1

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Кафедра морфологии

В.Е. Середняков

Радиационная экология

Практикум

Рекомендовано Научно-методическим советом университета

для студентов специальности Экология

Ярославль 2006

2

УДК 654.191+574 ББК Е 081.2я73 С 32

Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного издания. План 2006 года

Рецензент кафедра морфологии ЯрГУ им. П.Г. Демидова

С 32 Середняков, В.Е. Радиационная экология: практикум

/ В.Е. Середняков; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2006. – 60 с.

Практическое руководство к лабораторным и практиче-

ским занятиям по радиационной экологии предназначено для студентов специальности 013100 Экология (дисциплина Радиационная экология, блок ОПД), очной и заочной форм обучения.

УДК 654.191+574 ББК Е 081.2я73

© Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, 2006 © В.Е. Середняков, 2006

3

Занятие 1. Способы индикации и замеров радиации. Освоение приборов

Контрольные вопросы: 1. Основные способы индикации ионизирующих излучений. 2. Принцип работы и основные недостатки фотографического

метода индикации. 3. Принцип работы и основные недостатки химического мето-

да. 4. Принцип работы и основные недостатки электростатическо-

го метода. 5. Принцип работы и основные недостатки сцинтилляционного

метода. 6. Принцип работы и основные недостатки ионизационного

метода. 7. Принцип работы и основные недостатки косвенных методов. 8. Радиометрия. Причины погрешностей при измерениях. 9. Единицы измерений радиоактивного загрязнения, единицы

мощности и дозы излучения, уровень радиации и соотношения ме-жду ними.

10. Зоны радиоактивного загрязнения, их классификация. 11. Зависимость мощности излучения от расстояния до источ-

ника. Принципы работы штатных дозиметрических приборов.

Принципы обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излуче-ний (нейтронов, протонов, электронов, тяжелых ионов, альфа-частиц и гамма-лучей) основаны на способности этих излучений ионизировать вещества среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и хи-мических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измеряны. К таким изменениям среды относят: засвечивание фо-томатериалов; улучшение электропроводимости веществ и люми-несценция некоторых из них; изменение цвета, окраски или про-зрачности отдельных химических растворов; изменение сопротив-ления газов электрическому току. Соответственно методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений таковы: фото-

4

графический, химический, электростатический, сцинтилляционный и ионизационный.

Фотографический метод основан на почернении фотоэмуль-сии, видимом после проявления. Под воздействием ионизирующих излучений молекулы бромистого серебра в эмульсии распадаются, и серебро выпадает в осадок. Образовавшиеся кристаллики метал-лического серебра и обусловливают почернение фотоматериалов при их проявлении (чем больше энергии излучения поглощено, тем больше степень почернения). Сравнив степень почернения фото-материалов с эталоном, можно определить дозу поглощенного из-лучения и его мощность. На этом принципе основана работа инди-видуальных фотодозиметров.

Химический метод базируется на изменении структуры неко-торых растворенных веществ под воздействием ионизирующих из-лучений. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с обра-зованием соляной кислоты, которая меняет цвет или насыщенность цвета индикатора в зависимости от количества ионов водорода. По интенсивности окраски судят о дозе облучения (поглощенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70.

Электростатический метод. На подвижный и неподвижный электроды, помещенные в герметичный цилиндр, на изоляторах подают напряжение. В результате взаимодействия зарядов на оси подвижного электрода появляется вращающий момент, пропор-циональный поданному напряжению и уравновешенный пружи-ной. При ионизации газа, заполнившего цилиндр, возникает элек-трический ток, который уменьшает имеющийся потенциал и соот-ветственно вращающий момент. При этом подвижный электрод, соединенный со шкалой, поворачивается, так как действие пружи-ны становится сильнее отталкивающего электростатического мо-мента. Закрепленная на подвижном электроде платиновая нить видна на оптической шкале дозиметра.

Сцинтилляционный метод основан на способности некоторых веществ (сернистый цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция, платиносернистый барий, нафталин, антипирин) при попадании ионизирующих частиц в их кристаллы давать вспышки. Количест-во вспышек пропорционально дозе и мощности излучения и реги-

5

стрируется с помощью фотоэлектронных умножителей (ФЭУ). На этом принципе основана работа сцинтилляционых дозиметров.

Ионизационный метод. Под воздействием излучений в изоли-рованном объеме происходит ионизация газа: электрически ней-тральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этот объем поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электрода-ми при ионизации газа возникает направленное движение заряжен-ных частиц – электрический ток, называемый ионизационным. Из-меряя этот ток, можно судить об интенсивности ионизирующих излучений. Этот принцип лежит в основе работы счетчика Гейгера, который входит в состав большинства современных дозиметров. Например, ДП-5В, ДП-3Б, бытовые дозиметры Белла и РКСБ-104. Газоразрядный счетчик выполнен в виде металлического или стек-лянного цилиндра, покрытого изнутри слоем меди (отрицательный заряд), имеющего внутри нить (анод) и заполненного аргоном, не-оном или парами брома. Напряжение между электродами от 400 до 1 000 вольт. При пролете радиоактивных частиц через цилиндр происходит ионизация газа, и в электрическом поле появляется движение ионов, то есть возникает ток ионизации, который можно измерить микроамперметром, (его шкала проградуирована для за-мера мощности излучения).

Работа 1. Измерители мощности дозы (рентгенометры)

Для работы необходимо:ДП-5В, ДП-3Б. В настоящее время основным прибором радиационной развед-

ки является измеритель мощности дозы ДП-5В. Рентгенометр-радиометр ДП-5В (рис. 1) предназначен для

измерения на местности уровней гамма-излучения с мощностью от 0,05 мР/час до 200 Р/час (рентгенометр) и для определения степени радиоактивной зараженности людей и поверхностей различных предметов по гамма- и бета-излучению в диапазоне от 0 до 5 000 мР/час (гамма-радиометр).

6

Рис. 1. Прибор ДП-5В в футляре: 1 – наушники, 2 – футляр, 3 – зонд

Устройство прибора. Прибор состоит из пульта управления,

зонда, телефонных наушников, соединенных кабелями, и удлини-тельной штанги для зонда. На панели измерительного пульта раз-мещены: микроамперметр с двумя измерительными шкалами; пе-реключатель поддиапазонов на 8 положений; кнопки сброса пока-заний и подсвета шкалы. В нижней части корпуса имеется отсек для размещения источников питания либо делителя напряжения, подаваемого от аккумулятора. Воспринимающим устройством прибора является зонд, точнее, газоразрядные счетчики СБМ-20 и СИЗБГ, установленные в нем. Зонд представляет собой стальной цилиндрический корпус с окном для индикации бета-излучения, закрытым пластмассой, через которую легко проникают бета-частицы вместе с гамма-лучами (положение «Б»). На его корпус надет металлический поворотный экран, имеющий три фиксиро-ванные положения – «Г», «Б» и «К». В положении «Г» экран за-крывает пластмассу и пропускает только гамма-лучи. В положении «К» контрольный источник бета-излучения, который укреплен в углублении на металлическом экране, устанавливается против пла-стмассового окна и дает возможность проверить работоспособ-

7

ность прибора (мощность излучения стронциево-иттриевого ис-точника около 20 мР/час). Кроме того, внутри корпуса находится плата, на которой смонтированы газоразрядные счетчики и элек-трическая схема усилителя-нормализатора.

Футляр прибора состоит из трех отсеков (для размещения пульта, блока детектирования и запасных элементов питания). В крышке футляра имеется окно для наблюдения за показаниями прибора. Для переноски прибора к футляру присоединяются два ремня. Наушники состоят из двух малогабаритных телефонов типа ТГ-7М и оголовья из мягкого материала. Они подключаются к из-мерительному пульту и фиксируют наличие радиоактивных излу-чений: чем выше мощность излучений, тем чаще звуковые щелчки.

У прибора имеется шесть диапазонов измерений: I диапазон «200» – шкала 0 – 200 Р/час, измеряют в интервале

5 – 200 Р/час; II диапазон «х 1000» – шкала 0 – 5 мР/час, измеряют в интер-

вале 500 – 5000 мР/час; III диапазон «х 100» – шкала 0 – 5 мР/час, измеряют в интерва-

ле 50 – 500 мР/час; IV диапазон «х l0» – шкала 0 – 5 мР/час, измеряют в интервале

5 – 50 мР/час; V диапазон «х l» – шкала 0 – 5 мР/час, измеряют в интервале

0,5 – 5 мР/час; VI диапазон «х 0,1» – шкала 0 – 5 мР/час, измеряют в интерва-

ле 0,05 – 0,5 мР/час. Отсчет показаний приборов производится по нижней шкале

микроамперметра в Р/час, по верхней шкале – в мР/час с по-следующим умножением на соответствующий коэффициент под-диапазона. Участки шкалы от нуля до первой значащей цифры яв-ляются нерабочими. Прибор имеет звуковую индикацию на всех поддиапазонах, кроме первого.

Уход за прибором. Следует содержать его в чистоте; оберегать от ударов и тряски; защищать от прямых солнечных лучей, сильно-го дождя, мороза, грязи; выключать в перерывах между работой; следить за наличием смазки в резьбе корпуса зонда; не перегибать слишком сильно кабель; не прилагать больших усилий при враще-нии ручек потенциометра и переключателей; после работы под до-ждем пульт и зонд протирать промасленной тряпкой; раз в 2 года

8

проводить градуировку и настройку прибора. После работы в зонах с высоким уровнем радиации производят дезактивацию прибора. С этой целью для снятия пыли поверхность прибора тщательно про-тирают влажной тряпкой или тампонами. Использованные тряпки и тампоны выбрасывают в специальную тару.

Подготовка прибора к работе:

1. Извлечь прибор из укладочного ящика, открыть крышку футляра, провести внешний осмотр, пристегнуть к футляру пояс-ной и плечевой ремни.

2. Вынуть зонд (блок детектирования), присоединить к нему ручку в виде удлинительной штанги.

3. Установить корректором механический нуль на шкале мик-роамперметра.

4. Вставить три сухих элемента КБ-1 в отсек питания после от-крытия его крышки. Крышка отсека питания крепится к основанию невыпадающим винтом. При питании прибора от источников по-стоянного тока, например, от аккумуляторов транспортных средств, используют делитель напряжения, который вставляют в отсек питания вместо элементов, установив подвижные пружинные контакты в соответствующее напряжению положение (используе-мый аккумулятор может быть на 12 или 24 вольта) и размотав ка-бель длиной до 10 м.

5. Поставить ручку переключателя диапазонов на черный тре-угольник. Стрелка прибора должна установиться на жирной черте шкалы между цифрами 2 и 3. Если стрелка микроамперметра не отклоняется или не устанавливается на режимном секторе, необхо-димо проверить годность источников питания. Если стрелки мик-роамперметра не входят в режимный сектор, необходимо заменить источники питания.

Проверку работоспособности прибора проводят на всех диапа-зонах, кроме первого («200»), с помощью контрольных источ-ников, для чего экран зонда устанавливают в положении «К» и подключают телефоны. Затем, переводя последовательно переклю-чатель диапазонов в положения «х 1000», «х 100», «х 10», «х 1» и «х 0,1», наблюдают за показаниями прибора и прослушивают щелчки в телефонах. Стрелка микроамперметра должна зашкали-вать на VI и V поддиапазонах (нажать кнопку «Сброс», при этом

9

стрелка должна установиться на нулевой отметке шкалы), откло-няться на IV (должна остановиться у цифры 2), а на III и II может не отклониться из-за низкой чувствительности прибора. После это-го ручку переключателя ставят в положение «Выкл.»; нажимают кнопку «Сброс»; поворачивают экран в положение «Г». После все-го этого прибор готов к работе.

