введение. При распаде ядер тяжелых элементов и ядерных превращениях, радионуклиды могут испускать альфа-, бета- и гамма-лучи. Альфа-излучение представляет собой поток сравнительно крупных и тяжелых частиц, а именно – ядер гелия, вылетающих из радиоактивного материала со скоростью около 20 000 км/сек. Длина свободного пробега этих частиц (пока они не столкнутся с препятствиями) в воздухе может составлять до 3-10 см, в биологической ткани – до 0,1 см, а в алюминии – до 0,07 мм. Это характеризует их низкую проникающую способность и говорит о том, что от этих частиц можно легко защититься. Например, простой лист бумаги толщиной 0,1 мм полностью задерживает альфа-частицы. Однако, это очень тяжелые частицы, они несут в себе огромную энергию, величиной до 10 МэВ. От альфа-частиц легко защититься, однако они представляют собой наибольшую опасность при радиоактивном загрязнении кожи, слизистой оболочки глаз, при попадании в легкие и вместе с зараженной пищей в желудочно-кишечный тракт. В результате воздействия их энергии биологические ткани в наибольшей степени подвергаются разрушению (по сравнению с другими видами излучения).
Бета-излучение представляет собой поток других частиц: электронов или позитронов. Позитрон – частица, аналогичная электрону по массе и по величине заряда, но заряжена положительно. Масса электрона примерно в 7500 раз меньше массы альфа-частицы, поэтому электронам удается пролететь, не испытав столкновений, в воздухе расстояние до 10 м, в биологических тканях - до 1 см, а в алюминии – до 5 мм. Скорость электронов в потоке может быть различной: от близкой к нулю до световой, поэтому принято говорить о средней скорости бета-частиц, составляющей 160 000 км/с. Так как скорость бета-частиц может лежать в широких пределах, то и энергия их может иметь величину от сотых долей до 2 МэВ. В связи с большей, чем у альфа-частиц проникающей способностью в биологические ткани, бета-излучение частиц с энергией от 0,1 МэВ до 2 МэВ также несет в себе опасность при воздействии на кожу, слизистую оболочку глаз, легкие и желудочно-кишечный тракт. Бета-частицы высоких энергий очень опасны для хрусталика глаза.
Гамма-излучение представляет собой жесткое электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны, порядка от 0,01 нМ (нанометра) до 0,1 пМ (пикометра). Скорость распространения гамма-лучей определена их электромагнитной природой и составляет 300 000 км/с. Огромная проникающая способность гамма-лучей позволяет им распространяться в воздухе до 100 метров, а в биологической ткани до 10-15 см. Задержать или существенно ослабить такое излучение может только 5-ти сантиметровая свинцовая плита или толстая железобетонная плита. По причине большой проникающей способности, гамма-лучи достаточной энергии могут воздействовать на все органы и функциональные системы живого организма.
Нейтронное излучение представляет собой нейтронный поток. При ядерном взрыве этот поток распространяется на многие сотни метров. Скорость нейтронов может достигать 20 000 км/сек. Так как нейтроны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. Основными видами взаимодействия нейтронов со средой является их рассеяние при соударениях с ядрами атомов среды и захват ядрами атомов. Рассеяние состоит в том, что нейтроны, сталкиваясь с ядрами атомов, передают им часть своей кинетической энергии и изменяют первоначальное направление своего движения. Время существования свободного нейтрона может составлять несколько минут, после чего он распадается на протон и антинейтрино. Источниками нейтронного потока могут быть ядерные взрывы, атомные энергетические установки, лабораторные установки и излучения изотопов некоторых элементов, в частности, калифорния-252 (252Cf).
3.1. Назначение и состав прибора ИД-1
Комплект ИД-1 индивидуальных дозиметров предназначен для измерения поглощенных доз гамма-нейтронного излучения (рис.13). Прибор ИД-1 состоит из индивидуальных дозиметров ИД-1 (рис. 13, а) и зарядного устройства ЗД-6 (рис. 13, б), предназначенного для заряда конденсатора дозиметра.
|
|
Рис. 13. Индивидуальный дозиметр ИД-1. Внешний вид: а) дозиметры индивидуальные; б) зарядное устройство
Технические данные. Дозиметр обеспечивает измерение поглощенных доз гамма-нейтронного излучения в диапазоне от 20 до 500 рад с мощностью дозы от 10 до 360 000 рад/ч. Отсчет измеряемых доз производится по шкале, расположенной внутри дозиметра и отградуированной в радах.
Саморазряд дозиметра не превышает в нормальных условиях: за 24 часа — 1 деления; за 150 часов — 2 делений; Зарядка дозиметров производится от зарядного устройства ЗД-6 или любого зарядного устройства (кроме ЗД-5), имеющего возможность плавного изменения выходного напряжения в пределах от 180 до 250 В. Конструкция дозиметров и зарядного устройства обеспечивает их герметичность. Зарядное устройство водонепроницаемо.
Для удобства пользования дозиметр конструктивно выполнен в форме авторучки и состоит из микроскопа, ионизационной камеры, электроскопа, конденсатора, корпуса и контактной группы. Конструкция дозиметра показана на рис. 14.
Микроскоп с общим увеличением 90 крат предназначен для отсчета показаний дозиметра и состоит из окуляра (1), объектива (4), отсчетной шкалы (3). Шкала имеет 25 делений, цена одного деления 20 рад. Ионизационная камера состоит из внешнего электрода (6) и центрального электрода (10).
Электроды имеют цилиндрическую форму и изготавливаются из воздухоэквивалентной пластмассы.
Рис. 14. Конструкция дозиметра ИД-1:
1 – окуляр; 2- держатель; 3 – шкала; 4 – объектив; 5 – пружина; 6 – электрод внешний; 7 – корпус; 8 – нить; 9 – держатель электроскопа; 10 –электрод центральный; 11 – конденсатор; 12 – вывод конденсатора; 13 – ограничитель; 14 – контакт; 15 – диафрагма; 16 – прокладка; 17- кольцо; 18 – гайка; 19 – заглушка
Центральный электрод ионизационной камеры электрически соединен с держателем электроскопа (9) и конденсатором (11). При зарядке дозиметра от источника постоянного напряжения на центральный электрод ионизационной камеры подается «плюс », а на внешний электрод, который электрически соединен с цилиндрическим корпусом (7) дозиметра, — «минус ».
Электроскоп выполнен в виде U -образного держателя (9), изготовленного из алюминиевой проволоки, на котором укреплена стеклянная нить (8). Нить электроскопа крепится к держателю в двух точках. Электроскоп в собранном виде платинируется методом катодного распыления, образуя токопроводящую систему с большой механической устойчивостью. Конденсатор (11) емкостью 3000 пФ изготавливается из высокоизоляционного материала. Цилиндрический корпус (7) изготавливается из дюралюминия.
Контактная группа представляет зарядную часть дозиметра, состоящую из ограничителя (13) и диафрагмы (15) с контактом (14). При нажатии на дозиметр, вставленный в зарядно-контактное гнездо зарядного устройства, контакт (14) замыкает цепь: стержень зарядно-контактного гнезда — контакт (14) — вывод (12) конденсатора — центральный электрод (10). При изъятии, дозиметра из зарядно-контактного гнезда под действием диафрагмы (15) контакт (14) возвращается в исходное положение, предохраняя конденсатор от разряда.