Методи вимірювання та виявлення радіоактивного випромінювання на прикладі закритих приміщень

          2.3 Випромінювання від штучних(техногенних) радіонуклідів 

          Штучними джерелами радіоактивного випромінювання є ядерні вибухи, ядерні установки для виробництва енергії, ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, прилади апаратури засобів зв’язку високої напруги тощо.

         За декілька останніх десятиліть людство створило сотні штучних радіонуклідів і навчилося використовувати енергію атома як у військових цілях — для виробництва зброї масового ураження, так і в мирних — для виробництва енергії, у медицині, пошуку корисних копалин, діагностичному устаткуванні й ін. Усе це призводить до збільшення дози опромінення як окремих людей, так і населення Землі загалом. Індивідуальні дози, які одержують різні люди від штучних джерел іонізуючих випромінювань, сильно відрізняються. У більшості випадків ці дози незначні, але іноді опромінення за рахунок техногенних джерел у багато тисяч разів інтенсивніші, ніж за рахунок природних. Проте слід зазначити, що породжені техногенними джерелами випромінювання звичайно легше контролювати, ніж опромінення, пов'язані з радіоактивними опадами від ядерних вибухів і аварій на АЕС, так само як і опромінення, зумовлені космічними і наземними природними джерелами.

         Опромінення населення України за останні роки за рахунок штучних джерел радіації, в основному пов'язане з наслідками аварії на Чорнобильській АЕС, а також експлуатацією і «дрібними» аваріями на інших АЕС. Про це достатньо багато і докладно написано в літературі.

         Серед техногенних джерел іонізуючого опромінення на сьогодні людина найбільш опромінюється під час медичних процедур і лікування, пов'язаного із застосуванням радіоактивності, джерел радіації.

         Радіація використовується в медицині як у діагностичних цілях, так і для лікування. Одним із найпоширеніших медичних приладів є рентгенівський апарат. Також все більше поширюються і нові складні діагностичні методи, що спираються на використання радіоізотопів. Одним із засобів боротьби з раком, як відомо, є променева терапія. В розвинених країнах річна колективна ефективна еквівалентна доза від рентгенівських досліджень становить приблизно 1000 Зв на 1 млн. жителів [8]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РОЗДІЛ  3

МЕТОДИ  ВИМІРЮВАННЯ ТА ВИЯВЛЕННЯ РАДІОАКТИВНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ 

          3.1 Прилади радіаційного моніторингу 

         За допомогою приладів радіаційного моніторингу можна виміряти потужність дози та / або дозу. Дозиметри, що вимірюють потужність дози b і g-випромінювання , зазвичай калібровані за джерелом g-випромінювання і деякі з них можуть завищувати значення потужності дози b-випромінювання. Прилади для вимірювання потужності дози b і g-випромінювання, зазвичай мають вікно, що дозволяє b-випромінювання потрапити на детектор. Прилад з відкритим вікном вимірює b і g-випромінювання, з закритим вікном - тільки g-випромінювання. Такі прилади можуть характеризуватися наявністю або відсутністю достатньої міцності для проведення польових вимірювань. Слід бути обережними, щоб уникнути пошкодження вікна. Більш міцні дозиметри для вимірювання потужності дози g-випромінювання, в яких відсутня тонкостінний вікно, однак вони не дозволяють виміряти потужність дози b-випромінювання, g-випромінювання низької енергії та рентгенівського випромінювання. Дозиметри для вимірювання потужності дози b і g-випромінювання можна розділити на прилади, що реєструють дози в низькому або фоновому діапазоні, середньому і високому діапазонах (див. Табл.3.1). 

         Таблиця 3.1 Діапазони регістрації доз випромінювання [9].

