Приборы дозиметрического контроля

Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения радиоактивных излучений, называются дозиметрическими. Они предназначаются для контроля:

- облучения — измерения поглощенных или экспозиционных доз излучения, полученных людьми и сельскохозяйственными животными;

- радиоактивного загрязнения радиоактивными веществами людей, сельскохозяйственных животных, а также техники, транспорта, оборудования, средств индивидуальной защиты, одежды, продовольствия, воды, фуража и других объектов;

- радиационной разведки—определения уровня радиации на местности;

- определения наведенной радиоактивности в облученных нейтронными потоками различных технических средствах, предметах и грунте.

Для каждого вида излучения в зависимости от его пробега в веществе подбирается свой подходящий детектор. Как же классифицируются дозиметрические приборы?

Среди них выделяют:

Индикаторы – простейшие измерительно-сигнальные приборы, позволяющие обнаружить факт наличия излучения и ориентировочно оценить некоторые характеристики излучений. Детекторами в них чаще всего являются газоразрядные счетчики.

Радиометры – это приборы с газоразрядными, сцинтилляционными счетчиками и другими детекторами, предназначенные:

• для измерения активности радиоактивных препаратов и источников излучения,

• для определения плотности потока или интенсивности ионизирующих частиц и квантов, поверхностей,

• радиоактивности предметов,

• удельной активности аэрозолей, газов и жидкостей.

Для более точных измерений активности препаратов и потоков частиц применяют стационарные радиометры (рис. 2.5), которые осуществляют дискретный счет попавших в детектор частиц и квантов (дифференциальные измерения).

Спектрометры - приборы и установки, предназначенные для определения энергии частиц, энергетического спектра, типа радионуклида; α-спектрометры, γ-спектрометры, β-спектрометры и комбинированные приборы.

Дозиметры (рентгенометры) – приборы, измеряющие экспозиционную и поглощенную дозы излучения или соответствующие мощности доз. Дозиметры состоят из трех основных частей: детектора, радиотехнической схемы, усиливающей ионизационный ток, и регистрируемого (измерительного) устройства. По характеру применения дозиметры делятся на стационарные, переносные (рис. 2.4) и приборы индивидуального дозиметрического контроля.

а) Рентгенометры-радиометры используют для определения уровня радиации на местности и загрязнённости радионуклидами различных объектов и их поверхностей. К ним относится измеритель мощности дозы ДП-5В (А, Б) – базовая модель. На смену этому прибору пришёл ИМД-5. Для подвижных средств создан бортовой рентгенометр ДП-ЗБ, измерители мощности дозы ИМД-21, ИМД-22. Это основные приборы радиационной разведки.

б) Дозиметры для определения индивидуальных доз облучения. В эту группу входят: дозиметр ДП-70МП, комплект индивидуальных измерителей доз ИД-11.

в) Профессиональные и бытовые дозиметрические приборы. Первые имеют целый ряд принципиальных преимуществ, однако весьма дороги (в десять и более раз дороже бытового дозиметра). Радиометры для измерения активности радона бывают только в профессиональном исполнении.

Подавляющее большинство дозиметров являются прямо показывающими, т.е. с их помощью можно получить результат сразу после измерения. Существуют и непрямо показывающие дозиметры, не имеющие никаких устройств питания и индикации, исключительно компактные (часто в виде брелока). Их предназначение – индивидуальный дозиметрический контроль на радиационно опасных объектах и в медицине. Считывать его показания можно только с помощью специальной стационарной аппаратуры.

Дозиметры бывают беспороговые и пороговые. Последние позволяют обнаружить только превышение нормативного уровня радиации по принципу "да-нет" и благодаря этому они просты и надежны в эксплуатации, стоят дешевле беспороговых примерно в 1,5 - 2 раза. Как правило, беспороговые дозиметры можно эксплуатировать и в пороговом режиме.

Бытовые дозиметры, в основном, различаются по следующим параметрам :

· типу регистрируемых излучений - только γ, или γ и β;

· типу блока детектирования - газоразрядный счетчик (также известен как счетчик Гейгера) или сцинтилляционный кристалл /пластмасса;

· количеству газоразрядных счетчиков, варьирующих от 1 до 4-х;

· размещения блока детектирования - выносной или встроенный;

· наличия цифрового и/или звукового индикатора; времени одного измерения - от 3 до 40 секунд;

· наличия тех или иных режимов измерения и самодиагностики; габариту и весу;

· цене продажи, зависящей от комбинации вышеперечисленных параметров.

