Дозовые пределы облучения

Доза поглощенная - фундаментальная дозиметрическая величина, определяемая в виде:

,

где

D - поглощенная доза;

- средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме;

dm - масса вещества в этом элементарном объеме.

В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг) и имеет специальное название - грей (Гр).

Доза эквивалентная - поглощенная доза в органе или ткани человека, умноженная на соответствующий взвешенный коэффициент для данного излучения, :

,

где

–средняя поглощенная доза в органе или ткани T;

–взвешенный коэффициент для излучения R.

Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж/кг, имеющий специальное название зиверт (Зв).

Взвешенные коэффициенты () для отдельных видов излучения

Фотоны любых энергий.................................................................1

Электроны и мюоны любых энергий...........................................1

Нейтроны энергий: меньше 10 кэВ..............................................5

от 10кэВ до 100кэВ...............................……10

от 100кэВ до 2МэВ...............................…….20

от 2МэВ до 20МэВ.................................…...10

более 20МэВ...........................................…...5

Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2МэВ........…5

Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра.................…...20

Доза эффективная - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и его отдельных органов с учетом их радио-чувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органе на соответствующий взвешенный коэффициент для данного органа или ткани:

где

–эквивалентная доза в ткани Т за время

W_T – взвешенный коэффициент для ткани Т.

Единицей измерения эффективной дозы – Дж/кг, которая имеет специальное наименование – зиверт (Зв).

Взвешенные коэффициенты для тканей и органов

Гонады .................................…..........................................0,20

Костный мозг(красный) ..................................................0,12

Легкие, желудок, толстый кишечник .............................0,12

Печень, пищевод, щитовидная железа ...........................0,05

Грудная железа, мочевой пузырь ...................................0,05

Клетки костных поверхностей, кожа .............................0,01

Остальное….......................................................................0,05

При облучении всего тела используют коэффициент органа с наибольшей радиочувствительностью, то есть W_Т = 0,2 для органов размножения (гонады).

Предел годовой эффективной (или эквивалентной) дозы – величина эффективной (или эквивалентной) дозы техногенного излучения, которая не должна превышаться за год; пределы дозы устанавливаются на уровнях, которые должны быть признаны в качестве предельно допустимых в условиях нормальной работы.

Таблица 1 – Основные техногенные дозовые пределы

Наименование величины	Дозовые пределы
	лица из персонала * (группа А)	лица из населения
Эффективная Доза, Е	20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год	1 мЗв в год в среднем за любые последова-тельные 5 лет , но не более 5 мЗв в год
Эквивалентная доза, Н, за год в: хрусталике коже кистях и стопах	150 мЗв 500 мЗв 500 мЗв	15 мЗв 50 мЗв 50 мЗв

* Дозы облучения как и все остальные допустимые производственные уровни персонала группы Б не должны превышать 1/4 значений для персонала группы А.

Экспозиционная доза – является количественной характеристикой ионизирующих излучений (Кл/кг):

где

dQ – суммарный электрический заряд ионов одного знака в элементарном объеме, Кл;

dm – масса воздуха в этом элементарном объеме.

За единицу экспозиционной дозы принимают кулон на килограмм (Кл/кг), при которой сопряженное с этим излучением корпускулярная эмиссия на 1 кг сухого атмосферного воздуха создает ионы, несущие заряд 1 Кл электричества каждого знака.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы ионизирующих излучений является рентген (Р):

1 Р = 2,58 × 10^-4 Кл/кг

Мощность экспозиционной дозы – это приращение экспозиционной дозы в единицу времени (Р/с, Р/ч).

Для оценки воздействия ионизирующих воздействий на человека не разрешается использование экспозиционной дозы из-за различной проникающей и ионизирующей способности излучений в воздухе и в биологической ткани. Учитывая, что взвешенные коэффициенты для – и – излучений равны единице, можно записать [5]:

H_{T, R} (Зв) = 8,8 × 10^-3 /_В × X (Р),

где

, _В – массовые коэффициенты ослабления для биологической ткани и воздуха.

