Контрольні запитання

1. Що таке безпечна доза опромінення, як змінювалися поняття про неї протягом розвитку науки? Яка доза вважається безпечною сьогодні?

2. Назвіть принципи радіаційної безпеки.

3. Який основний нормативний документ України в галузі радіаційної безпеки? Згадайте його принципові положення.

4. На які категорії щодо опромінення ділиться населення? Назвіть ліміти доз для цих категорій.

5. Що таке радіоекологічні зони? Чим визначаються їх межі?

Лекція 8

Організація радіаційного контролю

Радіаційний контроль – це контроль за дотриманням норм радіаційної безпеки і основних санітарних правил, одержання інформації про рівень опромінення людей, ступінь забруднення продуктів харчування, а також про стан радіаційної обстановки на підприємствах і в навколишньому середовищі.

Радіаційний контроль здійснюють на всіх підприємствах, які використовують джерела іонізуючого випромінювання.

Найбільших обсягів і значення набуває радіаційний контроль навколишнього середовища при випаданні радіоактивних продуктів ядерного поділу (наприклад, при аваріях на радіаційно небезпечних об'єктах).

Для оцінки радіаційної обстановки потрібні прилади, які могли б реєструвати величину випромінюваних РР.

Методи виявлення і реєстрації ІВ

Виявлення і вимірювання інтенсивності іонізуючих випромінюваних радіоактивних речовин і джерел випромінювання ґрунтуються на їх здатності іонізувати речовину середовища, в якій це випромінювання поширюється. Іонізація, у свою чергу, є причиною фізичних і хімічних змін у речовині, які можуть бути виявлені і виміряні. До таких змін середовища відносять зміну електропровідності речовин (газів, рідин, твердих матеріалів), люмінесценцію речовин, засвічування фотоплівок, зміну забарвлення, прозорості, опірності електричному струму хімічних розчинів та ін.

Залежно від того, які з цих змін реєструються, використовують такі основні методи:

- іонізаційний (за величиною струму іонізації);

- хімічний (за ступенем зміни кольору індикатора);

- фотографічний (за ступенем почорніння фотошару);

- сцинтиляційний (за ступенем світіння люмінофора).

Іонізаційний метод. Суть методу полягає в тому, що під впливом ІВ в ізольованому об'ємі відбувається іонізація газу, у результаті чого збільшується його електропровідність (утворюються позитивні і негативні іони). Якщо в цей об'єм помістити два електроди, на які подати сталу напругу, то між ними утвориться електричне поле, під дією якого в іонізованому газі виникне спрямований рух заряджених частинок, тобто через газ проходитиме іонізований електричний струм, величина якого визначається потужністю джерела випромінювання.

Хімічний метод ґрунтується на вимірюванні виходу радіаційно-хімічних реакцій, які відбуваються під впливом іонізуючого випромінювання. Кількісно результат впливу випромінювання оцінюється за радіаційно-хімічним виходом. Під виходом реакції розуміють кількість характерних перетворень (знову утворених атомів, іонів і т.д.) на 100 еВ поглиненої енергії.

Основним елементом приладу, який використовує даний метод, є хімічний детектор. Хімічні детектори використовують водні розчини (такі детектори прості, але мають низьку чутливість), сполуки на основі хлорзаміщених вуглеводів (більш висока чутливість забезпечується виникненням у речовині детектора ланцюгових реакцій).

Перевага методу полягає в можливості вибору для хімічних детекторів таких речовин, які за реакцією на випромінювання мало відрізняються від тканин людського організму.

Фотографічний метод спирається на властивість ІВ впливати на чутливий шар фотоматеріалів аналогічно видимому світлу. Для цього використовують спеціальні фотоплівки, які являють собою целулоїдну підкладку з нанесеною на неї з одного чи обох боків світлочутливою емульсією. До складу світлочутливої емульсії входить бромисте або хлористе срібло (АgВr, АgСl), рівномірно розподілене в шарі желатину. Якщо фотоплівку, поміщену у світлонепроникну камеру, піддати впливу гамма-променів, а далі проявити, відбувається її почорніння. Густина почорніння пропорційна інтенсивності опромінення. Дозу опромінення, одержану плівкою, визначають, порівнюючи густину почорніння з еталоном.

Перевагою фотографічних детекторів є можливість їх масового застосування для індивідуального контролю доз опромінення з документальною реєстрацією одержаної дози.

