Практична робота № 4

Додаток 1

Таблиця Платонова

8		24		15	6	19
4		12	1			23
	18				11
22		7	21		3	9
2		16
13			5		25	17
	10		20		14
a	b	c	d	e	f	h

Тема: Дози та одиниці вимірювання радіоактивних випромінювань

Мета роботи: Вивчити види доз та одиниці вимірювання радіоактивних випромінювань; навчитися переходити від системних одиниць вимірювання до позасистемних та навпаки.

Завдання роботи:

1. Познайомитись з видами доз та одиницями їх вимірювання.
2. Розв’язати наведені задачі по переходу від системних одиниць вимірювання до позасистемних та навпаки.

Обладнання: плакати, таблиці, довідковий матеріал.

Зміст роботи: Радіоактивність і супутні їй іонізуючі випромінювання існували на Землі задовго до зародження на ній життя і були присутні в космосі до її виникнення. Радіоактивні речовини ввійшли до складу Землі з самого початку її утворення.

Радіоактивність - це процес самовільного розпаду ядер атомів деяких хімічних елементів, який супроводжується викиданням елементарних частинок та електромагнітним випромінюванням. Швидкість цього розпаду характеризується таким поняттям, як період напіврозпаду.

Період напіврозпаду - це проміжок часу, за який кількість ядер радіоактивної речовини зменшується вдвічі.

Період напіврозпаду є величиною сталою і коливається в широких межах для різних радіоізотопів.Так, для йоду-131 він дорівнює 8,06 доби, плутонія-239-24000 років, урана-235-710 млн. років, торія-232- 14 млрд. років. В додатку 1 наведені періоди напіврозпаду деяких радіонуклідів.

При вивченні радіоактивних речовин виникла проблема вимірювання їх кількості.Адже, в зв’язку з процесом постійного самовільного розпаду, кількість радіоактивної речовини постійно зменшується, вона ніби зникає. І тому традиційна міра кількості речовини-маса- виявилася непридатною для радіоактивних речовин. Необхідно було знайти таку характеристику радіоактивної речовини, яка була б незмінною в часі. Такою характеристикою є швидкість радіоактивного розпаду.Ця особливість була покладена в основу величини, що є мірою кількості радіоактивної речовини.Вона називається активністю. Активність радіоактивної речовини – це кількість розпадів ядер атомів за одиницю часу. За одиницю часу, як правило, беруть одну секунду.

Активність радіоактивної речовини, як і три види доз, що будуть розглядатись нижче, має дві одиниці вимірювання.Перша, це, так звана системна одиниця вимірювання, в системі СІ (система інтернаціональна). Друга – це позасистемна одиниця вимірювання, тобто така, що не увійшла до системи СІ.Як системні, так позаситемні одиниці широко використовуються в навчальній, науковій літературі, стандартах, нормах і правилах.Дозиметричні та радіометричні прилади вимірюють різні параметри, використовуючи і системні, і позасистемні одиниці.Тому необхідно знати обидва типи одиниць вимірювання.

В системі СІ одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк). Один беккерель дорівнює одному розпаду в секунду для будь-якого радіонукліда.(1Бк=1розп\с). Позасистемною одиницею вимірювання активності є Кюрі (Кі або Кu). Кюрі- це активність такої кількості радіоактивних речовин, в якій відбувається 37 міліардів розщеплень ядер за одну секунду, тобто

1 Кі = 3,7 * 10 ¹⁰ Бк

Вага речовин, що мають активність в 1 Кі складає, наприклад: урана-238 – 3 т, радія- 1 г, кобальта- 60 – 0,001 г.

Будь- яке радіоактивне випромінювання несе в собі величезний заряд енергії. При взаємодії з будь-яким середовищем (повітрям, грунтом, живим організмом тощо) частину цієї енергії радіоактивне випромінювання віддає середовищу. Кількість такої енргії називають дозою.

Доза радіоактивного опромінення- це кількість енергії радіоактивних випромінювань, поглинутої одиницею об’єму або маси середовища, яке опромінюється. Розрізняють три види доз: експозиційна, поглинута та еквівалентна.

