Забруднення природних середовищ.

Проби, які надійшли до лабораторії, проходять спочатку попередню обробку. Ця обробка полягає в тім, що пробу переводять в стан, при якому ефективність вимірювання радіоактивних продуктів, які в ній містяться, виявиться найбільшою. З цією метою марля планшетів, вертикального екрану і фільтр установок ФВУ підлягають озоленню. Для озолення марля або фільтр укладаються в тігель. Потім тігель закривається кришкою і ставиться на електроплитку для попереднього обвуглювання. Під час обвуглювання необхідно слідкувати за тим, щоб не відбувалося запалення, тому що при горінні відбувається інтенсивне виділення газів, разом з якими може улетучиватися частина радіоактивних продуктів. Після обвуглювання тігли без кришок поміщають в муфельну піч. Озолення у муфельній печі проводиться при температурі не більше 450°С. Перевищення температури може привести до улетучення таких радіоактивних ізотопів, як цезій-137, рутеній-106 та ін.. Після озолення зола з тигля переноситься на спеціальну підложку стандартних розмірів, спресовується і закривається тонкою плівкою.

Кількість золи, отримана в результаті озолення проби, залежить від запиленості марлі або фільтра і може коливатися від 30 (чистий фільтр) до 300 мг. Калібрувальні препарати приготовляються з 200 мг золи. Через те, що в препаратах міститься різна кількість золи, то ефективність вимірювань бета-випромінення (відношення зареєстрованих бета-частинок до випущених) для калібрувального і отриманих препаратів різна (табл..11.1).

Таблиця 11.1 Відношення ефективності вимірювання бета-випромінення проби до бета-випромінення калібрувального препарату (суміш стронцію з ітрієм-90) для радіоактивних аерозолів і випадань.

Маса проби, мг	Час між утворенням і вимірюванням радіоактивних аерозолів, роки
0,41
	0,6	1,3	1,4	1,4 0,9	1,6 0,9

Як видно з даних табл.11.1, використання як калібрувального препарату суміші стронцію з ітрієм-90 масою 200 мг дозволяє визначити активність проби з помилкою, що не перевищує 60 %.

Для вимірювання радіоактивного випромінення використовують властивості цього випромінення взаємодіяти з речовиною. Частіше за все така взаємодія приводить до іонізації молекул речовини.

Детектор радіоактивного випромінення – лічильник Гейгера оснований на використанні ефекту іонізації молекул газу радіоактивним випроміненням. Лічильник звичайно являє собою провідний циліндр, поміщений всередину герметичної оболонки, наповненої сумішшю спеціальних газів. По осі циліндру натягнутий тонкий металевий дріт, до якого прикладена висока додатна напруга відносно циліндру. Альфа-частинки попадають всередину лічильника через тонке вікно, а бета-частинки і гамма-кванти можуть попасти всередину лічильника, проходячи крізь його стінки.

Проходячи через лічильник, радіоактивне випромінення іонізує газ лічильника або вибиває електрони з стінок лічильника, які, в свою чергу, також іонізують газ лічильника. Прикладений до нитки лічильника високий потенціал притягує вибиті з атомів газу електрони. Тиск газової суміші і напруга на нитці лічильника вибираються такими, щоб електрони, які до них притягуються, на своєму шляху могли знову іонізувати атоми газу лічильника. В результаті такої багатократної іонізації в лічильнику утворюється лавина електронів, яку збирає нитка. Додатні іони, що залишилися, притягуються від’ємно зарядженим циліндром лічильника. В результаті розглянутого процесу на нитці лічильника виникає електричний імпульс, який і реєструється спеціальними електронними пристроями.

Крім газових лічильників, для реєстрації радіоактивного випромінення використовуються сцинтиляційні детектори. Проходячи через такий детектор, радіоактивне випромінення збуджує або іонізує атоми речовини детектора. Повертаючись до нормального стану, атоми детектора висвітлюють передану їм енергію у вигляді ультрафіолетового випромінення. В детекторі ультрафіолетове випромінення перетворюється у видиме світло, яке, попадаючи на фотокатод фотоелектронного множника, перетворюється в електричний імпульс, що реєструється електронними пристроями.

