ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

При выполнении данной лабораторной работы преследуются следующие цели:

· ознакомление с источниками образования радона и ролью радона в облучении человека;

· ознакомление с работой радонометра;

· овладение методикой измерения объемной активности радона.

Основной задачей работы является измерение плотности потока с поверхности земли, для чего необходимо произвести отбор почвенного воздуха за определенный промежуток времени и измерение содержащего в нем объемной активности радона. Это позволяет на данном примере ознакомится с одним из методов радиационного контроля окружающей среды, который применяется при экологическом контроле, а так же при контроле радиоактивных газов в атомной промышленности и других областях науки и техники.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Радон – самый тяжелый из благородных газов, которые еще называют инертными газами. Он не имеет ни запаха, ни вкуса, прозрачен и бесцветен. Его плотность при 0°С равна 9,81 кг/м³, т. е. почти в 8 раз больше плотности воздуха. Если радон сконцентрировать и заморозить, то при температуре, равной минус 62 С, он превращается в бесцветную жидкость, которая в семь раз тяжелее воды и за счет радиоактивности флюоресцирует ярким голубым или фиолетовым цветом. Около минус 71 С° радон становится твердым и непрозрачным веществом, излучающим голубое сияние. Радон Rn²²²- радиоактивный газ и является дочерним радионуклидом в естественноземном радиоактивном семействе U²³⁸ , следующим за Ra²²⁶ (Рис.1).

Период полураспада Rn²²² - 3.62 суток. В последующей цепи распада радона образуются твердые радиоактивные вещества: Ra²²⁶ ® Rn²²², Po²¹⁸,Pb²¹⁴, Bi²¹⁴, Po²¹⁴, Pb²¹⁰, Bi²¹⁰, Po²¹⁰, Pb²⁰⁶(стабильный).

Радон и его дочерние радионуклиды распадаются по альфа или бета-типу. При этом излучается целый спектр альфа,бета и гамма-частиц, представляющих собой ионизирующее излучение. Радон постоянно поступает в атмосферу из земли, материалов земного происхождения, извлеченных из земли и изготовленных на их основе. Это песок, глина, щебень, полезные ископаемые, кирпич, бетон и т.п. В зависимости от количества радия Ra²²⁶ в земле и в этих материалах, их физических свойств и состояния (пористость, трещиноватость, влажность и др.) поступление радона в атмосферу варьируется в широких пределах.

Чем опасен радон?

Оказывается, он формирует 70% дозы внутреннего облучения человека. При вдыхании радон со своими дочерними продуктами поражает альфа, бета, гамма-излучением ткани легкого. Часть этих продуктов разносится также кровотоком и воздействуют на другие органы человека. Поэтому поступление радона в зону обитания человека должно нормироваться. Обычно в наружном воздухе объемная активность радона, поступающая из земли, составляет в среднем 10÷20 Бк/ м.куб. В жилые и общественные здания он поступает с поверхности грунта подвального помещения и за счет объемной замкнутости, плохой вентиляции помещений имеет свойство накапливаться и распространяется выше по этажам. При большой плотности потока радона с поверхности земли помещение может оказаться опасным для проживания. В настоящее время считается, что, если плотность потока радона с поверхности земли не превышает 80 миллиБк/(кв. м·с), то на этом месте можно строить здания без противорадоновой защиты. При превышении этого значения требуется противорадоновая защита – изоляция поступления радона в подвальное помещение, сооружение вентиляционных каналов, принудительная вентиляция.

Таблица 1. Классы противорадоновой защиты.

Согласно строительным нормам и правилам СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства» перед отведением площадки под строительство жилых и общественных зданий проводят ее радиационное обследование, одним из этапов которого является измерение плотности потока радона с поверхности грунта. Методика заключается в отборе почвенного воздуха в точках, равномерно распределенных по поверхности строительной площадки, измерении объемной активности радона в нём радонометром и вычисление плотности потока радона. В состав оборудования для реализации этого метода входят: воздухоотборная камера ВК, пробоотборное устройство ПОУ, пробоотборная емкость ПО, радонометр РРА и воздушные шланги.

Вариант набора этих устройств показан на Рис. 2.

Блок-схема радонометра РРА (RRA-01M) представлена на Рис.3.

Принцип его работы основан на электрическом осаждении дочернего радионуклида радона - полония Po²¹⁸ на поверхность полупроводникового поверхностно-барьерного детектора и измерении потока альфа излучения Po²¹⁸ при распаде. При распаде радона в объеме измерительной камеры радонометра атомы Po²¹⁸отрицательно заряженные, и если на поверхности детектора создать положительный электрический потенциал, то атомы будут осаждаться на детекторе и потерь альфа-частиц из-за малой их проникающей способности не будет. Период полураспада Po²¹⁸ составляет 3.11 мин, энергия альфа-частиц 6.0 Мэв.

Алгоритм работы радонометра следующий:

С помощью воздуходувки исследуемый воздух заполняет через фильтр измерительную камеру. Фильтр пропускает только воздух с радоном, отсеивая твердые фракции, содержащие также дочерние продукты распада радона, которые могут внести существенные погрешности в измерения. С преобразователя напряжения подается высокое напряжение на детектор и собирающее напряжение на его поверхность. Атомы Po²¹⁸ осаждаются на детектор, альфа-излучение при распаде регистрируется детектором. Электрические импульсы с детектора усиливаются импульсным усилителем и анализируются амплитудным анализатором импульсов, который реагирует только на импульсы с амплитудой, соответствующей энергии альфа-частиц Po²¹⁸ при распаде. Импульсы, прошедшие указанный отбор, регистрируются счетчиком импульсов. Через заданное оператором время счет импульсов заканчивается, с детектора снимается высокое напряжение, и микропроцессор проводит вычисления по результатам измерений. На экране дисплея высвечивается значение объемной активности радона.

Плотность потока радона с поверхности грунта ППР далее вычисляют по формуле:

V_изм V_изм V_по+ V_вк

ППР = [(Q_изм • ( 1 + ------- ) – Q_ф• ------ )] • exp[ l•(t2-t1)] • ---------- , (1)

V_по V_по T*S_вк

Здесь V_изм - объем измерительной камеры радонометра РРА, л;

V_по - объем пробоотборной емкости ПО, л;

V_вк - объем воздухоотборной камеры ВК, л;

l - постоянная распада радона, мин^-1;

Q_изм - объемная активность, измеренная радонометром, Бк•м ^-3;

Q_ф - объемная фоновая активность наружного воздуха, Бк•м ^-3;

t2-t1 - время, прошедшее от окончания отбора пробы до начала измерений, мин;

T - время работы воздуходувки ПОУпри взятии пробы почвенного воздуха, с;

S_вк - площадь сбора радона камеройВК, м².

При определении класса требуемой противорадоновой защиты пользуются соотношением :

ППРкласс = ППР + D_ППР, (2)

где D_ППР- абсолютная погрешность значения ППР, (определяется погрешностью измерения объемной активности радона DQ_изм).

Поиск по сайту: