занятие 12. 1. Способы индикации и регистрации ионизирующих излучений
 Скачать 30.35 Kb.
|
|
1. Способы индикации и регистрации ионизирующих излучений. Основные методы регистрации ионизирующих излучений: Прибор для регистрации ионизирующих излучений состоит из чувствительного элемента — детектора (датчика) и измерительной аппаратуры. В детектор входит вещество, с которым взаимодействуют частицы, и преобразователь эффектов взаимодействия в регистрируемые величины (импульсы, ток, химический осадок и т. д.), которые фиксируются измерительной аппаратурой. К основным и наиболее часто применяемым методам регистрации относятся следующие: ионизационные, оптические (сцинтилляционные), химические и фотографические. Ионизационный метод основан на регистрации эффекта ионизации, т. е. на измерении величины заряда ионов, возникающих под действием ионизирующего излучения. Измерить ионизационный эффект можно при помощи электрического поля, которое препятствует рекомбинации ионов и придает им направленное движение к соответствующим электродам. В качестве детекторов используют ионизационные камеры, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера—Мюллера, полупроводниковые детекторы и др. Принцип работы сцинтилляционного детектора следующий: под действием излучений происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированных и возбужденных состояний в основное высвечивается энергия в виде вспышки света (сцинтилляции), которая может быть зарегистрирована различными способами. Лучший из них состоит в преобразовании энергии света в электрический сигнал с помощью оптически связанного со сцинтиллятором фотоэлектронного умножителя В настоящее время известно очень много различных сцинтилляторов – жидких, твердых, газообразных и в виде порошков различной плотности. Это позволяет подобрать необходимый детектор для наиболее эффективной регистрации любого ионизирующего излучения в широком диапазоне энергий. Химические методы основаны на том, что часть поглощенной энергии излучения переходит в химическую, что вызывает цепь химических превращений. Определение наличия излучения, его интенсивности производится по выходу химических реакций. Например, при облучении водного раствора FeSO4 ионы двухвалентного железа Fe2+ превращаются в ионы трехвалентного железа Fe3+. Одновременно при этом изменяется электрический потенциал и окраска раствора, что можно легко определить соответствующими способами. Фотографические методы основаны на способности излучения разлагать галогениды серебра AgCl или AgBr, входящие в состав чувствительных фотоэмульсий, до металлического серебра. В результате такого взаимодействия вдоль трека (следа прохождения) альфа- и бета-частиц выделяются зерна серебра и при проявлении фотопластинки виден след пробега ядерных частиц — почернение. По характеру трека можно определить вид, интенсивность и энергию излучения. В заключение отметим, что большое разнообразие методов регистрации и детекторов связано с причинами различного характера взаимодействия излучения с веществом и различным пробегом. 2. Устройство счетчика Гейгера и принципы работы современных дозиметрических приборов. Изобретенный еще в 1908 г. немецким физиком Гансом Вильгельмом Гейгером прибор, способный определить ионизирующее излучение, широко используется и в наши дни. Причиной тому является высокая чувствительность устройства, его возможность регистрировать самые различные излучения. Простота эксплуатации и дешевизна позволяют купить счетчик Гейгера любому человеку, решившему самостоятельно измерить уровень радиации в любое время и в любом месте. По своей конструкции счетчик Гейгера довольно прост. В герметизированный баллон с двумя электродами закачивается газовая смесь, состоящая из неона и аргона, которая легко ионизируется. На электроды подается высокое напряжение (порядка 400В), которое само по себе никаких разрядных явлений не вызывает до того самого момента, пока в газовой среде прибора не начнется процесс ионизации. Появление пришедших извне частиц приводит к тому, что первичные электроны, ускоренные в соответствующем поле, начинают ионизировать иные молекулы газовой среды. В результате под воздействием электрического поля происходит лавинообразное создание новых электронов и ионов, которые резко увеличивают проводимость электронно-ионного облака. В газовой среде счетчика Гейгера происходит разряд. Количество импульсов, возникающих в течение определенного промежутка времени, прямо пропорционально количеству фиксируемых частиц. Таков в общих чертах принцип работы счетчика Гейгера. 