Проведение измерений. Для измерения уровня радиации на ме-стности измерение уровня радиации производится на высоте 0,7 - 1 м, то есть на уровне «критических органов». Повышение точности измерения прибора происходит при ориентации оси зон-да параллельно земле (соответствует максимальной чувствитель-ности). Для определения мощности дозы гамма-излучений (уровня радиации) необходимо: поставить экран зонда в положение «Г», вставить зонд под прибор в футляр, переключатель диапазонов – в положение «200» и через 15 секунд произвести отсчет по стрелке прибора на нижней шкале. Полученный результат указывает на ве-личину гамма-излучения (от 5 до 200 Р/ч). При низком уровне ра-диации ставят диапазон «х 1000» и по шкале 0 - 5 мР/час через 40 секунд проводят замер. Продолжительность измерений на более чувствительных диапазонах – 60 сек. Если при измерениях на ка-ком-либо диапазоне прибор зашкаливает (стрелка уходит в крайнее правое положение), то переходят на более грубый диапазон изме-рения. Следует избегать отсчетов при крайних положениях стрелки из-за увеличения ошибки (в начале или конце шкалы). Определе-ние заражения радиоактивными веществами поверхностей тела, одежды, шерстного покрова животных и других объектов может производиться в том случае, если внешний гамма-фон не превыша-ет предельно допустимого заражения данного объекта более чем в 3 раза. При этом гамма-фон измеряется на расстоянии 15 – 20 м от исследуемого объекта, а зараженность поверхности объекта изме-ряется на всех диапазонах, кроме первого.

Для измерения степени зараженности зонд с экраном в поло-жении «Г» необходимо поднести опорными точками к поверхности объекта и, медленно перемещая его над ней, определить место максимального заражения по наибольшей частоте щелчков или по максимальному показанию микроамперметра; снять показания прибора. Из этого показания вычитают величину гамма-фона и по-лучают действительную степень зараженности объекта. Если пока-

10

зания прибора при обоих измерениях одинаковы, значит, объект не заражен. Для определения зараженности поверхности по гамма-излучению в мР/час закрыть окно зонда (положение Г), зонд уста-новить на расстоянии 2 – 3 см от объекта и на пяти диапазонах по шкале 0 – 5 определить зараженность в мР/час. Для измерения бе-та-зараженности открыть экран на зонде (положение Б), поднести зонд к измеряемой поверхности на 2 – 3 см, переключатель после-довательно ставить на деления: х 1000, х 100, x 10, x l до получения показаний в размерах шкалы в мР/час. Для обнаружения бета-излучений на зараженном объекте необходимо установить экран зонда в положение «Б». Увеличение показаний прибора в одном и том же диапазоне, по сравнению с показателями по гамма-излучению (экран зонда в положении «Г»), будет свидетельство-вать о наличии бета-излучения, а следовательно, о заражении об-следуемого объекта и бета-радиоактивными веществами, что по-вышает степень опасности зараженного объекта при контакте с ним. Обнаружение бета-излучений необходимо также и для того, чтобы определить, на какой стороне брезентовых тентов, кузовов автомашин, стенок тарных ящиков, кухонных емкостей, стен и пе-регородок сооружений находятся радиоактивные осадки.

Для измерения зараженности жидких и сыпучих веществ на зонд надевается чехол из полиэтиленовой пленки для предохра-нения датчика от загрязнения. Практически определить предельно допустимые дозы заражения воды, продовольствия и кормов в зо-нах радиоактивного заражения на следе взрыва (где минимальный уровень радиации 0,5 Р/ч) нельзя. Поэтому разведчики должны в зонах заражения отобрать пробы воды, продовольствия и фуража согласно имеющимся инструкциям и измерить зараженность в за-щитных сооружениях, существенно снижающих гамма-фон. Для удобства работы при измерении зараженности различных объектов используется удлинительная штанга. Она же позволяет при необ-ходимости увеличить расстояние от дозиметриста до кон-тролируемого объекта.

Радиационную разведку местности с уровнем радиации до 5 Р/час производят на втором поддиапазоне (зонд в положении эк-рана «Г» остается в кожухе прибора, а свыше 5 Р/час – на первом поддиапазоне). При измерении прибор должен находиться на рас-стоянии 0,7 – 1 м от поверхности земли.

11

Степень радиоактивного заражения кожных покровов людей, их одежды, домашних животных, техники определяют в следую-щей последовательности. Вначале измеряют гамма-фон местности, где расположены объекты. Затем зонд подносят к поверхности ис-следуемого объекта, но не ближе чем на 15 – 20 см. Из полученно-го результата вычитают значение гамма-фона.

Наведенную радиоактивность техники, подвергшейся ней-тронному облучению, проверяют в два измерения – снаружи и внутри техники. Если результаты близки по значениям, то техника имеет наведенную радиоактивность.

Обнаружение бета-излучений проводят при положении «Б» защитного экрана на зонде. При этом его необходимо поднести к исследуемой поверхности на расстояние 1,5 – 2 см. Ручку пере-ключателя поддиапазонов последовательно поставить в положения «х 0,1», «х 1», «х 10» до получения отклонения стрелки микроам-перметра в пределах шкалы. Увеличение показаний прибора на од-ном и том же поддиапазоне по сравнению с гамма-измерением по-казывает наличие бета-излучения. Если надо выяснить, с какой стороны заражена поверхность брезентовых тентов, стен и перего-родок сооружений и других прозрачных для гамма-излучений объ-ектов, то производят два замера в положении зонда «Б» и «Г». По-верхность заражена с той стороны, с которой показания прибора в положении зонда «Б» заметно выше.

При определении степени радиоактивного заражения воды отбирают две пробы общим объемом 1,5 – 10 л. Одну – из верхнего слоя водоисточника, другую – с придонного слоя. Измерения про-изводят зондом в положении «Б», располагая его на расстоянии 0,5 – 1 см от поверхности воды, и снимают показания по верхней шкале. На крышке футляра даны сведения о допустимых нормах радиоактивного заражения (табл. 1) и указаны поддиапазоны, на которых они измеряются.

Бортовой измеритель мощности дозы ДП-ЗБ (рентгено-метр) предназначен для измерения мощностей дозы гамма-излучения на местности (рис. 2). Это основной прибор ведения ра-диационной разведки на автомобилях, бронетранспортерах, верто-летах, дрезинах, имеющих бортовую сеть постоянного тока напря-жением 12 или 24 вольта. В комплект прибора входят: измеритель-ный пульт, выносной блок и соединительный кабель. На панели

12

измерительного пульта размещены: микроамперметр с двухрядной шкалой (цена деления верхней шкалы 0,05 Р/ч, нижней – 50 Р/ч), лампа световой индикации, лампа подсвета шкалы микроампер-метра и указателя поддиапазонов, кнопка «Проверка», переключа-тель поддиапазонов на шесть положений: выключено «Выкл.», включено «Вкл.», «х 1», «х 10», «х 100» и «500». Диапазон измере-ния прибора от 0,1 до 500 Р/ч.

Таблица 1

Предельно допустимые величины зараженности для условий чрезвычайных ситуаций, мР\час

Объект Зараженность

Бронетехника 400 Автомобили 200 Личное оружие 50 Оборудование столовых, тара продуктов 50 Сырое мясо 20 Вода 4 Хлеб, рыба сырая, крупы сваренные 1,5

Для проверки работоспособности прибора необходимо пере-

ключатель перевести в положение «Вкл.», при этом загорается лампочка красного цвета. Через 5 минут нажать кнопку «Провер-ка», при этом в исправном приборе стрелка микроамперметра ус-танавливается в пределах 0,4 – 0,8 делений шкалы, индикаторная лампа зеленого цвета дает частые вспышки или горит непрерывно, слышен звук высокого тона, характерный для работающего преоб-разователя. При отпущенной кнопке «Проверка» лампа световой индикации не горит, стрелка микроамперметра находится в преде-лах черного сектора шкалы, но слышен звук работающего преобра-зователя. На местности, зараженной радиоактивными веществами, в положении «Вкл.» прибор регистрирует излучение, поэтому при нажатии кнопки «Проверка» стрелка микроамперметра может от-клониться за деление шкалы 0,8.

13

Рис. 2. Бортовой рентгенометр ДП-3Б:

1 – кабель питания; 2 – кнопка проверки прибора; 3 – микроамперметр; 4 - лампа освещения; 5 – указатель поддиапазонов; 6 – лампа световой инди-кации; 7 – переключатель поддиапазонов; 8 – предохранители; 9 - кабель выносного блока

Перед измерением уровней радиации переключатель следует поставить в положение «Вкл.» и выждать, пока стрелка микроам-перметра не установится в пределах зачерненного участка шкалы. Затем переключатель поставить в положение первого поддиапазона (х 1) и через 30 секунд отсчитать показания по верхней шкале мик-роамперметра. Если стрелка зашкаливает, переключатель последо-вательно устанавливают в положение второго, третьего и четверто-го поддиапазонов. Показания на первых трех поддиапазонах сни-

14

мают по верхней шкале и умножают их соответственно на коэффи-циенты 1, 10, 100. На четвертом поддиапазоне показания снимают по нижней шкале без умножения на какой-либо коэффициент.

Задание. Используя любой из описанных выше приборов, оце-нить уровень «загрязнения» территории, прилегающей к учебному корпусу, и уровень радиации в помещении. На основании полу-ченных данных оформить протокол и сделать выводы.

Работа 2. Индивидуальные дозиметры ДП-22 и ДП-24

Для работы необходимо: ДП-22, ДП-24. ИД-1.

Рис. 3. ДП-22 (а) и ДП-24 (б): 1 – зарядное устройство; 2 – индивидуальные дозиметры

Комплекты индивидуальных дозиметров ДП-22 и ДП-24

(рис. 3) имеют дозиметры карманные прямопоказывающие ДКП-50 (рис. 4), предназначенные для контроля экспозиционных доз гам-ма-облучения, получаемых людьми при работе на зараженной ра-диоактивными веществами местности или с открытыми и закры-тыми источниками ионизирующих излучений. Они рассчитаны на

15

изменение мощности дозы от 0,5 до 200 Р/ч в диапазоне энергий 0,1 – 2 МЭВ (погрешность измерений составляет до 40%). Ком-плект дозиметра состоит из зарядного устройства и пяти (ДП-24) или пятидесяти (ДП-22В) индивидуальных дозиметров весом 35 г каждый.

Зарядное устройство предназначено для зарядки дозиметров от двух сухих элементов по 1,5 В, обеспечивающих непрерывную ра-боту прибора не менее 30 часов.

Рис. 4. Дозиметр карманный прямопоказывающий ДКП-50: 1 – окуляр; 2 – шкала; 3 – корпус; 4 – визирная нить; 5 - внутренний электрод; 6 – конденсатор, упорная втулка; 7 - защитная оправа; 8 – стекло; 9 – ионизационная камера; 10 - объектив; 11 – держатель; 12 – верхняя пробка

Дозиметр карманный прямопоказывающий, ДКП-50, конст-

руктивно выполнен в форме авторучки и состоит из дюралевого корпуса, в котором расположены ионизационная камера с конден-сатором, электроскоп, отсчетное устройство и зарядная часть (рис. 4). Основная часть дозиметра – малогабаритная ионизацион-ная камера, к которой подключен конденсатор и электроскоп. Внешним электродом системы «камера – конденсатор» является дюралевый цилиндрический корпус, внутренним электродом – алюминиевый стержень. Электроскоп образует изогнутая часть внутреннего электрода (держатель) и приклеенная к нему платини-рованная визирная нить (подвижной элемент). В передней части корпуса расположено отсчетное устройство – микроскоп с 90-крат-ным увеличением, состоящий из окуляра, объектива и шкалы. Шкала имеет 25 делений (от 0 до 50 Р). Цена одного деления соот-

16

ветствует двум рентгенам. В задней части корпуса находится за-рядная часть, состоящая из диафрагмы с подвижным контактным штырем. При нажатии штырь соединяется с внутренним электро-дом ионизационной камеры. При снятии нагрузки контактный штырь возвращается в исходное положение. Зарядную часть дози-метра предохраняет от загрязнения защитная оправа. Дозиметр крепится к карману одежды с помощью держателя.

