Teма 20. Гигиена труда с источниками ионизирующих излучений
Актуальность темы. Главной целью радиационной безопасности является охрана здоровья людей от вредного воздействия ионизирующей радиации без необоснованных ограничений полезной деятельности при использовании радиоактивных веществ и источников ионизирующих излучений в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, науке и медицине.
В связи с этим, изучение ионизирующего излучения, его влияния на организм человека, знание принципов гигиенического нормирования и мер защиты способствует обеспечению радиационной безопасности в процессе трудовой деятельности человека.
Учебные цели: овладение методами оценки условий труда при действии ионизирующего излучения, мерами защиты от ионизирующего излучения.
В результате освоения темы студент должен уметь:
Проводить расчет дозы облучения при работе с радионуклидами.
2. Разрабатывать меры защиты при работе с источниками ионизирующего излучения.
3. Пользоваться нормативной документацией.
Задания для самостоятельной внеаудиторной работы студентов по указанной теме:
Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций, рекомендуемой учебной литературой.
Расчет основных параметров защиты от внешнего облучения
Доза, полученная при работе с радионуклидами (D, Зв) может быть рассчитана по формуле:
где А – активность радионуклидов в источнике, мКи; Кγ – постоянная для данного радионуклида; t – время облучения, ч; r - расстояние от облучателя, см.
Если активность источника выражена в миллиграмм-эквивалентах радия, формула принимает следующий вид:
где А – активность радионуклидов в источнике, мКи; 8,4 – гамма-постоянная радия; t – время облучения, ч; r - расстояние от облучателя, см.
Данная формула отражает общие закономерности формирования дозы облучения и поэтому может быть использована для получения принципиальной «формулы защиты».
Критерием при расчете параметров защиты от внешнего облучения является предел эффективной дозы, который для работающих с радиоактивными веществами (персонал, группа А) составляет 20 мЗв в год. Хотя в настоящее время предел доз за неделю не регламентируется, при расчетах удобнее пользоваться недельной дозой, которая при равномерном распределении годового облучения составляет 0,4 мЗв.
Подставив значение недельной дозы, приведя в соответствие единицы измерения величин и выразив расстояние в метрах, можно получить упрощенную формулу для расчета основных параметров защиты:
где Аγ – активность источника облучения, Бк; t – время облучения за рабочую неделю, ч; r - расстояние источника облучения, м; 1,18*108 – коэффициент пересчета.
Дозиметрические приборы
Основной задачей дозиметрии является обнаружение и оценка степени опасности ионизирующих излучений для населения в различных условиях радиационной обстановки. С помощью дозиметрических приборов осуществляются:
– обнаружение и измерение мощности экспозиционной и поглощенной дозы излучения;
– измерения активности радиоактивных веществ, плотности потока излучений; удельной, объемной, поверхностной активности различных объектов для определения необходимости и полноты проведения дезактивации и санитарной обработки;
– измерения экспозиционной и поглощенной доз облучения в целях определения работоспособности и жизнеспособности населения в радиационном отношении;
– лабораторное измерение степени загрязнения радиоактивными веществами продуктов питания, воды и т.д.
Классификация дозиметрических приборов осуществляется по их назначению, типу датчиков, измерению вида излучения, характеру электрических сигналов, преобразуемых схемой прибора.
Принцип обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излучений (нейтронов, гамма-лучей, бета- и альфа-частиц) основан на способности этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К таким изменениям среды относятся: изменения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов); люминесценция (свечение) некоторых веществ; засвечивание фотопленок; изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и др.
Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы: фотографический, сцинтилляционный, химический и ионизационный.
Фотографический метод основан на степени почернения фотоэмульсии. Под воздействием ионизирующих излучений молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, распадаются на серебро и бром. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при её проявлении. Плотность почернения пропорциональна поглощенной энергии излучения. Сравнивая плотность почернения с эталоном, определяют дозу излучения (экспозиционную или поглощенную), полученную пленкой. На этом принципе основаны индивидуальные фотодозиметры.
Сцинтилляционный метод. Некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) под воздействием ионизирующих излучений светятся. Количество вспышек пропорционально мощности дозы излучения и регистрируется с помощью специальных приборов - фотоэлектронных умножителей.
Химический метод. Некоторые химические вещества под воздействием ионизирующих излучений меняют свою структуру. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добавленным к хлороформу. Двухвалентное железо в кислой среде окисляется в трехвалентное под воздействием свободных радикалов HO2 и ОН, образующихся в воде при её облучении. Трехвалентное железо с красителем дает цветную реакцию. По плотности окраски судят о дозе излучения (поглощенной энергии). На этом принципе основаны химические дозиметры ДП-70 и ДП-70М.
Почти все современные дозиметрические приборы работают на основе ионизационного метода. Основными узлами приборов являются детекторы излучений, служащие для обнаружения излучений; электрическая схема преобразования импульсов; измерительные или регистрирующие устройства; источники тока.
По функциональному назначению приборы подразделяются на индикаторы, радиометры, рентгенометры, дозиметры. Датчиками являются газоразрядный и сцинтилляционный счетчики. Измеряют альфа- и бета-излучения и небольшие уровни гамма излучений. Для более точных измерений имеются стационарные радиометры – ДП-100, РУБ-01-П6, «Бета-2» и др. К переносным относятся «Луч-2», служащий для качественного и количественного определения бета- и гамма- излучений, а также радиометр-рентгенметр ДП-5А, предназначенный для обнаружения и измерения степени загрязнения поверхности бета- и гамма- активными веществами и измерения уровней гамма-радиации.
Дозиметры. Предназначены для определения суммарной дозы облучения (экспозиционной или поглощенной), или же соответствующих мощностей доз гамма- или рентгеновских излучений. В качестве детектора (датчика) используются ионизационные камеры, газоразрядные счетчики, сцинтилляционные счетчики и др. К стационарным относятся СПСС-02, СД-1М и др. Переносные дозиметры – СРП-68-01, КИД-2, комплект дозиметров ДП-24, ДК- 0,2 и др. Промышленность выпускает также так называемые бытовые (карманные) дозиметры, предназначенные для измерения экспозиционной дозы в воздухе, т.е. работающие как рентгенметры («Мастер-1», «Горизонт», «Бела-2», «Сосна» и др.). Их применяют в загрязненных районах для того, чтобы контролировать уровень гамма-фона и избежать сильного загрязнения цезием-137.
Индикаторы. Это простейшие приборы для обнаружения излучения и ориентировочной оценки мощности экспозиционной дозы (уровня радиации) главным образом гамма- и бета-излучений. Детектором служит газоразрядный счетчик. К этой группе относятся индикатор-сигнализатор ДП-64, измеритель мощности дозы ИМД-21 и др.
Рентгенметры. Они предназначены для измерения мощности дозы рентгеновского или гамма- излучения. Диапазон измерения – от сотых долей рентгена до нескольких сот рентген в час (Р/ч). В качестве датчиков используют ионизационные камеры или газоразрядные счетчики. К ним относятся рентгенметр ДП-3Б, «Кактус», ДП-2 и др.
Радиометры (измерители радиоактивности). Применяются для обнаружения и определения степени радиоактивного загрязнения поверхностей, оборудования альфа- и бета – частицами; плотности потоков или интенсивности радиоактивных излучений; активности проб внешней среды.