Поняття про гранично-допустимих доз опромінення (ПДР)

Гранично-допустимою дозою опромінення (для населення категорії А) або межею дози (для населення категорії Б) називається така доза, яка не викликає соматичних і генетичних змін і порушень в організмі у світлі сучасних наукових знань. Розрізняють опромінення зовнішнє і внутрішнє. При зовнішньому опроміненні джерело іонізуючого випромінювання знаходиться в зовнішньому середовищі, при цьому можливе загальне опромінення (цілого організму) або окремих частин організму (фрагментарне опромінення). При внутрішньому (інкорпорувати) опроміненні радіоактивні речовини (джерела іонізуючого випромінювання) надходять в біологічні об'єкти через шлунково-кишковий тракт, органи дихання, шкіру та слизові оболонки і розподіляються за принципом тропності по окремим органам або по всьому організму рівномірно, надають біологічний ефект.
При розрахунку допустимих доз внутрішнього опромінення, в залежності від типу розподілу РВ і спадний радіочутливості, встановлено три групи критичних органів:

1-а група (високочутливі органи) - все тіло, статеві залози - гонади, червоний кістковий мозок;

2-я група (середньої чутливості) - м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, шлунково-кишкової тракт, селезінка, печінка, нирки, легені, кришталик.

3-тя група (найменш чутливі) - шкіра, кісткова тканина, кисті рук, передпліччя, стопи ніг.

Критичним органом називається орган (тканина), в якому відбувається найбільше накопичення радіоізотопів і який піддається найбільшому опроміненню і пошкодження. З урахуванням цього встановлені основні дозові межі для трьох категорій осіб, що опромінюються. Ефективна доза для персоналу не повинна перевищувати за період трудової діяльності (50 років) - 1000 мЗв, а для населення за період життя (70 років) - 70 мЗв.
Зазначені дози зовнішнього та внутрішнього опромінення не включають і не враховують дози, отримані при діагностичних і терапевтичних процедурах, а також дозу від природного радіоактивного фону випромінювання.
На території нашої країни природний фон зовнішнього випромінювання становить 4-40 мкР / год або 40-400 мР / рік. Згідно НРБ-96, дозволяється підвищене опромінювання при ліквідації радіаційних аварій. Допустимі дози опромінення у воєнний час: при одноразовому опроміненні 50 Р (у перші 4 доби після ядерного вибуху); при багаторазовому опроміненні протягом 1 місяця - 100 Р; при багаторазовому опроміненні протягом 3-х місяців - 200 Р; при багаторазовому опроміненні в протягом 1 року - 300 Р.
Основні методи захисту від дії іонізуючого випромінювання:
Захист часом - нормується і обмежується час роботи з джерелами іонізуючого випромінювання. Захист відстанню - доза опромінення зменшується на величину, рівну квадрату відстані від джерела ШІ до об'єкта, що опромінюється.

Використання індивідуальних засобів захисту (респіратори, протигази, комбінезони, халати, рукавиці, захисні окуляри) та спеціального обладнання (ручні захвати, маніпулятори, бокси) при роботі з джерелами ІВ.

Методи дозіметріческогo контролю

Радіоактивні випромінювання не сприймаються органами почуттів, але можуть бути виявлені (детектовані) за допомогою спеціальних приладів - детекторів, робота яких заснована на фізико-хімічних ефектах, що виникають при взаємодії ШІ з речовиною.

Фотографічний метод

Для вимірювання випромінювання використовують фотоплівку в світлонепроникною касеті. При впливі випромінювання на фотоплівку відбуваються фотохімічні зміни, виділяється срібло, що входить до складу фотоемульсії. Після прояви фотоплівки в місцях впливу випромінювання спостерігається почорніння різній мірі залежно від дози опромінення, яка визначається шляхом порівняння з еталоном. У біології на основі фотографічного методу використовується спеціальний метод - метод авторадіографії.

Люмінесцентний метод

Робота таких дозиметрів заснована на використанні спеціальних люмінесцентних речовин, запаяних в скляну ампулу. Ці речовини під впливом ШІ здатні накопичувати енергію збудження, яка виділяється у вигляді світла при додатковому освітленні (явище сцинтиляції) і зберігати її. По яскравості спалаху люмінесцентної речовини судять про величину дози опромінення. На основі цього розроблені сцинтиляційні лічильники для реєстрації іонізуючого випромінювання.

