в ионы атомов вещества или среды, в которой распространяются излучения (вода, воздух, различные материалы, живые ткани) всегда сопровождается изменением их физико-химических свойств. Следствием этого для биологической ткани является нарушение её жизнедеятельности. Поражение человеческого организма возможно в результате как внутреннего, так и внешнего облучения. Внешнее облучение создается радиоактивными веществами, находящимися вне организма, внутреннее – попавшими внутрь его вместе с воздухом, водой и пищей. Внутреннее облучение действует на клеточном уровне на незащищенные органы человека и является, поэтому более опасным для организма.

Проникающей способностью излучений называется их свойство проникать через вещества, материалы и среды. По мере продвижения излучение постепенно теряет вою энергию, ионизируя при этом атомы вещества. Расстояние, пройденное частицей от места образования до места потери избыточной энергии, называется длиной пробега.

Основными типами ионизирующих излучений являются альфа-, бета-, нейтронное (группа корпускулярных излучений), а также рентгеновское и гамма-излучение (группа волновых излучений).

Корпускулярные излучения предоставляют собой потоки невидимых частиц, имеющих массу и размеры. Волновые излучения являются электромагнитными волнами в сверхкоротковолновом диапазоне.

Альфа-излучение - поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия), возникающих при распаде некоторых тяжелых элементов (урана, тория, полония, плутония и др.). Они обладают большой ионизирующей и малой проникающей способностью и распространяются c начальной скоростью около .

Длина пробега альфа-частиц в воздухе не превышает 11 см, в более плотных средах она значительно меньше; в мягких тканях человеческого организма длина пробега альфа-частиц измеряется микронами. Поэтому наибольшую опасность альфа-частицы представляют при внутреннем облучении из-за огромной ионизирующей способности.

Бета-излучение - поток отрицательно заряженных частиц (электронов или позитронов), которые испускаются при бета-распаде радиоактивных изотопов. Бета-частицы имеют начальную скорость, близкую к скорости света (300000 км/с), поэтому их проникающая способность больше, чем у альфа-частиц, и составляет в воздухе до 20 м, в воде и живых тканях – до 3 см. Ионизирующая способность бета-частиц значительно меньше, чем у альфа-частиц.

Наибольшую опасность для организма бета-излучение представляет при внутреннем облучении, а при внешнем – лишь при непосредственном воздействии на кожные покровы.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, скорость распространения которых достигает 20000 км/с. Нейтроны характеризуются большой проникающей и ионизирующей способностями и поэтому легко проникают в живую ткань и воздействуют на ядра её атомов. Ионизирующая способность нейтронов зависит от их энергии. Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнем облучении.

Гамма-излучение - коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое ядрами при радиоактивных превращениях в виде отдельных порций (квантов) и распространяющееся со скоростью света. Имеет наибольшую проникающую способность и в воздухе может распространяться на сотни метров, а в живой ткани – на десятки сантиметров. Ионизирующая способность гамма-излучений относительно невелика, однако из-за огромной проникающей способности оно является важнейшим фактором поражающего действия радиоактивных излучений при внешнем облучении.

Рентгеновское излучение имеет те же физические свойства, что и гамма-излучение, от которого отличается неядерной природой.

Оценка воздействия ионизирующего излучения.

Интенсивность облучения от техногенных источников обычно невелика, но может быть во много тысяч раз больше, чем от естественных. При этом играют роль тип излучения, а также вид и периодичность облучения. Для количественной оценки воздействия на организм или объект различных типов излучений разработаны специальные дозиметрические величины.

Основные дозиметрические величины. Различают экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозы.

Экспозиционная доза – количественная характеристика рентгеновского и -излучений, выраженная отношением суммарного электрического заряда всех ионов одного знака, образованных и оставшихся в единице объема воздуха, к массе воздуха в этом объеме:

Кулон на килограмм – единица в СИ экспозиционной дозы фотонного излучения, при прохождении которого через 1 кг воздуха в нём образуются ионы, несущие заряд электричества каждого знака в 1 Кл. Внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген.

Экспозиционная доза характеризует эффект ионизации воздушной среды и измеряется с помощью дозиметрических приборов.

