close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Косиченко Н. Е. Снегирева С. Н. Радиационный контроль лесной продукции

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ЛЕСНОЙ ПРОДУКЦИИ[]
Лабораторный практикум
Воронеж 2013
УДК 630.811
Косиченко Н. Е. Радиационный контроль лесной продукции [Текст]: лабораторный практикум / Н. Е. Косиченко, С. Н. Снегирева; Фед. агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования, Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2013. − с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
Рецензент: заведующий лабораторией,
«Радиационный контроль лесных ресурсов»
«филиал ФБУ «Рослесозащита» «ЦЗЛ Воронежской области»»
канд. биол. наук
С. В. Щетинкин
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
2
Введение
Сильное радиоактивное загрязнение территорий поставило вопрос о
выявлении закономерностей загрязнения продуктов питания, миграции различных радионуклидов в цепи «почва – растения – животные – продукты».
Радиационный контроль лесных ресурсов представляет собой направление с характерными для него методами, подходами и идеями. Основной
задачей является разработка основ предвидения возможных радиационных
загрязнений разных территорий, и изыскание наиболее эффективных путей
ликвидации их последствий, мероприятий по максимальному ослаблению и
локализации загрязнения среды, предотвращения миграций радионуклидов
по цепям к человеку с учетом того, что столь сильный абиотический фактор,
каким является радиация, вызывает разные изменения в структуре сообществ
и экологии отдельных видов растительности и животного мира.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС общая площадь загрязнения почв в Европе цезием-137 с плотностью свыше 1 Ки/км2 составила 207.5
тыс. км2, в том числе в России – 59,30 тыс.км2, Республике Беларусь – 43,50 и
в Украине – 37,63 тыс. км2. В странах Восточной, Центральной Европы и
Скандинавии радиоактивное загрязнение почвы цезием-137 свыше 1 Ки/км2
выявлено на площади около 67,07 тыс. км2. Площадь лесов, загрязненных радионуклидами при аварии на Чернобыльской АЭС, в России составляет 11,56
тыс. км2, Республике Беларусь – 16,85 и в Украине – 12,35 тыс. км2.
Радиоактивное загрязнение изменило природные и потребительские
свойства лесного фонда, нарушило сложившийся режим ведения лесного хозяйства и многоцелевого использования леса, вызвало большие изменения в
системах лесопользования, лесовосстановления, охране лесов от пожаров,
защите от вредителей и болезней, организации охраны труда и социальной
сфере.
Задача лабораторного практикума по курсу «Радиационный контроль
лесной продукции» состоит в том, чтобы студенты практически освоили методику и технику определения содержания радионуклидов в лесной продукции.
Правильно организованные лабораторные работы значительно облегчают изучение воздействия ионизирующей радиации на биологические объекты, включая вторичную продукцию леса: грибы, ягоды и т. д. и помогают
закреплению сведений, преподаваемых на лекциях.
3
Общие положения
Для количественных измерений интенсивности излучения (или активности источника) применяются электронные приборы – так называемые
счетчики, которые регистрируют импульсы напряжения на детекторе. Импульсы возникают от взаимодействия частиц излучения с молекулами газа,
жидкости или твердого тела детектора в результате ионизации или возбуждения молекул. Электроника преобразует и усиливает единичные сигналы, а
регистрирующее устройство подсчитывает общее количество импульсов за
определенное время.
Основной характеристикой интенсивности излучения на таких приборах является среднее число импульсов в единицу времени. В целом «счетчиком» является как сам измерительный прибор (радиометр), так и его детектор, т. е. чувствительный объем устройств. Применяются детекторы радиоактивности, или счетчики, в основном трех типов: газоразрядные, сцинтилляционные и полупроводниковые.
Газоразрядные ил гейгеровские счетчики представляют собой газонаполненный сосуд (обычно цилиндрической формы) с электродами, на которые подается постоянное высокое напряжение. Под действием ионизирующей радиации в газовой фазе возникают свободные электроны, которые ускоряются в электрическом поле и выбивают из молекул газа новые, вторичные электроны. Все вместе они дают лавину большого числа электронов,
приход которой на анод вызывает кратковременный спад напряжения, или
импульс. Газоразрядные счетчики наиболее чувствительны к β-излучениям,
эффективность в отношении γ-излучениям у них намного ниже.
