Ermak_Zaschita

Корпус ионизационной камеры (рис. 12) изготавливается из воздухоэквивалентного материала, бакелита. Дешевые приборы имеют камеры из алюминия, атомный номер которого значительно отличается от эффективного атомного номера воздуха (эффективный атомный номер алюминия 13, воздуха – 7,64). Толщина стенок камеры должна быть не меньше, чем длина пробега вторичных электронов, обладающих наибольшей энергией, благодаря чему в камере создается электронное равновесие, присущее данному материалу. Практически применяются камеры с толщиной стенок примерно 1 г/см2.

1

3

2

Рис. 14. Ионизационная камера: 1 – корпус; 2 – собирающий электрод; 3 – изолятор

Внутренние стенки камеры, если она изготовлена из изолятора, покрываются токопроводящим покрытием, например графитом.

Если на камеру действуют ионизирующие излучения, то в ней образуются свободные электрические заряды и газовая среда в рабочем объеме становится проводящей. С подключением к электродам камеры источника питания в ней создается электрическое поле. При отсутствии ионизирующих излучений ток в цепи возникать не будет, т.к. в ней нет свободных электрических зарядов и сопротивление ее бесконечно велико. Когда под воздействием излучений в газовом объеме камеры

возникают свободные положительные ионы и электроны, ее сопротивление уменьшается и даже при небольшом напряжении на электродах ионы приобретают направленное движение. Положительные ионы притягиваются к отрицательному электроду, отрицательные электроны – к положительному электроду камеры В цепи возникает ток, называемый ионизационным (рис. 13).

воздух

поток

электрод

электрод

Iион.

Рис. 15. Цепь ионизационной камеры

При небольших напряжениях на электродах камеры силы, воздействующие на ионы, невелики, скорости их движения малы и, чтобы достичь электродов, им требуется значительное время. В течение этого времени большое число разноименно заряженных ионов, притягиваясь друг к другу, успевает рекомбинировать. На электроды камеры попадает лишь некоторая часть образовавшихся при ионизации ионов, и ток в цепи камеры будет небольшим. С увеличением напряжения растет напряженность электрического поля и сила притяжения ионов к электродам, увеличиваются скорость движения ионов и уменьшается время их нахождения в камере. Рекомбинация становится менее вероятной, следовательно, большое число ионов принимает участие в образовании ионизационного тока, и он увеличивается (рис. 14), выходит на насыщение, а затем вновь увеличивается (вторичная ионизация). Зависимость ионизационного тока Iион. от напряжения U между электродами при неизменной мощности дозы (P = сonst) называется вольтамперной характеристикой камеры. Ионизационная камера работает в режиме токонасыщения (от Uнас. до Uуд.).

относятся инертные газы с полностью заполненными внешними электронными орбитами атомов – аргон, неон, гелий.

Давление газа внутри счетчика значительно меньше атмосферного (100–200 мм рт.ст.). При этом уменьшается вероятность столкновения электронов с атомами и молекулами и между двумя очередными столкновениями они приобретают большие скорости и энергии, необходимые для ударной ионизации.

Для регистрации альфа-излучений (и бета-излучений малых энергий) применяются торцовые счетчики (рис. 16), называемые так потому, что частицы проникают в них через входное окно на торце. Они представляют собой стеклянный баллон, на внутренней поверхности которого нанесен тонкий слой меди, служащий отрицательным электродом. По центральной оси баллона укреплена стальная или вольфрамовая нить, являющаяся электродом. От обоих электродов сделаны выводы к наружным контактам. На конце положительного электрода имеется стеклянный шарик, благодаря которому устраняются ложные разряды. Входное окно закрыто тонкой слюдяной пленкой (2–10 мг/см2).

Так как механическая прочность слюдяной пленки невелика, то внутреннее давление в торцевых счетчиках близко к атмосферному.

