Методы измерения гамма излучения

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ДОЗЫ
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ НА МЕСТНОСТИ

Опыт использования в 1997-99 гг. “Временной учебной методики измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности ВУМ-1-96” [1] подтвердил ее полезность при организации и проведении практических занятий с учащимися средней школы, интересующимися радиоэкологическими проблемами. Помимо закрепления азов метрологической культуры, методика гармонизировала процесс выполнения измерений, обработки результатов и использования полученной радиоэкологической информации.

Представленная ниже методика измерения МИ-2000 – это частично переработанная и дополненная с учетом норм радиационной безопасности (НРБ-99) [2] ВУМ-1-96, ориентированная на бытовой дозиметр-радиометр АНРИ-01 [3]. Последнее – вынужденный шаг, вызванный тем, что дозиметры ИРД-02Б1, на которые, в основном, была рассчитана ВУМ-1-96, серийно уже не выпускаются, а имевшиеся экземпляры, использовавшиеся в школах г. Гатчины и района, пришли в полную негодность.

Примечание. Дозиметр-радиометр АНРИ-01 “Сосна” выпускается серийно. Приобрести его можно через предприятие “ИЗОТОП” (191002, СПб, Загородный пр., д. 13)

2. Основные термины и определения

Доверительный интервал – доверительные границы случайной погрешности результата измерения – это тот интервал, в который с заданной (принятой исследователем) вероятностью должно попасть среднее арифметическое значение при бесконечном (теоретическом) увеличении количества единичных наблюдений.

Доза поглощенная (D) – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

где de – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, dm – масса вещества в этом объеме. Энергия может быть усреднена по любому определенному объему, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объему, деленному на массу этого объема. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название – грей (Гр).

Доза эквивалентная – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R :

где D_T,R – поглощенная доза в органе или ткани T, W_R – взвешивающий коэффициент для излучения R. Для фотонов и электронов W_R, т.е. W _g и W_e равны 1. Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж/ кг, имеющий в этом случае специальное наименование зиверт (Зв). Используют дольные единицы: миллизиверт, мЗв, 1 мЗв = 10 -3 Зв; микрозиверт, мкЗв, 1 мкЗв = 10 -6 Зв.

Естественный радиационный фон, сокращенно естественный фон – мощность дозы, создаваемая космическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, в воде.

Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разных знаков.

Кроки (в топографии) – наскоро набросанный по глазомерной съемке план местности, выражающий ее общий характер и выделяющий наиболее важные местные предметы (дороги, здания и т.п.).

Мощность дозы – доза излучения за единицу времени (секунду, минуту, час). Единица измерения мощности эквивалентной дозы является Зв/с, а дольная единица – микрозиверт в час (мкЗв/ч).

Примечание. При использовании дозиметров, шкалы которых размечены в единицах, так называемой, экспозиционной дозы(или мощности дозы), т.е. в рентгенах (Р) или Р/ч, мР/ч, мкР/ч, для интерпретации их показаний в зивертах и соответствующих дольных единицах, следует помнить, что экспозиционной дозе (в воздухе) 1Р соответствует эквивалентная доза (в биологической ткани) 9,6 мЗв, и при показаниях такого дозиметра, например, 15 мкР/ч, с небольшой погрешностью

4 % можно считать, что для биологической ткани это соответствует 0,15 мкЗв/ч. В частности, при использовании АНРИ-01 его показания в мР/ч следует умножать на 10, чтобы получать значения мощности эквивалентной дозы в мкЗв/ч.

Нуклид – вид атомов с данным числом протонов и нейтронов в ядре, характеризующийся массовым числом А (атомной массой) и атомным номером Z.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида (радионуклида) в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.

Фотон, фотонное излучение – квант (частица) гамма- и рентгеновского излучений. Фотонное излучение – собирательное название для гамма- и рентгеновского излучений.

Электронвольт, мегаэлектронвольт (МэВ) – внесистемная единица энергии ионизирующей частицы: 1 эВ = 1,602 10 -19 Дж; 1 МэВ = 1,602 10 -13 Дж.

3. Методика измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности МИ-2000

Методика устанавливает порядок выполнения измерений, обработки и оформления результатов измерений в учебно-практических целях. Методика рассчитана на учащихся старших классов средней школы.