Сцинтилляционные счетчики в качестве детектора используют твердые
кристаллы специальных веществ-люминофоров, которые способны к сцинтилляциям при пролете через них ядерных частиц, т. е. к образованию слабых вспышек света. Это связано с возбуждением энергии в кристалле, которая затем теряется («высвечивается») в виде фотонов УФ-или видимого света. Центрами свечения служат узлы кристаллической решетки сцинтиллятора, содержащие «активирующие» примеси, например, атомы TI в кристаллах
иодистого калия. Вплотную к кристаллу, в оптическом контакте с ним располагается фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), которым и подсчитывается
общее число вспышек в сцинтилляторе.
4
На практике наиболее часто применяются сцинтилляционные счетчики
с кристаллами NaI(TI) или CsI(TI), которые отличаются особенно высокой
эффективностью в отношении γ-излучения. Применяются пластмассовые детекторы, чувствительные к β-излучению, и детекторы с ZnS для регистрации
α-излучения.
В полупроводниковых детекторах импульсы напряжения возникают
из-за резкого (но очень кратковременного) увеличения электрической проводимости в кристаллической решетке полупроводникового материала. В качестве последнего используются диэлектрики – монокристаллы германия,
кремния, теллурида кадмия и др.
Дозиметрический и радиометрический контроль проводят на предприятиях ядерно-топливного цикла, атомных электростанциях и при выполнении
научно-исследовательских работ с использованием меченых атомов и ионизирующих излучений.
В соответствии с функциональным назначением аппаратура для проведения дозиметрии и радиометрии представлена двумя классами приборов:
дозиметрами – для измерения экспозиционной дозы (ЭД) или мощности
экспозиционной дозы (МЭД) рентгеновского и γ-излучения; радиометрами –
для определения радиоактивности и ее удельной активности в объектах контроля.
По конструктивным особенностям дозиметрические и радиометрические приборы подразделяются на: карманные (для индивидуального дозиметрического и радиометрического контроля); переносные (для группового
дозиметрического и радиационно-технологического контроля, определения
радиоактивности и ее удельных значений в объектах окружающей среды –
поверхности почв, зданий и сооружений, транспорта, лесохозяйственных
машин и т. п.).
Радиометрами обычно называют сравнительно простые приборы для
измерения скорости счета, которые регистрируют все импульсы, большие и
малые, независимо от их амплитуды (величины энергии). Основное назначение радиометра – определение счетной активности от любых источников излучения, но без задачи их идентифицирования (т. е . без учета энергии, которая специфична для разных изотопов).
В состав радиометрического прибора, помимо детектора, входят блок
высокого напряжения (для питания детектора), таймер (для задания времени
счета), генератор импульсов (для поверки работоспособности прибора), а
5
также усилитель импульсов и пересчетное устройство (или микросхема). Индикатором служит цифровой дисплей или стрелочный прибор.
Более сложные приборы, способные не просто регистрировать радиоактивность, но и различать излучения по источнику, носят название спектрометров. Это многоканальные анализаторы, они сортируют образующиеся в детекторе импульсы по амплитуде, пропорциональной энергии частиц
излучения.
Спектрометры предназначены для идентификации источников по спектру энергии, но могут работать также и в измерительном (счетном) режиме –
считать импульсы только в выбранном «окне» спектра, которое соответствует энергии определенного радионуклида. Такие измерения более надежны,
так как результат их относится к излучению именно данного изотопа, даже
если в образце присутствуют и какие-то другие радионуклиды.
Идентификация радионуклидов по γ-спектрам иногда сталкивается с
проблемой наложения пиков, когда некоторые изотопы имеют близкие по
энергии излучения. Качество разделения пиков зависит от «разрешающей
способности детектора». Энергетическое разрешение полупроводниковых
детекторов много выше, чем у сцинтилляционных, хотя работать на последних гораздо проще, особенно в полевых условиях. Полупроводниковые детекторы обычно требуют глубокого охлаждения жидким азотом.
Лабораторная работа №1
Индивидуальный дозиметр ДКГ-РМ1203М
1 Цель работы
Изучить назначение, технические характеристики, область применения
и принцип работы индивидуального дозиметра.
2 Содержание работы
2.1 Изучить назначение и область применения дозиметра.
2.2 Ознакомиться с техническими характеристиками прибора.