3. Устройство и порядок работы приборов. 1. Рентгенометр-радиометр ДП-5В Измеритель мощности дозы (рентгенметр) ДП-5В предназначен для измерения уровень гамма-радиации и ра-диоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения определяется в миллирентгенах или рентгенах в час для той точки пространства, в которой помещен при измерениях блок детектирования прибора. Кроме того, имеется возможность обнаружения бета-излучения. Рентгенометр ДП 5В состоит из измерительного пульта, блока детектировании, соединенного с пультом при помощи гибкого кабеля 2 длиной 1,2 м. На блоке детектирования вмонтирован контрольный источник. Пульт состоит из следующих основных узлов: кожуха, основания, шасси, платы преобразователя, крышки отсека питания; Диапазон измерений по гамма-излучению от 0,05 мР/ч до 200 Р/ч. Прибор имеет звуковую индикацию на всех поддиапазонах, кроме первого. Питание прибора осуществляется от 3-х элементов питания типа КБ-1, один из которых используется только для подсвета шкалы микроамперметра для работы в условиях темноты. Состав прибора ДП 5В 1. Телефоны. 2. Футляр с крышкой. 3. Тумблер подсвета шкалы микроамперметра. 6. Переключатель поддиапазонов. 7. Гибкий кабель. 8. Блок детектирования. 9. Удлинительная штанга. Устройство блока детектирования 1. Поворотный экран. 2. Окно.3. Стальной корпус . 4. Контрольный источник. 5. Гайка. 2. ------ДП-3Б Предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения при ведении радиационной разведки с подвижных объектов. В комплект прибора ДП-ЗБ (рис. 10) входят измерительный пульт, блок детектирования, соединительный кабель с прямым и угловым разъемами, кабель питания, скобы для крепления измерительного пульта и блока детектирования, комплект ЗИП, техническое описание и инструкция по эксплуатации, формуляр. При измерении мощности дозы гамма-излучения, если переключатель установлен в положениях X1, Х10, Х100 показания отсчитываются по верхней шкале и умножаются на соответствующий коэффициент поддиапазона, а при положении переключателя 500 - по нижней шкале, Для определения мощности дозы на местности показания прибора нужно умножить на коэффициент ослабления гамма-излучения объектом, который принят равным для автомобилей — 2, для бронетранспортеров и подобных им объектам — 4, для танков — 10. 1 — кабель питания; 2 —кнопка ПРОВЕРКА; 3 — микроамперметр; 4 — лампа подсвета; 5 — указатель поддиапазонов; 6 — лампа световой индикации; 7 — переключатель поддиапазонов; 8 — предохранители; 9 — соединительный кабель. 3. ИД-1 Общевойсковой комплект измерителей дозы ИД-1 предназначен для измерения поглощенной дозы гамма-нейтронного излучения. 1 — измеритель дозы ИД-1; 2 — гнездо для зарядного устройства; 3 — футляр; 4 — окуляр; 5 — держатель; 6 — защитная оправа; 7 — зарядное устройство ЗД-6; 8 — зарядно-контактное гнездо; 9 — ручка зарядно-контактного узла; 10 — поворотное зеркало. 4. Бытовой дозиметр «Белла» Предназначен для обнаружения и оценки с помощью звуковой сигнализации интенсивности гамма-излучения, а также для измерения мощности полевой эквивалентной лозы (МЭД) гамма-излучения по цифровому табло. Дозиметр "БЭЛЛА" применяется для индивидуального оперативного контроля населением радиационной обстановки. Результаты измерений этим прибором не могут использоваться для официальных заключений о радиационной обстановке. Комплект поставки: 1. Дозиметр бытовой " БЕЛЛА" 2. Батарея типа "Корунд" 3. Чехол защитный 4. Руководство по эксплуатации 5. Оценка показаний дозиметра бытового. Методические указания 6. Упаковка Дозиметр “БЕЛЛА” выполнен в виде портативного, носимого в кармане одежды, прибора и предназначен для обнаружения и оценки с помощью звуковой сигнализации интенсивности гамма-излучения, а также для измерения МЭД гамма-излучения по цифровому жидкокристаллическому табло. Корпус дозиметра изготовлен из ударопрочного полистирола. В дозиметре предусмотрена возможность контроля напряжения батареи питания. Дозиметр имеет два режима работы: ПОИСК и МЭД. Режим ПОИСК служит для грубой оценки радиационной обстановки по частоте следования звуковых сигналов. Режим