Для выполнения измерений используется дозиметр АНРИ-01 (далее дозиметр). Дозиметр предназначен для измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения. Дозиметр позволяет оперативно обнаружить загрязненность радионуклидами или найти источник ионизирующего излучения.

Технические характеристики и описание дозиметра изложены в руководстве по его эксплуатации. В частности, дозиметр обеспечивает измерение мощности эквивалентной дозы от 0,1 до 99,99 мкЗв/ч при энергии фотонов гамма-излучения в диапазоне от 0,06 до 1,25 МэВ.

Дозиметр должен иметь свидетельство о государственной поверке, выданное органами Госстандарта.

Погрешность методики измерений определяется погрешностью дозиметра АНРИ-01. МИ-2000 обеспечивает выполнение измерений для 95% доверительного интервала с погрешностью, не превышающей 43%.

Изменение чувствительности дозиметра при постоянной мощности дозы в зависимости от энергии регистрируемого излучения в диапазоне от 0,06 до 1,25 МэВ не более чем ± 30% от значения, полученного от источника ионизирующего излучения – цезия-137 (энергия излучения 0,66 МэВ).

Измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на местности выполняют методом измерения скорости счета импульсов, возникающих в газоразрядных счетчиках (СБМ-20) под действием гамма-излучения.

Измерения могут производиться: при температуре окружающего воздуха от — 5 до + 40°С; при относительной влажности воздуха до 98%.

При выполнении измерений мощности эквивалентной дозы на местности необходимо соблюдать требования «Норм радиационной безопасности НРБ-99» и «Основных санитарных правил ОСП-72/87» [4].

Требования к квалификации операторов

К самостоятельному выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие образование в объеме физико-математической программы старших классов средней школы, прошедшие учебно-тренировочные занятия под руководством специалистов-профессионалов в области дозиметрии и радиометрии ионизирующих излучений.

Подготовка к выполнению измерений

Изучить до начала работы руководство по эксплуатации дозиметра АНРИ-01, принцип работы дозиметра и назначение органов управления дозиметром.

Произвести внешний осмотр дозиметра. Установить выключатель питания в положение «выключено», открыть крышку отсека питания и установить элемент “Корунд” (или аналогичный). Закрыть крышку отсека питания.

Экран — заднюю крышку дозиметра не снимать, проверить правильность положения ее фиксатора.

Включить дозиметр, установив выключатель питания в положение «ВКЛ», а переключатель режима работы в положение “МД”.

При правильном функционировании дозиметра на цифровом табло должна появиться индикация 0,000, сопровождаемая коротким звуковым сигналом.

Проверить исправность электронной пересчетной схемы и таймера дозиметра, для чего нажать и удерживать до окончания тестирования кнопку “КОНТР.” Кратковременно нажать кнопку “ПУСК”. На табло между цифрами должны появиться три точки и начаться отсчет чисел. Через (20±5) секунд отсчет чисел должен прекратиться, а на табло должно появиться число 1.024 или 0.512 в зависимости от модификации дозиметра, сопровождаемое коротким звуковым сигналом.

Проверить работоспособность преобразователя напряжения и счетчиков дозиметра, нажав кнопку “ПУСК”. Через (20±5) секунд, при естественном, неизмененном фоне гамма-излучения от 0.05 до 0.20 мкЗв/ч, на табло должно появиться число от 0.005 до 0.02, сопровождаемое коротким звуковым сигналом.

Примечание. Если при проведении проверок индицируются числа, отличные от указанных выше, или число, меньшее 0.005, то дозиметр неисправен, и его следует отправить в ремонт; если при первичном включении дозиметр издает постоянный звуковой сигнал, то необходимо установить новый элемент питания.

Разместить дозиметр на высоте 1 м от поверхности грунта в выбранной точке измерений экраном вниз, к земле.

Через 25 секунд снять показания на цифровом табло в микрозивертах в час, умножив для этого исходные показания на 10.

Пример: Показания на цифровом табло 0,014 означают, что мощность эквивалентной дозы составляет 0,14 мкЗв/ч.

Снять (записывая) пять показаний в данной точке измерения.