Принцип действия дозиметра подобен действию простейшего электроскопа. В процессе зарядки дозиметра визирная нить откло-няется от внутреннего электрода под влиянием сил электростатиче-ского отталкивания. Отклонение нити зависит от приложенного на-пряжения, которое при зарядке подбирают так, чтобы изображение визирной нити совместилось с нулем шкалы отсчетного устройства. При воздействии гамма-излучения на заряженный дозиметр в рабо-чем объеме камеры возникает ионизационный ток, что уменьшает первоначальный заряд конденсатора (потенциал внутреннего элек-трода). Его изменение пропорционально экспозиционной дозе гам-ма-излучения. Изменение потенциала внутреннего электрода при-водит к уменьшению сил электростатического отталкивания между визирной нитью и держателем электроскопа. В результате визирная нить сближается с держателем, а изображение ее перемещается по шкале устройства. Держа шкалу дозиметра против света и наблюдая через окуляр за нитью, можно в любой момент произвести отсчет полученной экспозиционной дозы излучения. Дозиметр ДКП-50 обеспечивает измерение индивидуальных экспозиционных доз гам-ма-излучения в диапазоне от 0 до 50 Р при мощности экспозицион-ной дозы излучения от 0,5 до 200 Р/час. Саморазряд дозиметра в нормальных условиях не превышает 4 Р за сутки.

Подготовка комплекта к действию состоит из внешнего осмотра, проверки комплектности и зарядки дозиметров ДКП-50. Для этого отвинчивают пылезащитный колпачок (защитная оправка) дозиметра и колпачок гнезда «Заряд» на зарядном устройстве ЗД-5. Ручку «За-ряд» выводят против часовой стрелки, дозиметр вставляют в гнездо, упираясь в его дно, при этом в нижней части гнезда зажигается лам-почка, освещающая шкалу дозиметра, и включается высокое напря-жение. Оператор, наблюдая в окуляр и вращая ручку «Заряд» по ча-совой стрелке, устанавливает изображение нити на нулевую отметку шкалы дозиметра, вынимает дозиметр из гнезда и навинчивает за-

17

щитный колпачок. Дозиметры выдают личному составу формирова-ний, работающих в зоне радиоактивного заражения.

Экспозиционную дозу излучения определяют по положению ни-ти на шкале отсчетного устройства. Отсчет необходимо произво-дить при вертикальном положении нити, чтобы исключить влияние прогиба нити из-за веса на показания дозиметра. Показания дози-метра заносят в журнал учета облучения личного состава (все до-зиметры пронумерованы, поэтому каждый из них закрепляется персонально).

Задание. Используя ДКП-50 и зарядное устройство ЗД-5, рас-смотрите шкалу прибора и зарядите его для работы, установив нить визира на ноль.

Комплект ИД-1 предназначен для измерения поглощенных доз гамма- и нейтронного излучений. Он состоит из индивидуаль-ных дозиметров ИД-1 (10 штук) и зарядного устройства ЗД-6 (рис. 5). Принцип работы дозиметра ИД-1 аналогичен принципу работы дозиметров ДКП-50. Дозиметр обеспечивает измерение по-глощенных доз гамма- и нейтронного излучений в диапазоне от 20 до 500 рад. Саморазряд дозиметра при 20°С, атмосферном дав-лении 100 кПа, относительной влажности 65% не превышает одно деление за 24 часа и два деления за 150 часов.

Рис. 5. Зарядное устройство к ИД-1 Принцип работы зарядного устройства основан на следующем:

при вращении ручки потенциометра по часовой стрелке рычажный механизм создает давление на керамические пьезоэлементы, де-формирует их, образуя на торцах элементов разность потенциалов. При этом по центральному стержню зарядного гнезда подается плюс на центральный электрод, а по корпусу – минус на внешний

зеркалогнездо для зарядки ИД-1ручка потенциометра

18

электрод ионизационной камеры дозиметра. Для зарядки дозимет-ра надо повернуть ручку зарядного устройства против часовой стрелки до упора и вставить ИД-1 в контактное гнездо. Затем на-править зеркало зарядного устройства на внешний источник света и, добившись максимального освещения шкалы поворотом зеркала, нажать на дозиметр. После этого, наблюдая в окуляр, поворачивать ручку потенциометра зарядного устройства по часовой стрелке до тех пор, пока изображение нити на шкале дозиметра не установит-ся на 0. Затем следует вынуть дозиметр из гнезда, проверить поло-жение нити на свет (при вертикальном положении нити ее изобра-жение должно быть на 0). Во время работы в поле действия иони-зирующих излучений дозиметр носят в кармане рубашки или гимнастерки. Периодически через окуляр дозиметра по положению изображения нити на шкале определяют дозы гамма- и нейтронно-го излучений, полученных за время работы.

Задание. Используя ИД-1 и зарядное устройство ЗД-6, рас-смотрите шкалу прибора и зарядите его для работы, установив нить визира на ноль.

Работа 3. Ядерное, термоядерное и нейтронное оружие. Характеристики

поражающих факторов Ядерное оружие – мощное оружие массового поражения, осно-

ванное на использовании внутриядерной энергии атомов урана или плутония. Минимальное количество материала, необходимое для цепной ядерной реакции деления, называют критической массой. Критическая масса урана-235 составляет около 10 кг, плутония-94 – 0,7 кг. В результате применения ядерного оружия возникает пора-жение людей и мест их проживания – очаг ядерного поражения. К поражающим факторам ядерного взрыва относят: световое излуче-ние, электромагнитный импульс, ударную волну, ионизирующую радиацию взрыва, радиоактивное заражение местности.

Термоядерное оружие – самое мощное оружие массового по-ражения, оно использует энергию ядерного взрыва для термоядер-ного синтеза. При этом сначала взрывается ядерная бомба, нахо-дящаяся в окружении водорода, из которого при высоких темпера-турах идет синтез гелия (отсюда термин «водородная бомба»).

19

Поражающие факторы те же, что и при ядерном взрыве, но более интенсивные.

Рис.6. Схема радиоактивного заражения местности в центре взрыва

и по следу движения облака

Нейтронная бомба – разновидность ядерной бомбы, у которой до 80% энергии идет на нейтронную радиацию в момент взрыва. Это ее основной поражающий фактор, отсюда и название. У нее практически нет электромагнитного импульса, и она не заражает радионуклидами территорию.

Световое излучение – это видимый свет, а также ультрафиоле-товые и инфракрасные лучи в виде огненного шара с температурой до 10 000 С°. На световое излучение расходуется до 35% энергии ядерного взрыва (при продолжительности действия до 12 секунд). Световое излучение вызывает пожары и ожоги у незащищенных людей, особенно вблизи эпицентра взрыва, и временное (до 30 ми-нут) ослепление незащищенных глаз на расстоянии в 10 км от эпи-центра взрыва мегатонного боезапаса.

Электромагнитный импульс – это электромагнитные поля, возникающие в результате ионизирующего излучения на окру-жающую среду. Электромагнитный импульс повреждает аппарату-ру связи, радиоэлектронные устройства. У людей могут быть вто-ричные травмы от поврежденной аппаратуры. На электромагнит-

20

ный импульс расходуется до 1% энергии ядерного взрыва.. Данных о прямом действии импульса на животных и людей нет.

Ударная волна – это область сжатого воздуха, возникающая в момент взрыва и стремительно распространяющаяся от эпицентра взрыва к периферии. Основная ее характеристика – избыточное давление по фронту волны, на что уходит до 50% энергии ядерного взрыва. При ее прохождении разрушаются здания, сооружения, транспортные магистрали. В начале ее пути из-за высокой скоро-сти движения температура воздуха может достигать 350˚С. Это становится причиной возникновения пожаров. У людей от ударной волны происходит контузия всего организма: кровотечение из носа и ушей, переломы и вывихи конечностей, разрушаются воздухосо-держащие органы (например, легкие), желудок. Люди могут полу-чать ожоги и вторичные повреждения, например от обломков раз-рушающихся зданий. Действие ударной волны продолжается на расстоянии в 20 км.

Ионизирующая (проникающая) радиация взрыва – это поток нейтронов и гамма-лучей, обладающих большой проникающей способностью и расходующих до 4% энергии ядерного взрыва. Действие этого фактора составляет около 15 секунд, расстояние действия – до 2 000 м. На своем пути гамма-лучи и нейтроны вы-зывают лучевое поражение людей и ионизацию окружающих ма-териалов (воздуха, воды, почвы, материалов сооружений), то есть создают так называемую наведенную радиацию.

Радиоактивное заражение местности возникает в результате выпадения радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взры-ва. Основные источники радиоактивности при ядерных взрывах: продукты деления веществ, составляющих ядерное горючее (около 200 радиоактивных изотопов 36 химических элементов); не про-реагировавшая часть ядерного горючего; наведенная радиоактив-ность, то есть радионуклиды, возникающие в результате воздейст-вия потока нейтронов и гамма-лучей на химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний и др.). Как известно, излучение радиоактивных веществ бывает трех видов: альфа, бета и гамма. Наибольшей проникающей способностью обладают гам-ма-лучи (в воздухе они проходят путь в несколько сот метров), меньшей – бета-частицы (несколько метров) и незначительной – альфа-частицы (несколько сантиметров). Поэтому основную опас-

21

ность для людей при радиоактивном заражении местности пред-ставляют гамма- и бета-излучения. Радиоактивное заражение имеет ряд особенностей, отличающих его от других поражающих факто-ров ядерного взрыва. К ним относятся: большая площадь пораже-ния – до десятков тысяч квадратных километров; длительность со-хранения поражающего действия – дни, недели, а иногда и меся-цы; трудности обнаружения радиоактивных веществ, не имеющих цвета, запаха и других органолептических признаков.

При наземном (подземном) ядерном взрыве огненный шар каса-ется поверхности земли. Окружающая среда сильно нагревается, значительная часть грунта и скальных пород испаряется и захватыва-ется огненным шаром. Радиоактивные вещества оседают на расплав-ленных частицах грунта. В результате образуется мощное облако, состоящее из огромного количества радиоактивных и неактивных оплавленных частиц, размеры которых колеблются от нескольких микрон до нескольких миллиметров. В течение 7 – 10 минут радио-активное облако поднимается и достигает своей максимальной высо-ты (у мегатонного боеприпаса – до 25 км), стабилизируется, приоб-ретая характерную грибовидную форму, и под действием воздушных потоков перемещается с определенной скоростью и в определенном направлении. Большая часть радиоактивных осадков, которая вызы-вает сильное заражение местности, выпадает из облака в течение 10 – 20 часов после ядерного взрыва.

При воздушном и высотном взрывах огненный шар не касается поверхности земли. При воздушном взрыве почти вся масса радио-активных продуктов уходит в стратосферу, и только небольшая часть остается в тропосфере. Из тропосферы радионуклиды выпа-дают в течение 2 месяцев, а из стратосферы – 7 лет. За это время радиоактивно зараженные частицы уносятся воздушными потока-ми на большие расстояния от места взрыва и распределяются на огромных площадях. Поэтому они не могут создать опасного ра-диоактивного заражения местности. Опасность может представ-лять лишь радиоактивность, наведенная в грунте и предметах, рас-положенных вблизи эпицентра воздушного ядерного взрыва. Раз-меры этих зон, как правило, не будут превышать радиусов зон полных разрушений (до 4 км).

Форма следа радиоактивного облака зависит от направления и скорости ветра. На равнинной местности при постоянном направле-

22

нии и скорости ветра радиоактивный след имеет форму вытянутого эллипса (рис. 6). Наиболее высокая степень заражения наблюдается на участках следа, расположенных недалеко от центра взрыва и на оси следа. Здесь выпадают более крупные оплавленные частицы ра-диоактивной пыли. Наименьшая степень заражения наблюдается на границах зон заражения и на участках, наиболее удаленных от цен-тра наземного ядерного взрыва. Зараженность территории всегда увеличивается при дожде, снеге, тумане за счет конденсации.