          Прилади, реєструючі дози у високому діапазоні, часто забезпечені подовжувальною штангою для збільшення відстані між оператором і джерелом. На етапі планерування відповідних дій на радіаційні аварії важливо мати в наявності прилади, які дозволять проводити дозиметрію в діапазоні доз, які можуть виникнути при аварійній ситуації. В разі аварії при транспортуванні може виявитися достатнім наявність лише приладів низького і середнього діапазону. При серйозних аваріях із залученням джерела високої активності додатково необхідні прилади середнього і високого діапазонів. Для портативних приладів бажано також наявність звукового індикатора. В разі можливого проведення вимірів при сильному шумі (транспорт або робота технічного устаткування), корисні навушники, які допоможуть операторові визначити ділянки максимальних рівнів потужності дози. Стаціонарні дозиметри для виміру потужності дози, як правило, мають набір візуальних і звукових індикаторів, можуть мати можливість передавати чисельні значення і сигнали тривоги на центральний контрольний пункт моніторингу.

          Портативні прилади можуть бути з цифровими або аналоговими шкалами. Слід бути уважним при роботі з приладами, що мають цифрові виходи і автоматичне перетворення результатів з мікрозівертів в годину в мілізіверти в годину. Шкала має бути чіткою на яскравому сонці, при сильному дощі, а також мати підсвічування для роботи в темний час. Час установки свідчень має бути таким, щоб дозволити операторові рахувати результати без надмірної затримки унаслідок чекання припинення вагання значень довкола певної цифри. Аналогові шкали можуть бути логарифмічними, квазі-логарифмічними або лінійними. Слід заздалегідь підготувати оператора до роботи з логарифмічною шкалою, щоб забезпечити правильне прочитування результатів. Прилади з лінійною шкалою часто мають перемикач діапазону, найчастіше, х1, х10, х100. Такі прилади слід відкалібрувати для роботи на двох третинах повної шкали на кожному діапазоні. Деякі прилади можуть мати декілька детекторів: один для вимірів в середньому діапазоні, другий - у високому діапазоні. Такі прилади мають бути відкалібровані по обох детекторах.

          Дозиметри нейтронного випромінювання відносяться до спеціальних приладів, що зазвичай є лише на ядерних об'єктах, де потрібні рутинні виміри потужності дози нейтронного випромінювання. Такі дозиметри зазвичай калібруються в одиницях еквівалентної дози, громіздкі, оскільки містять сповільнювач нейтронів, необхідний для уповільнення потоку нейтронів на шляху до детектора. При використанні більшості приладів, що є в наявності, слід використовувати поправочні коефіцієнти, що враховують різних спектри нейтронів [9]. 

          3.2 Вимірювачі радіоактивності (радіометри) 

          Вимірювачі радіоактивності (радіометри) діляться на радіометри поверхневого забруднення і радіометри забруднення повітря. Радіометри поверхневого забруднення зазвичай називають вимірювачами радіоактивності (радіометрами). Стаціонарні прилади, такі як радіометри поверхневого забруднення шкірних покривів і одягу, розташовуються на кордоні забрудненої контрольованої території. В разі аварії можуть бути встановлені часові зони контролю забруднення, при виїзді з яких весь персонал, транспорт і устаткування перевіряються на радіоактивне забруднення. Портативні прилади моніторингу радіоактивного забруднення використовуються для контролю поверхневого забруднення, що з'явилося внаслідок витоку радіоактивності з твердого або рідкого джерела, поширення радіоактивності при переміщенні відкритого джерела, попадання радіоактивного матеріалу в повітря. Ці прилади також використовуються для моніторингу забруднення поверхні шкіри і одягу людей, інструментальних засобів, підлоги, стін, машин і так далі.