Іонізаційні камери

Доза опромінення вимірюється за допомогою іонізаційних камер, яка представляє собою заповнену повітрям або газом порожнину, в якому знаходяться два електроди (ДК-0, 2, КИД-1, ДП-22В, ДП-24 і ін) На ці електроди подається напруга з допомогою зарядного пристрою. Після зарядки прилад поміщається в кишеню і людина відправляється в зону опромінення.

Принцип роботи іонізаційнийкамери заснований на тому, що під впливом рентгенівського або гамма-випромінювання відбувається іонізація атомів і молекул повітря або газу, в результаті відбувається зниження спочатку поданого напруги. Визначення різниці потенціалів на електродах дає величину отриманої дози опромінення. На цьому ж принципі засновані роботи пропорційних лічильників (САТ-7 і САТ-8 - лічильник альфа-частинок торцевого типу), лічильники Гейгера-Мюллера (внутрішній об'єм заповнений інертним газом при зниженому тиску), галогенні лічильники (до інертних газів всередині лічильника додаються галоїди - Cl2, Br2, I2) - СІ-1Г, СБТ, СІ-3БГ, СІ-1БГ та ін.

Напівпровідниковий метод

Фізичні процеси взаємодії ядерного випромінювання з речовиною (іонізація і збудження атомів і молекул) в газі і твердому тілі в принципі не розрізняються. Однак гальмівна здатність ШІ у багато разів перевершує гальмівну здатність газів. Тому пробіг заряджених частинок в газі приблизно в 1000 разів більше їх пробігу в твердому тілі. Заміна газу в детекторах на тверде тіло дає ряд переваг при реєстрації випромінювання. Іонізаційні камери з «твердим» наповнювачем мають високу ефективність і дуже компактні за своїми розмірами. Найчастіше напівпровідникова іонізаційна камера виготовляється з кремнію і германію.

Калориметричний метод

Метод заснований на тому, що енергія випромінювання, поглинена речовиною, перетворюється в тепло. Кількість тепла вимірюють за допомогою спеціальних приладів, які називаються калориметрами. Цей метод використовується для вимірювання дуже великих доз випромінювання (млн. Р).

Колориметричний метод

Метод заснований на зміні кольору деяких прозорих пластмас (полістирол) і сортів скла (фосфатні, активізовані сріблом). Вони змінюють колір під дією випромінювання. Інтенсивність кольору (забарвлення) має пряму залежність від дози опромінення.

Хімічний метод

Випромінювання, впливаючи на речовини, викликають утворення хімічно активних атомів і радикалів. Визначення величини випромінювання проводиться за кількістю продуктів хімічних реакцій.
На цьому принципі заснована робота ферросульфатного дозиметра. У ньому використовуються солі двовалентного заліза (ферросульфатний детектор) або солі церію (церієву детктор). У процесі опромінення в розчині накопичуються іони тривалентного заліза або церію. У результаті змінюється забарвлення розчину, за інтенсивністю якої визначають дозу опромінення.

 

Контрольні питання

1. Що таке критичні органи? Групи критичних органів.

2. Принцип роботи іонізаційнийкамери.

 

 

Лабораторна робота 7
ОБЧИСЛЕННЯ ДОЗ ОПРОМІНЕННЯ ПРИ зовнішньому гамма-опроміненні

 

Мета: навчитися обчислювати дози зовнішнього опромінення розрахунковим методом.

Метод: розрахункова робота з індивідуальними завданнями на занять.

При проведенні контролю ступеня опромінення сільськогосподарських тварин необхідно визначати дози зовнішнього опромінення. Це можна робити за допомогою дозиметричних приладів, але дозу можна визначити і шляхом обчислення. В основі розрахункових методів визначення доз опромінення лежать закономірності взаємодії іонізуючих випромінювань з речовиною.

Обчислення доз опромінення при зовнішньому гамма-опроміненні
Доза опромінення прямо пропорційна потужності дози опромінення і часу його впливу: t, (1)´D = P де D - доза опромінення; P - потужність дози опромінення;t - час опромінення. Доза опромінення від зовнішніх точкових джерел прямо пропорційна часу і потужності дози опромінення і обернено

пропорційна квадрату відстані до нього:
t/R2, (2)´D = P
де R - відстань до джерела випромінювання, см;
D - доза опромінення, Р;
P - потужність дози випромінювання, Р / год;
t - час опромінення, годинник.