При наземном взрыве слои почвы перемешиваются с РВ и поднимаются вверх, а уже из пылевого облака крупные частицы оседают вблизи эпицентра взрыва, поэтому зараженность террито-рии здесь намного выше. Таким образом, зараженность местности РВ при взрыве будет тем больше, чем крупнее частицы, чем мень-ше высота подъема облака, чем меньше скорость ветра и больше влажность.

При подземном взрыве выбрасывается большое количество грунта на небольшой территории. При подводном взрыве все РВ остаются в воде, поэтому заражение воды столь же высокое, как высока наведенная радиоактивность за счет нейтронного потока, действующего на воду.

Зоны радиоактивного заражения образуются в районе ядер-ного взрыва и на следе радиоактивного облака (рис. 6). Заражен-ность местности может также возникнуть в результате применения противником радиологического оружия, например снарядов, начи-ненных обедненным ураном. Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва и экспозиционной дозой радиации (гамма-излучения), полученной за время от начала заражения до времени полного распада радиоактивных веществ.

Уровнем радиации называют мощность экспозиционной дозы (Гр/ч) на высоте 0,7 – 1 м над зараженной поверхностью. Зараже-ние техники, предметов, одежды, продовольствия, воды, а также кожных покровов людей и животных дозиметрами ДП-5В и ДП-3Б измеряют в миллирентгенах в час: 1 мР/ч=10–3 Р/ч=10–5 Гр/ч. Мест-ность считается зараженной радиоактивными веществами при уровне радиации 500 мР/ч и выше.

Уровень радиации зависит от плотности потока гамма-квантов и их энергии. Энергия гамма-квантов со временем изменяется не-

23

значительно, а плотность их уменьшается прямо пропорционально уменьшению активности радиоактивных продуктов. Естественные процессы непрерывного распада радиоактивных продуктов приво-дят к спаду уровня радиации с течением времени, особенно резко в первые часы после взрыва Так, если через 1 час после взрыва при-нять уровень радиации равным 100 Р/час, то через 7 часов он со-ставит 10 Р/ч, через 49 часов – 1 Р/ч и т. д. Пользуясь законо-мерностью спада уровня радиации во времени после взрыва, мож-но с достаточной точностью оценить радиационную обстановку.

В зависимости от степени радиоактивного заражения и воз-можных последствий внешнего облучения в районе ядерного взры-ва и на следе радиоактивного облака выделяют зоны умеренного, сильного, опасного и чрезвычайно опасного заражения. Границы зон на радиоактивно зараженной местности (см. рис. 6) определяют по значениям экспозиционных доз гамма-излучения, получаемых за время от 1 часа после взрыва до полного распада радиоактивных веществ.

Зона умеренного заражения (зона А). Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва – 8 Р/час, через 10 часов – 0,5 Р/час. Экспозиционная доза излучения за время полного распада РВ колеблется от 40 до 4 000 Р. В зоне А работы на объектах не прекращаются, а работы на открытой местности, расположенной ближе к ее внутренней границе, должны быть пре-кращены на первые после взрыва несколько часов.

Зона сильного заражения (зона Б). Уровень радиации на внеш-ней границе через 1 час после взрыва составляет 80 Р/час, через 10 часов – 5 Р/час. Экспозиционная доза излучения за время полного распада РВ колеблется от 400 до 1 200 Р. В зоне Б работы на объек-тах прекращаются до одних суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях, подвалах или других укрытиях.

Зона опасного заражения (зона В). Уровень радиации на внешней границе через 1 час – 240 Р/час, через 10 часов – 15 Р/час. На внешней границе зоны экспозиционная доза гамма-излучения до полного распада РВ составляет 1 200 Р, на внутренней границе – 4 000 Р. В этой зоне работы на объектах прекращаются до 3 – 4 су-ток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях ГО.

Зона чрезвычайно опасного заражения (зона Г). Уровень ра-диации через 1 час – 800 Р/час, через 10 часов – 50 Р/час. На внеш-

24

ней границе зоны экспозиционная доза гамма-излучения до полно-го распада РВ составляет 4 000 Р. В зоне Г работы на объектах пре-кращаются на четверо и более суток, рабочие и служащие укры-ваются в убежищах. По истечении указанного срока уровень ра-диации на территории объекта спадает до значений, обеспечивающих безопасную деятельность рабочих и служащих в производственных помещениях.

Действие продуктов ядерного взрыва на людей, животных и растения. На следе радиоактивного облака поражающим дейст-вием обладают:

а) гамма-излучения, вызывающие общее внешнее облучение; б) бета-частицы, вызывающие при внешнем воздействии ра-

диационное поражение кожи, а при попадании бета-частиц внутрь организма – поражение внутренних органов;

в) альфа-частицы, представляющие серьезную опасность толь-ко при попадании внутрь организма.

Как и проникающая радиация в районе ядерного взрыва, общее внешнее гамма-облучение на радиоактивно зараженной местности вызывает у людей и животных лучевую болезнь. Дозы излучения, вызывающие заболевания, такие же, как и от проникающей радиа-ции. При внешнем воздействии бета-частиц у людей наиболее час-то отмечаются поражения кожи на руках, в области шеи, на голове; у животных – на спине, а также на морде при соприкосновении ее с радиоактивно зараженной травой. Различают кожные поражения тяжелой (появление незаживающих язв), средней (образование пу-зырей) и легкой (посинение и зуд кожи) степени.

Внутреннее поражение людей и животных может произойти при попадании радионуклидов внутрь организма главным образом с пищей и кормом. С воздухом и водой они будут попадать в орга-низм в таких количествах, которые не вызовут острого лучевого поражения с потерей трудоспособности людей или продуктивности животных. Всасывающиеся радиоактивные продукты ядерного взрыва распределяются в организме крайне неравномерно. Осо-бенно много концентрируется их в щитовидной железе (до 10 000 раз больше, чем в других органах), сердце (до 1 000 раз больше) и печени (до 100 раз больше). В связи с этим либо серьез-но нарушаются функции указанных органов, либо разрушается их структура, либо развиваются опухоли.

25

Радиоактивная пыль заражает почву и растения. В зависимости от размеров частиц на поверхности растений может задерживаться от 8 до 25 % выпавшей на землю радиоактивной пыли, при этом происходит диффузия радиоактивных веществ внутрь растений или всасывание их через корневую систему. Лучевое поражение у растений проявляется в замедлении развития, снижении урожая, понижении репродуктивного качества семян, клубней, корнепло-дов. При больших дозах излучения возможна гибель растений, проявляющаяся в усыхании.

Основным способом защиты населения следует считать изоля-цию людей от внешнего воздействия радиоактивных излучений, а также исключение условий, при которых возможно попадание ра-диоактивных веществ внутрь организма человека вместе с возду-хом и пищей. Наиболее целесообразный способ защиты от радио-активных веществ и их излучений – убежища и противорадиаци-онные укрытия, которые надежно защищают от радиоактивной пыли и обеспечивают ослабление гамма-излучения в сотни и тыся-чи раз. Стены и перекрытия промышленных и жилых зданий, осо-бенно подвальных и цокольных помещений, также ослабляют дей-ствие гамма-лучей. Толщина слоев половинного ослабления по гамма-излучению зависит от плотности материала. Например, слой воды, ослабляющий гамма-лучи в два раза, равен 13 см, а свинцо-вой пластины – 2 см.

Для защиты людей при работе в условиях радиоактивного за-ражения от попадания РВ в органы дыхания и на кожу применяют средства индивидуальной защиты. При выходе из зоны радиоак-тивного заражения необходимо пройти санитарную обработку, то есть удалить радионуклиды, попавшие на кожу и одежду.

Для расчета возможных экспозиционных доз излучения, полу-ченных спасателями при действиях на местности, зараженной ра-дионуклидами, необходимо знать коэффициенты ослабления облу-чения для различных сооружений и транспорта (табл. 2).

Аварии на радиационно-опасных объектах. Радиационно-опасными (РОО) называют объекты народного хозяйства, исполь-зующие в своей деятельности источники ионизирующего излуче-ния. Это около 450 атомных энергоблоков почти в 30 странах мира, из них 46 – в РФ и странах ближнего зарубежья. За всю историю атомной энергетики известно более 300 аварийных ситуаций. Наи-

26

более серьезные по загрязненной площади и последствиям для лю-дей считают катастрофы на ПО «Маяк« (Южный Урал, 1957) и на Чернобыльской АЭС (Украина, 1986). Кроме аварий источниками загрязнений могут быть предприятия всего ядерного цикла: добыча урана, его обогащение, переработка, транспортировка, хранение и захоронение отходов. Опасными являются различные отрасли нау-ки и промышленности, использующие изотопы: изотопная диагно-стика, рентгеновское обследование больных, рентгеновская оценка качества технических изделий. Радиоактивными могут быть раз-личные строительные материалы.

Таблица 2

Ослабление облучения населения в зависимости от типа укрытий

Наименование укрытий и транспортных средств Коэффициентослабления

Открытое расположение на местности Автомобили, автобусы, трамваи Железнодорожные вагоны и локомотивы

Производственные одноэтажные цеха Административные трехэтажные здания Жилые каменные дома: одноэтажные

и подвал двухэтажные и подвал трехэтажные и подвал пятиэтажные и подвал

Жилые деревянные дома: одноэтажные и подвал двухэтажные и подвал

1 2 3 7 6 10 40 15

100 20

400 27

400 2 7 8 12

При защите населения РФ от радиации руководствуются феде-ральными законами «Об охране окружающей среды» от 19.12.91, «Об использовании атомной энергии» от 21.11.95, «О радиационной безопасности населения» от 9.01.96,

27

«О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.99.

Радиационную аварию можно определить как неожиданную ситуацию на радиационно-опасном объекте, следствием которой является облучение людей и нарушения норм радиационной безо-пасности населения. Обычно это – тепловой взрыв мощностью не более 1% атомной энергии.

По масштабам радиационные аварии бывают локальными (в пределах одного здания), местными (в пределах территории пред-приятия) и общими.

Основные поражающие факторы радиационных аварий сле-дующие:

– воздействие внешнего облучения; – внутреннее облучение от попавших внутрь организма чело-

века радионуклидов; – комбинированное воздействие радиационных и нерадиаци-

онных факторов (механическая травма, термическая травма, хими-ческий ожог, интоксикация и т.п.).

Сразу после аварии основной опасностью является внешнее облучение. При правильном поведении поступление радионукли-дов внутрь организма исключено. Основное внимание должно быть обращено на изотопы йода, которые дают до 85% поглощен-ной дозы, накапливаясь в щитовидной железе. Наибольшая кон-центрация изотопов йода обнаруживается в молоке, что особенно опасно для детей.

Через 3 месяца после аварии основным агентом внутреннего облучения становится радиоактивный цезий и стронций, концен-трирующиеся в продуктах питания. Другие радионуклиды имеют значительно меньшее значение, особенно при коротком периоде полураспада.

В целом характер распределения радионуклидов в организме человека следующий:

– накопление в скелете (кальций, стронций, радий, плутоний); – концентрация в печени (церий, лантан, плутоний); – йод (щитовидная железа); – мышцы, особенно сердечная (цезий); – равномерно распределены по органам (тритий, углерод,

инертные газы).

28

В качестве предельно допустимой дозы (ПДД) разового облу-чения персонала международная комиссия по радиационной защите рекомендовала дозу до 0,25 Зв, а при профессиональном хрониче-ском облучении – до 0,05 ЗВ в год. Для населения дозы рекомендо-ваны в 10 раз меньшие. Известно, что доза в 1 Зв на поколение уд-ваивает частоту мутаций. Мутагенный эффект принято отсчитывать с дозы в 0,07 мЗв (0,55 мЗв) в год. При общем внешнем облучении человека дозой 0,5 Зв развивается хроническая лучевая болезнь, а с дозы 1 Зв – острая. Тяжесть болезни зависит от дозы, и при облуче-нии в дозе свыше 6 Зв человек без лечения обречен, как и при лече-нии после дозы свыше 10 Зв. Смерть здесь лишь вопрос времени. Возможна смерть при облучении (смерть «под лучом») при дозе по-рядка 200 Зв. Локальное облучение человек переносит значительно лучше, поэтому в онкологической практике нередко применяют ме-тод облучения злокачественного новообразования в теле человека дозой порядка 20 – 80 Зв, которую новообразование получает в те-чение одного – двух месяцев. Интересно отметить, что для стерили-зации мяса на длительное хранение используют дозы до 60 000 Зв, для стерилизации хирургических инструментов – до 45 000 Зв. Это обеспечивает 100-процентную гибель бактерий и их спор.

