Физические величины, характеризующие поля ионизирующих излучений

  Боровой А.А., Васильченко В.Н., Носовский А.В., Попов А.А., Щербина В.Г. Концепция радиационного контроля ПО "Чернобыльская АЭС" и основные технические требования

Физические величины, характеризующие поля ионизирующих излучений

Контрольная работа

Физика

Другие контрольные работы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

Севастопольский Национальный Университет ядерной энергии и промышленности

 

 

 

 

 

Контрольная работа №1

по учебной дисциплине

Дозиметрия и радиационная безопасность на атомных электрических станциях

 

на тему:

Физические величины, характеризующие поля ионизирующих излучений

 

 

 

Выполнил:

Студент 4-го курса

заочного обучения

Васильчук В.В.

 

 

 

 

 

 

 

Севастополь 2006

Введение

 

Прикладная ядерная физика, ядерные технологии и промышленное использование источников ионизирующих излучений находят все более широкое применение в различных областях науки и техники. Дозиметрия ионизирующих излучений является самостоятельным разделом прикладной ядерной физики. Методы дозиметрии и зашиты от ионизирующих излучений применяются везде, где производятся работы с радиоактивными источниками, в атомной энергетике при проектировании, эксплуатации и снятии с эксплуатации ядерных энергетических установок.

Физические величины, характеризующие поля ионизирующих излучений

 

Впервые Международная система единиц была принята Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. В СИ большое внимание уделено и совокупности дозиметрических и радиационных величин, применяемых в области ионизирующих излучений. В качестве меры скорости спонтанного перехода из определенного энергетического состояния нуклида (т.е. активности радионуклида) была введена единица "беккерель" (Бк) или, что то же самое, "обратная секунда" (с-1). Для измерения поглощенной дозы была введена единица " джоуль на килограмм" (Дж/кг), получившая название "грей". Для обозначения единицы эквивалентной и эффективной эквивалентной доз было введено специальное наименование "зиверт".

Имеется ограниченная группа внесистемных единиц, которые не всегда можно заменить единицами СИ. Поэтому они допущены к применению без ограничения срока наряду с единицами СИ. Это, например, единицы: литр (л) для объема и вместимости; градус (...°), минута (...'), секунда (...'') для плоского угла; минута (мин), час (ч), сутки (сут.) и др., получившие широкое распространение единицы для времени. Особо можно отметить разрешение на применение без ограничения срока внесистемную единицу энергии электрон-вольт (эВ) и ее десятичные кратные единицы. Электрон-вольт удобно использовать применительно к энергии отдельных ионизирующих частиц. Для суммарной энергии ионизирующих частиц (макропроцессы) рекомендуется единица СИ джоуль и ее десятичные и дольные единицы.

До принятия системы СИ имело место приблизительное числовое равенство между величинами экспозиционной дозы в воздухе и поглощенной дозы в ткани, т.к. 1 P был равен примерно 1 рад. В СИ такого приблизительного числового соответствия нет (1 P = 2,58·10-1 (Кл/кг)). Поэтому для характеристики поля излучения в отсутствии объекта излучения стало целесообразнее использовать такие величины как, воздушная керма или плотность потока частиц и т.д.. Аналогичные трудности наблюдались и при практическом использовании в СИ таких величин, как гамма-постоянная радионуклида и гамма-эквивалент источника, так или иначе связанных с экспозиционной дозой. Поэтому принято решение отказаться от использования экспозиционной дозы как дозиметрической величины, а величины гамма-постоянная радионуклида и гамма-эквивалент источника заменить величинами керма- постоянная радионуклида и керма-эквивалент источника соответственно.

Однако, необходимо помнить, что во всем мире к настоящему времени опубликован уникальный по своей научной ценности суммарный материал о биологическом действии ионизирующих излучений и уровнях радиационного воздействия на человека от естественного радиационного фона или от результатов деятельности человека, и что в большинстве этих работ уровень радиационного воздействия выражен в единицах рентген, рентген в секунду и т.д.. Поэтому, еще в течение длительного времени, будет возникать необходимость сравнения значений новых и ранее полученных результатов.

На территории СССР в 1981 г. утвержден ГОСТ8.417-81 "Единицы физических величин", который подтверждает введение Международной системы единиц физических величин в действие как обязательной.

Введением этого ГОСТа в переходной период с 1 января 1982 г. по 1 января 1990 г. осуществлено изъятие из обращения всех основных широко ранее использовавшихся внесистемных единиц активности и дозовых характеристик поля излучения. Среди них: единицы кюри для активности радионуклида в источнике, рентген для экспозиционной дозы фотонного излучения, миллиграмм-эквивалент радия для нестандартной величины гамма-эквивалента источника, рад для поглощенной дозы и кермы, бэр для эквивалентной дозы и производные от них единицы. На территории Украины, с принятием нормативного документа "Нормы радиационной безопасности Украины. НРБУ-97", С 1997 года обратно вводится в обращение подавляющее большинство из названных выше внесистемных единиц (Кюри, Рентген, рад, бэр и т. д. Единицы Кюри для активности радионуклида в источнике; Рентген для экспозиционной дозы фотонного излучения; рад поглощенной дозы; бэр для эквивалентной дозы; производные от них единицы). Учитывая это и то, что еще многие годы в опубликованных ранее монографиях, статьях, отчетах специалисты будут встречаться с названными выше внесистемными единицами, они рассматриваются в "Пособии" вместе с единицами СИ. Таблица 1. позволит легко осуществить переход от внесистемных единиц к единицам СИ.