          Важливим є вибір радіометрів радіоактивного поверхневого забруднення, найбільш відповідному виду і енергії вимірюваного випромінювання (a,b,g). Реєстрація a-випромінювання здійснюється сцинтиляційним детектором з сірчистим цинком. Фотоелектронний помножувач перетворить світлові спалахи сцинтилятора в електричні імпульси, які поступають на вимірювальний пульт, де стрілка приладу безпосередньо показує результат виміру в імпульсах в секунду (імп/сек) або імпульсах в хвилину (імп/хв). Як детектори можуть також використовуватися кремнієві напівпровідникові детектори і тонкостінні лічильники Гейгера-Мюллера. Оскільки альфа-частки мають невелику довжину пробігу в повітрі, виміри забруднення a-частками бажано проводити поблизу поверхні без безпосереднього контакту з нею (для уникнення забруднення приладу) і запобігання пошкодженню тонкостінного вікна детектора. Представляє складність моніторинг a-забруднення вологої поверхні, унаслідок екранування випромінювання водою. Якщо поверхня не є гладкою і абсорбуючою, як, наприклад, поверхня машини або столу, результати безпосереднього моніторингу a-випромінювання можуть бути лише індикатором наявності a-активності і можуть її грубо недооцінювати. Найбільш загальноприйняті види приладів моніторингу b і g-випромінювання використовують як детектор лічильник Гейгера-Мюллера. Такі детектори зазвичай є міцними і дають гарне посилення сигналу, проте не дозволяють відрізнити g-випромінювання різних енергій. Для моніторингу забруднення b і g також використовують синтілляционниє детектори з фосфатним склом і твердими кристалами. Для виміру b і g-випромінювання низьких енергій необхідні детектори з тонкостінними вікнами. Для уповільнення b-часток високих енергій можуть знадобитися міцніші прилади з вікнами більшої товщини. Такі прилади мають зазвичай насадку або заслінку на кінці, яка у відкритому стані дозволяє вимірювати b і g-випромінювання, а в закритому лише g-випромінювання. Деякі прилади мають в комплекті змінні блоки детектування. Поважно правильно відрегулювати напругу і градуювання для кожного блоку. Радіометри можуть мати цифрову або аналогову шкали. Поважно, щоб вибраний радіометр поверхневого забруднення калібрувався відповідним чином на визначення радіонуклідів в геометрії зразка, що відображає умови проведення вимірів.

          Також в наявності є радіометри, що дозволяють визначити поверхневе забруднення лише g, сцинтиляційні лічильники, що використовують як детектори, пропорційні лічильники, іонізаційні камери і лічильники Гейгера-Мюллера. При виборі найбільш відповідного приладу для проведення польових вимірів в умовах аварійної ситуації найбільшу увагу слід приділити міцності приладу, використанню батарей, що є в наявності, які можуть бути легко замінені в польових умовах, і простоті використання приладу.

          Існує велика кількість складних приладів моніторингу забруднення поверхонь. Такі прилади повинні використовуватися лише освідченими операторами. Для загальних цілей краще використання менш складних приладів [1]. 

          3.3 Гамма-спектрометри in-situ 

          Гамма-спектрометрія in-situ є методом швидкої оцінки забруднення поверхонь g-випромінюючими радіонуклідами. Результати вимірів методом g-спектрометрії in-situ і характеризуються невизначеністю унаслідок багатьох причин, особливо унаслідок відмінності між реальним розподілом вимірюваного джерела і прийнятого розподілу для розрахунку виправлених коефіцієнтів.

          Мають бути враховані характеристики місцевості в точці виміру (відкрита, рівна, плоска поверхня, на якій не проводилося сільськогосподарською або іншій діяльності, яка б могла зруйнувати вертикальний розподіл радіонуклідів в профілі грунту після того, як сталися випадання; було б ідеально, якби вона була віддалена від об'єктів, які могли б завадити вимірам). Слід помістити детектор в певне положення (1 метр над поверхнею землі в положенні голівки детектора вниз).

          У аварійній ситуації перерахунок інтенсивності лінії спектру в значення поверхневого забруднення зазвичай проводять, використовуючи допущення, що радіонукліди рівномірно розподілені по поверхні землі. Залежно від деяких умов (сухі або вологі випадання, час, що пройшов після аварії, фізико-хімічні характеристики грунту, нерівності поверхні і так далі) це допущення може привести до недооцінки загальної активності радіонуклідів, що спочатку випали на одиницю площі поверхні. Проте ця відмінність, швидше за все не перевищить чинника 2 (час) за умови, що виміри проведені впродовж ранньої або проміжної фаз післяаварійного періоду (тобто, незабаром після випадіння).