1

2

3

5

4

6

7

Рис. 18. Торцовый альфа-счетчик:

1 – выводной контакт положительного электрода; 2 – стеклянный баллон; 3 – положительный электрод; 4 – выводной контакт отрицательного электрода; 5 – отрицательный электрод; 6 – стеклянный шарик; 7 – входное окно (слюда)

Альфа-частицы, проникая через входное окно и распространяясь вдоль оси счетчика, создают на своем пути колонну ионов большой плотности. Поскольку эта колонна оказывается перпендикулярной к силам электрического поля, то ионы разных знаков быстро расходятся друг от друга, этим уменьшается вероятность их рекомбинации.

Для регистрации нейтронных излучений используются счетчики, наполненные борсодержащими газами (BF3) или водородом, или электродами, покрытыми твердым бором или водосодержащими

веществами. Такие счетчики работают при напряжениях около 1400 В, имеют плато шириной 200-250 В.

4.2.3. Сцинтилляционный счетчик Сцинтилляционный метод регистрации ионизирующих излучений

основан на измерении интенсивности излучения люминесцирующих веществ с использованием фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).

ФЭУ позволяет преобразовать слабые световые вспышки люминесцирующих веществ (люминофоров) в достаточно большие электрические импульсы, которые регистрируются электронной аппаратурой. Достоинством этого метода регистрации излучений является высокая временная разрешающая способность: порядка 10-7–10-8с.

ФЭУ совмещает свойства фотоэлемента и усилителя тока с большим коэффициентом усиления и состоит из катода, анода, динодов (эмиттеров), на которых происходит вторичная эмиссия электронов (рис. 17).

поток

Рис. 19. Сцинтилляционный счетчик:

1 – люминесцирующее вещество; 2 – катод; 3 – фокусирующий электрод; 4, 5, 6 и 7 – эмиттеры (диноды); 8 – анод

Весь сцинтилляционный счетчик (сцинтиллятор и ФЭУ) заключен в светонепроницаемый кожух, чтобы исключить попадание постороннего света на фотокатод и диноды (эмиттеры) ФЭУ. ФЭУ защищен от внешних электрических и магнитных полей, которые нарушают фокусировку электронов. Вся система ФЭУ размещена в стеклянном баллоне с высоким вакуумом, необходимым для сохранения поверхностей фотослоя и динодов, а также свободного движения электронов.

В сцинтилляционном счетчике ФЭУ работает в импульсном режиме. Световые импульсы, возникающие в сцинтилляторе под действием ионизирующих излучений, из фотокатода за счет фотоэффекта выбивают электроны, которые собираются электрическим полем и направляются на первый эмиттер (динод), ускоряясь до энергии, достаточной для выбивания вторичных электронов из следующего эмиттера. Умножение числа электронов происходит при попадании потока первичных электронов на эмиттер. Выбитые электроны фокусируются на

последующий динод, из которого они вновь выбивают примерно удвоенное количество электронов и т.д. Таким образом, лавина электронов возрастает от катода к аноду, происходит преобразование очень слабых световых вспышек, возникающих в сцинтилляторе, в регистрируемые электрические импульсы. Общий коэффициент усиления ФЭУ составляет

105–106 раз.

Сцинтилляционные счетчики обладают более высокой эффективностью счета (до 100 %) и разрешающей способностью по сравнению с газоразрядными.

С помощью сцинтилляционных счетчиков определяют активность источников и мощность доз ионизирующих излучений.

3.3. Приборы для измерения радиоактивности

Приборы дозиметрического и радиометрического контроля предназначены для измерения уровней воздействия ионизирующих излучений. В соответствии с видами дозиметрического контроля и назначением дозиметрическая аппаратура подразделяется на шесть групп.

Первая группа – измерители мощности дозы. Это приборы, предназначенные для измерения мощности дозы гамма-излучения и потока нейтронов. Для регистрации гамма-излучения используются переносные измерители мощности дозы ДП-5Б, РКСБ-104, "Сосна", дозиметр– радиометр МКС-АТ1117М с блоками детектирования для измерения мощности дозы гамма-излучения (БДКГ-01, БДКГ–03), гамма- и рентгеновского излучения (БДКГ-04).