Мероприятия по ограничению облучения населения в условиях радиационной аварии могут быть сведены к следующим:

– необходимо максимально быстро, но с учетом возможных последствий для персонала, восстановить контроль над источни-ком радиоактивного загрязнения;

– польза от защитных мероприятий должна превышать вред, наносимый ими;

– срочные меры защиты следует применять, если ожидаемая доза за двое суток составит 1 Зв;

– при хроническом облучении защитные мероприятия стано-вятся обязательными, если годовые поглощенные дозы могут пре-высить 0,1 Зв.

При аварии, повлекшей за собой загрязнение обширной терри-тории, устанавливаются следующие зоны:

– чрезвычайно опасного заражения, или санитарно-защитная (радиус 3 км, мощность излучения до 0,14 Зв\час);

– опасного заражения, или опасного загрязнения (радиус 30 км, мощность излучения до 0,042 Зв\час);

29

– сильного заражения, или зона наблюдения (радиус 50 км, мощность излучения до 0,014 Зв\час или до 14 мЗв\час);

– умеренного заражения, или зона проведения защитных меро-приятий (радиус 100 км, мощность излучения до 1,4 мЗв\час).

Для защиты персонала и населения на радиационно-опасном объекте должны быть:

– автоматизированная система контроля радиационной обста-новки;

– система оперативного оповещения персонала и населения в пределах 30-километровой зоны, наличие здесь же встроенных за-щитных сооружений;

– перечень населенных пунктов (населения), подлежащих эва-куации;

– запас медикаментов, средств индивидуальной защиты для обеспечения безопасной жизнедеятельности населения;

– обучение населения действиям до и после аварии, проведе-ние учений на РОО и прилегающих территориях;

– наличие средств и обученного персонала для проведения ра-диационной разведки.

Занятие 2. Методы контроля за радиоактивным заражением

продуктов питания, питьевой воды и строительных материалов

Контрольные вопросы: 1. Оснащение лаборатории радиационной гигиены центра сан-

эпиднадзора по Ярославской области. 2. Законы о радиационной безопасности населения 1996 и

1999 годов. 3. Методы контроля за радиоактивностью молока, мяса, ово-

щей, хлеба. 4. Методы контроля за радиоактивностью питьевой воды. По-

нятие о барбатировании воды. 5. Методы контроля за радиоактивностью местных строитель-

ных материалов: песка, щебня, бетона и кирпича.

30

Работа 1. Методы контроля радиоактивности пищевых продуктов и питьевой воды

Для работы необходим учебный видеофильм о работе лабора-тории радиационной гигиены центра санэпиднадзора по Ярослав-ской области.

Порядок выполнения работы: после просмотра видеофильма записать название и суть методов оценки радиоактивности продук-тов питания, питьевой воды.

Вопросы для самоконтроля: 1. Откуда берут пробы воды для определения ее радиоактивно-

сти? 2. Почему в пробах пищевых продуктов и питьевой воды не

определяется гамма-активность? 3. Как устроен прибор УМФ-1500 Д? Чем классическая мето-

дика работы с ним отличается от ускоренной? 4. Назвать пределы допустимой радиоактивности пищевых

продуктов и питьевой воды. На основании полученных данных сделать выводы о возмож-

ностях каждого метода.

Работа 2. Методы контроля радиоактивности строительных материалов

Для работы необходим учебный видеофильм о работе лабора-тории радиационной гигиены центра санэпиднадзора по Ярослав-ской области.

Порядок выполнения работы: после просмотра видеофильма записать название и суть методов оценки радиоактивности строи-тельных материалов.

Вопросы для самоконтроля: 1. Откуда берут пробы строительных материалов для опреде-

ления их радиоактивности? 2. Почему в пробах строительных материалов не определяется

альфа-активность?

31

3. Назовите пределы допустимой радиоактивности строитель-ных материалов и их классность.

4. Назовите приборы для определения удельной эффективной активности строительных материалов и особенности работы с ними.

На основании полученных данных сделать выводы о возмож-ностях каждого метода.

Работа 3. Оценка показаний бытового дозиметра Белла

Для работы необходимо: ДП Белла. Дозиметр Белла (рис. 7) предназначен для измерения мощности

дозы (МД) гамма-лучей. Установлено, что последствия облучения определяются не мощностью дозы, а суммарной полученной дозой, то есть мощностью дозы помноженной на время, в течение которого облучается человек. Например, если мощность дозы внешнего об-лучения составляет 0,11 микрозиверта в час (мкЗв/ч), то облучение в течение года (8 800 часов) создаст дозу почти в 1 000 мкЗв/ч или 1 миллизиверт (мЗв). Мощность дозы (МД) естественного фона со-ставляет от 0,08 до 0,17 мкЗв/ч и в зависимости от местных условий может увеличиваться до 0,60 мкЗв/ч (годовой предел безопасности для основного населения 5 мЗв). Известно, что гранитные породы радиоактивны и поэтому вблизи гранитной стены МД излучение может возрасти на 0,15 мкЗв/ч над фоновым значением. Для населе-ния, проживающего вблизи атомных электростанций, установлен больший предел – 2,4 мкЗв/ч (годовой предел безопасности – 20 мЗв). Во всех случаях повышения уровня внешнего излучения рекомендуется сообщить об этом представителям региональных управлений по защите прав потребителей и получить от них квали-фицированные рекомендации о поведении в этих условиях.

При помощи дозиметра можно также оценить радиоактивное загрязнение продуктов питания по их внешнему гамма-излучению. Минимальный уровень радиоактивного загрязнения, требующий внимания, в соответствии с рекомендацией НКРЗ установлен в 4 килобеккереля на кг (литр) – 4 кБк/кг (л) или 10-7 Кюри/кг(л). В настоящее время, после Чернобыльской катастрофы, основными дозообразующими радионуклидами являются цезий-137, который концентрируется в молоке и мясе, и стронций-90, который концен-

32

трируется в костях животных. Для контроля уровня загрязнения молока или мясопродуктов необходимо дозиметр разместить вплотную левым боком (там находится центр чувствительной об-ласти детектора) к емкости, содержащей 1 литр молока или 1 кг мяса (мясопродукта), можно через полиэтиленовую пленку или бумагу. Если загрязнение контролируемого продукта достигает 4 кБк/кг(л), показания дозиметра должны превышать на 0,15 мкЗв/ч фоновые. При обнаружении такого радиоактивного за-грязнения продукта питания рекомендуется отказаться от его по-требления или ограничить потребление вдвое по сравнению с обычным рационом питания.

Рис. 7. Устройство бытового дозиметра Белла

Индикатор напряжения батареи питания

Кнопка “МЭД – контр. питания” для включения режима определения

МЭД и контроля напряжения батареи питания

Цифровое жидкостное табло

Крышка батарейного отсека

Выключатель режима “Поиск”

Выключатель питания

33

Если излучение от продуктов питания составит 0,3 мкЗв/ч и более над уровнем фона, потребление таких продуктов не должно превышать четверти рациона. При 1мкЗв/ч – не более одной деся-той. При обнаружении радиоактивного загрязнения продуктов пи-тания рекомендуется сообщить об этом представителям региональ-ных управлений по защите прав потребителей и получить от них квалифицированный совет.

МЭД – мощность эквивалентной дозы. Измерения МЭД осу-ществляются автоматически через каждые 30 секунд или вручную, путем кратковременного нажатия на кнопку “МЭД – контроль пи-тания”. Время измерения 30 секунд, при этом на цифровом табло после каждой цифры индицируются точки: 0.0.2.3. Исчезновение точек сигнализирует об окончании работы: 0 0.2 3. Это соответст-вует 0,23 мкЗв/час.

При естественном фоновом излучении дозиметр должен пода-вать звуковые сигналы от 10 до 60 в минуту. При повышении ин-тенсивности излучения частота звуковых сигналов возрастает. По-казания дозиметра на табло после замера будут сохраняться 30 се-кунд, а затем опять произойдет обнуление табло: 0.0.0.0.

Для более точного определения МЭД внешнего излучения не-обходимо снять 5 показаний МЭД и вычислить среднее арифмети-ческое значение. Для получения значения МЭД в мкР/ч (мR/h) не-обходимо показания дозиметра умножить на 100, например: 0,23 (мкЗв/ч) х 100 = 23 (мкР/ч).

Задание. Определить радиоактивность питьевой воды. Для

этого наполнить кювету до краев водой из водопроводного крана и, положив прибор левым боком на край сосуда, провести замеры шесть раз подряд. Найти среднее арифметическое показаний.

Затем следует определить фон, расположив прибор на столе. И из первого среднего следует вычесть второе среднее. Разница пока-заний будет соответствовать радиоактивности продукта.

На основании полученных данных оформить протокол и сде-лать выводы.

34

Работа 4. Оценка показаний бытового дозиметра РКСБ-104

Для работы необходимо: РКСБ-104. Прибор (рис. 8) предназначен для индивидуального использо-

вания с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он совмещает функции дозиметра и радиометра и позволяет измерять:

1. Мощность полевой эквивалентной дозы излучения (мкЗв/ч). 2. Плотность потока при излучении с поверхности (1/с·см2). 3. Удельную активность для радионуклида цезий-137 в веще-

ствах (Бк/кг). 4. Подавать звуковую сигнализацию при повышении порогово-

го значения мощности эквивалентной дозы излучения, установлен-ного потребителем.

Рис. 8. Устройство комбинированного прибора для измерения ионизирующих излучений РКСБ-104

При переполнении индикатора на табло слева появляется сим-

вол: ÷

35

При разряде батареи питания на индикаторе справа появляется символ: V.

На задней панели прибора знаком «+» указан центр располо-жения счетчиков.

Измерение мощности полевой эквивалентной дозы излучения – Н (мкЗв/ч)

1. Снять заднюю крышку-фильтр и поставить в положение «1» 3, 4, 5, 7-й движки кодового переключателя, считая сверху; а в по-ложение «0» – 1, 2, 6, 8-й движки.

2. Поставить заднюю крышку-фильтр на место. 3. Поставить тумблеры на передней панели в положения:

«х0,01»; «Раб», и «Вкл». Примерно через 18 секунд прибор выдает прерывистый звуко-

вой сигнал, а на табло появится символ «F» и 4-разрядное число. Для определения мощности эквивалентной полевой дозы излуче-ния умножьте значащую часть числа на пересчетный коэффициент 0,01 и получите результат в микрозивертах в час. Например: на табло 0018, значимая часть 18; 18 х 0,01 = 0,18 мкЗв/ч (18 мкР/ч). При величинах мощности экспозиционной полевой дозы излучения менее 10 мкЗв/ч повторите измерения при нижнем положении ле-вого тумблера передней панели прибора (х0,001). При этом время измерения увеличивается до 180 секунд, а показания прибора ум-ножают на 0,001. Например: на табло 0182, значимая часть 182; 182 х 0,001 = 0,182 мкЗв/ч (18,2 мкР/ч).

Измерение загрязненности поверхностей излучающими радионуклидами

1. Снять заднюю крышку-фильтр и поставить в положение «1» 2, 4, 6, 7-й движки кодового переключателя, считая сверху; а в по-ложение «0» – 1, 3, 5, 8-й движки.

