Радиационная безопасность

Определение


Радиация (радиоактивность) - это физическое свойство нестабильных химических элементов и их изотопов претерпевать ядерные превращения и распадаться с испусканием энергии в виде ионизирующих излучений.

Ионизирующее излучение (ИИ) - излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. Ионизирующее излучение может представлять собой поток заряженных или незаряженных частиц, а также фотонов.

Источник ионизирующего излучения (ИИИ) - объект, который содержит радиоактивное вещество, или техническое устройство, которое создает или в определенных условиях способно создавать ионизирующее излучение.

Радионуклид - радиоактивный атом с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов - и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра.

Изотоп - разновидность атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре.

Стабильный радионуклид - это нуклид который не испытывает спонтанных радиоактивных превращений из основного состояния ядра.

Не стабильный радионуклид - радионуклиды, которые все время превращаются в другие нуклиды.

- Альфа - излучение - это поток тяжелых зараженных частиц ядра гелия , которые движутся со скоростью , равной десяткам тысяч километров в секунду. Задерживается небольшими препятствиями, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа - частицы, не попадут внутрь организма. Пути проникновения могут быть разными: через открытую рану, с пищей, водой или с вдыхаемым воздухом или паром. В этом случае они становятся чрезвычайно опасными.

Бета - изучение ( - это поток легких заряженных частиц электронов ( и позитронов ( , которые движутся со скоростью, близкой к скорости света. Обладает большей проникающей способностью: она проходит в ткани организма на глубину один - два сантиметра и более, в зависимости от величины энергии.

Гамма - излучение - это электромагнитное излучение высокой частоты возникающее при перестройке атомного ядра, в процессе его перехода из возбужденного состояния в основное. Гамма - излучение распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Суммарная доза облучения -

внешняя - создается радиоактивными веществами и воздействующими на организм проникновением их ионизирующих излучений через кожный покров;

внутренняя - попавшими радионуклидами внутрь организма вместе с воздухом, водой, пищей.

Эманация - в физике, испускание лучей радиоактивными веществами; то, что выделяется таким излучением, газообразный продукт распада радиоактивных веществ; в химии, Em, название, часто употребляемое применительно к любому из природных изотопов радона. Ранее «эманацией» называли сам химический элемент радон.

Эксхаляция - постепенное выделение газов и паров.

Дозы:

поглощенные (Д) - это количество энергии различных видов ионизирующих излучений dE, поглощенное единицей массы облучаемой среды dm:


За единицу поглощенной дозы принят Грей (Гр) 1Гр=1Дж/кг - это мощность излучения, при которой облучаемому веществу, массой в один килограмм передается энергия ионизирующего излучения в один Джоуль. Внесистемная единыца - рад (1 рад=0,01 грэй). Не отражает биологический эффект облучения.

эффективные (Нэф) - это умножение эквивалентной дозы і-того органа Ні на его взвешивающий коэффициент Wі и суммирование по всем органам и тканям организма, измеряется в Зв или бэр:



Используется в радиационной защите для оценки риска возникновения стохастических эффектов облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

эквивалентные (Н), характеризирующая биологический эффект - это произведение поглощенной дозы на коэффициент качества данного вида ионизирующего излучения:


Н=ДQии,


в эквивалентной дозе, единицами измерений которой служат зиверт (Зв) и биологический эквивалент рада (бэр). При воздействии различных видов излучения с различными коэффициентами качества, эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.

экспозиционная доза Х - это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементе объема воздуха к массе воздуха в этом объема:



Экспозиционная доза характеризует ионизационный эффект гамма излучений в воздухе под воздействием ионизирующего источника.

Единицей поглощения дозы в системе СИ является


1. Расчет содержания доминирующих радионуклидов в строительных материалах


.1 Определение параметров ионизирующих излучений при распаде РАДИЯ-226


Распад каждого радионуклида характеризуется своим сочетаний видов ионизирующих излучений (a, b, g) при его распаде.

Параметрами ионизирующих излучений являются:

энергия излучения, E, МєВ;

длина свободного пробега, lпр, см

Длина свободного пробега - это путь проходимый ионизирующим излучением в воздухе/веществе до полной отдачи энергии, затрачиваемой на ионизацию их молекул.

