Методика измерений ионизирующего излучения

 

Назначение, техническая характеристика, устройство и принцип действия дозиметра-радиометра ДРГБ-01-«ЭКО-1»

Назначение прибора. Дозиметр-радиометр ДРГБ-01-«ЭКО-1» (далее по тексту – прибор) предназначен для измерения мощности эквивалентной дозы фотонного излучения (МЭД), плотности потока бета-частиц, удельной активности радионуклидов в веществах и материалах при проведении дозиметрического контроля и радиометрических исследований.

Прибор позволяет обнаружить радионуклидный источник и оценить уровень загрязненности от его наличия.

Технические характеристики прибора приведены в табл. 3.

 

Таблица 3

Номинальные значения основных технических характеристик прибора

Характеристика	Номинальные значения
Диапазон энергий фотонного излучения, МэВ	0.06-1.25
Энергия регистрируемого бета-излучения, МэВ	не менее 0.156
Диапазон измерения мощности эквивалентной (экспозиционной) дозы фотонного излучения-МЭД, мкЗв/ч (мкР/ч)	0.20-5.00 (20-500)
Основная погрешность измерений МЭД в поле радионуклидного источника Cr-137 при Р = 0.95%	не более 15
Дополнительная погрешность измерений МЭД, обусловленная диапазоном энергий фотонов, %	не более 25
Диапазон измерений удельной активности в пробах, содержащих радионуклидный источник Cr-137, кБк/кг	4-100
Основная погрешность измерений удельной активности в пробах, содержащих Cr-137, при Р = 0.95%	не более 35
Диапазон измерений плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей, содержащих радионуклидный источник Sr-90, 1/с×см^2	0.2-100
Основная погрешность измерений плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей (для Sr-90), %	не более 20

 

Время измерения:

Режим F………………………………20±1 с.

Режим А: для цезия-137…………….1100±20 с.

для стронция-90…………..800±10 с.

Режим В………………………………160±5 с.

Продолжительность непрерывной работы при температуре окружающего воздуха (20±5)⁰С

без перезарядки аккумуляторной батареи не менее…30 ч.

Габаритные размеры прибора – не более……………..180×85×55 мм

Масса прибора – не более………………………………360 г.

Устройство и принцип работы прибора. Дозиметр-радиометр состоит из двух основных функциональных узлов – детектора ионизирующего излучения на основе счетчика СБТ-10А и электронно-счетной схемы с узлами питания, звукового сопровождения и жидкокристаллическим дисплеем. Конструктивно он размещен в одном пластмассовом корпусе со съемным экраном бета-излучения (рис.1).

1. – верхняя крышка. 2. – цифровое табло. 3. – переключатель «Вкл».

4. – переключатель « ». 5. – кнопка «Режим работы». 6. – динамик звуковой сигнализации. 7. – разъем (вилка) для подключения зарядного устройства

Рис. 1. Общий вид прибора

 

Принцип действия прибора основан на преобразовании детектором ионизирующего излучения (счетчиком СБТ-10А) плотности потока фотонов или бета-частиц в импульсную последовательность электрических сигналов, частота следования которых пропорциональна МЭД или плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей и объемных проб в продуктах и материалах.

Эти сигналы формируются по длительности и амплитуде и подаются на устройство регистрации информации об измеряемой величине, выполненное в виде цифрового табло прибора. Периодичность смены показаний значения измеряемой величины на цифровом табло определяется выбранным режимом работы.

Прибор имеет три режима работы, устанавливаемых переключателем « ВКЛ» и последующим нажатием кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ»:

режим F – служит для обнаружения и оценки уровня радиационной безопасности по результатам измерений МЭД;

режим А – служит для оценки уровня загрязненности проб воды, почвы, продуктов питания, растениеводства, животноводства и т.д., содержащих радионуклидные источники Cr-137 и (или) Sr-90, по результатам измерений удельной активности;

режим В – служит для оценки и определения уровня загрязненности поверхности бета-излучающими радионуклидами (Sr-90) по результатам измерений плотности потока бета-частиц.

В режиме F предоставляется два варианта для выполнения измерений: «циклический» с временем измерения не более 20 с и «однократный».

В режимах «А» и «В» используется схема измерения «фон - запоминание фона - измерение с одновременным вычитанием фона - результат измерения».

