Теоретическая часть

Радиационная безопасность населения – система мероприятий по защите не только современного человечества, но и будущих поколений от вредного действия ионизирующего излучения (ИИ).

ИИ при взаимодействии со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. Наиболее опасным для человека является γ-излучение при внешнем облучении и α-излучение – при внутреннем. Источники ИИ делятся на естественные и искусственные.

Естественный радиационный фон (ЕРФ) – доза излучения, создаваемая космическими лучами и природными радионуклидами, содержащимися в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. ЕРФ присутствует везде и всегда, его уровень в разных регионах колеблется относительно некоторого среднего значения, зависит от высоты территории над уровнем моря и геологического строения конкретного района. Нормальным считается уровень внешнего облучения тела до 0,2 мкЗв/ч (до 20 мкР/ч), а максимальным безопасным – 0,5 мкЗв/ч (до 50 мкР/ч).

Поглощенная доза облучения накапливается в организме, ее суммарное значение за всю жизнь не должно превышать 0,1 – 0,7 Зв, где верхняя граница интервала относится к жителям высокогорных районов и районов с повышенной естественной радиоактивностью почв, подземных вод и горных пород.

Годовые показатели облучения организма человека на уровне моря от различных природных источников имеют следующий вид: космическое излучение – 0,3 мЗв/год (на высоте 2 км втрое больше); почва и горные породы – 0,5 мЗв/г (на гранитах около 1 мЗв/год); строительные конструкции зданий – 0,3 мЗв/год; еда – до 0,02 мЗв/год; питьевая вода – до 0,01 мЗв/год (при ежедневном потреблении 2 литров); воздуха – 0,2...20 мЗв/год (радон и продукты его распада).

Кроме природных существуют также разовые облучения: флюорография, рентген легких – до 3 мЗв, рентгеновский снимок у зубного врача – 0,2 мЗв, перелет на самолете – 0,005...0,020 мЗв/ч (основной вклад от солнечной радиации при полете на высоте около 10 км, максимальные значения в период солнечной активности), сканеры (интроскопы) в аэропортах - до 0,001 мЗв за один акт проверки.

ИИ, применяемое в медицине для диагностики и лечения (флюорография, рентгенография и компьютерная томография) при чрезмерном применении может нанести вред здоровью, поэтому установлена максимальная эффективная доза облучения от данных источников – 1 мЗв.

Кроме медицины природные и искусственные источники ИИ (γ- и рентгеновского излучения, нейтронов), в том числе и большой мощности, применяются для физических, физико-химических и биологических исследований, для дефектоскопии (контроля качества внутренней структуры материалов), при поисках полезных ископаемых, скважинных исследованиях и т.д.

Для работы с источниками ИИ нужна надежная биологическая защита персонала, четкое соблюдение норм радиационной безопасности. Человеческий организм не способен с помощью своих органов чувств воспринимать наличие радиоактивных веществ и их излучения, поэтому необходимы специальные измерительные приборы – дозиметрическая и радиометрическая аппаратура.

Радиометры – используются для измерения плотности потока и мощности доз ионизирующего излучения, а также активности радионуклидов.

Спектрометры предназначены для изучения распределения излучений по энергии, заряду и массам, то есть для детального анализа образцов материалов, являющихся источниками ИИ.

Дозиметры – применяют для измерения индивидуальной эквивалентной дозы и мощности доз рентгеновского, β - и γ-излучений в диапазоне энергий от 0,05 до 3 МэВ. Наиболее распространенными моделями дозиметров является ДКГ и ДКС (индивидуальные), МКС (дозиметр-радиометр), по классу точности и опциями они делятся на бытовые и профессиональные, по конструкции – на переносные и стационарные.

В качестве детектора радиации обычно применяют счетчик Гейгера-Мюллера, β-фильтр изготавливается двухслойным из меди и свинца, защищая со всех сторон датчик. Широкий диапазон измерений и высокая точность и надежность в работе характерные только для приборов профессионального класса, но их цена значительно выше, чем у бытовых моделей. Для радиометрических приборов характерно значительное рассеяние отсчетов (до 40%), поэтому для уменьшения погрешности результатов хотя бы до 15% увеличивают количество и время опытов.

Производители уменьшают погрешность приборов за счет повышения чувствительности, увеличивая количество и качество детекторов ионизирующего излучения (газоразрядных счетчиков или различных видов сцинтилляторов) в радиометрических приборах.

Дополнительные погрешности приборов также вызывают: температура, отличная от комнатной (меняет параметры электрической схемы на 15%), повышенная влажность и конденсат (на 10%), степень заряженности батареи (на 10%), вариации космического излучения. Все упомянутые факторы вместе образуют интегральную погрешность.

Периодическая поверка и калибровка приборов радиационной безопасности проводится один раз в год – это стандартный временной интервал для аппаратуры. Бытовые радиометры и дозиметры поверке не подлежат – их можно сверить по новым, недавно купленным или только поверенным приборам, проводя параллельные замеры в режиме повышенной точности, «на ровном поле».

Результаты измерений, полученные с помощью бытовых приборов, не могут быть использованы для официальных заключений государственными органами. Для этого нужна профессиональная и сертифицированная аппаратура, которая получила государственную поверку, и квалифицированный специалист, способный правильно провести измерения, выполнить расчеты и оформить результаты.

Рис. 8.2 – Дозиметр ДКГ-01Д

Для выполнения лабораторной работы используется дозиметр ДКГ-01Д «Гарант» (рис. 8.2), он разработан в 2008 году с использованием современной элементной базы и программных решений. Назначение данного прибора – измерения эквивалентной мощности γ-излучения, эквивалентной дозы γ-излучения, работа в качестве датчика при мониторинге местности, работа в качестве съемного блока детектирования в многоканальных системах.

Данный дозиметр измеряет γ-излучения в широком диапазоне мощностей доз. Благодаря высокой чувствительности детектора результат измерений на уровне естественного фона может быть получен за довольно короткое время. ДКГ-01Д оборудован большим графическим дисплеем, который дает возможность различать информацию с расстояния более десяти метров.

Порядок выполенения работы

1. Детально ознакомиться с конструкцией и принципом действия дозиметра ДКГ-01Д «Гарант», выяснить назначение составных частей данного прибора, получить у преподавателя инструктаж по методам работы с дозиметром.

2. Клавишей «Меню» установить на жидкокристаллическом дисплее прибора режим измерения эквивалентной дозы γ-излучения.

3. Измерить уровень ЕРФ d_внеш на открытом воздухе в трех точках на расстоянии не менее 15 м друг от друга и от ближайших зданий.

4. Измерить уровень внешнего радиационного фона внутри указанного преподавателем помещения d_пом в трех наиболее удаленных друг от друга точках.

5. Определить годовой уровень облучения на рабочем месте, если рабочая неделя составляет 40 часов.

6. Определить годовой уровень облучения на отрытом воздухе при условии ежедневного двухчасового пребывания на нем.

7. Определить суммарное годовое облучение человека, сделать выводы относительно его уровня.

8. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 8.5 отчета.

Таблица 8.5. Результаты измерений и расчетов