Сцинтиляційний метод базується на тому, що під впливом ІВ деякі речовини випускають фотони видимого світла. Спалахи світла, що виникають при цьому, можуть бути зареєстровані. Сцинтиляційний лічильник складається із сцинтилятора - речовини, здатної випускати видиме випромінювання під дією ІВ, і фотоелектричного множника (ФЕМ), у якому енергія світлових спалахів (сцинтиляцій) через посередництво фотоефекту перетворюється в імпульси електричного струму, які, у свою чергу, надходять у реєструвальний пристрій.

Перевага сцинтиляційних лічильників, які зараз широко використовуються, полягає в можливості реєстрації ІВ практично всіх видів, високій розрізнювальній здатності, високій ефективності реєстрації випромінювання. Недолік - лічильники непридатні для вимірювання великих доз.

Класифікація приладів радіаційного контролю

За функціональним призначенням прилади радіаційного контролю поділяються на два класи:

- дозиметри - прилади для вимірювання дози або потужності дози рентгенівського і гамма-випромінювання;

- радіометри - прилади для визначення активності радіонуклідів або її питомої (масової, поверхневої або об'ємної) величини. Застосовуються для визначення ступеня забруднення радіонуклідами різних об'єктів.

За конструктивними особливостями дозиметричні і радіометричні прилади поділяються на: кишенькові, переносні та стаціонарні установки.

Ці прилади характеризуються певними технічними параметрами: чутливістю, часом розрізнення, відтворенням результатів вимірювань, температурою і механічною стійкістю.

Чутливість приладу - величина нижньої межі випромінювання, яка стійко реєструється приладом.

Час розрізнення - найменший час, за який два імпульси, що йдуть один за одним, реєструються окремо.

Температурна стійкість - здатність приладу давати стійкі показання при різних температурах.

Механічна стійкість приладу характеризує його здатність протистояти різним механічним впливам без зміни точності показань.

Індивідуальний дозиметричний контроль здійснюється за допомогою кишенькових приладів, у яких у ролі детектора використовуються іонізаційні камери.

Для вимірювання потужності дози широко застосовуються газорозрядні лічильники.

Найбільш поширеним видом ІВ є зовнішнє фотонне (рентгенівське і гамма-) випромінювання. Необхідність у контролі бета-частинок і нейтронного випромінювання виникає значно рідше.

У кожному конкретному випадку вимірювання необхідно проводити за методикою, наведеною в інструкції для експлуатації, яка додається до кожного приладу.

При роботі необхідно уникати контакту між вимірювальними приладами та досліджуваними речовинами і предметами, тим більше не торкатися їх руками, тому що це може привести до забруднення приладів і додаткового збільшення показань. Для запобігання забрудненню прилад можна вміщувати у тонкий поліетиленовий чохол, пакет тощо.

Разом з тим необхідно враховувати, що дозиметричні прилади для населення нечутливі до м'якого рентгенівського і гамма-випромінювання (кольорового телевізора, дисплеїв, рентгенівських установок з прискорювальною напругою на трубці менше 60-80 кВ та ін.), альфа-частинок і нейтронів. Тому за допомогою зазначених приладів неможливо оцінити радіаційне випромінювання від усіх видів природних і техногенних джерел.

Прилади не підлягають застосуванню при медичних рентгенологічних і радіологічних процедурах і дослідженнях.

Для того щоб можна було одночасно з вимірюванням потужності дози гамма-випромінювання і оцінкою забруднення щодо гамма-випромінювання проводити оцінку ступеня забруднення поверхонь щодо бета-випромінювання, використовуються комбіновані дозиметричні прилади - побутові дозиметри-радіометри.

Детектори таких приладів містять торцеві бета- і гамма-лічильники з тонким вхідним вікном великої площі і знімну кришку-фільтр. Інтерпретація результатів оцінки забруднення щодо бета-випромінювання за допомогою таких приладів повинна проводитися фахівцями-професіоналами, що працюють в організаціях, які мають право на видачу офіційних висновків.

Наведемо приклади найпоширеніших приладів радіаційного контролю.

Портативні дозиметричні прилади для населення призначені для оцінки радіаційної ситуації та є засобами вимірювання індикаторного типу. Умовно їх можна розділити на декілька груп: сигналізатори-індикатори, вимірювачі-індикатори, комбіновані дозиметричні прилади (дозиметри-радіометри та дозиметричні прилади вмонтовані в побутову техніку – годинники, приймачі тощо).

