Оценка радиационной обстановки на сельскохозяйственном объекте

r">     Практическое  использование ионизирующих излучений.

Область применения ионизирующих излучений очень широка:

      в промышленности – это гигантские реакторы для атомных электростанций, для опреснения морской и засолённой воды, для получения трансурановых элементов; также их используют в активационном анализе для быстрого определения примесей в сплавах, металла в руде, качества угля и т.п.; для автоматизации различных процессов, как то: измерение уровня жидкости, плотности и влажности среды, толщины слоя;

      на  транспорте – это мощные реакторы для надводных и подводных кораблей;

      в сельском хозяйстве – это установки для массового облучения овощей с целью предохранения их от плесени, мяса – от порчи; выведение новых сортов путём генетических мутаций;

      в геологии – это нейтронный каротаж для поисков нефти, активационный анализ для поисков и сортировки металлических руд, для определения массовой доли примесей в естественных алмазах;

      в медицине – это изучение производственных отравлений методом меченых атомов, диагностика заболевания при помощи активационного анализа, метода меченых атомов и радиографии, лечение опухолей g-лучами и a- частицами, стерилизация фармацевтических препаратов, одежды, медицинских инструментов и оборудования g-излучением и т.д.

      Применение  ионизирующих излучений имеет место  даже в таких сферах деятельности человека, где это, на первый взгляд, кажется совершенно неожиданным. Например, в археологии. Кроме того, ионизирующие излучения используются в криминалистике (восстановление фотографий и обработка материалов). 

4. Дозиметрические величины и единицы их измерения

     Физические  величины, функционально связанные с радиационным эффектом, называются дозиметрическими.

     Основной  физической величиной, определяющей степень  радиационного воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения D - отношение средней энергии , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

 

     Единица поглощенной дозы в СИ - грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж, т.е. 1Гр = 1Дж/кг.

     Внесистемной  единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения является рад (рад).  Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 100 эрг. Таким образом, 1рад = 0,01Гр.

     Поглощенная доза ионизирующего излучения является мерой ожидаемых последствий облучения объектов как живой, так и неживой природы. Она не зависит от вида ионизирующего излучения (a, b, g, X, n и др.) и его энергии, но для одного и того же вида и энергии излучения зависит от вида вещества.

     Поэтому, когда говорят о поглощенной дозе, необходимо  указывать, к какой среде это относится: к воздуху, воде или другой среде.

     В повседневной жизни человек подвергается хроническому облучению естественными  и искусственными источниками ионизирующих излучений в малых дозах. Установлено, что в этом случае биологический эффект облучения зависит от суммарной поглощенной энергии и вида (качества) излучения.

     По  этой причине для оценки радиационной безопасности при хроническом облучении  человека в малых дозах, т.е. дозах, не способных вызвать лучевую болезнь, используется эквивалентная доза ионизирующего излучения H_т - произведение «тканевой дозы» (дозы на орган) D_т на взвешивающий коэффициент w_R для излучения R:

H_т= w_R× D_т .

     При этом доза на орган - средняя поглощенная доза в определенной ткани или органе человеческого тела задается в виде:

где   m_т - масса ткани или органа,        

D - поглощенная  доза в элементе dm.

Если  в пределах органа или ткани D=const, то D_т= D.

Если  поле излучения состоит из нескольких излучений с различными значениями w_R, то эквивалентная доза определятся в виде:

                                                                      

Единица эквивалентной дозы в СИ - зиверт (Зв).

     Зиверт  равен эквивалентной дозе, при  которой произведение поглощенной  дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент w_R равно 1Дж/кг. Следовательно,

                                    1Зв=1Гр/ w_R .                                       

     Внесистемной  единицей  эквивалентной дозы ионизирующего  излучения является бэр (бэр). Бэр равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент w_R равно 100 эрг/г. Таким образом, 1 бэр=0,01 Зв=1рад/ w_R.

     Безразмерная  единица коэффициента w_R в СИ - зиверт на грей (Зв/Гр), во внесистемных единицах - бэр на рад (бэр/рад).

     Разные  органы или ткани человека могут  облучаться неравномерно, причем они  имеют разную чувствительность к  облучению (радиочувствительность).

     Для учета указанных обстоятельств  введена эффективная доза ионизирующего излучения Е - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы H_Tt в органе или ткани Т за время t на соответствующий взвешивающий коэффициент w_Т для данного органа или ткани:

     Единицы эффективной дозы совпадают с  единицами эквивалентной дозы. Взвешивающий коэффициент w_Т равен отношению стохастического (вероятностного) риска смерти r_T в результате облучения Т-го органа или ткани к риску смерти от равномерного облучения тела при одинаковых эквивалентных дозах:

     Поглощенная, эквивалентная и эффективная  дозы характеризуют меру ожидаемого эффекта облучения для одного индивидуума. Эти величины являются индивидуальными дозами.