Прибор обеспечивает сигнализацию о недопустимом разряде аккумуляторной батареи посредством прерывистой индикации показаний.

Он также обеспечивает сигнализацию об окончании времени измерения в каждом из режимов работы и сохраняет ее звучание в течение 20 с.

 

2.2. Подготовка прибора к работе

 

Включить прибор, установив переключатель « ВКЛ» в крайнее правое положение, после чего на цифровом табло должна появиться цифровая индикация режима измерения и через 20 с появится результат измерения МЭД, например «F0.15» - значение естественного фона излучения.

Отсутствие показаний прибора об естественном фоне излучения более чем 20 с – свидетельствует о его неисправности.

Прерывистая индикация показаний прибора свидетельствует о разрядке аккумуляторной батареи и необходимости ее перезарядки.

Конструкция прибора обеспечивает использование зарядного устройства типа «Ch-M-Ni – 220 – 4,8 – 10».

Для зарядки аккумуляторов: установить переключатель « ВКЛ» в крайнее левое положение. Соединить прибор с зарядным устройством. Включить зарядное устройство в сеть, при этом на нем загорится светодиод, сигнализирующий о наличии тока заряда. Зарядка осуществляется в течение 14 ч.

 

2.3. Методика измерения значения мощности экспозиционной дозы фотонного излучения (МЭД)

Для определения значения МЭД фотонного излучения используют режим F в двух вариантах «циклический» и «однократный».

При работе в циклическом варианте в режиме F необходимо включить прибор (перевести переключатель « ВКЛ» в крайнее правое положение). На цифровом табло должна появиться индикация – «F0.00». Через 20 с на цифровом табло должно появиться значение, соответствующее мощности эквивалентной дозы фотонного излучения, выраженное в микрозивертах в час (мкЗв/ч).

По истечении 20 с, в течение которых индицируется результат предыдущего измерения, на цифровом табло появляется результат следующего измерения и т.д.

Например. Показание на цифровом табло прибора «F0.15» означает, что значение мощности эквивалентной дозы фотонного излучения составляет 0.15 мкЗв/ч. Умножив это значение на 100, получаем результат измерений в единицах мощности экспозиционной дозы 15 мкР/ч.

При включенной звуковой сигнализации (переключатель в крайнем правом положении) сигнал сопровождает превышение уровня МЭД, равного 0.6 мкЗв/ч (60 мкР/ч).

Режим F однократный используется при осуществлении поисковых (оценочных) измерений с целью получения предварительной информации о наличии источника ионизирующего излучения, резком повышении уровня естественного фона излучения, направлении излучения и, при необходимости, выполнения измерений в местах, где непосредственное восприятие информации с цифрового табло прибора затруднено.

При работе в однократном режиме F необходимо включить прибор (перевести переключатель « ВКЛ» в крайнее правое положение). На цифровом табло должна появиться индикация «F0.00».

Произвести однократное нажатие кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ». Через 1 с должен наблюдаться процесс набора результата измерений, начиная с младшего разряда, который заканчивается через 20 с с одновременной подачей звукового сигнала (при условии ее включения до окончания набора информации).

Результат измерения удерживается на цифровом табло прибора до следующего включения.

Повторное включение прибора в режиме F (однократный) должно быть выполнено после выключения (перевода переключателя « ВКЛ» в крайнее левое положение).

Процессы, лежащие в основе существования и формирования полей ионизирующих излучений, в т.ч. и от радионуклидных источников, носят случайный характер. Поэтому за результат измерений параметров поля ионизирующего излучения принимается величина, колеблющаяся относительно некоторого значения – среднего арифметического значения результатов многократных измерений (не менее 10).

Результаты последовательных измерений отличаются друг от друга и могут при определенных условиях, например, при измерениях на уровне естественного радиационного фона, отличаться в 1.5-2 раза.

При беглом контроле достаточно выполнить 3-5 последовательных измерений и определить среднее арифметическое значение.

2.4. Методика измерения удельной активности радиоактивных источников в пробах

 

Приготовление пробы продукта. Продукт залейте или засыпьте, предварительно измельчив ровным слоем в чистую стеклянную банку вместимостью 0.5 л и площадью горловины не менее 40 см таким образом, чтобы его поверхность не доходила до края банки 3-5 мм. Отнесите или передвиньте приготовленную пробу на 1-1.5 м от места расположения прибора.