2. Поставить заднюю крышку-фильтр на место. Поставить тумблеры на передней панели в положения:

«х 0,01»; «Раб», и «Вкл». Снимите фоновое показание прибора, которое установится на

табло приблизительно через 18 секунд после включения прибора (запомните или запишите показания). Например: на табло 0018; 18 х 0,01 = 0,18 (1/с · см

2). Выключите прибор тумблером на перед-

36

ней панели пробора: «Выкл». Затем снимите заднюю крышку-фильтр и поместите прибор над исследуемой поверхностью, пред-варительно положив на нее полиэтиленовую пленку. Включите прибор тумблером на передней панели пробора: «Вкл». Запишите или запомните второе показание прибора, установившееся во время действия прерывистого сигнала. Например: 0243; 243 х 0,01 = 2,43 (1/с · см

2). Величину загрязненности поверхности определяют как разницу между вторым и первым показателем: 2,43 – 0,18 = 2,25 (1/(с · см

2). Для получения более точного результата при величинах плотности потока излучения с поверхности менее 10 (1/с · см2), ле-вый крайний тумблер передней панели прибора ставят на «х0,001». При этом время замера увеличивается до 180 сек.

Измерение удельной активности радионуклида цезий-137

1. Снять заднюю крышку-фильтр и поставить в положение «1» 1, 4, 5, 7-й движки кодового переключателя, считая сверху; а в по-ложение «0» – 2, 3, 6, 8-й движки.

2. Поставить тумблеры на передней панели в положения: «х20»; «Раб». Заполните измерительный кювет (половину упаков-ки) заведомо чистой в радиационном отношении водой до метки у края бортика внутри кювета и поставьте прибор на кювет горизон-тально, передней панелей вверх. Включите прибор тумблером «Вкл». Снимите и запишите 5 показаний прибора, выключая и включая пробор после каждого из них для ускорения измерений, и найдите их среднее арифметическое.

3. Вылить воду из кювета, просушить его и заполнить иссле-дуемым веществом (раствором) до той же метки. Вновь установить прибор на кювет и включить его, произведя 5 замеров (см. выше). Величина удельной активности (Аm) радионуклида цезий-137 в ис-следуемом веществе равна разнице между вторым и первым сред-неарифметическим показателем, умноженным на 20.

При переполнении табло счетной информацией, когда на нем индицируются 4-разрядные числа, превышающие 9999, а перед числом появляется символ «-:-», измерения удельной активности надо повторить при верхнем положении левого тумблера на перед-ней панели прибора (х200), а при расчетах разницу средних ариф-метических умножить на 200.

37

Установка порога срабатывания сигнализации, необходимого потребителю

1. Снять заднюю крышку-фильтр и поставить в положение «1» 3, 4, 5, 7-й движки кодового переключателя, считая сверху; а в по-ложение «0» – 1, 2, 6, 8-й движки. Это соответствует порогу сраба-тывания прибора в 1,1 мкЗв/ч.

2. Поставить заднюю крышку-фильтр на место. 3. Поставить тумблеры на передней панели в положения:

х0,001; «Деж», и «Вкл». При превышении внешним фоном излучений величины, соот-

ветствующей установленному порогу, прибор выдаст непрерывный звуковой сигнал.

Задание. Освоить все четыре варианта использования прибора. Замерить фоновое значение радиоактивности, загрязнение поверх-ности, удельную радиоактивность и проверить порог срабатывания сигнализации. Оформить протокол наблюдений, сделать выводы.

Работа 5. Анализ спектра радиоактивного излучения фона

Для работы необходимо: источник излучения и дозиметр РКСБ-104.

Порядок выполнения работы: Руководствуясь изложенным выше порядком работы с прибором, проведите 6 замеров фонового значения гамма-фона. Найдите среднее арифметическое. Затем, удалив защитную крышку с датчиков прибора, проведите 6 замеров бета- и гамма- значений фоновой активности.

Вычислите структуру спектра радиоактивного излучения фона. На основании полученных данных оформить протокол и сде-

лать выводы.

Работа 6. Оценка показаний дозиметра радиометра ДРБП-03

Для работы необходимо: дозиметр-радиометр ДРБП-03, кото-рый имеет встроенный измерительный блок и сменные измери-тельные блоки (блоки детектирования). Время гаммаметрии – до 26 с, а альфа- и бетаметрии – до 70 с. Погрешность замеров состав-

38

ляет не более 15% для гамма-излучений и не более 20% для альфа- и бетаметрии.

Дозиметр-радиометр ДРБП-031 работает в следующих режи-мах:

1. Можно измерить мощность эквивалентной дозы рентгенов-ского и гамма-излучения встроенным в прибор детектором. Для этого необходимо включить прибор, установить переключателем диапазонов первый канал и дождаться результатов замера. При ра-боте прибор каждую секунду выдает среднее значение мощности эквивалентной дозы. При зашкаливании прибора следует перейти на второй канал.

8 5, 9, 10

3 1 2,6 7 4

Рис. 9. Комплект дозиметра-радиометра ДРБП-03: 1 – пульт управления; 2 – блок детектирования БДБА-02; 3 – блок детектирования БДГ-01; 4 – штанга; 5 – крышка-фильтр сплошная; 6 – рабочая крышка с секторными окнами; 7 – зарядное устройство; 8 – аккумулятор; 9 – головные телефоны; 10 – технический паспорт.

2. Можно измерить мощность эквивалентной дозы рентгенов-

ского и гамма излучения выносным детектором БДГ-01. Для этого необходимо подсоединить блок БДГ-01, включить прибор, устано-вить переключателем диапазонов четвертый канал и дождаться ре-зультатов замера.

3. Можно измерить плотность потока бета-излучений вынос-ным блоком детектирования БДБА-02. Для этого необходимо под-соединить блок БДБА-02, включить прибор, установить переклю-чателем диапазонов третий канал и дождаться результатов замера гамма-составляющей фона. Затем поменять крышку датчика на ра-

39

бочую, сделать замер и, дождавшись результатов, вычесть из вто-рого значения первое. Так находим плотность бета-потока.

4. Можно измерить плотность потока альфа-излучений вынос-ным блоком детектирования БДБА-02. Для этого необходимо под-соединить блок БДБА-02, включить прибор, установить переклю-чателем диапазонов канал 3.1. С закрытым крышкой блоком найти гамма-составляющую фона, затем снять крышку датчика и найти альфа- и гамма- составляющие фона. По разнице показаний нахо-дим плотность альфа-потока.

Задания: 1. Сделать шесть замеров и высчитать среднеарифметическую

гамма-составляющую фона встроенным детектором. 2. Сделать шесть замеров и высчитать среднеарифметическую

гамма-составляющую фона выносным детектором. Сравнить полу-ченные данные с первой работой.

3. Сделать шесть парных замеров и высчитать бета-составляю-щую фона для каждой пары замеров. Рассчитать среднеарифмети-ческую бета-составляющую фона.

4. Сделать шесть парных замеров и высчитать альфа-составля-ющую фона для каждой пары замеров. Рассчитать среднеарифме-тическую альфа-составляющую фона.

На основании полученных данных оформить протокол и сде-лать выводы.

Занятие 3. Значение радона в радиационной экологии. Его роль в формировании индивидуальной эквивалентной дозы

Контрольные вопросы: 1. Происхождение радона. 2. Места наибольшей концентрации радона в здании. Контроль

за содержанием радона в зданиях. ПДД радона. 3. Методики определения радона. 4. Особенности приборов МКС, РРА, Рамон, комплексной ка-

меры.

40

5. Назовите дочерние продукты распада радона и периоды их полураспада.

6. Значение радона в индивидуальной дозе населения Ярослав-ской области.

Работа 1. Методы определения содержания радона в воздухе и воде

Для работы необходимо: учебный видеофильм о работе лабо-ратории радиационной гигиены центра санэпиднадзора по Яро-славской области.

Порядок выполнения работы: Посмотрите часть фильма и об-ратите внимание на методики и приборы, позволяющие определить содержание радона и дочерних продуктов его распада в воздухе.

На основании полученных данных сделать выводы о возмож-ностях каждого прибора и методики его применения.

Работа 2. Определение содержания радона и дочерних продуктов его распада

в воздухе помещений Таблица 3

Энергия альфа-частиц и период полураспада радона и его дочерних продуктов

Нуклид Энергия, МэВ Период полураспада,

Т 1/2 222Rn (Rn) 5,481 3,824 суток 218Po (RaA) 5,998 3,05 мин 2i4Bi (RaC) 5,268 ( 5,8%) 5,448 (53,9%)

5,514 (39,2%) 19,9 мин

214Po (RaC) 7,684 1,64-10 4 с 210Po (RaF) 5,305 138,4 суток 220Rn (Th) 6,287 55,6 с 216Po (ThA) 6,777 0,15 с 212Bi (ThC) 5,758 (1,6%) 6,046 (70%)

6,086J27%i 60,54 мин

212Po (ThC) 8,780 3,05-10-7 с

41

Для работы необходимо: портативный радиометр радона РРА-01 М.

Диапазон измерений прибора от 20 до 20 000 Бк·м 3 при отно-сительной погрешности 20 – 30%. В качестве индикаторов в при-боре использован поверхностно-барьерный полупроводниковый детектор ДКПС-100 (200).

Рис. 10. Внешний вид портативного радиометра радона:

1 – кнопка "Пуск"; 2 – лицевая панель блока управления; 3 – светодиод (превышение контрольного уровня); 4 – жидкокристаллический индикатор; 5 – переключатель "Режим" для установки времени экспозиции; 6 – сетевой тумблер; 7 – гнездо для подсоединения сетевого блока питания; 8 – тумблер включения (выключения) звукового сигнала; 9 – тумблер включения (выключения) тест-генератора; 10 – тумблер установки дифференциального (интегрального) режима

измерений; 11 – гнездо для подсоединения многоканального амплитудного анализа-

тора; 12 – тумблер включения (выключения) воздуходувки; 13 – тумблер включения (выключения) высокого напряжения; 14 – светодиод (наличие высокого напряжения в камере); 15 – сетевой блок питания; 16 – ручка для переноса прибора; 17 – блок детектирования.

42

Порядок выполнения работы: 1. Подготовка радиометра. Переключатели на лицевой панели

радиометра перед его включением должны находится в следующих положениях (рис. 10):

5 – установите согласно выбранному времени экспозиции; 6 – в нижнем положении; 8 – в верхнем положении; 9 – в нижнем положении; 10 – в верхнем положении (дифференциальный режим); 12 – в нижнем положении; 13 – в нижнем положении. 2. Включение питания радиометра. Установите переключатель

«Сеть» на лицевой панели блока управления в верхнее положение. В этом случае прибор работает от автономного блока питания.

Подсоедините штекер сетевого блока питания к гнезду «Сеть». Установите вилку блока питания в розетку сети переменного тока (220 В, 50 Гц). При этом загорится индикатор на кожухе блока пи-тания, сигнализирующий о наличии напряжения в розетке сети пе-ременного тока. В этом случае прибор автоматически переходит на работу от сетевого блока питания и одновременно происходит за-рядка аккумуляторов. При разряде батареи на индикаторе информа-ции после первых трех старших разрядов начинают мигают точки.

3. Включение высокого напряжения. Установите переключатель «Высокое напряжение» в верхнее положение. Прогрейте прибор 2 – 3 минуты. За это время установится номинальное (1 400 В) высокое напряжение в камере с детектором, о чем будет свидетельствовать яркое свечение индикатора 14 на лицевой панели блока управления.

4. Проверка работы спектрометрического тракта. Установите переключатель 9 на лицевой панели блока управления в верхнее положение и нажмите кнопку «Пуск». На индикаторе должно заго-реться число 190±15%.

Установите переключатель 10 в нижнее положение (инте-гральный режим) и нажмите кнопку «Пуск». На индикаторе долж-но загореться число 352±15%.

5. Выключение радиометра производят переключателем «Сеть». Остальные переключатели возвращают в исходное положение.

При эксплуатации прибора в полевых условиях обеспечьте защиту блоков радиометра от прямого воздействия солнечных

43

лучей и атмосферных осадков, а также предварительно зарядите аккумуляторы.