МЭД служит для измерения мощности эквивалентной дозы по цифровому табло. Дозиметр обеспечивает непрерывную звуковую сигнализацию о превышении верхнего предела диапазона измерения 99,99 мкЗв/ч (переполнение цифрового табло) до значения мощности эквивалентной дозы не более 1,0 мЗв/ч. 4. Очаг и зоны радиационного заражения, безопасные уровни загрязнения радионуклидами. Очагом ядерного поражения называется территория, в пределах которой в результате воздействия поражающих факторов произошли массовые поражения людей, животных, разрушения и повреждения зданий и сооружений. Зоной ЧС радиационного характера называют территорию, в пределах которой в результате аварии на радиационно опасном объекте происходит радиоактивное загрязнение , вызывающее облучение людей выше допустимых норм. Различают радиационную и ядерную аварию. Радиационной аварией (ЧС) называют опасное событие, вызванное частичным или полным вскрытием работающего реактора, в результате которого в воздух выносится парогазовая и твердая фазы, зараженные радионуклидами (РН). Ядерной аварией (ЧС) называют опасное событие неконтролируемое течение цепной реакции в ядерном реакторе (возникновение локальных очагов критичности), приводящее к повреждениям в активной зоне и выбросу РН. Исходя из опыта радиационных ЧС, причины связаны с конструктивными недостатками (низкий запас реактивности) и ошибками операторов. Главными источниками радиоактивного загрязнения являются АЭС, предприятия ядерного цикла, корабли с ЯЭУ и космические аппараты.  5. Аварии на радиационно- опасных объектах. Радиационно-опасный объект – объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества, при аварии на котором или его разрушении могут произойти массовые радиационные поражения. Радиационная авария – авария на радиационно-опасном объекте, приводящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации данного объекта границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасности его эксплуатации. Радиоактивное загрязнение – загрязнение поверхности Земли, атмосферы, воды либо продовольствия, пищевого сырья, кормов и различных предметов радиоактивными веществами в количествах, превышающих уровень, установленный нормами радиационной безопасности и правилами работы с радиоактивными веществами. Зона радиоактивного загрязнения – территория или акватория, в пределах которой имеется радиоактивное загрязнение. Для классификации аварий на радиационно-опасных объектах существует несколько подходов. Это обусловлено тем, что подобные аварии отличаются большим разнообразием присущих им признаков, а также объектов, на которых они могут происходить. В большинстве случаев аварии, сопровождающиеся выбросами радиоактивных веществ и формированием радиационных полей, классифицируют применительно к АЭС. Атомная станция (АС) - это электростанция, на которой ядерная (атомная) энергия преобразуется в электрическую и тепловую. На АС тепло, выделяющееся в ядерном реакторе, используется для получения водяного пара, вращающего турбогенератор (АЭС), и частично для подогрева теплоносителя (АСТ, АТЭЦ). Под аварией на РОО понимается выход из строя или повреждение отдельных узлов и механизмов объекта во время его эксплуатации, приводящий к радиоактивному загрязнению объектов внешней среды. Основными причинами аварий на атомных станциях являются: 1. нарушения технологической дисциплины оперативным персоналом АС и недостатка в его профессиональной подготовке; 2. низкий уровень внимания и требовательности со стороны министерств и ведомств, организаций и учреждений, ответственных за обеспечение безопасности АС на этапах проектирования, строительства и эксплуатации. 6. Методы проведения радиационной разведки на местности. Радиационная разведка - комплекс организационных и технических мероприятий, предназначенных для обнаружения и количественного определения РВ на зараженной территории. Радиационная разведка имеет место в любом виде боя, в любой обстановке обнаружить начало радиоактивного заражения, установить РЗМ и характер заражения в этих районах. Необходимость своевременности данных радиационной разведки обусловлена характером воздействия оружия массового поражения и принципами его использования. Как видно из названия оружия, оно вызывает массовое поражение людей. Внезапность позволяет нанести поражение до того, как военнослужащие