2.3 Усвоить порядок работы дозиметра.
6
3 Материалы и оборудование
3.1 Индивидуальный дозиметр микропроцессорный ДКГ-РМ1203М
(рис. 1).
Рис. 1 Индивидуальный дозиметр микропроцессорный ДКГ-РМ1203М
3.1.1 Назначение – радиационная безопасность и дозиметрический
контроль, индивидуальная дозиметрия: непрерывное измерение мощности
эквивалента дозы (МЭД); измерение эквивалента дозы гамма-излучения
(ЭД); измерение времени накопления ЭД; запись в память и передачи в персональный компьютер истории измерении МЭД; индикации текущего времени в часах, минутах и секундах, индикации числа, месяца и года на цифровом
жидкокристаллическом индикаторе (дисплее).
3.1.2 Область применения – службы контроля радиационной безопасности населения. Аккредитованные испытательные лаборатории, отраслевые
и производственные службы радиационного контроля.
3.1.3 Технические характеристики представлены в таблице 1:
Таблица 1
Технические характеристики индивидуального дозиметр ДКГ-РМ1203М
Детектор
Диапазон измерения мощности дозы
Диапазон индикации мощности дозы
Диапазон измерения дозы
Диапазон регистрируемых энергий
Питание
Индикация разряда элемента питания
Диапазон рабочих температур
Габаритные размеры
Масса (с элементами питания), не более
Счетчик Гейгера-Мюллера
0,1 мкЗв/ч ÷ 2 мкЗв/ч
0,01 мкЗв/ч ÷ 2,4 мкЗв/ч
0,01 ÷ 9999 мЗв
0,06 ÷ 1,5 МэВ
2 элемента типа V357 режим связи с ПК
отображается на ЖКИ
от -40 ÷ +60°C
125 х 42 х 24 мм
90 г
7
3.1.4 Устройство дозиметра
Конструкция прибора. Прибор выполнен в виде моноблока в пластмассовом корпусе. Детектор излучения на основе счетчика Гейгера-Мюллера,
преобразует кванты гамма-излучения в электрические импульсы, которые
обрабатываются микропроцессором. Микропроцессор также управляет работой дисплея, блока питания и модуля электронных часов.
Геометрический центр детектора, относительно которого проводится
заводская градуировка дозиметра, показана на рисунке 2.
Для защиты детектора от фонового бета-излучения используется защитный экран. Суммарная поверхностная плотность стенок, окружающих
детектор, при использовании защитного экрана, составляет 1 г/см2, что обеспечивает защиту детектора от фонового бета- излучения.
Время установления показаний изменяется автоматически в обратной зависимости от уровня МЭД.
Рис. 2 Геометрический центр детектора
Прибор позволяет устанавливать пороги по МЭД и ЭД. Контроль превышения установленных порогов производится визуально по показаниям на
дисплее либо по звуковому сигналу. Измерения МЭД и ЭД производятся непрерывно и независимо от того, какая величина индицируется в данный момент на дисплее.
На передней панели прибора (рис. 2) расположены следующие кнопки
управления: 1 - кнопка УСТ (установка), служит для входа/выхода в режим
справок; 2 - кнопка РЕЖ (режим), служит для выбора индицируемой величи-
8
ны (МЭД, ЭД, текущее время), включения/выключения режима звукового
сопровождения регистрируемого гамма-излучения.
Кнопки УСТ и РЕЖ используются в двух режимах: режиме кратковременного нажатия (примерно до 1 с) и режиме длительного нажатия (примерно 3 с и более).
На дисплее имеются следующие элементы индикации: 3 – цифровое
табло; 4 – разделительный знак ":"; 5 – разделительный знак "."; 6 – круговой
элемент; 7 – круговая аналоговая шкала значений ЭД; 8 – линейный элемент; 9 – линейная аналоговая шкала значений МЭД; 10 – знак работы прибора в режиме дозиметра; 11 – знак индикации текущего времени (значок
"часы"); 12 – знак включения будильника на подачу звукового сигнала в
установленное время (далее - включение будильника); 13 – указатель индикации МЭД; 14 – указатель индикации ЭД; 15 – указатель включения звукового сопровождения регистрируемого гамма-излучения; 16 – указатель
включения режима установок; 17 – окно приемопередатчика инфракрасного
канала связи.