Не снимая экран с прибора, включите его (переключатель « ВКЛ» в крайнем правом положении) и звуковую сигнализацию (переключатель в крайнем правом положении). После появления индикации на цифровом табло прибора, выполните два последовательных нажатия кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ». На цифровом табло прибора должна появиться информация о режиме фоновых измерений – А.00.0 (индикация точки перед старшим разрядом), далее появляется последовательность чисел начиная с 99.9, уменьшающихся во времени.

По истечении времени фонового измерения (не более 520 с) подается кратковременный (не более 20 с) звуковой сигнал. На цифровом табло фиксируется трехзначное число, находящееся в области значений от 60.0 до 99.9.

Примечание. Для повышения точности измерений определение фона необходимо выполнять с использованием пробы, не содержащей радионуклида (чистой пробы) в типовой геометрии.

Верните приготовленную пробу на местоположение прибора и установите его на горловину стеклянной банки. Дополнительно выполните одно нажатие кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ» и на цифровом табло должна появиться информация о режиме измерения удельной активности, (исчезает точка перед старшим разрядом).

По истечении времени измерения (не более 520 с), подается кратковременный (не более 20с) звуковой сигнал. На цифровом табло прибора сохраняется до выполнения следующего измерения значение удельной активности радионуклидного источника в приготовленной пробе, выраженное в единицах – килобеккерелях на килограмм (кБк/кг).

Например. Показания на цифровом табло прибора, установленного на горловину стеклянной 0.5л банки, заполненной крупой, - «А01.5» означает, что удельная активность в объемной мере, состоящей из крупы (плотностью 1г/см³), составляет 1.5 кБк/кг.

Повторное включение прибора в режиме измерения удельной активности должно быть выполнено после его выключения.

 

2.5. Методика измерения плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей

 

Условия выполнения измерений. Для выполнения измерений плотности потока бета-частиц прибором необходимо использовать строго выделенную из общего объема исследуемого продукта или грунта плоскую пробу с площадью излучающей поверхности 20-40 см². Примером такой пробы может служить бытовая полиэтиленовая крышка диаметром 52-82 мм, залитая или засыпанная предварительно измельченным продуктом ровным слоем, отстоящим от края крышки на 2-3 мм.

Отнесите или передвиньте приготовленную пробу на 0.3-0.5 м от места расположения прибора.

Для определения плотности потока бета-частиц. Обязательно снимите экран с прибора, включите его звуковую сигнализацию. После появления индикации на цифровом табло, выполните шесть последовательных нажатий кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ».

На цифровом табло прибора должна появиться информация о фоновых изменениях – «В.00.0» с временем измерения не более 80 с.

По окончании фонового измерения (подается звуковой сигнал) поместите прибор на приготовленную пробу таким образом, чтобы его корпус не касался поверхности пробы, но и величина этого зазора не превышала 1 см.

Дополнительно выполните одно нажатие кнопки «РЕЖИМ РАБОТЫ». На цифровом табло прибора исчезает точка перед старшим разрядом. По истечении времени измерения – не более 80 с подается кратковременный (не более 20 с) звуковой сигнал.

До выполнения следующего измерения на цифровом табло сохраняется значение плотности потока бета-частиц, испускаемых с поверхности пробы, выраженное в единицах – бета-частицах в секунду с квадратного сантиметра поверхности – 1/с×см².

Повторное включение прибора в режиме измерения плотности потока бета-частиц должно быть выполнено после его выключения.

 

3. выполнение измерений радиоктивного излучения

 

3.1. Контрольные вопросы

 

1. Охарактеризуйте принципы радиационной безопасности и основополагающие правовые и нормативные документы по ее обеспечению.

2. Определите понятие «ионизирующее излучение» и охарактеризуйте условия их возникновения.

3. Назовите основные виды ионизирующих излучений и дайте им характеристики.

4. Приведите примеры природных и техногенных радиоактивных веществ.

5. Что такое активность ионизирующего излучения, и в каких единицах она измеряется?

6. Охарактеризуйте виды воздействия ионизирующего излучения на человека, вызываемые ими эффекты и группы критических органов по их радиочувствительности.

7. Какие категории и группы устанавливаются для облучаемых лиц, и для каких целей?

8. Какая разница между нормой и дозой облучения?

9. Назовите основные пределы доз облучения.

10. Для каких целей проводится радиационный контроль и назовите основные контролируемые параметры?