Для измерения рентгеновского и гамма-излучений при рентгено- и гамма-терапии применяются медицинские рентгенметры типа РМ-1 и КРМ-1, детекторами в которых являются малые ионизационные камеры различных объемов со стенками различной толщины. Такие приборы позволяют проводить измерения дозы в пределах 0,001–50000 Р в диапазоне энергий от 6 кэВ до 1–2 МэВ.

Для измерения малых мощностей доз гамма-излучений от естественного фона используются измерители мощности дозы со сцинтилляционными счетчиками. Прибором такого типа является СРП88Н, используется для целей геологоразведки.

Наиболее трудной задачей дозиметрии является измерение потоков и доз нейтронов, т.к. нейтроны разных энергий различным образом взаимодействуют с веществом.

В настоящее время для этих целей используется носимый комбинированный прибор дозиметр–радиометр МСК–АТ1117М с блоком детектирования БДКН-01.

Вторая группа – измерители потока альфа- и бета-частиц с загрязненных поверхностей. Для измерения потока альфа-частиц применяются приборы со сцинтилляционными счетчиками из сернистого цинка, активированного серебром. Для измерения потока бета-частиц применяются приборы с несколькими бета-счетчиками.

Многофункциональный прибор дозиметр-радиометр МСК–АТ1117М включает в себя блок обработки информации (БОИ) со встроенным газоразрядным счетчиком и внешние интелектуальные блоки детектирования которые производит регистрацию альфа-частиц (БДПА-01)

ибета-частиц (БДПБ-01), этот прибор снабжен звуковым и световым устройством срабатывания сигнализации при превышении пороговых уровней по дозе, мощности дозы и плотности потока.

Измеритель мощности дозы ДП-5Б и бытовые дозиметры "Сосна" и РКСБ-104 могут использоваться для обнаружения загрязненности различных поверхностей бета-активными радионуклидами.

Третья группа – измерители загрязненности воздуха активными газами и активными аэрозолями. К этой группе относится бета-радиометр РУБ-01П.

Четвертая группа – измерители абсолютной активности проб воды

ипищевых продуктов. К этой группе относятся радиометры РКГ-01, РКГ-

02А, РУГ-91, PУГ-92, РУБ-91.

Пятая группа – измерители индивидуальных доз гамма- и нейтронного излучения. К этой группе относятся измерители дозы ИД-1, ДП-22В, ДП-24, в комплекте которых используются карманные, прямо показывающие дозиметры, позволяющие производить отсчет доз в процессе работы в диапазоне от 2 до 50 Р. Дозиметры ИД-1 и ДКП-50 представляют собой малогабаритные ионизационные камеры, внутренний электрод которых соединен с подвижной нитью, которая отклоняется по шкале пропорционально дозе излучения. Комплект ИД-11 состоит из индивидуальных измерителей дозы (дозиметров) и измерительного устройства (регистратора). Дозиметр ИД-11 обеспечивает измерение поглощенной дозы гамма- и смешанного гамма-нейтронного излучения в диапазоне от 10 до 1500 рад. В ИД-11 использован радиофотолюминесцентный детектор ионизирующих излучений на основе фосфатного стекла, активированного серебром. Во время воздействия на детектор ионизирующих излучений в нем возникают центы люминесценции, количество которых пропорционально поглощенной дозе излучения. Снятие показаний с дозиметра производится с помощью регистратора.

Для регистрации гамма-излучения могут использоваться фотодозиметры. Дозы гамма-излучения определяются по почернению пленки.

Химический дозиметр ДП-70М позволяет определять с помощью полевого калориметра ПК-56М измерение доз гамма-нейтронного излучения в диапазоне от 50 до 800 Р.

К шестой группе относятся установки для измерения внешнего излучения от людей. Эти установки используются в центрах медицинской диагностики для определения содержания в организме природных и искусственных радиоизлучателей–спектрометры излучения человека (СИЧ) В состав спектрометра излучения человека входит диагностическое кресло и ПЭВМ. За спинкой диагностического кресла расположены детекторы (сцинтиляционные счетчики и спектрометрическое оборудование)

ЛЕКЦИЯ 7.

МОНИТОРИНГ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

1.Основы организации системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС). Прогнозирование ЧС.