Існує взаємозв'язок між активністю (А) радіоактивних речовин і потужністю дози випромінювання, створюваної їх гамма-випромінюванням. A) і формула прийме вигляд: ´ Тому у формулі 2 потужність дози випромінювання (Р) можна замінити виразом (P = K t/R2, (3)´ A ´D = K
де D - доза опромінення, Р; мКи);´ см2 / год ´K - гамма-постійна даного радіоізотопа (P A - активність даного радіонукліда, мКи; t - час опромінення, годинники; R - відстань до джерела випромінювання, см. Доза опромінення може бути зменшена за допомогою поглинання випромінювання матеріалами захисних екранів. При використанні захисних екранів у знаменник формул 1, 2, 3 повинен бути введений коефіцієнт ослаблення (Косл.). Значення цього коефіцієнта залежить від виду випромінювання, його енергії, матеріалу екрану і товщини. Для гамма-випромінювання його можна розрахувати за такою формулою: Kосл. h / dпол.., (4)´= 2 де Косл. - Коефіцієнт ослаблення випромінювання, (див. табл. 2); h - товщина захисного шару матеріалу, см;
dпол. - Шар половинного ослаблення матеріалу, см, тобто така товщина шару матеріалу, яка послаблює інтенсивність випромінювання в 2 рази.

 

Середні значення коефіцієнта ослаблення дози радіації (Косл.)
Відкрите розташування на місцевості – 1
Відкриття щілини – 3
Виробничі одноповерхові будівлі (цех, корівник, свинарник цегляний без перекриття) – 7
Корівник, свинарник цегляний з ж / б перекриттям – 12,5
Житлові кам'яні будинки
Одноповерхові – 10
Підвал одноповерхового кам'яного будинку – 40
Двоповерхові – 15
Підвал двоповерхового кам'яного будинку – 100
Житлові дерев'яні будинки
Одноповерхові – 2
Підвал одноповерхового дерев'яного будинку – 7
Погріб – 20

 

Користуючись цими трьома основними закономірностями, захист від опромінення можна проводити такими методами:

1. Захист часом. У зоні опромінення слід перебувати мінімальний час.

2. Захист відстанню. Слід знаходитися від джерела випромінювання на максимальній відстані.

3 Захист екранами. Слід використовувати захисні засоби з різних матеріалів (оргскло, дерево, цегла, бетон, свинець, гума).

 

 

Лабораторна робота 8
ПРИСТРІЙ І ПОРЯДОК РОБОТИ ІНДИВІДУАЛЬНИХ ДОЗИМЕТРИЧНИХ ПРИЛАДІВ

Мета заняття: вивчити пристрій, порядок роботи дозиметричних приладів. Освоїти вимір дози опромінення за допомогою індивідуальних дозиметрів.
Метод: лабораторне заняття.

Для вимірювання дози опромінення існують спеціальні прилади, які називаються дозиметрами. Вони діляться на дві групи:

1. Непрямопоказуючі дозиметри - КИД-2, ВД-11. За допомогою цих приладів отримана доза визначається поза зони опромінення за допомогою вимірювальних пристроїв.

2. Прямопоказуючий дозиметри - ДК-0, 2; ДП-22 В; ДП-24. Отримана доза визначається за шкалою приладу в зоні опромінення.

Непрямопоказуючі дозиметри

Дозиметр КИД-2 - призначений для індивідуального дозиметричного контролю в межах від 0,005 до 1 рентгена, складається з зарядно-вимірювального пристрою і комплекту дозиметрів (20 шт.). Зарядно-вимірювальний пристрій служить для зарядки дозиметрів та вимірювання отриманої дози опромінення. Живлення приладу здійснюється від мережі змінного струму напругою 127 або 220 вольт. На передній панелі цього пристрою розташований показує прилад, отградуйований в рентгенах. Прилад має дві шкали: за однією з них - жовтого кольору, визначається доза опромінення від 0,005 до 0,05 Р і по другій - червоного кольору, від 0,05 до 1 Р. Праворуч від показує приладу розташовані два гнізда - нижнє для зарядки дозиметрів, верхнє - для вимірювання отриманої дози опромінення.
Дозиметр є детектором рентгенівського і гамма-випромінювання і складається з двох іонізаційних камер (пристроїв). Доза вимірюється по нижній шкалі вимірювального пристрою (від 0,005 до 0,05 Р), за допомогою другої камери (червоного кольору) - по верхній шкалі (від 0,05 до 1 рентгена).
Порядок вимірювання дози

1. Підключити зарядно-вимірювальний пристрій до мережі змінного струму напругою 127 або 220 вольт.