При поиске местонахождения источника ионизирующего излучения следует медленно перемещать дозиметр в направлении повышения показаний, делая 25-секундные паузы. При перемещениях дозиметр следует держать таким образом, чтобы экран был направлен в сторону предполагаемого источника.

Примечание. В тех случаях, когда радиационный фон значительно выше естественного, дозиметр можно использовать в режиме “ПОИСК”. Для этого переключатель режима работы ставят в положение “Т” и контроль уровня гамма-излучения ведут на слух, по частоте следования звуковых сигналов. При естественном, неизмененном фоне гамма-излучения дозиметр подает 1-6 или 3-12 звуковых сигналов в минуту, в зависимости от модификации.

Обработка и оформление результатов измерений

Показания дозиметра записывают в карточку регистрации (форма карточки приведена в Приложении).

Вычисляют среднее значение показаний , записывают его в соответствующую графу карточки.

Вычисляют полную погрешность измерений D по формуле:

где d — основная погрешность, принимаемая равной 30%; d _э — погрешность, связанная с энергетической зависимостью показаний дозиметра, принимаемая равной 60% при неизвестной энергии регистрируемого гамма-излучения и равной, если энергия Еg регистрируемого излучения известна, 50|Е _g –0,66|% при 0,06 g техногенном облучении населения.

Мощность дозы естественного фона составляет 0,15 мкЗв/ч и, в зависимости от местных условий, может меняться в два раза. Некоторые горные породы, например, гранит, радиоактивны и поэтому создают повышенный естественный фон. Вплотную к гранитной поверхности мощность дозы может возрасти на 0,15 мкЗв/ч.

Для населения, проживающего вблизи атомных электростанций и предприятий установлен предел годовой дозы 5 мЗв. Этой величине соответствует постоянная в течение года мощность дозы на открытой местности 0,6 мкЗв/ч. С учетом того, что часть времени человек находится внутри зданий, которые ослабляют излучение в два и более раз, мощность дозы на открытой местности может быть 1,2 мкЗв/ч.

Если мощность дозы превышает 1,2 мкЗв/ч, рекомендуется покинуть данное место или, если есть необходимость находиться на нем, то пребывание следует ограничить шестью месяцами в год; при мощности дозы 2,5 мкЗв/ч, – тремя месяцами в год, а при 7 мкЗв/ч, – одним месяцем.

Эффективность усвоения МИ-2000 может быть достаточно высокой, если при изучении ее и использовании не ограничиваться имитационной игрой на радиационно-чистой местности, а проводить занятия в учебном лагере на своеобразном метрологическом полигоне, например, на участках местности, сохранивших Чернобыльский след, с хорошо изученными радиационными характеристиками [5] или на специальной учебной площадке типа гаммадрома [6].

Карточка регистрации мощности дозы гамма-излучения

Место измерения (номер точки на карте-схеме)	Дополнительная характеристика места измерения	Мощность дозы,H мкЗв/ч
Показания дозиметра
1	2	3	4	5	Среднее значение H	Результат измерения
Улица, дорога, тропа (с указанием дорожного покрытия, грунта). Луг, пастбище (указать степень увлажненности: сухой, влажный, заболоченный). Пашня, огородные и др. участки (указать характер почвы – суглинок, супесь, песок, глина и пр.). Рекреационная местность (указать конкретно: лес, лесопарк, кустарниковые заросли, ягодники, берега водоема и пр.)	H ± D , где D –полная погрешность измерения	Указать характер использования (в учебных целях, включены или предложены для включения в банк радиоэкологических данных региона, сообщены в органы Госсанэпиднадзора (СЭС), местной администрации, общественным природоохранным организациям, прессе, доложены на научно-практической конференции и другие использования)

Нормы радиационной безопасности (НРБ-99).М. Минздрав России, 1999 г.

Дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01 “Сосна”. Руководство по эксплуатации, 1993 г.

Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП-72/87). М. Энергоатомиздат. 1988 г.

Юдин М.Ф. и др. Измерение активности радионуклидов.. СПб. ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. 1997 г. с. 328.