Поглощенная доза – средняя энергия излучения dE, поглощенная единицей массы облучаемого вещества dm в некотором элементарном объеме:

.

Грей – поглощенная доза облучения, при которой облучаемому веществу массой в 1 кг передается энергия в 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад.

Поглощенная доза характеризует степень лучевых поражений биологических объектов при воздействии на них ионизирующих излучений.

Эквивалентная доза – произведение поглощенной дозы данного типа излучения биологической тканью на коэффициент качества этого излучения в этом объеме ткани:

.

Q – безразмерная величина, определяющая степень неблагоприятных биологических последствий облучения человека малыми дозами в зависимости от передачи энергии излучения. Он характеризует ионизирующую способность данного вида излучения.

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр – энергия любого вида ионизирующего излучения, поглощенная 1 г биологической ткани, которая создает такие же биологические последствия, что и при поглощенной дозе в 1 рад фотонного (гамма- рентгеновского) излучения.

Мощность всех доз – приращение соответствующей дозы излучения в единицу времени. Единица мощности экспозиционной дозы фотонного излучения – ампер на килограмм. Это мощность экспозиционной дозы фотонного излучения, при которой за время 1с экспозиционная доза возрастает на 1 Кл/кг. Внесистемной единицей является рентген в секунду или рентген в час.

Единица мощности поглощенной и эквивалентной доз – ватт на килограмм. Это мощность дозы излучения, при которой за время 1с поглощенная или эквивалентная доза возрастает на 1 Дж/кг. Внесистемной единицей для поглощенной дозы является 1 рад/с и для эквивалентной дозы 1 бэр/с.

Биологическое действие ионизирующих излучений. Основные особенности биологического действия на организм человека ионизирующих излучений заключается в следующем:

1) Ионизирующее излучение не ощущается человеком в момент воздействия. Поэтому человек может проглотить или вдохнуть радиоактивное вещество без всяких первичных ощущений.

2) Видимые поражения организма и недомогания, характерные для лучевого заболевания, появляются не сразу, а спустя некоторое время, называемое инкубационным периодом.

3) Действие малых доз может суммироваться, или накапливаться. Этот эффект называется кумуляцией. Действие ионизирующего излучения на организм разделяют на соматическое и генетическое. Соматическое действие проявляется в виде лучевой болезни, повреждений отдельных органов или тканей. Генетическое действие проявляется у потомков человека, подвергшегося облучению, в виде различных изменений и отклонений в функциях и строении организма, а также в виде соматических последствий.

4) Степень последствий от воздействия излучений зависит от многих факторов: дозы и типа излучения; продолжительности и периодичности облучения, участка тела или органа, подвергшегося облучению, а также от индивидуальной чувствительности человека.

Основные принципы нормирования при облучении людей и загрязнении объектов:

- недопустимость превышения установленного дозового предела;

- исключение всякого излишнего облучения;

- снижение дозы в любой ситуации до возможного более низкого уровня.

Нормами радиационной безопасности установлены 2 категории облучаемых лиц и основные дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения за год в бэрах.

Таблица 1. Результаты подготовки прибора СРП-88Н к работе.

№изм	Рiизм	Рср.изм	№изм	Рiф	Рср.ф	Рg	Рприбор	Готовность прибора
	0,252	0,2616		0,103	0,1033	1,319	1,33	готов
	0,261		0,105
	0,272		0,102

Таблица 2. Результаты измерений и расчетов.

№	Место замера	Поток γ-излучения, с-1	Мощность экспозицион-ной дозы, мкР/ч	Среднегодовые значения
Экспозиционной дозы	Поглощенной дозы	Эквивалентной дозы
Кл/кг	Рентген	Грей	РАД	Зиверт	БЭР
	ауд.		25,187	0,568•10-4	0,22	19,3•10-4	0,193	19,3•10-4	0,193
	улица		20,199	0,456•10-4	0,1769	15,5•10-4	0,155	15,5•10-4	0,155
	возле музея (нефрит)		41,64	0,941•10-4	0,3648	32•10-4	0,32	32•10-4	0,32