11. Для каких целей предназначен дозиметр-радиометр ДРГБ-«ЭКО-1» и охарактеризуйте его устройство и принцип работы прибора?

12. Определите значение мощности эквивалентной дозы фотонного излучения и варианты режимов их определения на дозиметре-радиометре.

13. В каких единицах измеряется удельная активность источников в пробах?

14. Объяснение понятия плотность потока бета-частиц? Как она измеряется с помощью дозиметра-радиометра, и в каких единицах?

15. В какой повторности производятся измерения полей ионизирующего излучения и почему?

 

3.2. Измерения эталонного источника радиоактивного излучения

 

1. Получите у преподавателя эталонный источник радиоактивного излучения.

2. Проведите измерение радиоактивного излучения эталонного источника, установив:

- вид ионизирующего излучения (g, b);

- мощность экспозиционной дозы (мкР/ч);

- активность бета излучения источника.

3. Оцените опасность радиоактивного излучения от эталонного источника.

 

3.3. Измерение радиационного гамма фона в рабочем помещении и на местности

 

Измерение радиационного гамма фона в рабочем помещении и на местности проводится по методике, изложенной в разделе 2.3 в следующей последовательности.

1. Проверте исправность работы прибора.

2. Определите место измерения (по согласованию с преподавателем).

3. Установите точки измерений и укажите их на схематическом плане.

4. Расположите прибор на расстоянии менее 1 м от поверхности пола (земли) и любых окружающих предметов.

5. Установите рабочий режим прибора. Через 40 с (и более) оцените значение мощности экспозиционной дозы, мкЗв/ч по показаниям дисплея прибора.

6. Получите результат измерений в единицах экспозиционной дозы мкР/ч.

7. Выполните 3-5 последовательных измерений экспозиционной дозы и определите среднее арифметическое значение.

8. Сравните полученное значение естественного гамма фона с мощностью экспозиционной дозы для Центральных районов России.

9. Результаты измерений зафиксируйте в журнале или на специальном бланке.

 

Измерение удельной активности радионуклидного

источника в продуктах и материалах

 

Измерение удельной активности радиоактивных источников проводится по методике, изложенной в разделе 2.4.

В качестве пробы могут быть выбраны различные продукты: крупы, сахар, мука, а также сыпучие материалы – песок, суглинок, цемент и другие, в определенной объемной мере. Удельная активность радионуклида в материале (пробе) определяется как отношение активности радионуклида в материале к массе материала.

Порядок измерений удельной активности предусматривает:

1. Выбор вида материала для исследования.

2. Приготовление пробы типовой геометрии.

3. Измерение фоновых значений с использованием пробы не содержащей радионуклида, при расположении прибора на расстоянии 1-1,5 м от пробы.

4. Измерить удельную радиоактивность источника при непосредственной близости прибора от изучаемой пробы, содержащей радионуклиды.

В связи с тем, что МИИГАиК не имеет возможность работать с радиоактивными источниками данное задание ограничивается лишь фоновым измерение пробы.

 

3.5. Измерение плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей

 

Измерение плотности потока бета-частиц от загрязненных поверхностей выполняется по методике, изложенной в разделе 2.5

Порядок работы:

1. Выбрать на исследуемом объекте (продукт, грунт, изделие) плоскую поверхность (пробу) с площадью излучаемой поверхности 20-40 см².

2. Установить прибор на расстоянии 0,3-0,5 м от выбранной поверхности (пробы), сняв экран с прибора.

3. Провести измерение фона.

4. Поместить прибор на излучаемую поверхность с величиной зазора между ними не более 1 см.

5. Провести измерение плотности потока бета-частиц, испускаемых с изучаемой поверхности (пробы), выраженное в единицах – бета частиц в секунду с квадратного сантиметра поверхности – 1/с×см².

6. Результаты измерения зафиксируйте в журнал или специальном бланке.

 

3.6. Типовая форма отчета о выполненной практической работе

 

Московский государственный университет геодезии и картографии

 

Кафедра прикладной экологии

 

Отчет

о выполнении практической работы

«Измерение радиационного излучения»

по курсу «Безопасность жизнедеятельность»

 

Исполнитель:________________________

(студент Фамилия Имя Отчество)

 

Факультет, курс, группа:____________________

 

Дата выполнения лабораторной работы:____________________

Задание 1