Файл: РадБезЛР.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.08.2024

Просмотров: 1045

Скачиваний: 9

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Г.А. Чернушевич, В.В. Перетрухин, В.В. Терешко

РАДИАЦИОННАЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Г.А. ЧЕРНУШЕВИЧ, В.В. ПЕРЕТРУХИН, В.В. ТЕРЕШКО

РАДИАЦИОННАЯ

БЕЗОПАСНОСТЬ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Допущено Министерством образования Республики Беларусь

в качестве учебного пособия для студентов учреждений, обеспечивающих получение высшего образования по технологическим и инженерно-техническим

специальностям

Минск 2007

УДК 539.16(076.5) ББК 31.42я7

Ч-49

Рецензенты:

кафедра безопасности жизнедеятельности БГЭУ (зав. кафедрой доц., канд. биол. наук А. И. Антоненков);

зав. кафедрой радиационной медицины и экологии БГМУ, д-р биол. наук, профессор А. Н. Стожаров

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или ее части не может быть осуществлено без разрешения учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».

Чернушевич, Г.А.

Ч-49 Радиационная безопасность. Лабораторный практикум: учеб. пособие для студентов технол. и инженер.-техн. специальностей / Г. А. Чернушевич, В. В. Перетрухин, В. В. Терешко. –

Минск : БГТУ, 2007. – 137 с.

ISBN 978-985-434-752-3

В практикуме рассмотрены основные теоретические положения радиационной безопасности, приведены описания приборов и экспериментальных установок для выполнения лабораторных работ, а также методики проведения измерений, обработки результатов, контрольные вопросы.

УДК 539.16(076.5)

ББК 31.42я7

УО «Белорусский государственный

технологический университет», 2007

ISBN 978-985-434-752-3

Г. А. Чернушевич, В. В. Перетрухин,

В. В. Терешко, 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемый практикум является результатом обобщения более чем 10-летнего опыта преподавания рассматриваемого курса в Белорусском государственном технологическом университете.

Лабораторный практикум предназначен для студентов высших технических учебных заведений, изучающих курс «Защита населения

иобъектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность».

Впроцессе выполнения лабораторных работ студенты должны:

– изучить основные закономерности радиоактивного распада,

методы регистрации ядерных излучений, механизм взаимодействия альфа-, бета- и гамма-излучений с веществом;

–приобрести практические навыки работы с радиометрической

идозиметрической аппаратурой;

–освоить методики радиометрического контроля сырья, строительных материалов, готовой продукции, продуктов питания и т. д.

Впрактикум включено 13 лабораторных работ, в которых рассмотрены вопросы статистики ионизирующих излучений и изучения методов их регистрации; физической природы ионизирующих излучений (взаимодействие альфа-, бета- и гамма-излучений с веществом); дозиметрии ионизирующих излучений; определения объемной (удельной) активности содержания радионуклидов цезия-137, цезия134, стронция-90, йода-131, калия-40 в различных пробах.

Каждая лабораторная работа включает три подраздела и контрольные вопросы.

Впервом подразделе «Основные теоретические положения» излагается теоретический материал по теме лабораторной работы.

Во втором подразделе «Оборудование и принадлежности» дается описание радиометрического или дозиметрического прибора, с использованием которого проводятся лабораторные измерения. Это гамма-радиометры РУГ-91, РУГ-91М, РКГ-02А/1, РКГ-АТ1320А, бе- та-радиометр РУБ-91 «АДАНИ», радиометр-дозиметр МКСАТ1117М, бытовые дозиметры РКСБ-104, АНРИ-01-02 «Сосна» и др.

Втретьем подразделе «Порядок выполнения работы и обработка результатов» приводится методика выполнения лабораторной работы, порядок ее оформления.

3

Выполненная лабораторная работа должна быть представлена в виде отчета. Отчет о работе включает в себя: название; цель работы; краткое описание теории вопроса; используемые приборы и оборудование; результаты исследования в виде таблиц, графиков и расчетов; выводы и предложения.

Для допуска к проведению исследования и для защиты отчета студент должен ответить на контрольные вопросы, перечень которых дается в конце каждой лабораторной работы.

В практикуме использованы некоторые фрагменты лабораторных работ и справочных материалов учебного пособия В.А. Савастенко «Практикум по ядерной физике и радиационной безопасности».

4

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1

ВЫБОР ВРЕМЕНИ СЧЕТА ПРИ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ

Цель работы: освоение методики статистической обработки результатов радиометрических измерений; выбор оптимального времени измерения скорости счета импульсов от источника излучения при наличии радиационного фона.

1. Основные теоретические положения

Распад радиоактивных ядер имеет статистический характер и описывается распределением Пуассона, предельным случаем которого, при достаточно большом числе измерений, является нормальное распределение – распределение Гаусса. Поэтому оценивать стабильность работы счетной аппаратуры (прибора), регистрирующей ионизирующие излучения, можно путем сравнения распределения зарегистрированного числа импульсов с распределением Гаусса.

Мерой отклонения распределения зарегистрированных радиометром числа импульсов от распределения Гаусса, т. е. показателем стабильности работы прибора является критерий X2, вычисляемый по формуле

n

(ki k )2

X 2

i 1

,

(1.1)

k

где ki – число импульсов, зарегистрированных при i-м измерении за время

n

t; k ki / n – среднее число импульсов, зарегистрированных за время t;

i 1

n – число измерений.

Так как при измерении интенсивности ионизирующего излучения и его дозиметрии существуют случайные ошибки, обусловленные наряду со статическим характером ядерных процессов целым рядом случайных внешних воздействий на измеряемую величину, то и число импульсов, регистрируемых счетчиком от источника излучения, является случайной величиной.