Источник

Методика дозиметрического контроля гамма-излучения в помещениях

СИСТЕМА АККРЕДИТАЦИЙ ЛАБОРАТОРИЙ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

ФГУП ”ВНИИФТРИ”

_______________ 2010 год

Методика дозиметрического контроля

гамма-излучения в помещениях

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1. Назначение методики

2. Принцип контроля

3. Средства и условия измерений

4.Измерение мощности амбиентного эквивалента дозы на открытой местности

5.Измерение мощности амбиентного эквивалента дозы в помещениях

1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИКИ

Настоящая методика устанавливает порядок и правила выполнения измерений при дозиметрическом контроле гамма-излучения в помещениях, включая рабочие места, а также правила оценки результата контроля, методика в части организации контроля соответствует МУ 2.6.1.715-98 «Проведение радиационно-гигиенического обследования жилых и общественных зданий». Методика предназначена для использования в аккредитованной Испытательной лаборатории «Аликом-Плюс» и обеспечивает измерение мощности амбиентного эквивалента дозы (МЭД) фотонного излучения в диапазоне (0,мкЗв/ч с погрешностью (15 – 50) % (Р = 0.95).

2. ПРИНЦИП КОНТРОЛЯ

2.1. Дозиметрический контроль по данной методике основан на измерении надфоновой мощности амбиентного эквивалента дозы, обусловленной гамма-излучением. Процедура контроля включает три этапа:

— измерение МЭД, присущей данной местности на открытой местности, вблизи контролируемого здания (фоновое значение);

— измерение МЭД в помещениях контролируемого здания;

— оценку результата контроля и принятие решения.

2.2. Объект считается годным к эксплуатации, если превышение над фоном местности в контрольных точках не превышает 0,20 мкЗв/ч в соответствии с СП 2.6.1.2523-09 Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009).

3. СРЕДСТВА И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Настоящая методика предполагает применение для измерения МЭД гамма-излучения дозиметров: ДКГ-07Д «Дрозд». Применяемые приборы должны быть поверены в установленном порядке.

3.2. Измерения указанными приборами выполняются в натурных условиях, оговоренных в эксплуатационной документации на приборы:

— температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С;

При более низких температурах необходимо использовать утепляющие покрытия приборов и сокращать время пребывания приборов в условиях низких температур. Отличие натурных условий от нормальных должно быть учтено введением дополнительных систематических погрешностей в результатах измерений МЭД.

3.3. К работе допускаются операторы, изучившие настоящую методику, инструкции по эксплуатации применяемых приборов, требования ОСПОРБ-99/2010.

4. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ амбиентного ЭКВИВАЛЕНТа ДОЗЫ

НА ОТКРЫТОЙ МЕСТНОСТИ

4.1. Измерение МЭД на открытой местности (фоновой МЭД) включает следующие операции:

— выбор контрольных точек на местности;

— подготовка дозиметра к работе;

— измерение показаний дозиметра в контрольных точках;

— регистрация результатов и последующие действия.

4.2. Для проведения измерений выбираются не менее 5-х контрольных точек, расположенных на ровном участке местности на расстоянии не менее 30 м от близлежащих зданий. При этом следует выбирать участки с естественным покрытием без значительных техногенных воздействий (сады, парки, газоны, пустыри и т. д.)

4.3. Подготовку дозиметра к работе и проверку его работоспособности следует выполнять в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

4.4. Фоновую мощность амбиентного эквивалента дозы в каждой контрольной точке (Фj) определяют как среднее арифметическое значение для многократных (7-10) измерений фона.

, (1)

где j=1,2. n — номер измерения фона в контрольной точке; Ni — показания дозиметра при i-ом измерении. В рабочем протоколе (журнале) регистрируют весь ряд результатов.

4.5. Фоновую мощность амбиентного эквивалента дозы (Dф) определяют как среднее арифметическое значение по контрольным точкам:

, (2)

где m — число контрольных точек.

4.6. Среднеквадратичное отклонение (СКО) результата измерений фона определяют по формуле:

, ( 3)

где j=1,2. m — номер контрольной точки. В рабочем протоколе измерений МЭД регистрируют весь ряд результатов.

5. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ амбиентного

эквивалента ДОЗЫ В ПОМЕЩЕНИИ

5.1. Измерение МЭД в помещении включает следующие операции:

— выбор контрольных точек в помещении;

— подготовка дозиметра к работе;

— измерение МЭД в выбранных контрольных точках помещения;

— определение предельных значений надфоновой МЭД;

— оформление результатов и последующие действия.