коэффициент ионизации, kион

Коэффициент ионизации - это число пар ионов образуемых на пути пробега данным ионизирующим излучением. Для образования одной пары ионов расходуется удельная энергия .

период полураспада, это время, за которое число радиоактивных ядер определенного типа уменьшится в 2 раза.


Таблица 1

Наименование частицОбозначениеМасса, кгЗаряд, КлЧисло в атомеЭлектронe9,1?10-311,6?10-19ZПротонP1,6?10-271,6?10-19ZНейтронn1,6?10-27-N

Общее число протонов и нейтронов в ядре атома характеризует массовое число A=Z+N.

Таблица 2

ИИЭнергия излучения,МэВДлина свободного пробега в воздухе (биоткане)Ионизирующая способность КионКоэффициент качества QииАльфа3-91-5см (100 мкм)(1-2)?10520Бета0,5-3,5600 см (5 мм)(1-3)?1041Гамма0,1-1,5100 м(2-6)?1031

Характеристика Радий -226

Последовательность полураспалаНаименование радионуклидовЭнергия излучения,МэВ (интенсивность %)Период полураспада ?Радий-2264,6 (96)0,186(4)1600 года

Параметры ионизирующего - излучения определяется так:

в воздухе:



в биоткани



Параметры ионизирующего - излучения определяется так:



Коэффициент ионизации kион рассчитывается на каждый вид ионизирующего излучения, который сопровождает распад данного радионуклида:


(пар ионов)


Вывод. Иониизирующиее излучения обуславлевает внешнее (через кожный покров ) и внутреннее облучение органов. Внешнее облучение вызывается теми иониизирующими излучениями, длина пробега которых в биоткане більше толщины кожного покрова


)


Внутреннее излучение вызывается попаданием радионуклидов в органы вместе с воздухом, водой и пищей - источники - ?,-излучения.

Наличие Радия -226 в строительном материале, распад которого сопровождается

-излучением, несет угрозу внешнего облучения.


2. Определение содержания доминирующих радионуклидов в строительном материалах (сырье)


Радиоактивность строительных материалов принято оценивать по содержанию в них доминирующих радионуклидов (радий Ra226, торий Th232,калий К40).

Радиоактивность строительных материалов сырья оценивается по величине их удельной активности -


.1 Определяем активности, которые создают доминирующие радионуклиды в «чистом сырье» массой в 1 г. (, ,)


Исходные данные:

гравий кг/м3;

удельная активность Бк/кг

Бк/кг, Бк/кг


Таблица 3

РадионуклидПериод полураспада Т1/2Энергия излучения МэВ (% содержания)Содержание в почве, %Радий-2261600 летЕ?=4,8 (96) Е?=0,186 (4)9?10-11Торий-2321,4?1010 летЕ?=4,08 (77) Е?=3,9 (14)1,3?10-3Калий-401,28?109 летЕ?=1,3 (89) Е?=1,46 (11)2,5

1 год=

где Eуд = 33,85 эВ/пар ионов, - удельная энергия распада.

год=3,15*107с

При Т1/2Ra=1600 лет

При Т1/2Th=1.41*1010лет

При Т1/2K=1.28*109лет


.2 Определяем содержание (массу) каждого радионуклида в строительном материале Зола ТЭС



Вывод. Из доминирующих радионуклидов в строительных материалах наибольшую опасность представляет радий, т. к. он имеет наименьший период полураспада Т1/2Ra=1600 лет и соответственно наибольшую активность.

Наиболее радиационно опасный радионуклид Ra-226 закладывается природой горных породах в наименьшем количестве по массе в сравнении с торием Th, калием К.

Определение радионуклидов в строительных материалах на практике производится на базе измерений удельной активности Ауд Ra, Ауд Th(K) прибором гаммаспектрометром и знания плотности строительных материалов ?с. м.