Все більш широке застосування знаходять напівпровідні детектори. Принцип дії такого детектора оснований на тому, що в матеріалі детектора вибиті радіоактивним випроміненням електрони не повертаються до нормального стану, а притягуються до обкладки детектора. В нормальному стані детектор є ізолятором, і струм через нього не йде, незважаючи на прикладену до нього напругу. Виникаючий при взаємодії випромінення з речовиною детектора імпульс струму і реєструється відповідними електронними пристроями.

Для реєстрації електричних імпульсів, які виникають в детекторах випромінення, можуть бути використані стандартні лічильні установки типу ДП-100, ПП-16 та ін.. Ці установки складаються з детектора, поміщеного в свинцевий захисний будиночок, і реєстратора електричних імпульсів. Свинцевий будиночок захищає детектор від випромінення радіоактивних продуктів природного походження і космічного випромінення.

Електричний імпульс, утворений в детекторі, підсилюється спеціальним підсилювачем і потім надходить на перерахівний пристрій. Досліджуваний препарат поміщується в захисний будиночок рядом з детектором. Положення препарату відносно детектора повинне бути строго фіксоване, тому що ефективність реєстрації випромінення, що випущене препаратом, залежить від взаємного розташування препарату і детектора. Якщо використовується торцевий лічильник Гейгера, то препарат розміщується проти «вікна» лічильника.

Вимірювання препарату полягає у визначенні кількості імпульсів, зареєстрованих від детектора за одиницю часу, з відніманням фонових імпульсів. Кількість фонових імпульсів визначається вимірюванням чистої підложки. Фонові імпульси викликані тим, що як в матеріалі захисного будиночка, так і в матеріалі конструкції установки міститься деяка кількість радіоактивних ізотопів природного походження, а також космічного випромінювання. Кількість імпульсів, зареєстрованих при вимірюванні препарату, порівнюється з кількістю імпульсів, зареєстрованих при вимірюванні калібрувальних зразків, активність яких відома. Таким чином, активність препарату розраховується за формулою

,

де - активність препарату;

- активність калібрувального зразка;

- кількість імпульсів, зареєстрованих при вимірюванні препарату,

з відніманням фонових імпульсів:

- кількість імпульсів, зареєстрованих при вимірюванні

калібрувального зразка, з відніманням фонових імпульсів;

- час вимірювання препарату;

- час вимірювання калібрувального зразка.

Перевірка стабільності роботи установки (відтворюваності результатів). Особливістю радіоактивного випромінення є те, що кількість випущених за одиницю часу бета-частинок або гамма-квантів не є постійною величиною. Тому правильність роботи установки можна визначити тільки провівши декілька вимірювань одного і того ж препарату. Для визначення критерію правильної роботи установки проводять десять вимірювань калібрувального зразка, тривалість кожного вимірювання – 3 хв. Критерій стабільності розраховується за формулою

,

де - час кожного вимірювання (з хв);

- кількість вимірювань (10 вимірювань);

- сума квадратів окремих значень швидкості рахування

імпульсів за 1 хв;

- середнє арифметичне значення швидкості рахування за

десятьма вимірюваннями.

Для правильно працюючої установки .

Контрольні запитання:

1. Дайте поняття радіоактивності.

2. На які види діляться радіоактивні ізотопи?

3. З чого складається радіоактивне випромінення?

4. Що являє собою альфа-частинка?

5. Що являє собою бета-частинка?

6. Що являє собою гамма-квант?

7. В яких одиницях вимірюється опромінення?

8. В чому виражається потужність дози опромінення?

9. Що розуміють під міліграм-еквівалентом радію?

10. При яких обставинах відбувається масове радіоактивне забруднення природних середовищ?

11. Для чого призначена фільтровентиляційна установка?

12. Скільки разів на добу проводиться вимірювання швидкості повітря, що проходить через фільтр?

13. Що являє собою вертикальний екран?

14. Яким приладом чи установкою користуються під час відбору проби радіоактивного випадання?

15. На якій висоті установлюється бак-збірник?

16. Для чого призначений горизонтальний планшет?

17. Як можна перевірити воду з водойм на радіоактивне забруднення?

18. Чому дорівнює гранична кількість солей кальцію, що знаходиться в воді?

19. На чому оснований лічильник Гейгера?

20. Чим ще можна зареєструвати радіоактивне випромінення, крім лічильника Гейгера?

21. Яким приладом можна зареєструвати електричні імпульси?

22. Як можна перевірити стабільність роботи установки?

Дата добавления: 2015-10-13