Из теории ошибок следует, что истинное значение Хист некоторой случайной величины Х, распределенной по закону р(х), с вероятностью

X SX

P

p(x)dx

(1.2)

X SX

5

находится в интервале X SX ; X SX ,

n

где X Xi /n – среднее значение величины Х; SX – полуширина дове-

i 1

рительного интервала.

Интервал X SX ; X SX называют доверительным, вероятность Р попадания в этот интервал истинного значения Хист измеряемой величины – доверительной вероятностью.

Полуширина доверительного интервала

S

αn,Pσ

,

(1.3)

X

X

где n,P – коэффициент Стьюдента, зависящий от заданной доверительной вероятности P и числа измерений n (значения n,P приведены в табл. 1); σX – средняя квадратичная ошибка,

n

)2

(Xi

X

σ

i 1

.

(1.4)

X

n (n 1)

Коэффициенты Стьюдента n,P

Таблица 1.1

n

n,0,500

n,0,683

n,0,900

n,0,950

n,0,980

n,0,990

2

1,00

1,80

6,31

12,71

31,80

63,70

3

0,82

1,32

2,92

4,30

6,96

9,42

4

0,77

1,20

2,35

3,18

4,54

5,84

5

0,74

1,15

2,13

2,78

3,75

4,60

6

0,74

1,11

2,02

2,57

3,36

4,03

7

0,72

1,09

1,94

2,46

3,14

3,71

8

0,71

1,08

1,90

2,36

3,00

3,50

9

0,71

1,07

1,86

2,31

2,90

3,36

10

0,70

1,06

1,83

2,26

2,82

3,25

0,67

1,00

1,65

1,96

2,30

2,59

Для доверительной вероятности Р= 68% уже при n 7 полуширина доверительного интервала SX σX . Чем больше n, тем точнее это равен-

ство (значения коэффициентов Стьюдента приведены в табл. 1.1). Отношение полуширины доверительного интервала к среднему значению измеряемой величины называют относительной ошибкой εX этой величи-

ны. Ее выражают в относительных единицах:

ε

S

(1.5)

X

X

X

или в процентах:

6

ε

S

100 .

(1.5а)

X

X

X

При S

σ

относительную ошибку ε

называют стандартной

X

X

X

или средней квадратичной.

Если измеряемая величина Y является функцией нескольких случайных переменных X1, X2, ..., Xn, не зависимых друг от друга, т. е. Y = f(X1, X2, ..., Xn), то средняя квадратичная ошибка

f

2

f

2

f

n

2

2

2

σY

σX1

σX 2

...

σX n .

(1.6)

X1

X 2

X n

Из формулы (1.6) следует, что для суммы или разности двух измеряемых величин Х1 и Х2 средняя квадратичная ошибка

σX1 X2

σ2X1 σ2X2 .

(1.7)

Относительная стандартная ошибка в этом случае

εX1 X2

σ2X

1

σ2X

2

.

(1.8)

X1 X2

При различных радиометрических и дозиметрических измерениях часто экспериментально определяют скорость счета импульсов, возникающих в ионизационных, сцинтилляционных и других детекторах излучения под воздействием регистрируемых ими частиц. Скорость счета импульсов

υ N / t ,

(1.9)

где N – число импульсов, зарегистрированных счетчиком за время t. Воспользовавшись формулами (1.6) и (1.9), а также учитывая, что

σN N , получим выражение для средней квадратичной ошибки при определении скорости счета импульсов:

σ2 N

υt

υ

.

(1.10)

συ

t

2

t

2

t

Согласно (1.5) относительную ошибкуευ

для доверительной веро-

ятности Р = 0,68 (стандартную ошибку) можно найти по формуле

1

1

и в процентах ευ

1

100 .

ευ

υ

1

(1.11)

υ

t

υt

N

N

Вычислив стандартную ошибку ευ,

легко определить доверитель-

7

ный интервал υ Sυ,P ; υ Sυ,P и относительную ошибку ευ,P для лю-

бой заданной доверительной вероятности Р результата путем умножения συ и ευ на соответствующий коэффициент Стьюдента: Sυ,P αn,P συ ;

ευ,P αn,P ευ .

Скорость счета импульсов от радиоактивного источника обычно приходится измерять при наличии радиоактивного фона. В таких случаях скорость счета импульсов от источника излучения находяткакразность:

υ υΣ υф ,

(1.12)

где υ – скорость счета от источника излучения вместе с фоном;

υф –

скорость счета импульсов от фона.

В соответствии с формулами (1.7–1.11) при наличии радиационного фона стандартная ошибка определения скорости счета импульсов от источника излучения

συ

υ

Σ

υф

,

(1.13)

tΣ

tф

а относительная

ευ

υ / t

υф

/ tф

.

(1.14)

υ

υф

Чем больше время измерения, тем больше число зарегистрированных частиц и, следовательно, меньше относительная ошибка определения скорости счета. Но очевидно – время измерения, не может быть безграничным. К тому же увеличение длительности эксперимента снижает производительность работы, что особенно важно при проведении массовых исследований. Кроме того, при продолжительном пребывании регистрирующей аппаратуры под напряжением, как правило, снижается стабильность ее показаний, и эффект снижения ошибки измерения за счет растягивания эксперимента во времени может быть сведен на нет этим фактором.

Ошибка определения скорости υ счета импульсов от радиоактивного источника при наличии радиационного фона зависит не только от времени t измерения, но и от соотношения между временем, затраченным на измерение фона, и временем измерения скорости счета импульсов от источника излучения вместе с фоном. Если общее время измерения tΣ tΣ tф фиксированное, то, как следует из теории, ошибка изме-

рения скорости счета υ υ υф от источника излучения будет мини-

мальной, когда

8

Смотрите также файлы