2.Обобщенная оценка ЧС: величины социального, экономического, экологического рисков и ущербов.

3.Понятие риска и виды риска. Величины допустимого, приемлемого и недопустимого риска, методики их оценки. Анализ риска и управление риском.

4.Мероприятия по предупреждению ЧС природного, техногенного, биолого-социального и экологического характера

1. Основы организации системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайныхситуаций (ЧС). Прогнозирование ЧС.

Обеспечение жизнедеятельности населения требует создания огромного комплекса мер и средств, в ряду которых особое место занимают системы безопасности (защищенности от опасностей техногенного, природного, криминогенного и иного характера) людей, объектов производства, энергетики, транспорта, жилых, общественных и административных зданий, прочих сооружений и техники, природной среды.

Все созданные человеком объекты, на которые направлены какие-либо угрозы, с точки зрения безопасности, можно характеризовать двояким образом:

с одной стороны эти объекты (без специальных мер защиты) являются потенциально уязвимыми, т.е. будут поражаться при возникновении опасных для них ситуаций;

с другой стороны, многие промышленные объекты гражданского и военного назначения являются также потенциально опасными, поскольку при возникновении на этих объектах аварии, пожаров, взрывов и других опасных ситуаций порождаются угрозы для окружающих сооружений, населения и природной среды.

Наиболее характерными для населения крупных городов являются следующие группы опасностей: социальные, политические, коммунальнобытовые, природные, техногенные, экологические, криминальные, террористические, военные. Они носят комплексный взаимосвязанный характер и в большинстве своем имеют трансграничные масштабы.

Обеспечение безопасности населения в ЧС представляет собой комплекс организационных инженерно-технических мероприятий и средств, направленных на сохранение жизни и здоровья человека во всех сферах его деятельности.

Основные направления в решении задач обеспечения безопасности населения следующие:

- прогнозирование и оценка возможных последствий ЧС;

-планирование мероприятий по предотвращению или уменьшению вероятности возникновения ЧС, а также сокращению масштабов их последствий;

-обеспечение устойчивости работы хозяйственных объектов в ЧС;

-ликвидация последствий ЧС.

Проблемы оценки безопасности жизни человека и биосферы, т.е. организационно-технические и социально-экономические аспекты безопасности жизнедеятельности многогранны, и вопрос о возможности создания какого-либо условно обобщенного показателя вреда, причиняемого здоровью людей действием различных факторов, является весьма актуальным.

Прогнозирование ЧС – метод ориентировочного выявления и оценки обстановки, складывающейся в результате стихийных бедствий, аварий и катастроф.

Прогнозирование направлено на предупреждение ЧС и представляет собой комплекс мероприятий проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска ЧС, а также не сохранение здоровья людей, снижения вреда окружающей среде и материальных потерь в случае их возникновения.

Вотличие от прогнозирования во многих естественных науках, где оно имеет целью приспособить действия к ожидаемому состоянию в безопасности жизнедеятельности, его значение определяется степенью использования полученных данных для изменения обстановки. При этом сложность заключается в том, что требуется оценить район, характер и масштабы ЧС в условиях неполной и надежной информации, а на их основе ориентировочно определить характер и объем работ по предупреждению и ликвидации последствий ЧС.

Взадачу прогнозирования в области защиты населения входит также ориентировочное определение времени возникновения ЧС (краткосрочный прогноз), по которому принимаются определенные решения по обеспечению безопасности населения во всех сферах его деятельности. Прогнозирование обстановки, связанной с возникновением ЧС осуществляется математическими методами.

Методы оценки и прогнозирования последствий ЧС по времени проведения делятся на две группы:

- методы, основанные на априорных (предполагаемых) оценках, полученных с помощью теоретических моделей и аналогий;

- методы, основанные на апостериорных оценках (оценки последствий уже произошедших ЧС).

По используемой исходной информации методы прогнозирования последствий делят на:

- экспериментальные, основанные на обработке данных произошедших

ЧС;

- расчетно-экспериментальные, когда имеющиеся статистические данные обрабатывают с помощью математических моделей;