Выявление и оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях

3.1. Приборы радиационной и химической разведки

Приборы радиационной разведки

Методы обнаружения ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения (ИИ), вследствие их специфики (невидимы, неосязаемы), практически очень трудно обнаружить. С достаточной точностью для практических целей регистрируются и измеряются физико-химические изменения, происходящие в веществах под воздействием ИИ.

Некоторые вещества изменяют свою электропроводность (воздух, инертные газы, германий, кремний и др.), другие изменяют окраску, третьи - флюоресцируют (дают вспышки), фотоматериалы - засвечиваются и т. д. Эти процессы положены в основу методов обнаружения ИИ.

В дозиметрии наиболее широко применяются следующие методы:

• ионизационный;
• сцинтилляционный;
• химический;
• фотографический.

Основным методом является ионизационный. Его сущность заключается в том, что газовая среда, помещенная между электродами, к которым приложено напряжение, под воздействием ИИ ионизируется и, как следствие, изменяет свою электропроводность. В электрической цепи начинает протекать ток, который называют ионизационным.

Устройство, в котором под воздействием ИИ возникает ионизационный ток, называют детектором (воспринимающим устройством) излучений. В дозиметрических приборах в качестве детекторов ИИ используются ионизационные камеры (ИК) и газоразрядные счетчики (ГС). Они представляют собой устройства, заполненные воздухом или газом, с двумя электродами, к которым подведено напряжение.

Принципиальное отличие ИК от ГС состоит в том, что на электроды ГС подается напряжение приблизительно в два раза большее (380-400 В), чем на ИК (190-200 В), а это приводит к усилению ионизационного тока за счет явления ударной ионизации в газе (газовым разрядам).

Единицы измерения радиоактивных излучений

Распад радиоактивных веществ сопровождается ионизирующими излучениями (альфа- и бета-частицами, гамма-излучениями, нейтронами), оказывающими вредное воздействие на живой организм.

Степень опасности поражения людей определяется значением экспозиционной дозы (Х) гамма-излучения. Это количественная характеристика ионизирующих излучений, основанная на их ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и выраженная отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованного излучением, поглощенным в некоторой массе воздуха, к этой массе.

Единицы измерения экспозиционной дозы (Х):

• в системе СИ - кулон на килограмм (Кл/кг - равен экспозиционной дозе, при которой в 1 кг воздуха образуется в результате ионизации суммарный электрический заряд всех ионов одного знака, равный кулону, т. е. электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника при постоянном токе силой в 1 а за время 1 сек);
• внесистемная единица - рентген (Р - это такая доза гамма-излучения, при которой в 1см³ воздуха при нормальных физических условиях (t = 0 °C и давление 760 мм рт. ст.) образуется 2,08x10⁹ пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества).

1 Кл/кг = 3880 Р; 1 P = 2,58 x 10-4 Кл/кг.

При оценке последствий облучения людей ИИ используется поглощенная доза (Д), т. е. количество энергии ИИ, поглощенное тканями организма человека.

Единицы измерения поглощенной дозы (Д):

• в системе СИ - грей (Гр);
• внесистемная единица - рад (radiation absorbed dose - поглощенная доза излучения).

1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад; 1 рад = 100 эрг = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр

Соотношение между Р и рад: 1 P = 0,88 рад (воздуха) и 0,93 рад (биоткани):

1 рад 1,14 Р.

Учитывая погрешность дозиметрических приборов, принимают

1 P 1 рад.

Для количественного учета биологического воздействия различных видов излучений (рентгеновских, - и -излучений, протонов и нейтронов, -излучений), а также при попадании РВ внутрь организма человека применяется эквивалентная доза (Н), т. е. поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент качества для данного излучения WR (для -излучений = 1):

H = Д x W_R.

Для различных видов излучения приняты следующие значения W_R:

1. нейтроны с энергией менее 10 кэВ - 5, от 10 кэВ до 100 кэВ - 10, от 100 кэВ до 2 МэВ - 20, от 2 МэВ до 20 МэВ - 10, более 20 МэВ - 5;
2. протоны, кроме протонов отдачи, с энергией более 2 МэВ - 5;
3. -частицы, осколки деления, тяжелые ядра - 20.

Из приведенных данных видно, что нейтронное  излучение при одной и той же поглощенной дозе вызывает поражающий эффект от 5 до 20 раз больше, чем - излучение.

Единицы измерения эквивалентной дозы (Н):

1. в системе СИ - джоуль на килограмм (Дж/кг), имеющий специальное наименование зиверт (Зв);
2. ) внесистемная единица - биологический эквивалент рада (бэр).

1 Зв = 100 бэр = 100 рад x W_R.

В НРБ-99, в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиационным единицам (МКРЕ), введена к использованию эффективная доза (Е). Это величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе Н_T на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани (W_T).

Эта величина измеряется в зивертах (Зв).

Для различных органов и тканей приняты следующие значения W_T:

• гонады (половые органы) 0,20;
• костный мозг, толстый кишечник, легкие, желудок 0,12;
• мочевой пузырь, грудная железа,
• печень, пищевод, щитовидная железа 0,05;
• кожа, клетки костных поверхностей 0,01.

Например, доза облучения легких в 1 м^Зв (100 мбэр) соответствует Е = 0,12 мЭв (12 мбэр), т. е. показывает, что при равномерном облучении всего тела дозой 0,12 м^Зв вероятность риска такая же, что и при облучении дозой 1 м^Зв только легких.

Интенсивность радиоактивных излучений оценивается мощностью дозы излучения, т. е. скоростью накопления дозы.

Единицы измерения мощностей дозы:

1. экспозиционной - Кл/(кгxс), Р/ч и мР/ч;
2. поглощенной - Гр/с, рад/ч и мрад/ч;
3. эквивалентной - Зв/с.

Основной характеристикой источника ИИ является активность (А). Это мера радиоактивности радионуклидов в источнике. Она равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени к этому интервалу времени.

Известно, что наиболее распространенным видом ИИ является внешнее фотонное (рентгеновское и гамма) излучение. Необходимость в контроле b-частиц и нейтронного излучения возникает реже. Это видно из соотношения А : А : Аn = 100 : 10 : 1.

В качестве единицы активности в системе СИ используется беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду (расп/с). Внесистемная единица активности - Кюри (Ки)

1 Ки = 3,7 x 10¹⁰ расп/с = 3,7 x10¹⁰ Бк.

Степень радиоактивного загрязнения местности и объектов оценивается по мощности дозы -излучения вблизи зараженных поверхностей, определяемой в миллирадах в час (мрад/ч), а также по числу распадов ядер за единицу времени на определенной площади или в определенном объеме и обозначают соответственно: расп/(минxсм²), расп/(минxл) и расп/(минxг) (табл. 3.1).

При оценке степени заражения поверхностей объектов обычно исходят из связи между плотностью заражения местности QM, расп/(минxсм²), и мощностью дозы радиации Р (рад/ч) на высоте 1 м от ее поверхности:

Для оборудования ОЭ и техники плотность заражения 25 000 расп/(мин x см²) на их поверхности соответствует мощности дозы g-излучения равной 1 мрад/ч.