При работе с радиоактивными веществами наиболее существенным является не масса радионуклида, а его активность.

Активность радионуклида в источнике А отношение числа спонтанных (самопроизвольных) ядерных превращений dN, происходящих в источнике за интервал времени dt, к этому интервалу:

 

А = dN/dt. (1)

 

Таблица 1. Соотношение между единицами СИ и внесистемными единицами в области радиационной безопасности

Величина

и ее обозначениеНазвания и обозначения единицСвязь с единицей СИЕдиница СИВнесистемная единицаАктивностьБеккерель (Бк)Кюри(Ки)1 Ки = 3,7000 · 1010 БкПлотность потокаВатт на квадратный метр (Вт/м2),равный одному джоулю на квадратный метр в секунду [Дж/(м2·с)!Эрг на квадратный сантиметр в секунду [эрг/(см2·с)] или мегаэлектронвольт на квадратный сантиметр в секунду (МэВ/см2·с]*,1 эрг/(см2·с)=

1·10-3Дж/(м2·с)=

1·10-3 Вт/м2; 1МэВ/(см2·с)= 1,602·10-9 Дж/(м2·с)=

1,602· 10-9 Вт/м2Поглощенная доза D, керма КГрей (Гp)Рад (рад)1 рад = 0,01 ГрМощность поглощенной дозы DГрей в секунду (Гр/с)Рад в секунду (рад/с)1 рад/с=0,01 Гр/сЭквивалентная доза HЗиверт (Зв)Бэр (бэр)1 бэр=0,01 ЗвМощность эквивалентной дозы HЗиверт в секунду (Зв/с)Бэр в секунду (бэр/с)1 бэр/с = 0,01 Зв/сЭкспозиционная доза DЄКСПКулон на килограмм (Кл/кг)Рентген (P)1 Р = 2,58·10-4 Кл/кгМощность экспозиционной дозы PЄКСПАмпер на килограмм (А/кг)Рентген в секунду (Р/с)1 Р/с=2,58·10-4 А/кгКонцентрация (объемная активность) радионуклида в атмосферном воздухе или воде А/VБеккерель на кубический метр (Бк/м3)

Беккерель на литр (Бк/л)Кюри на мер кубический (Ки/м3)

Кюри на литр (Ки/л)1 Ки/кг = 3,700 · l013 Бк/м3 1 Ки/л=3,700 · l010 Бк/лЭнергия ионизирующей частицы E,Джоуль (Дж)Электрон-вольт (эВ)* Мегаэлекгронвольт (МэВ)*1эВ=1,602·10-19 Дж МэВ=1,602·10-10-13 Дж* Допущена к применению без ограничения срока.

В системе СИ единица измерения активности имеет специальное название беккерель (Бк) и имеет размерность обратной секунды (с-1). Беккерель равен активности радионуклида в источнике, в котором за время 1 с происходит одно спонтанное ядерное превращение.

Внесистемной единицей активности является кюри (Ки). Кюри активность радионуклида в источнике, при которой в 1 с происходит 3,7·1010 спонтанных ядерных превращений. Такое число ядерных превращений происходит в 1 секунду в 1 г 226Ra. Связь между внесистемной единицей активности кюри и беккерелем следующая:

 

1 Ки = 3,7·1010 Бк; 1 Бк = 2,7·10-11 Ки. (2)

 

Приведем практичное выражение соотношения, связывающего массу (т) радионуклида в граммах (г) (без учета массы неактивного носителя) с его активностью в беккерелях:

 

m=3,3·10-3·Μ·Τ1/2·A, (3)

где, Mмассовое число радионуклида; Т1/2 период полураспада радионуклида в секундах.

Единицами поверхностной и линейной активности являются в СИ соответственно Бк/м2 и Бк/м.

 

Характеристики поля излучения

 

Энергетическое и пространственно-временное распределения ионизирующего излучения в среде изменяется в процессе его взаимодействия с веществом. Для установления закономерностей этих изменений необходимо знать, сколько частиц или фотонов, с какой энергией и в каком направлении проходят в каждой точке пространства, т.е. необходимо иметь представление о поле излучения.

При решении практических задач относительно часто используются следующие характеристики поля ионизирующего излучения:

Поток ионизирующих частиц (фотонов) F отношение числа ионизирующих частиц dN, проходящих через данную поверхность за интервал временна, к этому интервалу:

 

F = dN/dt.(4)

 

Единица потока частиц имеет размерность обратной секунды (с-1) и равна потоку ионизирующих частиц, при котором через данную поверхность проходит одна час

Похожие работы

1 2 3 4 > >>