Основные режимы работы: режим индикации текущего измеренного
значения МЭД; режим индикации измеренной ЭД; режим индикации текущего времени в часах и минутах.
Вспомогательные режимы работы: режим запуска начала измерения
МЭД; режим записи измеренного значения МЭД в память прибора; режим
звукового сопровождения регистрируемых квантов гамма-излучения; режим передачи информации в персональный компьютер; режим справок будильника и календаря; режим установок; режим цифровой коррекции точности хода электронных часов; режим индикации частичного и критического
разряда элементов питания; режим индикации о неисправности прибора.
4 Порядок выполнение работы
4.1 Подготовка к работе. Прибор поставляется с установленными элементами питания и готов к работе после извлечения из упаковки
Контроль работоспособности прибора осуществляется с помощью
кнопок управления, при этом контролируется правильность его функционирования. В режиме измерения МЭД на индикаторе должно высвечиваться
значение естественного радиационного фона. При исправном приборе на индикаторе не должны высвечиваться сообщения о неисправностях Ег01 - Ег04.
9
4.2 Порядок работы. Прибор постоянно осуществляет непрерывное
круглосуточное измерение МЭД, ЭД, отсчет времени накопления ЭД и индикацию текущего времени на электронных часах. Значения МЭД и ЭД индицируются в цифровом виде, а также в аналоговом на соответствующих графических шкалах, которые появляются на дисплее, если величины МЭД и ЭД
превышают 0,1 величины установленных порогов. Когда значения МЭД и ЭД
превышают установленные пороги, то соответствующие шкалы индицируются полностью. По степени заполнения этих шкал можно судить о близости
текущих значений МЭД и ЭД к их пороговым значениям.
Выбор индицируемой величины. В зависимости от выбранного режима
индикации прибор постоянно индицирует на дисплее измеренное текущее
значение МЭД, ЭД, или текущее время в часах и минутах. Выбор величины,
индицируемой на дисплее, осуществляется кратковременным нажатием
кнопки РЕЖ. Последовательные нажатия этой кнопки приводят к индикации
величин по циклу: текущее время - МЭД - ЭД - снова текущее время и т.д.
(рис. 3). При этом появляются соответствующие значки и указатели, сообщающие об индикации текущего времени в часах и минутах, либо уровня
МЭД в микрозивертах в час (мкЗв/ч), либо ЭД в миллизивертах (мЗв).
Рис. 3 Выбор индицируемой величины
Режим звукового сопровождения регистрируемого гамма-излучения.
Длительное нажатие на кнопку РЕЖ при индикации какой-либо величины
приводит к индикации следующей величины по циклу, указанному выше, и
включает РЕЖИМ ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ регистрируемого гамма-излучения, при этом индицируется соответствующий указатель. Выключение этого режима осуществляется повторным длительным нажатием кноп10
ки РЕЖ. При естественном фоне частота следования звуковых сигналов составляет 10-20 сигналов в минуту. Она возрастает при увеличении интенсивности гамма-излучения, например при приближении, к источнику излучения.
Это обеспечивает возможность поиска и локализации источников гаммаизлучения.
Режим индикации текущего значения измеренной МЭД и запись в память значения МЭД. Переход от индикации МЭД к режиму записи в память
значения МЭД происходит при кратковременном нажатии кнопки УСТ (рисунок 4). При этом на индикаторе отображается номер предполагаемой записи события (номер ячейки, в которую будет записано текущее значение
МЭД). Запись текущего значения МЭД осуществляется кратковременным
нажатием на кнопку РЕЖ. После записи значения МЭД на индикаторе индицируется номер следующей ячейки памяти (увеличенной на единицу), в которую предполагается записать следующее значение МЭД. Индикация "гd--"
означает полное заполнение памяти - 100 событий.
Рис. 4 Режим записи в память значения МЭД
Для сохранения и просмотра накопленной истории необходимо воспользоваться режимом передачи информации в персональный компьютер.
Обнуление счетчика событий производится в режиме установок. После обнуления счетчика (если содержимое памяти не было считано в компьютер)
при последующей записи каждое новое событие заносится в память взамен
старого.
Режим запуска начала измерения МЭД. Переход от индикации МЭД к
режиму запуска начала измерения происходит при двойном кратковременном нажатии на кнопку УСТ (рис. 4). При этом на индикаторе высвечиваются
немигающие символы 00,00 мкЗв/ч.