Широкое использование бытовых дозиметрических приборов началось после аварии в Чернобыле. Связано это с тем, что радионуклиды выброшенные из четвёртого энергоблока Чернобыльской АЭС осели и выпали во время дождя на огромной площади нашей республики (свыше 46 тыс. км²). Чтобы решить проблему информированности населения о радиационной обстановке в месте проживания или нахождения, включая и оценку радиоактивного загрязнения продуктов питания и кормов рекомендуется широко использовать бытовые дозиметры.

Бытовые приборы для населения представляют собой особый класс приборов, предназначенных для оценки населением радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях и других местах. Ими можно оценивать загрязнение продуктов питания и воды. Оценку радиоактивного загрязнения (удельной или объемной активности) продуктов питания и воды проводят методом прямого измерения на расстоянии 1-5 см от исследуемого объекта массой не менее 1 кг или объемом не менее 1 л по разности результатов измерений излучения от объекта и радиационного фонда.

Они дают возможность специалистам и населению измерить мощность дозы в том месте, где этот дозиметр находится (в руках человека, на грунте и т.д.) и проверить тем самым на радиоактивность подозрительные предметы. Поэтому индивидуальный дозиметр поможет, прежде всего, тем, кто часто бывает в районах, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС¸ может быть полезен при сборе ягод и грибов, при выборе места для строительства дома, для проверки привозного грунта при ландшафтном благоустройстве и др. работах.

Для оценки загрязнённости используются десятки бытовых дозиметрических приборов, из которых наиболее удачными моделями следует считать приборы типа ДРГ-0,1-Т «Белла» и «Сосна». Диапазон их измерения колеблется от 10 до 10000 мкР/ч. В качестве детекторов в них используются от одного-двух до четырех газоразрядных счетчиков СБМ-20. Они легко регистрируют цезий-137, испускающий γ – кванты и β-частицы. Питание приборов осуществляется от элементов типа «Крона», А-316.

ВНИМАНИЕ! В лаборатории во всех приборах вместо элемента питания «Крона» используется выпрямитель, включаемый в сеть 220 В.

РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

Различают просто фон - мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения в данном месте и в данное время и естественный радиационный фон - мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения, создаваемая рассеянной радиоактивностью земной коры и проникающим космическим излучением, т.е. всеми природными источниками ионизирующего излучения.

Уровень радиационного фона позволяет оценить радиационную обстановку во время измерения ионизации за определенный интервал времени, мощность экспозиционной дозы, выражающуюся в микрорентгенах/час (мкР/ч).

1) Естественный радиационный фон создаётся ионизирующим излучением природных источников земного и космического происхождения, существующий везде и всюду, как кислород в воздухе. Слабая (фоновая) радиация окружает нас повсеместно с древнейших времен (табл. 2.1).

Космические лучи (открыты в 1912 г. австрийским физиком В. Гессом) состоят на 92% из быстрых протонов, на 7% - из ядер гелия (α-частиц) и на 1% - из ядер лития, бериллия, азота, углерода, кислорода, фтора и др. Это первичное космическое излучение. В результате взаимодействия последнего с атомами и молекулами атмосферы образуется вторичное космическое излучение, состоящее, в

Таблица 2.1

Среднегодовые эффективные эквивалентные дозы облучения человека за счёт всех источников излучения в (в мкЗв)

Радиационный фон	Доза облучения человека, мкЗв
Естественный радиационный фон - соответствует мощности экспозиционной дозы в 20-25 мкР/час.
Технологически изменённый естественный радиационный фон:
- естественные радионуклиды в стройматериалах, воздухе помещений;
- минеральные удобрения;	0,15
- угольные электростанции.	2,0
Искусственный радиационный фон:
- АЭС;	0,17
- испытания ядерного оружия;
- медицинская диагностика и лечение.
Суммарная доза облучения от всех источников - (или 5,09 мЗв или 509 мбэр).

основном, из электронов, нейтронов, мезонов и γ-квантов. До поверхности земли долетают μ-мезоны и (в меньшей степени) нейтроны. Они и являются источником облучения всего живого на Земле.

В результате взаимодействия космических лучей с атомами и молекулами атмосферы, литосферы и биосферы постоянно образуются космогенные радионуклиды. Из 20 известных космогенных радионуклидов наиболее значимыми являются углерод-14 (¹⁴С - Т_½ 5730 лет) и тритий (³Н – Т_1/2 12,35 лет), как изотопы основных биогенных элементов. Поток космических лучей у поверхности земли равен примерно 1 частица/см² в одну секунду. Они облучают человека в дозе 300 микрозиверт (мкЗв) в год.

Таблица 2.2