Основною особливістю дозиметрів, що випускаються (чи випускались) нашою промисловістю для населення, є простота у використанні та мінімум вимог до знань та технічної підготовки у користувача. Прилади мають досить великий рівень надійності та відносно низьку вартість.

Сигналізатори-індикатори дають можливість знаходити радіоактивне забруднення за допомогою світлової та звукової індикації, оцінювати рівень потужності дози гамма-випромінювання. Завдячуючи характерним звуковим сигналам, які індукують прилади при реєстрації імпульсів з детекторів, такі сигналізатори отримали назви: "цвіркун", "щебетун", "пискун", "соловей" та ін..

Вимірювачі-індикатори визначають радіоактивне забруднення та одночасно вимірюють та досить точно оцінюють потужність дози гамма-випромінювання. Для відображення інформації в сигнальних вимірювачах-індикаторах застосовують прилади, що обладнані аналоговими або цифровими індикаторами (дисплеями).

В дозиметричних приладах та в документації, яка прикладена до них, для зручності сприйняття рівнів сигналізації та показів паралельно наводять значення в мкЗв/год та мкР/год. У ряді приладів діапазон вимірів в мкЗв/год підібрано так, щоб користувач міг за допомогою додаткового перемикача, кнопки чи просто, не звертаючи увагу на кому на дисплеї, виконати оцінку результатів вимірювань в більш зручних та звичних одиницях мкР/год.

Вимірювачі-індикатори, які обладнані стрілочками або аналоговою шкалою, найбільш наочно відображають інформацію замірів. Окрім того, користувач, що користується приладом з аналоговою шкалою, візуально краще сприймає тенденцію зміни радіаційної обстановки.

У приладах, які обладнані стрілкою, сектор шкали, що відповідає потужності дози від 0,6 мкЗв/год (60 мкР/год) зазвичай фарбують в зелений колір, а в діапазоні від 0,6 мкЗв/год (60 мкР/год) до 1,2 мкЗв/год (120 мкР/год) - у жовтий, а сектор, який відповідає значенням, вищим 1,2 мкЗв/год (120 мкР/год), в червоний або рожевий колір. Таким чином використовують кольорове відображення інформації в аналогових дисплеях зі світло-діодними індикаторами.

Для запобігання ручному перемиканню піддіапазонів у деяких приладах застосовують логарифмічні шкали або забезпечено автоматичне перемикання піддіапазонів.

У наш час розроблено декілька десятків дозиметричних приладів для населення, з яких було відібрано найбільш вдалі моделі, що випускаються серійно на підприємствах країни.

Конструктивно дозиметричні прилади виконані у вигляді прямокутних коробочок або іншої форми, яка зручна для застосування приладу, або його перенесення в кишені та в руці. Габаритні розміри приладів та їх вагу здебільшого визначають детектор, дисплей, первинний та вторинний джерела живлення. Корпуси приладів, як правило, пофарбовані в яскраві кольори або світлі відтінки на випадок, коли їх потрібно швидко знайти у разі втрати. Для робіт в умовах, коли є можливим радіоактивне забруднення поверхні приладів, у комплекті з дозиметром продають тонкі прозорі чохли, через які видно результати вимірів на табло, а також є можливим сприймати світлову або звукову сигналізацію. Температурний діапазон приладів (в основному від -10 до +40С) визначається джерелами живлення, що застосовуються, а також засобами відображення інформації (індикаторами).

Варто відмітити, що кожен прилад має декілька подібних за характеристиками модифікацій, які були розроблені різними колективами конструкторів (спеціалістів). Це такі прилади як "Рось", "Фотон" "Полынь-101", ДБГПБ -02 - "Дон-1"; "Берег" та інші.

Перелічені дозиметричні прилади, що виготовляються вітчизняною промисловістю для населення, забезпечують вимірювання або оцінку потужності дози зовнішнього гамма-випромінювання та практично не чутливі до бета-випромінювання (якщо в приладах не реалізовані спеціальні пристрої для забезпечення реєстрації бета-частинок). Вони також не чутливі до м'якого рентгенівського та гамма-випромінювання (кольорові телевізори, кольорові дисплеї ЕОМ, рентгенівські установки з напругою прискорення на трубці менше 60-80 кВ та ін.), альфа-частинок та нейтронів. Тому за допомогою названих пристроїв неможливо оцінити радіаційну ситуацію від усіх видів природних та техногенних джерел опромінення.