3. Определение радиоактивности изготовленных строительных материалов изделий и конструкций


Радиоактивность строительных материалов, изделий и конструкций оценивается по содержанию в них 3-х доминирующих радионуклидов ((, ,и определяются по величине удельной активности -


.1 Определяем активность доминирующих радионуклидов для каждого вида строительного сырья, из которой изготовляется данная конструкция:



Для щебня:



Для песка:



Для цемента:


Для воды:



Для металла:



3.2 Определяем активность доминирующих радионуклидов в изделии (конструкции)



3.3 Определяем удельную активность доминирующих радионуклидов в строительных изделиях и конструкциях



.4 Определение эффективной удельной поверхности



где - коэффициенты

Величина эффективной удельной активности является первым регламентируемым радиационным параметром НРБУ-97; ДБНВ 1.4-1.01-97:

Вывод: Данное сырье (строительную конструкцию) можно использовать в промышленном, жилищном и дорожном строительстве.

Определяем мощность поглащенной дозы создаваемые гаммаизлучателями доминирующими радионуклидами строительных конструкций и строительными изделиями. Для определения мощности поглащенной дозы существует три метода:

1.Экспресс метод оценки мощности поглащенной дозы

.С помощью математической модели

.Эксперементальные методы (натуральные)


МПД=Кпер.Ra(Th,k)*Aуд.Ra(Th, K )

Кпер.

МПД=4.15*10-5*29.72=123.34*10-5мкГр/ч

МПД=6,1*10-5*55,62=339,28*10-5мкГр/ч

МПД=3,9*10-4*654,9=2554,11*10-4мкГр/ч


Определяем суммарную мощность поглащенной дозы создаваемая ?-излучением доминирующими радионуклидами методом экспресс оценки:



Выводы:

1.Расчетная величина может использоватся в гражданском строительстве, промышленном и дорожном.

.Величина Аэф. Изготавливаемых строительных конструкций, материалов, изделий конструкций определяется с помощью гаммаспектрометров и радиометров, а расчетный метод используют для оценки радиоактивности на стадии проектирования при выборе компонентов необходимых видов сырья вход. В конструкцию

.Эффективная удельная активность готовых строительных конструкций характеризует внешнию составляющею дозу облучения обусловленную ? и ?-излучениями доминирующих радионуклидов изделей.


4. Эффективной удельной активности ограждающих конструкций


Принимаем исходные величины для данного расчета:

для наружной и внутренней стены:


dнар=d=0,6 м

dвнутр=


- для круглопустотной плиты: dпп=0,22 м

Габаритные размеры из помещения



.1 Определяем обьемы ограждающих конструкций исходя из



4.2 Определяем массу i-той ограждающей конструкции



Принимаем ?ок=150 кг/м3

4.3 Определяем эффективную удельную активность в помещении здания с приминением i-тых ограждающих конструкций (кирпича и плит перекрытий):



.4 Определяем мощность поглощенной дозы:


в помещении:



на открытом воздухе


=

, т.к. на воздухе действует только подстилающий грунт


.5 Определяем внешнюю составляющую суммарной дозы облучения



где 1,3 - переводной коэффициент из поглощенной дозы в эффект;

,8 и 0,2 - средневзвешенные коэффициент пребывания человека в помещении и на открытой местности.



Выводы:

1.В результате расчета была получена величина

Данный параметр является регламентированным НРБУ-97; ДБНВ 1.4-1.01-97:

Данное помещение можно использовать только как жилого.

2. Мощность поглощенной дозы остается на одном уровне на протяжении всего цикла эксплуатации данного здания. т.к период эксплуатации здания рассчитан на 100-150 лет , а период полураспада радия

. Мощность поглощенной дозы помещения, принято оценивать (измерять) 1 раз на стадии сдачи готового объекта в эксплуатацию (т.к ?-фон внутри помещения в течении эксплуатации не изменяется). ?-фон измеряют прибором - дозиметром (дозиметр - радиометром) в центре помещения на высоте 1 м от пола.

. характеризуется ?-излучением (5%) и ?-излучением (95%) и, следовательно, характеризует ?-фон внутри помещения здания.

5. Расчет радонопоступлений из источников в воздух помещения здания


Источником поступления радона (торона)в воздух помещения здания явл. подстилающий грунт под зданием, ограждающие конструкции и атмосферный воздух.

Контролируемый параметром является ЭРОА соответственно концентрация радона (торона) и их ДПР. По которым установлены регламенты допустимых значений.