     Для оценки меры ожидаемого эффекта при облучении больших групп людей, вплоть до целых популяций, используется коллективная эффективная доза S - величина, определяющая полное воздействие от всех источников на группу людей. Она представляет собой сумму произведений средней эффективной дозы Е_i для i-ой подгруппы большой группы людей на число людей N_i в подгруппе:

                                                                             

     Единица коллективной эффективной дозы в СИ - человекозиверт (чел·Зв), внесистемная единица - человекобэр (чел·бэр).

     На  практике до настоящего времени применяется  экспозиционная доза Х фотонного излучения - это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в сухом атмосферном воздухе при полном торможении электронов и позитронов, которые были образованы фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, к массе воздуха в указанном объеме:

Х=dQ/dm.

     Единица экспозиционной дозы в СИ - кулон на килограмм (Кл/кг).

Кулон на килограмм равен экспозиционной дозе, при которой все электроны  и позитроны, освобожденные фотонами в воздухе массой 1кг, производят в воздухе ионы, несущие электрический  заряд 1Кл каждого знака.

     Внесистемная  единица экспозиционной дозы - рентген. Рентген - это единица экспозиционной дозы фотонного излучения, которая в 1см³ сухого воздуха при температуре 0⁰С и давлении 760 мм рт.ст.  приводит к образованию 2,08×10⁹ пар ионов, несущих заряд в одну электростатическую единицу электричества каждого знака.

     Соотношение внесистемной единицы и единицы  экспозиционной дозы в СИ имеет вид:

                                               1Р=2,58×10^-4Кл/кг.                                              

     Экспозиционная  доза характеризует ионизационную способность рентгеновского и гамма-излучения в воздухе, т.е. является характеристикой поля фотонного, а не всех видов ионизирующего излучения, причем только в диапазоне энергий от нескольких кэВ до 3МэВ и только для воздуха. По этим причинам экспозиционная доза и ее мощность, а также все внесистемные единицы (кюри, рад, бэр, рентген и др.) с 1.01.1990 г. изымаются из употребления.

     Однако  в обращении находится еще  много приборов радиационного контроля, шкалы которых проградуированы  во внесистемных единицах - в рентгенах, радах, Рентгенах в час, а также в кратных или дольных единицах (например, в миллирентгенах или в микрорентгенах в час).

     Чтобы оценить при этом поглощенную  дозу в биологической ткани, следует  знать, что в условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощенная доза 0,873 рад в воздухе или 0,95 рад в биологической ткани. Поэтому с погрешностью до 5% экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в ткани в радах можно считать совпадающими. 

5. Закон спада уровня радиации

     Спад  уровней радиации - непрерывное уменьшение мощности доз ионизирующего излучения на местности, загрязненной радиоактивными веществами в результате их естественного распада. Спад уровня радиации оценивается на основе прогнозирования и по данным радиационной разведки и дозиметрического контроля.

     Постепенно  уровень радиации на местности снижается  ориентировочно в 10 раз через отрезки  времени, кратные 7. Например, через 7 часов  после взрыва уровень радиации уменьшается  в 10 раз, а через 49 часов почти в 100 раз.

Задача  №1

Рассчитать  величину уровня радиации через 2, 6, 12, 24,48 часов после аварии на АС и после ядерного взрыва. Построить график и сделать вывод.

Дано: Ро (уровень радиации через 1 час); Ро = 90 р/ч

 t = 2 ; 6; 12; 24;48

Найти: Рt - ?

Рt = Ро/t ^0,5(1,2), где степень 0,5 используют для расчета спада уровня радиации после аварии на АС степень, 1,2 используют для расчета распада уровня радиации после ядерного взрыва. 

Р2 = 490р/ч/ 2 ^0,5 = 90 р/ч/1.4 = 64 р/ч

Р6 = 90 р/ч/ 6 ^0,5 = 90р/ч/2,4 = 38 р/ч

Р12 = 90 р/ч/12 ^0,5 = 90р/ч/3,4 = 27 р/ч

Р24 = 90 р/ч/24 ^0,5 = 90р/ч/4,8 = 19 р/ч

Р48=90р.ч/48^0,5= 90р.ч./6,9= 13 р/ч 

Р2 = 90р/ч/ 2 ^1,2 = 90 р/ч/2,29 = 39р/ч

Р6 = 90 р/ч/ 6 ^1,2 = 90 р/ч/8,6 = 10 р/ч

Р12 = 90р/ч/12 ^1,2 = 90р/ч/19,7 = 5 р/ч

Р24 = 90р/ч/24 ^1,2 = 90р/ч/45,3 = 2 р/ч

Р48=90р.ч/48^1.2= 90р.ч./104= 0,8 р//ч