Экспозиционная доза и приборы для ее измерения могут быть использованы для изучения ослабления – и – излучений различными материалами.

Таблица 2 – Основные единицы измерения ионизирующих излучений в системе СИ и внесистемные единицы

Величина и ее обозначение	Единицы СИ	Внесистемные единицы	Соотношение между единицами
Активность, А	Бк (беккерель)	Кu (кюри)	1 Кu = 3,7  1010 Бк 1 Бк = 1 распад/с = 2,7  10-11 Кu
Поглощенная доза, D	Гр (грей)	Рад (рад)	1 Гр = 1 Дж/кг = 100 Рад 1 Рад = 10–2 Гр
Эквивалентная доза, H	Зв (зиверт)	БЭР (бэр)	1 Зв = 1 Гр  WR = 100 БЭР 1 БЭР = 10-2 Зв
Эффективная доза, Е	Зв (зиверт)	––	1 Зв = 1 Гр  WR WT
Экспозиционная доза, X*	Кл/кг	Р (рентген)	1 Кл/кг = 3,88  103 Р 1 Р = 2,58  10–4 Кл/кг 1 Р = 8,8  10–3 Зв

* – изъята из обращения с 01.01.90 г.

Основными принципами защиты от внешнего ионизирующего излучения являются:

1 – защита количеством, т. е. используются источники с минимальной, но достаточной для работы, ионизирующей способностью;

2 – защита временем (ограничение времени воздействия);

3 – защита расстоянием, т. е. работающий находится на безопасном расстоянии от источника;

4 – защита экранами, поглощающими ионизирующие излучения

Прибор радиационного контроля

Для оценки радиационной обстановки в местах, где ведутся работы с радиоактивными веществами, необходимы приборы. которые могли бы регистрировать уровень радиации. Принцип действия любого прибора, предназначенного для регистрации проникающих излучений, состоит в измерении эффектов, возникающих в процессе взаимодействия излучения с веществом.

Наиболее распространенным методом измерений ионизирующих излучений является ионизационный метод регистрации, основанный на измерении непосредственного эффекта взаимодействия излучений с веществами, т.е. степени ионизации среды, через которую прошло излучение.

В данной лабораторной работе для измерения мощности дозы используется рентгенометр ДП-5А, предназначенный для измерений уровней радиации на местности и радиоактивной зараженности различных предметов по гамма - излучению.

Принцип действия прибора основан на способности радиоактивного излучения ионизировать среду (газ), в которой они распространяются. Прибор включает воспринимающее устройство 1 (ионизационную камеру), усилительное 2 (электрическая лампа), измерительное устройство 4 (миллиамперметр), нагрузочное сопротивление 3 и источник питания 5. См. рис. 1 - упрощенный блок схемы прибора.

Рисунок 1 – Блок-схема прибора

Мощность экспозиционной дозы (гамма излучения) измеряют в рентгенах в час (Р/ч) или миллирентгенах в час (мР/ч) в той точке, куда помещен счетчик прибора.

Диапазон измерений по гамма излучению от 0,05 мР/ч до 200 Р/ч в диапазоне энергий от 0,084 до 1,25 МэВ. Прибор имеет шесть поддиапазонов измерений (табл.3) 200, 1000,  100, 100, 1, 01 и положения "выкл" и "реж".

Таблица 3 – Пределы измерения прибора ДП–5А

Поддиапазон	Положение ручки при переключении поддиапазона	Шкала	Единицы	Пределы измерений	Время установки показателей, с
I	200	0 - 200	Р/ч	5 - 200	10
II	 1000	0 - 5	мР/ч	500 - 5000	10
III	 100	0 - 5	мР/ч	50 - 500	30
IV	 10	0 - 5	мР/ч	5 - 50	45
V	 1	0 - 5	мР/ч	0,5 - 5	45
VI	 01	0 - 5	мР/ч	0,05 - 0,5	45

Рисунок 2 – Панель измерительного пульта

Рисунок 3 – Схема рабочего стола

Обозначения к рисунку 2 и рисунку 3:

1. Верхняя шкала измерительного прибора.