примут меры защиты. Поэтому немедленное оповещение войск о начале радиоактивного заражения позволит своевременно осуществить мероприятия по защите. Радиационная разведка ведется непрерывно. Важность непрерывности ее вытекает из того, что противник в любой обстановке, в любое время суток и года, в любых условиях климата и погоды может применить ядерное оружие. Непрерывность разведки вызывается еще и тем, что воздействие РВ возможно не только в результате непосредственного применения оружия массового поражения по подразделению, но и в результате наноса РВ ветром при ударах противника по району, находящемся на значительном удалении. Данные радиационной разведки должны быть достоверными. Неправильные данные могут повлечь за собой тяжелые лучевые поражения военнослужащих и населения. Радиационная разведка ведется двумя методами: - наблюдением; - обследованием зараженного участка местности. Разведка наблюдением осуществляется наблюдателями наблюдательных всех родов войск и химических наблюдательных постов. 7. Опасные уровни загрязнения радионуклидами. 8. Ядерное, термическое и нейтронной оружие. Ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, проникающая радиация, радиактивное загрязнение. Я́дерное ору́жие (или а́томное ору́жие) — совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления; относится к оружию массового поражения наряду с биологическим и химическим оружием. Ядерный боеприпас — оружие взрывного действия, основанное на использовании ядерной энергии, высвобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер. При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются: 1. Уда́рная волна́ — поверхность разрыва, которая движется внутри среды, при этом давление, плотность, температура и скорость испытывают скачок[1]. Часто путают с понятием волна от удара[источник?], это не одно и то же, во втором случае испытывают скачок не сами параметры, а их производные. 2. Световое излучение — один из поражающих факторов при взрыве ядерного боеприпаса, представляющий собой тепловое излучение от светящейся области взрыва. В зависимости от мощности боеприпаса, время действия колеблется от долей секунды до нескольких десятков секунд. Вызывает у людей и животных ожоги различной степени и ослепление; оплавление, обугливание и возгорание различных материалов. 3. Ионизи́рующее излуче́ние — в самом общем смысле — поток микрочастиц, способных ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Инфракрасное излучение, излучение сантиметрового и радиодиапазонов не является ионизирующим[1][2][3][4][5], поскольку его энергии недостаточно для ионизации атомов и молекул в основном состоянии. 4. Радиоактивное заражение — загрязнение местности и находящихся на ней объектов радиоактивными веществами. 5. Электромагнитный импульс (ЭМИ) — это возмущение электромагнитного поля, оказывающее влияние на любой материальный объект, находящийся в зоне его действия. Поражающий фактор ядерного оружия, а также любых других источников ЭМИ (например молнии, специального электромагнитного оружия, короткого замыкания в электрооборудовании высокой мощности, или близкой вспышки сверхновой и т. д.). Поражающее действие электромагнитного импульса (ЭМИ) обусловлено возникновением наведённых напряжений и токов в различных проводниках. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к электрической и радиоэлектронной аппаратуре. Наиболее уязвимы линии связи, сигнализации и управления. При этом может произойти пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порча полупроводниковых приборов и т. п. Высотный взрыв способен создать помехи в этих линиях на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры. Нейтронное оружие — разновидность ядерного оружия, у которого увеличена доля энергии взрыва, выделяющаяся в виде нейтронного излучения для поражения живой силы, вооружения противника и радиоактивного заражения местности при ограниченных поражающих воздействиях ударной волны и светового излучения. Из-за быстрого поглощения нейтронов атмосферой малоэффективны нейтронные боеприпасы большой мощности; мощность нейтронных боезарядов обычно не превышает нескольких килотонн[1] тротилового эквивалента и их относят к тактическому ядерному оружию. Нейтронное оружие, как и другие виды ядерного оружия, является неизбирательным оружием массового поражения. |