Для работы извлеките радиометр из сумки для транспортировки. Снимите декоративную крышку с правой торцевой стенки корпуса прибора, которая крепится в пазах и извлекается из них путем пере-мещения в сторону передней панели радиометра. Отвинтите заглуш-ку на входном фланце для доступа воздуха в измерительную камеру.

Отбор проб воздуха рекомендуют проводить на высоте 0,5 м от стен и пола помещения. Кратность обмена воздуха в камере долж-на быть не менее трех чувствительных объемов камеры (1,5 л). Управление микровоздуходувкой осуществляется тумблером «Вкл.возд». Длительность работы воздуходувки фиксируется по часам и должна составлять не менее 3 минут. По окончании про-качки завинтите заглушку на входном фланце радиометра и уста-новите на место декоративную крышку. Если последующие изме-рения проводятся в помещении, в котором отбиралась проба, до-пускается не герметизировать камеру с помощью заглушки. Правую декоративную крышку поставить на место.

В начале определите уровень собственного фона. Для этого за-полните измерительную камеру чистым воздухом (содержание ра-дона-222 не должно превышать 20 Бк/м3). Включите питание ра-диометра и прогрейте прибор в течение 3 минут. Проверьте работу спектрометрического тракта. Нажмите кнопку «Пуск» и после окончания измерения с табло снимите показания числа зарегистри-рованных импульсов. Источник высокого напряжения должен быть выключен (тумблер «Высокое напряжение» в нижнем положении).

Измерение пробы. Отберите пробу анализируемого воздуха в

соответствии с настоящей инструкцией. С помощью переключате-ля «Режим» на передней панели радиометра установите желаемую длительность экспозиции. Длительность экспозиции выбирается в зависимости от величины объемной активности радона ОАР в из-меряемой пробе воздуха и необходимой погрешности измерений. При неизвестных заранее уровнях ОАР в обследуемом помещении рекомендуется сделать предварительное одиночное измерение в режиме «I» (10 минут). Затем включите источник высокого напря-жения с помощью тумблера «Высокое напряжение» (тумблер в верхнем положении). При стабилизации высокого напряжения

44

в камере должен ярко загореться контрольный индикатор на лице-вой панели блока управления.

После этого нажмите кнопку «Пуск». По окончании измерения на жидкокристаллическом индикаторе должна загореться точка по-сле четвертого разряда. Загорание точки на индикаторе по оконча-нии измерения дублируется звуковым прерывистым сигналом, ес-ли переключатель 8 находится в верхнем положении. Сигнал мож-но отключить, установив переключатель в нижнее положение. В случае последующих измерений другой пробы необходимо вы-ключить высокое напряжение и измерить остаточную ОАР. При работе от сети переменного тока во избежание наводок не следует работать рядом с мощными потребителями электроэнергии (холо-дильник, паяльник, электрочайник, насосы и т.п.).

В зависимости от режима измерений объемной активности ра-дона-222 меняется время замера (табл. 4). Предел погрешности из-мерений будет не более 30% при полученной величине ОАР мень-ше 100 Бк/м3 и не более 20% в диапазоне от 100 до 20 000 Бк/м3.

Таблица 4

Соотношение режима и времени измерений

Режим измерения Время измерения, мин.

I II III (Бк/м3) IV (интегральные измерения)

10 20 46

сутки

Переключатель «Режим» установите согласно выбранному

времени экспозиции. Объемная активность радона определяется по формуле:

А= N·K\Є·Т,

где А – объемная активность радона в Бк/м3; N – число зарегистрированных импульсов за промежуток вре-

мени Т;

45

K – поправочный коэффициент; Є – чувствительность прибора. Необходимо учитывать, что при повторных или многократных

измерениях одной и той же пробы и при одинаковом времени экс-позиции без выключения высокого напряжения поправочный ко-эффициент «К» уменьшается (табл. 5).

Таблица 5

Значения чувствительности радиометра и величины поправочных коэффициентов

Время, прошедшее после включения вы-сокого напряжения, мин/с

(10) 600

(20) 1 200

(30) 1 800

(40) 2 400

(50) 3 000

(60) 3 600

(70) 4 200

(80) 4 800

Поправочный коэффициент (К) 1,64 1,27 1,17 1,12 1,09 1,08 1,07 1,06 В=К·Тш/10 7,54 5,84 5,38 Чувствительность радиометра, Є Є = (3,66±0,37)·104

Третья строка в табл. 5 служит для быстрого расчета объемной

активности радона по результатам измерения в I или II режимах без использования формулы. Для расчета объемной активности ра-дона необходимо показания числа зарегистрированных импульсов N умножить на рассчитанный коэффициент В из третьей строки. Коэффициент В вычисляется один раз и вписывается в соответст-вующий столбец таблицы.

Время измерения в диапазоне от 100 до 20 000 Бк/м3 должно составлять не менее 10 минут, а в диапазоне измерений от 20 до 100 Бк/м3 – не менее 40 минут.

Для работы в режиме «Интегральные измерения» предусмот-рен пассивный режим измерения (IV). Длительность интегральных измерений имеет суточную экспозицию.

Перед началом измерений в пассивном режиме открыть пра-вую декоративную крышку и заменить внутренний фланец, удер-живающий аэрозольный фильтр, на кольцо из пластика, входящее в комплект прибора. При этом следует открутить четыре винта, рас-положенных на входном фланце, с помощью которых крышка прижимает резиновую уплотнительную прокладку фильтра к

46

фланцу. Пассивный режим отбора проб позволяет проводить смену объема анализируемого воздуха в камере за счет свободной диф-фузии через аэрозольный фильтр (время обмена с наружным воз-духом не превышает 30 минут).

Внимание! Убедиться в том, что тумблеры «Сеть» и «Вы-сокое напряжение» находятся в нижнем положении.

Установить переключатель «Режим» в положение IV или иное, указанное в табл. 5. Время начала и окончания измерения зафикси-ровать по внешнему таймеру и записать в рабочем журнале. По окончании измерений снять показания с цифрового индикатора. Время экспозиции (Т, с) равно разности между временем начала и окончания измерений.

Примечание. Необходимо помнить, что показания на цифровом инди-каторе изменяются циклическим образом. При достижении величины «9999» индикатор обнуляется и на нем начинает отображаться текущая информа-ция. Зная интенсивность регистрируемых импульсов, легко определить мо-мент обнуления и учесть его при дальнейших расчетах. При выключении тумблера «Сеть» информация для потребителя теряется.

По окончании интегральных измерений необходимо произве-сти обратную замену уплотняющего кольца на внутренний фланец. Завинтить заглушку на входном фланце и надеть декоративную крышку.

При превышении контрольного уровня (200 Бк/м3 ) ОАР в про-бе во всех режимах измерения через 8 минут срабатывает указатель (светодиод) «Контр. уровень».

Задание. Провести замер объемной активности радона в учеб-ной комнате. Обосновать выбранные параметры. Провести необхо-димые расчеты.

На основании полученных данных оформить протокол и сде-лать выводы.

47

Занятие 4. Применение источников ионизирующей радиации в медицине.

Рентгенология

Контрольные вопросы: 1. Знать суть методов радиационной диагностики в медицине:

гаммаметрии, гамма-хронографии, гамма-топографии, сцинтигра-фии, иммессионной КТГ.

2. Какие органы можно исследовать с их помощью? 3. Условия хранения радиофармпрепаратов. 4. Понятие о рентгенографии. Возможности метода. Флюоро-

графия. 5. Основы томографии и контрастной рентгенографии. Маммо-

графия. 6. Применение рентгеновских лучей в онкологии. 7. Понятие о кобальтовой «пушке». 8. Принципы и способы защиты медперсонала и пациента в

каждой конкретной методике. 9. Понятие о радиационном гормезисе. Есть ли он у медперсо-

нала отделений рентгено- и радиологии.

Работа 1. Применение радиологических методов исследований

Для работы необходимо: учебный видеофильм о работе радио-логического отделения клинической больницы им. Н.В. Соловьева, скенограммы печени, почек, щитовидной железы; сцинтиграммы печени, почек, головного мозга, гамма-хронограммы.

Порядок выполнения работы: – после просмотра видеофильма необходимо ответить на кон-

трольные вопросы и записать в рабочую тетрадь, какие радио-фармпрепараты применяют для исследования органов и систем че-ловека, их активность и периоды полураспада;

– после просмотра скенограмм необходимо записать в рабочую тетрадь какие радиофармпрепараты применяют для исследования печени, почек, щитовидной железы человека; их активность и пе-риоды полураспада;

48

– после просмотра сцинтиграмм печени, почек, головного моз-га записать в рабочую тетрадь какие радиофармпрепараты приме-няют для исследования печени, почек, щитовидной железы челове-ка, их активность и периоды полураспада;

– после просмотра реногаммахронограмм записать в рабочую тетрадь какие радиофармпрепараты применяют для исследования почек, их активность и периоды полураспада.

Работа 2. Применение рентгенологических методов исследований

Для работы необходимо: учебный видеофильм о работе рент-генологического отделения клинической больницы им. Н.В. Со-ловьева, рентгенограммы, флюорограммы, рентгеновская лампа.

Порядок выполнения работы: после просмотра видеофильма записать в рабочую тетрадь методы защиты медперсонала и паци-ентов при проведении рентгенологических исследований.

Работа 3. Применение рентгенотерапевтических методов исследований

Для работы необходимо: учебный видеофильм о работе рентгенотерапевтического кабинета областного онкологического диспансера.

Порядок выполнения работы: после просмотра видеофильма записать в рабочую тетрадь методы защиты медперсонала и паци-ентов при проведении рентгенотерапии.

Работа 4. Ознакомление с устройством кобальтовой «пушки»

Для работы необходимо: учебный видеофильм о работе каби-нета кобальтовой «пушки» областного онкологического диспансера.

Порядок выполнения работы: после просмотра видеофильма записать в рабочую тетрадь методы защиты медперсонала и паци-ентов при работе с кобальтовой «пушкой».

49

Занятие 5. Основные понятия радиационной экологии. Допустимые уровни загрязнений

и индивидуальных доз. Принципы защиты от ионизирующего излучения

Контрольные вопросы: 1. Понятие о радиации, радиоактивности, радионуклидах. 2. Единицы радиоактивности, допустимые уровни загрязнения

территории радионуклидами, социальная защита населения. 3. Свойства α-, β-, γ-лучей и потока нейтронов. 4. Особенности действия на организм внешнего, внутреннего,

общего и локального облучения. Зависимость последствий от эф-фективной дозы. Понятие о радиационном гормезисе.

5. Принципы защиты от радиации. Понятие о половинном слое ослабления у материалов.

6. ПДД и ПДУ ионизирующей радиации. Закон о радиацион-ной безопасности населения.

7. Основные дозообразующие радионуклиды при радиацион-ных авариях и ядерных взрывах

Для работы необходимо: таблицы по радиационной экологии. Порядок выполнения работы: под руководством преподавате-

ля в рабочую тетрадь необходимо конспективно записать ответы на поставленные вопросы вместе с выводами.

Занятие 6. Радиационный фон и его компоненты. Радиационно-гигиенические паспорта зданий и территорий на примере

г. Ярославля и Ярославской области

Контрольные вопросы: 1. Естественные и искусственные компоненты радиационного

фона, их доля в общей картине. 2. Галактическая радиация. Солнечные корпускулярные собы-

тия. Радиационные пояса Земли.

50

3. Естественная радиация земной коры, роль радона и дочер-них продуктов его распада. Радионуклиды организма человека.

4. Антропогеные составляющие радиационного фона. 5. Радиационно-гигиенические паспорта зданий и территорий

на местных примерах. 6. Учреждения, использующие открытые источники радиации

в своей работе, их местоположение в г. Ярославле. 7. Роль «камуфлетного» подземного ядерного взрыва 1971 года в

районе г. Кинешма в радиационной обстановке Ярославской области Для работы необходимо: таблицы по радиационной экологии. Порядок выполнения работы: в рабочую тетрадь под руково-

дством преподавателя необходимо конспективно записать ответы на поставленные вопросы вместе с выводами.