2. Нижняя шкала измерительного прибора.

3. Тумблер подсвета.

4. Переключатель поддиапазонов.

5. Соединительный кабель.

6. Винт установки нуля.

7. Гнездо включения телефона.

8. Кнопка сброса показаний.

9. Ручка "Режим".

10. Источник питания.

11. Футляр с источником излучения.

12. Направляющие.

13. Рабочее место зонда.

14. Опорные выступы зонда.

15. Линейка.

16. Гнездо для защитных экранов.

17. Прибор ДП - 5А.

Правила обращения с прибором

1. Оберегать прибор от падений, толчков.

2. Не прилагать излишних усилий при повороте ручек переключателей.

3. Не допускать резких перегибов соединительного шнура.

4. После работы с радиометром оболочку датчика (зонда) устанавливать в положение "Г".

5. Вынимать из гнезд контактные колодки, фишки и вилки за корпус, а не за соединительный шнур.

6. Подключать прибор к источникам питания убедившись, что он выключен (переключатель поддиапазонов в крайнем левом положении 4).

7. После окончания работы, переключатель поддиапазонов поставить в положение "выкл".

8. Прибор из футляра вынимать запрещается.

9. Запрещается прикасаться руками к контрольному р/а источнику.

Измерение мощности экспозиционной дозы излучения в воздухе

Перед включением прибора проверить положение органов управления, которые должны находиться (рис. 2, 3):

• переключатель поддиапазонов (4) в положении "выкл";

• тумблер подсветки шкалы (3) в положении "выкл";

• ручка "Режим" (9) установлена в крайнее левое положение.

Подготовка установки к работе:

• включить источник питания (10) в сеть;

• вынуть зонд с ручкой из гнезда прибора;

• переключатель поддиапазонов (4) поставить в положение "Режим";

• плавно вращая по часовой стрелке ручку "Режим" установить стрелку на черный треугольник верхней шкалы;

• установить экран зонда в положение "Б" при измерении –излучений, или ставить в положении "Г" при измерении гамма излучений.

Порядок выполнения работы

• установить футляр с источником излучения (11) в направляющие (12), при работе с –излучением аккуратно открыть источник излучения;

• установить зонд на рабочее место (13) так. Чтобы приемное окно (опорные выступы 14) находились против источника излучения;

• установить переключатель поддиапазонов в положение 10;

• замерить уровни радиации на расстояниях 1, 2, 4, 8 и 16 см от зонда, передвигая футляр с источником влево. После каждого замера кнопкой сброса устанавливать стрелку на ноль. При малых отклонениях стрелки прибора - переключить поддиапазон на 1 или 0,1;

• установить выбранный защитный экран в гнездо футляра источника (16);

• замерить уровни радиации на тех же расстояниях от зонда;

• установить переключатель поддиапазонов в положение "выкл";

• установить экран зонда в положение "Г", положить зонд в гнездо футляра;

• закрыть источник –излучения и положить в ящик стола;

• результаты измерений занести в таблицу;

• построить графики зависимости мощности экспозиционной дозы излучения от расстояния без экрана и с защитным экраном;

• определить кратность ослабления защитного экрана по уравнению:

,

где

и - мощности экспозиционной дозы излучения без экрана и с экраном.

Таблица 4 – Результаты измерений мощности излучения, мкР/ч

Расстояние – R, см		1	2	4	8	16
Без экрана,
С экраном,	1 материал
	2
Кратность ослабления, К	1 материал
	2

График зависимости мощности экспозиционной дозы излучений

от расстояния

мкР/ч

1 2 4 8 16 lg R