Содержание отчета

1. Назначение, технические характеристики, устройство, порядок подготовки к работе и проведения измерений приборов ИМД-1, ИМД-2Н, ИМД-5, ДП-5В.

2.Таблицы по формам 1.1, 1.2.

3. Выводы по результатам исследований.

Контрольные вопросы

1. Из каких основных узлов состоят приборы радиационного контроля.

2. Относительная погрешность измерения?

3. Приведенная погрешность измерения?

4. Какие типы приборов относятся к измерителям дозы: привести их основные характеристики?

5. Какие типы приборов относятся к измерителям мощности дозы: привести их основные характеристики.

Министерство образования РФ

Костромской государственный технологический университет

Кафедра защиты в чрезвычайных ситуациях

ОТЧЕТ

По лабораторной работе № …………………………………………

Студент ………………………….

Группа …………………………..

Замечания преподавателя по работе

Преподаватель……………………….

Кострома, 2004

Лабораторная работа № 2

Измерение параметров гамма-поля приборами радиационного контроля

Цель работы – Изучить и практически освоить методику проведения измерения параметров гамма-поля приборами радиационного контроля;

Исследовать пространственное гамма-поля точечных источников приборами радиационного контроля;

Определить методическую погрешность за счет экранирования телом человека.

Краткие теоретические сведения

Поле ионизирующего излучения- это пространственно-временное и энергетическое распределение излучения в среде. Поле гамма-излучения над радиоактивно зараженной местностью (РЗМ) зависит как от свойств радиоактивных частиц, испускаемых ими ионизирующих излучений, так и от характера местности и свойств атмосферы. Рассеивание излучения в воздушной среде приводит к изменению первоначального углового и энергетического спектров гамма-поля, которые значительно меняются с высотой измерения над поверхностью РЗМ.

Гама-поле над РЗМ можно представить как сумму гамма-полей точечных источников, расположенных на плоскости. В связи с этим многие закономерности гамма-поля плоского источника можно описать зависямостями для точечных источников.

Точечным называется источник, размеры которого много меньше детектора и расстояния до точки измерения (L<10R). Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на небольшом удалении от точечного источника, когда поглощением и рассеянием можно пренебречь, определяется зависимостью:

Г × А

X = -------- , (14)

R²

Где Г-гамма-постоянная радионуклида, Р·см²/(ч·мКи);

R – расстояние от источника до точки измерения, см;

А - активность точечного источника, мКи.

На значительном удалении от источника в воздушной среде или при наличии между источником и точкой измерения слоя вещества большой плотности ослаблением и рассеиванием излучения пренебрегать нельзя. В этом случае мощность экспозиционной дозы Х в точке измерения рассчитывается по соотношениям:

Г × А

X = ------------ × е ^{µ· R} · В , (15)

R²

Где µ - линейный коэффициент ослабления воздуха или вещества;

В – дозовый фактор накопления;

R – толщина слоя вещества (воздуха).

Дозовый фактор накопления показывает, во сколько раз увеличивается мощность экспозиционной дозы за счет вклада гамма-квантов, рассеянных в воздушной среде (слое вещества) и поступивших в точку измерения. С увеличением толщины среды распространения или слоя вещества дозовый фактор увеличивается. Он всегда больше единицы и зависит от линейного коэффициента ослабления, толщины слоя, атомного номера вещества, энергии гамма-квантов и может быть определен из выражения:

(µ·d) ²

В = 1 + µ·d + ----------- , (16)

7·Е_γ ^2,4

Численные значения фактора накопления для различных сред и энергий гамма-излучения можно найти в справочной литературе.

Если РЗМ представить как бесконечный плоский источник с поверхностной активностью А_s, то мощность дозы гамма-излучения на высоте Н определяется соотношением:

Г· А _S е ^{-µ· Н}

Х = --------- [ F(µ·H) + ------------- ( 1+7·Е_γ ^2,4 + µ·H)] ( 17 )

2 7· Е _γ

Где F(µ·H) - интегральная показательная функция;

Е _γ – энергия гамма- квантов;

µ - линейный коэффициент ослабления.

На высоте 1 м от идеального бесконечного плоского источника 90% мощности дозы создается гамма-излучением точечных источников (радиоактивных частиц), находящихся не далее 100-150 м от точки измерения. На реальной РЗМ радиоактивные частицы проникают в почву на глубину 5-6 см, и эффективный радиус регистрации гамма-излучения на высоте 1 м составляет всего 15-20 м.

Основными параметрами гамма-поля, определяемыми в ходе радиационной разведки, являются:

Мощность дозы гамма-излучения на высоте 1м над поверхностью земли, которую принято называть уровнем радиации;

координаты точек измерения;

время измерения.

Если измерения проводятся на других высотах, то полученные результаты приводятся к высоте 1м.

Результаты измерений над РЗМ в районах ядерных взрывов приводятся к 1 часу после взрыва по следующей зависимости:

Х_t=1ч = Х_t × tⁿ, (18)

Где n-коэффициент спада уровня радиации (n=1,2);

t – время, прошедшее после взрыва (возраст продуктов ядерного взрыва).

Рис.1 Изменение коэффициента спада «n» со временем, прошедшем после взрыва.

При отсутствии информации о времени взрыва или изотопного состава радиоактивных веществ в качестве дополнительного параметра в ходе разведки определяется возраст продуктов ЯВ по результатам двух измерений мощности дозы в одной точке через промежуток времени 1-3 часа по формуле:

Х ₁^-0,834 · ∆ t

t₁ = ---------------------------- (19)

Х ₂^-0,834 - Х ₁^-0,834

При измерении мощности экспозиционной дозы с помощью носимых приборов радиационного контроля типа ДП-5В, ИМД-5, ИМД-1Р, ИМД-2, учитывают методическую погрешность, обусловленную экранированием гамма-излучения телом человека. Эта погрешность составляет в среднем 20% и ее учет осуществляется путем умножения прибора на постоянный коэффициент, равный 1,25. Для исключения экранирования гамма-излучения телом человека используют удлинительную штангу длиной 45-75 см. в этом случае коррекции показаний прибора не проводится.

Необходимо также правильно ориентировать детекторный блок в пространстве с учетом его анизотропии чувствительности и углового распределения гамма-поля таким образом, чтобы он с максимальной эффективностью регистрировал гамма-излучение.

Максимальный поток гамма-квантов на высоте 1м приходит с направлений, близких к горизонтальным (80-85 град относительно нормали к поверхности Земли). Максимальная чувствительность детекторных блоков носимых приборов – в направлении, перпендикулярном их оси. Поэтому методически правильно размещать детекторный блок перпендикулярно поверхности земли. При такой ориентации максимальный поток гамма-излучения будет регистрироваться в направлении максимальной чувствительности детекторного блока.

В лабораторной работе для измерения параметров гамма-поля используются точечные источники изотопов цезий-137 и кобальт-60, активность которых на момент проведения измерений будет отличаться от исходной (паспортной). Поэтому перед расчетом полей гамма-излучения необходимо предварительно определить реальную активность источников, используя закон радиоактивного распада:

А_t = A₀ × e ^{–0,693 t/ Т} _1/2 (20)

где А₀ – активность ИИИ на момент его изготовления;

А_t - активность на данный момент времени t;

Т _1/2 -период полураспада (Cs-137-30 лет, Со – 60 – 5,26 года);