Занятие 7. Экологические последствия работы предприятий ядерного цикла

Контрольные вопросы: 1. Основные технологические этапы получения и использова-

ния ядерной энергии. 2. Добыча и переработка радиоактивного минерального сырья.

Урановые месторождения и обогатительные фабрики. 3. Ядерная энергетика: АЭС. Типы ядерных реакторов, ТВЭЛы. 4 Ядерное и термоядерное оружие. Критическая масса. Поли-

гоны для его испытания. Мирные ядерные взрывы. Радиационные аварии.

5. Радиоизотопы в науке, медицине, промышленности и сель-ском хозяйстве. Их судьба в окружающей среде.

6. Радиоактивные отходы: классификация и способы утилиза-ции.

7. Естественные радионуклиды природных углеводородов. Нефтешлам.

8. Транспортировка радиоактивного сырья и переработанного ядерного топлива.

Для работы необходимо: таблицы по радиационной экологии.

51

Порядок выполнения работы: в рабочую тетрадь под руково-дством преподавателя необходимо конспективно записать ответы на поставленные вопросы вместе с выводами.

Занятие 8. Экологическая безопасность космических полетов

Контрольные вопросы: 1. Негативные факторы, сопровождающие запуск космических

ракет: шум, вибрация, ударная волна, токсичные компоненты топ-лива.

2. Экологические последствия возможных аварий при запуске, например с радиоизотопным генератором.

3. Безопасность космического полета для космонавтов: ускоре-ние, невесомость, ионизирующая радиация, функциональные на-рушения. Их профилактика и последствия для организма.

Для работы необходимо: таблицы по радиационной экологии. Порядок выполнения работы: в рабочую тетрадь под руково-

дством преподавателя необходимо конспективно записать ответы на поставленные вопросы вместе с выводами.

52

Экзаменационные вопросы

1. Радиоэкология: определение, задачи, методы. 2. Механизм действия радиации на биологические объекты:

теория попадания и теория мишени. 3. Последствия действия ионизирующих излучений на человека. 4. Радиочувствительность живых организмов к летальным и

сублетальным дозам. 5. Радиационные эффекты на экосистемном уровне. 6. Последствия для биосферы испытаний ядерного оружия.

Основные радионуклиды, загрязняющие биосферу, их характери-стики.

7. Экологические перспективы для биосферы мирного исполь-зования ядерной энергии.

8. Радиоактивный фон и его составляющие, числовое значение, нормы безопасности.

9. Экологические проблемы промышленного ядерного цикла. 10. Виды ионизирующих излучений, их энергия, ионизирую-

щая и проникающая способности. 11. Единицы измерений радиоактивности и доз радиации,

мощность ионизирующих излучений. 12. Модели переноса радионуклидов по пищевым цепям. 13. Контроль за радиоактивностью в строительных материалах. 14. Контроль за радиоактивностью в продуктах питания и

питьевой воде. 15. Судьба радионуклидов в лесу. 16. Метод радиоактивных меток, его применение в биологии и

медицине. 17. Радиоактивные осадки и их экологические последствия для

различных видов почв. 18. Судьба радиоактивных отходов в биосфере. 19. Способы утилизации радиоактивных отходов. 20. Основные дозообразующие радионуклиды при авариях на

ядерных предприятиях.

53

21. Закон о радиационной безопасности населения. Понятие о предельно допустимых дозах облучения населения.

22. Способы индикации и регистрации радиации. 23. Устройство счетчика Гейгера-Мюллера и принцип его ра-

боты. 24. Устройство современных дозиметров на примере любого

прибора. 25. Радиоэкологический мониторинг, методы и приборы. 26. Радиофармпрепараты и методы их применения в медицине. 27. Способы снижения дозовой нагрузки населения при

рентгенологических исследованиях. 28. Радиопротекторы и радиосенсибилизаторы. Кислородный

эффект противолучевой защиты. 29. Поведение космических излучений в геомагнитном поле

Земли. 30. Радиоэкология космических полетов. 31. Радиационные микробиология и генетика. 32. Радиоэкология леса. 33. Радиоэкология сельскохозяйственных животных. 34. Особенности распространения радионуклидов в пригра-

ничных с Чернобылем областях.

54

Библиография

Основная литература 1. Радиация. Дозы, эффекты, риск. – М.: Мир, 1990. – 79 с. 2. Старков, В.Д. Радиационная экология / В.Д. Старков,

В.И. Мигунов. – Тюмень: ФГУ ИПП, 2003. – 304 с. 3. Пивоваров. Ю.П. Радиационная экология / Ю.П. Пивова-

ров. – М.: Академия, 2004. – 240 с. 4. Барсуков, О.А. Радиационная экология / О.А. Барсуков,

К.А. Барсуков. – М.: Научный мир, 2003. – 253 с. 5. Середняков, В.Е. Методическое руководство по безопасной

жизнедеятельности. Занятие 12 / В.Е. Середняков, Е.В. Шитова, И.В. Фокина. – Ярославль, ЯрГУ, 2003. – 48 с.

6. Холл, Э. Дж. Радиация и жизнь / Э. Дж. Холл. – М.: Меди-цина, 1989. – 256 с.

7. Ядерная энциклопедия / Сост. А.А. Ярошинская. – М.: БФЯ, 1996. – 656 с.

8. Ярмоленко, С.П. Радиобиология человека и животных / С.П. Ярмоленко, А.А. Вайнсон. – М.: Высшая школа, 2004. – 549 с.

Дополнительная литература 1. Виноградов, Ю.А. Ионизирующая радиация: обнаружение,

контроль, защита / Ю.А. Виноградов. – М.: СОЛОН, 2002. – 224 с. 2. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества

/ В.А. Баженов и др. – Л.: Химия, 1990. 464 с. 3. Григорьев, Ю.Г. Памятка населению по радиационной безо-

пасности / Ю.Г. Григорьев. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 16 с. 4. Колышкин, А.Е. Радиационная безопасность / А.Е. Колыш-

кин. – М.: Экологический вестник, 1995. –47 с. 5. Максимов, М.Т. Радиоактивные загрязнения и их измерения

/ М.Т. Максимов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 304 с.

55

Приложения Приложение 1

Радиоактивные излучатели ряда уран-радий

Названия Индексы Периоды

полураспадаТип распада

Доля гамма-излучателей (+) общей

мощности, %

Энергия гамма-лучей,

МэВ

Уран 238U

92 4,468х109лет альфа - -

Торий 234Th

90 24,1 сут бета +1,4

0,093 0,180

Протактиний 234Pa

91 1,17 мин бета +0,7 =1,00

Протактиний 234Pa

91 6,7 час бета -

-

Уран 234U

92 244 500 лет альфа -

-

Торий 230Th

90 77 000 лет альфа + 0,024 – 0,184

Радий 226Ra

88 1600 лет альфа - -

Радон 222Rn

86 3,82 дня альфа - -

Полоний 218Po

84 3,05 мин альфа, бета - -

Свинец 214Pb

82 26,8 мин бета +14,3 0,241 0,294

Астат 218At

85 2 с альфа - -

Висмут 214Bi

83 19,9 мин бета +83,6 1,729 – 2,420

Полоний 214Po

84 164,3 мкс альфа + 1,238 1,379

Свинец 210Pb

82 22,3 года бета + 0,350

Висмут 210Bi

83 5,012 сут бета - -

Полоний 210Po

84 138,38 сут альфа + 0,77

Свинец 206Pb

82 Стабильный - - -

56

Приложение 2

Радиоактивные излучатели ряда тория

Названия Индексы Периоды

полураспада Тип распада

Доля гамма-излучателей (+) общей мощности,

%

Энергия гамма-

лучей, МэВ

Торий 232Th

90 1,405х1010лет альфа – -

Радий 228Ra

88 5,75 года бета - -

Актиний 228Ac

89 6,13 ч бета +39,8 0,90

Торий

228Th 90

1,9131 года альфа + 0,084

Радий 224Ra

88 3,66 сут альфа - -

Радон 220Rn

86 55,6 c альфа - -

Полоний 216Po

84 0,15 c альфа +6,4 -

Свинец 212Pb

82 10,64 ч бета + 0,24

Висмут 212Bi

83 60,55 мин альфа, бета +21,5 0,04 – 2,20

Полоний 212Po

84 0,305 мкc альфа + -

Таллий 208Tl

81 3,07 мин бета +32,3 0,58 2,62

Свинец 208Pb

82 Стабильный - - -

57

Приложение 3

Радиоактивные излучатели ряда актиния

Названия Индексы Периоды

полураспада Тип

распада

Доля гамма из-лучателей (+) общей мощно-

сти, %

Энергия гамма-

лучей, МэВ

Уран 235U

92 7,038х108лет альфа - -

Торий 231Th

90 25,52 ч. бета - -

Протактиний 231Pa

91 3,276x104 лет альфа + -

Актиний 227Ac

89 27,773 года бета 98,8% альфа 1,2%

+ -

Торий 227Th

90 18,718 сут альфа + -

Франций 223Fr

87 21,8 мин бета + -

Радий 223Ra

88 11,4 дня альфа - -

Радон 219Rn

86 3,96 с альфа - -

Полоний 215Po

84 1,78 мкc альфа + -

Свинец 211Pb

82 36,1 мин бета - -

Висмут 211Bi

83 2,14 мин альфа 99,68%бета 0,32%

+ -

Полоний 211Po

84 516 мкc альфа - -

Таллий 207Tl

81 4,77 мин бета + -

Свинец 207Pb

82 Стабильный - - -

Примечание. Естественные радиоактивные семейства обладают рядом общих особенностей:

– родоначальники каждого семейства характеризуются большими периодами полураспада, находящимися в пределах 108 – 1010 лет;

– каждое семейство имеет в середине цепи превращений изотоп элемента, от-носящийся к группе благородных газов (эманацию);

– за радиоактивными газами следуют твердые короткоживущие элементы; – все изотопы трех радиоактивных семейств распадаются двумя путями: аль-

фа- и бета-распадами; – ряды заканчиваются стабильными изотопами свинца с массовыми числами

206, 208 и 207 соответственно для уранового, ториевого и актиниевого семейств.

58

Оглавление

Занятие 1. Способы индикации и замеров радиации. Освоение приборов ................................................................................... 3

Занятие 2. Методы контроля за радиоактивным заражением продуктов питания, питьевой воды и строительных материалов ............................................................................. 29

Занятие 3. Значение радона в радиационной экологии. Его роль в формировании индивидуальной эквивалентной дозы ............................................................. 39

Занятие 4. Применение источников ионизирующей радиации в медицине. Рентгенология ................................................. 47

Занятие 5. Основные понятия радиационной экологии. Допустимые уровни загрязнений и индивидульных доз. Принципы защиты от ионизирующего излучения ........ 49

Занятие 6. Радиационный фон и его компоненты. Радиационно-гигиенические паспорта зданий и территорий на примере г. Ярославля и Ярославской области ........................................................ 49

Занятие 7. Экологические последствия работы предприятий ядерного цикла ............................................. 50

Занятие 8. Экологическая безопасность космических полетов ............................................................ 51

Экзаменационные вопросы. ........................................................... 52

Библиография .................................................................................... 54

Приложения ....................................................................................... 55

59

Учебное издание

Середняков Владимир Евгеньевич

Радиационная экология

Практикум

Редактор, корректор О.Н. Скибинская Компьютерная верстка Е.Л. Шелеховой

Подписано в печать 29.12.2006 г. Формат 60х84/16. Бумага тип. Усл. печ. л. 3,49. Уч.-изд. л. 2,68.

Тираж 100 экз. Заказ

Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе ЯрГУ.

Отпечатано на ризографе.

Ярославский государственный университет.

150000 Ярославль, ул. Советская, 14.

60

61

В.Е. Середняков

Радиационная экология