Радон продукт распада радия



Радон- это радиоактивный газ, не имеющий ни цвета, ни запаха, ни вкуса и тяжелее воздуха в 7.5 раз. Его распад сопровождается 100% ?- излучением.

Радон несет опасность только внутреннего облучения.

Процесс образования радона бывает:

1.Эманация- образование промежуточного радиоактивного газа при распаде твердого радионуклида;

.Диффузия- процесс поступления радона по порам материала в помещении здания;

·Определяем пористость грунта:

Пористость грунта Р, как физический показатель его диффузионных свойств определяется , как отношение суммарного объема пор пустот V2 к единице объема массы V1 материала образца.



·Определяем плотность :?s=2500

Плотность минеральных частиц грунта ?s определяет путем измерения образца грунта или строительной конструкции или материала при природной влажности грунта W=12%.

·Определяем длину диффузии:



Где - это коэффициент диффузии радона, м2/с;

Т1/2-период полураспада , с.

Ограждающие конструкции



Подстилающий грунт


Определяем постоянную распада радона:


,

,


Определяем скорость эксхаляции из источников в воздухе помещения:


=0,0148


Вывод:

1.Дина диффузии Rn222 значительно привышает длина диффузии Th220 из за большого периода полураспада.

.Скорость эксхаляции радона из грунтов в большенстве случаев превышает скорость эксхаляции радона из ограждающих конструкций (за исключением гранита). Исходя из расчетных параметров основным источником радонопоступления в воздух помещения является грунт.

.Поступление радона из грунта сказывается на людей в помещении, которые находятся на первых этажах(1-2 этажи), в полуподвальных и цокольных этажах Поступление радона же с ограждающих конструкций не зависит от этажности и приблизительно равнозначно по отношению к временам года. Наибольшая эксхаляция радона из ограждающих конструкций присуща для строительных материалов(изделий, конструкций), которые не поддаются воздействию высоких температур при изготовлении.

6. Определение эквивалентной равновесной объемной активности Rа и его дочерних продуктов распада в воздухе помещений здания


Определение внутренней составляющей суммарной дозы облучения.

.Определяем объёмную активность Rа в воздухе помещений:



.Определяем объёмную активность Rа в воздухе верхних помещений:



.Определяем эквивалентную равновесную объёмную активность (ЭРОА) и её дочерние продукты распада в воздухе помещения здания:


ЭРОА=0 пом, Бк/м3


где - коэффициент равновесия, является функцией кратной воздухообмена.

ЭРОА=33,94*0,63=21,3822 Бк/м3

ЭРОА=33,92*0,63=21,3696Бк/м3

ЭРОА=3*0,75=2,25 Бк/м3

Величина ЭРОА пропорциональна мощности внутренней составляющей дозы за год. ЭРОА пропорциональна МПД в легкой ткани организма, поэтому формула для определения внутренней составляющей воздуха следующая:

эт.

эт.

верх.

Вывод:1. Внутренняя составляющая доминирует по вкладу в суммарную дозу облучения по сравнению с внешней составляющей, так как доза внутреннего облучения человека в помещении сопровождается распадом радия на изотопы радона (газ), который сопровождается 100% -излучением, поступающим в организм посредством легких и обеспечивается облучение внутренних органов высокой энергией частиц.

. Величина внутренней составляющей не фиксируется документально, так как она однозначна и определяется по результатам изменения ЭРОАпомещ.(открыт. возд).

ионизирующий излучение радионуклид радий

Литература


1.Норми радіаційної безпеки України (НРБ-97).-Київ: МОЗ, 1997

2.ДБН В.1.4-97 «Система норм і правил зниження рівня іонізую випромінювань радіонуклідів у будівництві»

3.Запрудин В.Ф., Соколов І.А., Пилипенко А.В. «Радіоекологія будівельного виробництва» Дніпропетровськ: ПДАБА, 2003.

4.Козлов В.Ф. «Посібник по радіаційній безпеці». - Енергоатоміздат, 1991


Теги: Радиационная безопасность  Контрольная работа  Безопасность жизнедеятельности
Просмотров: 42156
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Радиационная безопасность
Назад