5.2. Контрольные точки для измерения МЭД выбираются:

— в центре обследуемого помещения на высоте 1 м от поверхности пола;

— вдоль каждой из стен в трех точках на расстоянии 0.25 м от стены.

В случаях измерений для целей аттестации рабочих мест добавляются точки определенные как рабочие места.

5.3. Подготовку дозиметра к работе следует выполнить в соответствии с Инструкцией по эксплуатации прибора.

5.4. Мощность амбиентного эквивалента дозы в каждой выбранной контрольной точке Dj определяют как среднее арифметическое значение показаний дозиметра при многократных (n= 7÷10) измерениях:

, (4)

где j=1,2. m — номер контрольной точки; Ni — показания дозиметра в контрольной точке. В рабочем протоколе (журнале) регистрируют весь ряд результатов, m — число контрольных точек.

5.5. Обработка результатов дозиметрических измерений включает определение:

— превышение мощности амбиентного эквивалента дозы над фоном местности в каждой контрольной точке .

— суммарной неопределенности результата измерений надфоновой МЭД при Р=0,95 для каждой контрольной точки Dj.

Вычисления следует выполнять по следующим формулам:

, (5)

где Dф — фоновая МЭД, измеренная в соответствии с п. 4.

5.6. Значение суммарной неопределенности результата измерений надфоновой МЭД (с доверительной вероятностью 0,95) для дозиметров типа ДКГ-07Д «Дрозд»:

Δ = 2σФ + 0,3, (6)

5.7. В качестве предельных значений превышения мощности амбиентного эквивалента дозы над фоном местности – DПР принимается значение:

где DНФ, max – максимальное значение надфоновой МЭД в контрольных точках.

5.8. По результатам дозиметрических измерений составляется рабочий протокол (запись в рабочем журнале) с указанием фоновой МЭД — Dф, номеров контрольных точек (в соответствии с картограммой), значений Dj, DjНФ, D и DПР.

5.9. На основании данных рабочего протокола дозиметрических измерений выполняются следующие действия:

— если для всех контрольных точек Dпр 0,2 мкЗв/час объект признается радиационно чистым и оформляется «Свидетельство радиационного качества» с заключением о радиационной чистоте объекта по форме, установленной для ЛРК (см. «Руководство по качеству);

— если значения Dпр находятся в диапазоне 0,2-0,3 мкЗв/час, то в точке максимальной Dпр следует выполнить более точные измерения МЭД (повторные измерения МЭД при большем числе измерений);

— если значение Dпр > 0,3 мкЗв/час, хотя бы для одной контрольной точки, объект признается радиационно загрязненным, оформляется Акт радиационного контроля по форме, установленной для ЛРК (см. «Руководство по качеству») с результатами дозиметрического контроля и приложением картограммы контрольных точек. После ознакомления заказчика Акт должен быть направлен в региональную службу Роспотребнадзора для принятия решения.

5.10. При измерениях для целей аттестации рабочих мест, измеряется мощность амбиентного эквивалента дозы (МЭД) Dр в контрольных точках определенных, как рабочие места. Dр определяют как среднее арифметическое значение показаний дозиметра при многократных (n= 7÷10) измерениях:

, (8)

Среднеквадратичное отклонение (стандартная неопределенность) результата измерений Dр, определяют по формуле:

, ( 9)

где р=1,2. m — номер контрольной точки; Di — показания дозиметра в контрольной точке.

В рабочем протоколе (журнале) регистрируют весь ряд результатов.

Значение расширенной неопределенности результата измерений Dр (Р= 0,95):

(10)

ΔО — основная относительная погрешность дозиметров типа ДКГ-07Д «Дрозд»;

ΔЭ – относительная дополнительная погрешность за счет энергетической зависимости чувствительности;

ΔА — относительная дополнительная погрешность за счет анизотропии чувствительности.

5.11. В качестве предельных значений мощности амбиентного эквивалента дозы в каждой контрольной точке определенной, как рабочее место – Dрп, принимается значение:

5.12. При гигиенической классификации условий труда значения Dрп используется для оценки значений мощности максимальной потенциальной эффективной дозы мЗв/год в соответствии с Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» Приложение 14.

Источник