Експозиційна (фізична) доза- це така доза, яка характерізує іонізаційний ефект рентгенівського та гамма-випромінювання в повітрі. В системі СІ одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл\ кг). Позасистемна одиниця вимірювання називається рентген (Р). Рентген- це така доза рентгенівського або гамма-випромінювання, яка в 1 см³ сухого повітря при температурі 0⁰ С і тиску 760 мм рт. ст. (нормальні умови) створює 2 млрд. пар іонів.

1 Р = 2,58 * 10^-4 Кл\ кг.

Поглинута доза- це величина, яка характеризує енергію іонізуючого випромінювання, поглинуту одиницею маси речовини, яка опромінюється. В системі СІ одиницею вимірювання поглинутої дози є Дж\кг або грей (Гр), позасистемна одиниця вимірювання називається рад (Ця назва утворена від перших букв англійської назви поглинутої дози-radiation absorbed dose).

1 Гр = 1 Дж\кг = 100 рад

Але поглинута доза не враховує, що вплив на організм однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий.Наприклад, альфа-випромінювання у 20 разів небезпечніше, ніж рентгенівське випромінювання.Тому виникла необхідність введення ще одного виду дози, яка б враховувала цю особливість радіоактивних випромінювань.Ця доза отримала назву еквівалентної або біологічної.

Еквівалентна доза – показує співвідношення поглинутих доз різних видів випромінювань, що викликають однаковий біологічний ефект.Вона дозволяє приводити біологічний ефект будь-яких іонізуючих випромінювань до впливу, який викликають гама-промені. Існує така формула:

Де = К * Дп,

де: Де- еквівалентна доза; Дп- поглинута доза; К – коефіцієнт якості випромінювання, який вказує, у скільки разів біологічний ефект даного виду випромінювання відрізняється від такої ж дїї гама-випромінювання. К = 1 для рентгенівського та гама-випромінювання, 10 - для нейтронного, 20- для альфа-випромінювання.

В системі СІ одиницею вимірювання еквівалентної дози є зіверт (Зв), позасистемна одиниця вимірювання називається бер (біологічний еквівалент рентгена).

1 Зв = 100 бер

Поглинута та експозиційна дози опромінення, віднесені до одиниці часу, визначають потужність дози. Вона вимірюєтьсяу Р\ хв; Р\ год; рад\ с; Гр\ год.тощо.

Існує також таке поняття, як рівень радіації – це потужність дози опромінення на висоті 1 м від поверхні землі. Вимірюється у Р\год. Добуток рівня радіації (якщо його можна вважати величиною постійною) на час опромінення дає дозу опромінення.

Практичне завдання:

Розв’язати задачі, користуючись даними, наведеними у додатку 2:

Задача 1: Активність 10 гр продукту складає 150 Бк. Визначити питому активність даного продукту в одиницях питомої активності (Кі \ кг; Бк\ кг).

Задача 2: Забрудненість поля (щільність забруднення) складає 15 Кі\км². Визначити щільність забруднення даного поля в таких одиницях: Бк\га; Кі\га.

Задача 3: Активність 2 ц зерна складає 3,5 Кі. Визначити забрудненість даного зерна в одиницях питомої активності (Кі \ кг; Бк \ кг).

Задача 4: Забрудненість поля складає 5,6 Бк \ га. Визначити щільність забруднення даного поля в одиницях Кі \ км².

Задача 5: Поглинута доза складає 5 Гр. Визначити еквівалентну дозу для альфа-випромінювання (К=20).

Задача 6: Рівень радіації у м. Житомирі складає 12 мкР\ год. Визначити дозу опромінення, яку отримають мешканці міста за рік.

Контрольні запитання:

1. 1.Що таке радіоактивність та період напіврозпаду?

2. 2.Що таке активність радіоактивної речовини та в яких одиницях вона вимірюється?

3. Що називається дозою радіоактивного опромінення?

4. Які види доз ви знаєте та в яких одиницях вони вимірюються?

5. Дайте визначення таких понять, як „потужність дози” та „рівень радіації”.

Дата добавления: 2014-11-08