11
Старт режима измерения МЭД осуществляется кнопкой РЕЖ. При
этом индикатор переходит в мигающий режим до момента появления первого значения измеренной МЭД. По мере того как прибор измеряет МЭД, заполняется мигающая круговая аналоговая шкала. Мигающая круговая аналоговая шкала служит для индикации режима запуска начала измерения МЭД.
Не подсвеченная аналоговая шкала соответствует статистической погрешности более 100 %, полностью заполненная - не более 20 %. Запись в память
измеренного значения МЭД осуществляется кнопкой РЕЖ. Выход из предстартового режима МЭД, досрочный выход из режима измерения МЭД и выход из режима после записи в память осуществляется кнопкой УСТ.
Порядок работы в режиме запуска измерения МЭД следующий:
1) перевести прибор в состояние готовности к запуску измерения МЭД;
2) установить прибор в предполагаемую точку замера МЭД;
3) кнопкой РЕЖ произвести старт измерения;
4) снять показания прибора после полного заполнения круговой аналоговой шкалы или с помощью кнопки РЕЖ записать измеренное значение в
память прибора;
5) с помощью кнопки УСТ выйти из режима запуска измерения МЭД.
При измерении МЭД следует учитывать то, что время установления
показаний МЭД изменяется автоматически в зависимости от МЭД.
Режим индикации ЭД, времени накопления ЭД и передачи информации
в персональный компьютер. Переход от индикации ЭД (рис. 3) к режиму индикации времени (в часах), в течение которого осуществлялось накопление
ЭД, происходит при кратковременном нажатии на кнопку УСТ (рис. 5). Если
не пользоваться кнопками, то примерно через 5с прибор автоматически возвратится к индикации ЭД.
Рис. 5 Режим индикации ЭД, времени накопления ЭД
12
Если в режиме индикации времени, в течение которого осуществлялось
накопление дозы, повторно кратковременно нажать кнопку УСТ, то прибор
перейдет в режим обмена с персональным компьютером. При этом на индикаторе высвечивается надпись «IrdA» (рис. 5). Прибор будет находиться в
режиме обмена с персональным компьютером до полного завершения передачи информации (около 5 с).
Режим передачи информации в персональный компьютер. Для работы
прибора в этом режиме необходимо использовать адаптер ИК канала связи и
пользовательскую программу (ПП) РМ1203М.ЕХЕ, поставляемую на инсталляционной дискете совместно с адаптером. Для установки ПП вставить в
дисковод инсталляционную дискету. Запустить программу SETUP.ЕХЕ. Следуя указаниям программы, установить РМ1203М.ЕХЕ на Ваш компьютер.
Запустить программу РМ1203М.ЕХЕ. На экране появится окно приложения
РМ1203М. Назначить коммуникационный порт канала связи, нажать "ОК".
Для передачи информации из дозиметра в персональный компьютер необходимо расположить окно приемопередатчика ИК канала связи дозиметра и
окно адаптера ИК канала связи компьютера друг напротив друга на расстоянии от 10 до 20 см и, с помощью кнопок управления дозиметром, выбрать
режим передачи информации в персональный компьютер.
Режим установок дает возможность установить часы, минуты, секунды,
дату, месяц, год. Вход в этот режим осуществляется длительным нажатием
кнопки УСТ, а выход - либо автоматически по истечении примерно минуты,
либо длительным нажатием той же кнопки УСТ. Изменение установок осуществляют нажатием кнопки РЕЖ.
Выход из режима установок осуществляется либо автоматически по
истечении примерно минуты, либо длительным нажатием кнопки УСТ.
О превышении установленного порога МЭД прибор сообщает звуковым сигналом и входит в режим индикации МЭД с индикацией полного заполнения линейной аналоговой шкалы. Звуковой сигнал звучит до тех пор,
пока уровень МЭД не станет ниже установленного порога, либо не будет нажата кнопка РЕЖ или УСТ. Нажатие на одну из этих кнопок во время звучания сигнала выключит его. Если значение МЭД впоследствии станет ниже
установленного порога, а затем его превысит, то звуковой сигнал включится
опять. При превышении значения МЭД 2400 мкЗв/ч на индикаторе высвечивается мигающее сообщение "-Н1-".