2. Включити прилад - перевести тумблер у верхнє положення. При цьому загориться контрольна паличка, а стрілка показує приладу відхилиться в праве положення шкали.

3. Роз'єднати (розгвинтити) дозиметр і зарядити обидві іонізаційні камери (на 1 Р і 0,05 Р). Для цього вставити їх по черзі в гніздо «заряд» до упору. Зарядка моментальна.

4. Виміряти показання дозиметра відразу після зарядки. Для цього вставити камери по черзі в гніздо «вимір» до упору. Стрілка приладу в обох випадках повинна відхилитися до нульової позначки. Прилад готовий до роботи.

Тепер зарядити всі дозиметри (20 шт.). Для цього їх роз'єднують і іонізаційні камери заряджають (як сказано в п. 3), потім камери з'єднують і щільно загвинчують. Один дозиметр залишають для контролю, а 19 штук роздають людям, які йдуть в зону опромінення. В кінці робочого дня або після виконання роботи вимірюють отриману дозу опромінення. Для цього включають зарядно-вимірювальний пристрій, встановлюють стрілку гальванометра на праву крайню ризику шкали. Контрольним дозиметром перевіряють показання приладу на обох піддіапазонах, як було сказано в п. 4 і вимірюють дозиметри, які були в зоні опромінення, визначаючи отриману дозу. За допомогою цього дозиметра отриману дозу опромінення можна виміряти тільки один раз, при повторному і наступних вимірах прилад буде показувати «максимум».

Прямопоказуючі дозиметри

Дозиметр ДК-0, 2 - це кишеньковий дозиметр до 0,2 Р або до 200 мР. Він призначений для індивідуального дозиметричного контролю при роботі з рентгенівським і гамма-випромінюваннями. Прилад може вимірювати сумарну дозу опромінення. Він має потенціометр для подачі необхідної напруги на дозиметр, перемикач і лампочку підсвічування. Дозиметр зовні нагадує авторучку.

Принцип роботи його точно такий же, як і у попереднього приладу, тобто заснований на вимірюванні залишкового заряду іонізаційної камери. Дозиметр прямопоказуючий, це означає, що вимірювального пристрою для нього не потрібно. Визначення дози опромінення проводиться за відхиленням нитки електрометрії, вмонтованого в корпус іонізаційної камери. Шкала приладу отградуйована в мілірентгенах і має 20 поділок.

Порядок вимірювання дози

1. Відвернути кришку на нижньому торці дозиметра і вставити його в гніздо зарядного пристрою до упору.

2. Обертаючи рукоятку потенціомера вправо і спостерігаючи за ниткою через окуляр, розташований у верхній частині дозиметра, встановити нитку на нульовий розподіл шкали.

3. Закрити нижній торець дозиметра ковпачком. Прилад готовий до роботи.

Визначення отриманої дози опромінення проводиться за шкалою при напрямку дозиметра на будь розсіяний джерело світла. Дозиметри ДП-24 і ДП-22В. Це комплекти індивідуальних дозиметрів, що складаються з зарядно-вимірювального пристрою і прямопоказуючих дозиметрів ДКП-50А. Призначення і принцип роботи точно такий же, як у попередніх, діапазон вимірювань від 2 до 50 Р. Виробляються також нові типи дозиметрів - ІД-1, ІД-11. ІД-1 - загальновійськовий вимірювач дози, призначений для вимірювання поглинених доз гамма-та нейтронних випромінювань в зоні радіоактивного опромінення. Прилад складається з зарядного пристрою ЗД-6, що працює на п'єзоелементах, і комплекту прямопоказуючих дозиметрів. Діапазон вимірювання від 0 до 500 рад. ІД-11 - вимірювач доз одинадцятої моделі, призначений для індивідуального дозиметричного контролю будь-якого виду випромінювань. Дозиметр ІД-1 забезпечує вимірювання поглинених доз гамма-нейтронного випромінювання в діапазоні від 20 до 500 рад з потужністю дози до 360000 рад / год при енергіях гамма-квантів від 0,08 до 2,2 МеВ.

 

 

Лабораторна робота 9
Радіометр

Мета заняття: вивчити і освоїти основні поняття радіометрії.

Метод: лабораторне заняття.

Вид контролю: усне опитування за контрольними питань.