Методи дозиметричного радіаційного контролю

У загальне поняття "радіаційний контроль" входять чотири види контролю при проведенні будь-яких радіаційних робіт: дозиметричний, радіометричний, інди­відуальний дозиметричний контроль і спектрометричні вимірювання. Відповідно всю апаратуру радіаційного контролю за призначенням умовно поділяють на відповідні групи.

Дозиметричні прилади, або детектори ядерних випромінювань, які призначені для вимірювання дози випромінювання або величин, зв'язаних з нею, наприклад, потужність дози. Крім того, до цієї групи належать також індикатори-сигналізатори - найпростіші прилади для виявлення іонізуючих випромінювань або сигналі­зації про перевищення заданого порогу радіації.

Радіометричні прилади, за допомогою яких вимірюють активність нуклідів в радіоактивних джерелах. Наприклад, радіометром можна виміряти радіоактивне забруднення устаткування, транспортних засобів, одягу, різних об'єктів навколиш­нього середовища (води, рослинності, ґрунту).

Прилади, призначені для індивідуального дозиметричного контролю. За допо­могою цих приладів можна виміряти дозу, яку одержує людина в якійсь конкретній ситуацій або за певний проміжок часу.

Прилади, призначені для встановлення спектра радіонуклідів, ізотопів в радіо­активно забрудненому об'єкті. За допомогою цих приладів регулярно визначають радіоізотопний склад забруднення, спричиненого чорнобильською катастрофою, з моменту аварії і до сьогоднішнього часу. Як показали дослідження, найпоширені­шими у Києві і на півдні країни є такі радіонукліди: церій-144, рутеній-106, цезій-134, цезій-13 7, стронцій-90. На півночі країни фіксуються також трансуранові елемен­ти: торій, америцій, плутоній, уран.

В основі роботи дозиметричних і радіометричних приладів лежать такі мето­ди індикації: іонізаційний, сцинтиляційний, люмінесцентний, фотографічний, хімічний, калориметричний, нейтронно-активаційний.

Широко застосовують і біологічний метод дозиметрії, в якому використовується здатність випромінювання змінювати біологічні об'єкти. Величину дози оцінюють за рівнем летальності, ступенем лейкопенії, кількістю хромосомних аберацій, зміною забарвлення шкіри, випаданням волосся тощо. Біологічні методи не дуже точні і менш чутливі, порівняно з фізичними.

В математичних методах дозу випромінювання визначають шляхом мате­матичних обчислень на основі відповідних математичних моделей. Зазначимо, що це єдиний можливий метод визначення дози радіонуклідів, які потрапили всереди­ну організму.

Робота з будь-якими джерелами іонізуючого випромінювання вимагає захис­ту персоналу, який працює з ними, від їх дії. Розрізняють три види захисту: захист часом, віддаллю і речовиною.

Захист від іонізуючого випромінювання за допомогою матеріалу ґрунтується на різній здатності речовини поглинати різні види іонізуючого випромінювання. Якщо не враховувати вторинні ефекти, то закон поглинання рентгенівського (Х-променів) і -випромінювання речовиною має такий вигляд:

Ф = Ф₀-е-^- ,l (11.11)

= k ³z³p

де Ф_о і Ф - інтенсивності Х-променів до і після поглинання їх шаром речовини товщиною d, -лінійний коефіцієнт поглинання; p - густина речовини; -дов­жина хвилі падаючого випромінювання; z- атомний номер елемента.

Оскільки захисні властивості матеріалу визначаються лінійним коефіцієнтом поглинання, який, в свою чергу, залежить від довжини хвилі і порядкового номера речовини-поглинача, то для захисту від іонізуючого випромінювання використову­ють речовини з великим атомним номером і значною густиною: чавун, свинець, сталь, бетон і інші. На практиці поглинальну здатність речовини оцінюють відстан­ню половинного ослаблення l , розуміючи під нею товщину шару речовини в сантиметрах, при проходженні якого інтенсивність у-випромінювання зменшується вдвічі. Для орієнтації: відстань половинного поглинання l для фотонів з енергією 1 МеВ для свинцю дорівнює 1,3 см, для бетону - 13 см. Оскільки залежить від довжини хвилі (енергії фотонів), то l для даної речовини також залежить від енергії фотонів. Необхідне число т шарів половинного ослаблення, при якому інтенсивність випромінювання буде знижена до допустимої, легко визначити за формулою:

т = , (11.12)

де п- кратність ослаблення інтенсивності випромінювання, т ~ кількість шарів половинного ослаблення.

Таким чином, щоб правильно розрахувати захист від у- і рентгенівського (X-випромінювання), необхідно врахувати енергію фотонів, визначити за таблицями l , а потім за вищенаведеною формулою визначити кратність ослаблення.

Захист від а - випромінювання простий: достатньо листка паперу або шару повітря в декілька сантиметрів, щоб повністю поглинути а -частинки. Однак головна загроза виникає при попаданні -частинки всередину організму при диханні та з продуктами харчування. Для захисту від -випромінювання досить пласти­нок з дерева, алюмінію чи скла товщиною в декілька сантиметрів. Слід при цьому враховувати, що при взаємодії β–частинок з речовиною може виникнути гальмівне рентгенівське випромінювання (Х- випромінювання), від якого також потрібен захист.

Найскладніше захиститися від нейтронів. Ці частинки практично не взаємо­діють з речовиною і завдяки цьому проникають на великі глибини. Швидкі нейтро­ни спочатку сповільнюються речовинами, які містять водень (вода, бетон), а потім повільні нейтрони поглинаються іншими речовинами (наприклад, кадмій).