Методы измерения радиоактивности аэрозолей и газов

Аэрозолями называются любые взвешенные частицы, находящиеся в воздухе. В зависимости от агрегатного состояния различают аэро­золи с твердой дисперсной фазой (пыль различных веществ, дым) и аэрозоли с жидкой дисперсной фазой (туманы или аэрозоли конденсации)7

Естественными носителями радиоактивности атмосферного воз­духа являются эманации (радон, торон и актинон) и их дочерние продукты (радиоактивные изотопы полония, висмута, свинца и тал­лия), которые могут осесть на взвешенных в воздухе частицах, тогда как твердые продукты распада эманации в результате объемной конденсации сами могут образовать аэрозоли различной дис­персности. Концентрация радона в воздухе составляет около кюри/л, торона — около кюри/л, а концентрация их продуктов распада составляет в среднем кюри/л.

Радиоактивные аэрозоли образуются в процессах производства и обработки радиоактивных материалов (дробление, механическая обработка, выпаривание, кипячение и т. п.), при взрывах атомных и водородных бомб, при взаимодействии космических лучей с атмо­сферной пылью.

Методы измерения активности и очистки газообразных радио­активных отходов следует рассматривать совместно с методами из­мерения и очистки от радиоактивных аэрозолей, так как они имеют много общего. Так, газообразный  с периодом полураспада 3,9 мин переходит в аэрозоль  с периодом полураспада 30 лет, газообразный (Т = 33 сек) — в аэрозоль  (Т - 28 лет); газообразный  (Т — 16 сек) — в аэрозоль  (Г = 13 дней) и т. д.

Радиоактивные изотопы иода могут находиться частично в аэро­зольной, частично в парообразной фазе.

Свойства аэрозолей зависят от размера частиц. По дисперсности аэрозоли делятся на три группы:

1) крупнодисперсные (неустойчивые) — частицы диаметром 10 мкм и более; частицы быстро оседают, поэтому могут находиться в воздухе непродолжительное время;

2) средней дисперсности (от­носительно устойчивые) — час­тицы диаметром от 1 до 10 мкм; частицы медленно оседают в не­подвижном воздухе, поэтому могут находиться во взвешен­ном состоянии различное время в зависимости от размера частиц и их концентрации;

3) мелкодисперсные (устойчивые) — частицы диаметром менее 1 мкм. Эти частицы дви­жутся подобно молекулам воз­духа, т. е. подчиняются законам броуновского движения.

Наибольшую опасность для здоровья человека представляют такие аэрозоли, которые поступают вместе с вдыхаемым воздухом в легкие и задерживаются ими. Установлено, что аэрозоли средней дисперсности диаметром от 0,1 до 5 мкм наиболее опасны: они не задерживаются верхними дыхательными путями, как частицы раз­мером более 5 мкм, и не удаляются из легких вместе с выдыхаемым воздухом, как частицы менее 0,1 мкм.

Из сравнения среднегодовых допустимых концентраций одних и тех же радиоактивных веществ, находящихся в воздухе и в воде, видно, что значения СДК радиоактивных веществ в воздухе на несколько порядков меньше, чем СДК вводе. Это объяс­няется тем, что через лег­кие ежесуточно проходит большой объем воздуха и радиоактивные аэрозоли задерживаются в легких, а затем из легких поступают в другие органы человека. Вследствие этого дозимет­рический контроль за за­грязнениями атмосферного воздуха радиоактивными аэрозолями и газами имеет очень большое значение.

Основные трудности количественного измерения радиоактив­ных аэрозолей заключаются в том, что приходится измерять очень малые концентрации активности, обусловленные малой СДК аэро­золей. Такие активности аэрозолей нельзя определить с помощью какого-либо датчика. Поэтому для определения СДК аэрозолей требуются большие объемы воздуха для обогащения отбираемой пробы и чувствительная радиометрическая аппаратура. Кроме того, необходимо учитывать, что аэрозоли сильно отличаются друг от друга по дисперсности и своим физико-химическим свойствам.

Концентрирование аэрозолей из большого объема воздуха про­изводится либо на малой поверхности мембранных фильтров или мишени электрофильтра, либо в малом объеме жидкостных фильт­ров.

Измерив объем воздуха V (литры), пропущенный через тот или иной фильтр, и определив радиометрическим методом абсолютную активность аэрозолей С (кюри], можно установить концентрацию аэрозолей в воздухе Q (кюри 1л) по формуле

 

При определении концентрации радиоактивных аэрозолей мето­дом осаждения необходимо внести поправки на распад короткоживущих изотопов за время прокачивания воздуха через фильтр и за время, прошедшее после окончания осаждения до момента измере­ния активности фильтра.

Для уранового производства.

 

Расчет ОА по лепестку:

=2

 

Уровень загрязненности поверхности N прибором «СПАР».

N – уровень загрязненности поверхности, ,

 - измеряется прибором скорость счета: ,

 - скорость счета фона:

К – коэффициент прибора:

S – площадь датчика,

 

В заключение необходимо указать на основные недостатки мем­бранных (волокнистых) фильтров.

Сложность определения эффективности фильтра, которая за­
висит от дисперсности аэрозолей.

Трудность определения абсолютной активности фильтра вслед­ствие сложности учета поправки на самопоглощение α - и β - частиц в слое фильтра.

Радиоактивные цепочки образования короткоживущих дочерних продуктов.

 

1. Цепочка образования дочерних продуктов торона.

(выписка: СЕМЕЙСТВО ТОРИЯ)

2. Цепочка образования дочерних продуктов изотопа радона.