Файл: РадБезЛР.pdf

3.1.8. Полученный результат Н сравните с естественным радиационным фоном Республики Беларусь (С. 102, ЛР № 12).

3.2. Измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на источнике излучения и на расстоянии

3.2.1.Выполните пять (n = 5) измерений МЭД Н на источнике излучения, полученном у преподавателя.

3.2.2.Расположите дозиметр на расстоянии 0,2 м от источника и вы-

полните пять (n = 5) измерений МЭД Н , а затем пять измерений на расстоянии 0,5 м от источника. Положение движков кодового переключателя (S4) аналогично п. 3.1.2.

3.2.3.Найдите средние значения Н этих измерений и результаты занесите в табл. 6.5.

3.2.4.Оцените полученные значения МЭД в зависимости от расстояния до источника излучения.

Таблица 6.5

Результаты измерений и расчетов

59

где – плотность потока бета-излучения с поверхности, частиц/(см2 мин); K1 – коэффициент, равный 0,01; и – показание прибора со снятой крышкой; ф – показание прибора с закрытой крышкой.

Пример. Показание прибора с закрытой крышкой – 18 (значащая часть числа 0018), показание прибора со снятой крышкой – 243 (значащая часть числа 0243). По формуле определим результат измерения плотности потока бета-излучения:

= 0,01 (243 – 18) 60 = 135, -частиц/(см2 мин).

3.3.9.Результаты измерений и расчетов занесите в табл. 6.5.

3.3.10.Полученный результат сравните с допустимыми уровнями радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей бета-активными радионуклидами (прил. 7).

Контрольные вопросы

1.Что такое ионизация и ионизирующее излучение?

2.Назовите виды излучений (их состав).

3.В чем различие механизмов непосредственной и косвенной ионизации вещества излучением?

4.Дайте определение линейной плотности ионизации (ЛПИ). Приведите значения ЛПИ, скоростей, пробегов в воздухе и органической ткани для альфа-, бета- и гамма-излучений.

5.Дайте определения основных дозиметрических величин и их еди-

ниц.

6.Для чего вводится взвешивающий коэффициент (коэффициент качества излучения)? Чему он равен для основных видов излучения?

7.Для чего вводится взвешивающий коэффициент (коэффициент радиационного риска) для тканей (органов)?

8.Поясните связь между дозиметрическими и радиометрическими величинами.

9.Как и какие дозиметрические и радиометрические величины можно измерить прибором РКСБ-104?

61

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 7

БЕТА-РАДИОМЕТРИЯ

Цель работы: ознакомление с процессами бета-распада, свойствами бета-активных радионуклидов; определение удельной активности образцов и анализ образца из смеси радионуклидов.

1. Основные теоретические положения

Самопроизвольное превращение ядер с испусканием элементарных частиц или их групп называется радиоактивным распадом. Если радиоактивный распад сопровождается испусканием альфачастиц, то он называется альфа-распадом, бета-частиц – бетараспадом. Альфа- и бета-распад обычно сопровождается излучением фотонов (гамма-квантов).

Бета-распадом называется самопроизвольное превращение нестабильных ядер, которое сопровождается излучением (или поглощением) электрона и антинейтрино, или позитрона и нейтрино.

Нейтрино – легкая (возможно, не имеющая массы) стабильная элементарная электрически нейтральная частица. Антинейтрино – античастица для нейтрино.

Известны три вида бета-распада: – (электронный), + (позитронный) и электронный (или K-) захват (табл. 7.1).

Примечание. A – массовое число; Z – зарядовое число (порядковый номер в периодической таблице элементов); Х и Y – символы химических элементов; М – масса ядра; me – масса электрона; v и ~ν – символы нейтрино и антинейтрино.

Бета-частицы рождаются при радиоактивном распаде, причем бета-распад – процесс внутринуклонный, при котором в ядре распадается один нуклон.

62

В результате электронного бета-распада активным является свободный нейтрон, распадающийся на протон, электрон и антинейтрино. При этом исходное ядро превращается в новое ядро, масса которого остается прежней, а заряд увеличивается на единицу:

n p e v .

Позитронный бета-распад приводит к образованию ядра с прежней массой и зарядом, уменьшенным на единицу. При позитронном распаде в ядре распадается одиночный протон с образованием нейтрона, позитрона и нейтрино:

p n e v .

Позитрон стабилен, но в веществе существует лишь короткое время (доли секунды) из-за аннигиляции с электронами.

При электронном захвате ядро поглощает один из электронов, расположенных на внутренних орбитах атома (чаще K-слоя).

e p n v .

Место захваченного электрона сразу же занимается электроном с более высокого уровня, при этом испускается рентгеновское излучение. Ядро же такого атома остается неизменным по массе, превращается в новое ядро с зарядом, уменьшенным на единицу. Таким образом, при всех видах бета-распада массовое число A остается без изменения, а зарядовое число Z отличается от исходного на Z = 1.

Типичные представители бета-активных ядер: калий-40, строн- ций-90, цезий-137 (первый из них – естественного происхождения, два других – результаты аварии на Чернобыльской АЭС).

Схема распада 4019 K приведена на рис. 7.1. Его период полураспада

(Т1/2 = 1,4 109 лет) сравним со временем жизни солнечной системы (~4,6 109 лет). Главный канал распада (его доля 88,8%) – электронный бета-распад в основное состояние 4020 Са с граничной максимальной энергией Е0 = 1321 кэВ.

На долю K-захвата приходится 11% распадов 4019 K и на долю по-

зитронного распада – 0,16%. Содержание изотопа 4019 K в природном калии составляет 0,012%, а удельная бета-активность природного калия около 3 104 Бк/кг.

Ядра цезия-137, наряду с бета-частицами, испускают гаммакванты с энергией 661 кэВ (рис. 7.2).

63

Рис. 7.1. Схема распада изотопа калия-40

Стронций-иттриевый источник является чистым бетаизлучателем; он содержит два компонента с граничными максимальными энергиями 546 кэВ и 2274 кэВ соответственно (рис. 7.3).

Бета-радиометрия имеет свои особенности. Они обусловлены непрерывным энергетическим спектром бета-частиц и небольшой длиной пробега в жидких и твердых веществах.

Из-за непрерывного спектра для идентификации бета-излучателя необходимо измерить энергетическое распределение бета-частиц и построить график Ферми – Кюри для определения граничной энергии Е0. С этой целью применяются бета-спектрометры – приборы сложные и дорогие. Поэтому для радиометрии типична ситуация, когда заранее известны возможные распадающиеся элементы и нужно измерить удельную активность (Ки/кг и Ки/л) или поверхностную активность (час-

64