13
Для установки порога МЭД перейти к индикации МЭД по рис. 3. Длительное нажатие кнопки УСТ приводит к индикации на дисплее установленного порога МЭД, при этом мигают две первые цифры младшего разряда
(десятые / сотые доли мкЗв/ч), появляется указатель режима установок и индицируется заполненная линейная аналоговая шкала.
Каждое кратковременное нажатие кнопки РЕЖ изменяет установленную величину на единицу.
При следующем кратковременном нажатии кнопки УСТ мигают две
цифры перед запятой (единицы и десятки мкЗв/ч). Их изменение осуществляется кнопкой РЕЖ. Последующее кратковременное нажатие кнопки УСТ
вызывает мигание двух последних цифр на дисплее (сотни и тысячи мкЗв/ч),
которые можно изменить также кнопкой РЕЖ. Если снова нажать кнопку
УСТ, прибор переходит в состояние, при котором можно обнулить счетчик
событий. Его обнуление осуществляется кнопкой РЕЖ. Повторное нажатие
кнопки РЕЖ позволяет отказаться от обнуления. Выход из этого режима
осуществляется либо автоматически по истечении примерно минуты, если не
пользоваться кнопками, либо длительным нажатием кнопки УСТ.
При просмотре или установке нового значения порога ЭД следует помнить, что изменение порога приводит к обнулению накопленной ЭД и времени накопления ЭД. При установке порога следует руководствоваться нормативными документами (для профессионалов), либо рекомендациями компетентных организаций. О превышении установленного порога ЭД прибор сообщает звуковым сигналом и входит в режим индикации ЭД с индикацией
полного заполнения круговой аналоговой шкалы. При нажатии на кнопку
РЕЖ или УСТ звуковой сигнал выключается, а измерение ЭД продолжается.
Для установки порога ЭД перейти к индикации ЭД по рис. 3. Длительное нажатие кнопки УСТ приводит к индикации на дисплее установленного
порога ЭД, при этом мигают две цифры (сотые и тысячные доли мЗв), появляется указатель режима установок и индицируется заполненная круговая
аналоговая шкала. Каждое кратковременное нажатие кнопки РЕЖ изменяет
устанавливаемую величину на единицу. При следующем кратковременном
нажатии кнопки УСТ мигает одна первая цифра после запятой (десятые доли
мЗв), их изменение осуществляется кнопкой РЕЖ. Последующее кратковременное нажатие кнопки УСТ вызывает мигание двух цифр (единицы и десятки мЗв), следующее нажатие - две первые цифры (сотни и тысячи мЗв), которые можно изменить также кнопкой РЕЖ. Если снова нажать кнопку УСТ,
14
прибор возвращается в состояние, когда мигают сотые и тысячные доли мЗв.
Выход из этого режима осуществляется либо автоматически по истечении
примерно минуты, либо длительным нажатием кнопки УСТ. В случае критического разряда элементов питания прибор прекращает измерения, не реагирует на кнопки управления и переходит к индикации только имеющегося на
тот момент значения ЭД. В этом состоянии прибор позволяет сохранять на
индикаторе информацию о накопленной ЭД не менее суток.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Чем различаются счетчики Гейгера-Мюллера, сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы?
2. Эффективность и специфика применения различных типов счетчиков.
3. Различия и область применения дозиметров и радиометров, их виды.
4. Спектрометры, их назначение и различие.
5. Назначение и область применения индивидуального дозиметра ДКГ-РМ1203М.
6. Основные технические характеристики и этапы работы.
Лабораторная работа № 2
Полевой дозиметр ДКГ-01 «Сталкер» с устройством определения геодезических координат
1 Цель работы
Изучить назначение, технические характеристики, область применения
и принцип работы полевого дозиметра.
2 Содержание работы
2.1 Изучить назначение и область применения дозиметра.
2.2 Ознакомиться с техническими характеристиками прибора.
2.3 Усвоить порядок работы дозиметра.
3 Материалы и оборудование
3.1 Полевой дозиметр ДКГ-01 «Сталкер» (рис. 6)
15
3.1.1 Назначение – измерения мощности эквивалентной дозы фотонного излучения в полевых и в стационарных условиях с одновременной регистрацией геодезических координат местонахождения прибора и цифровой индикацией показаний с сохранением результатов измерений в запоминающем
устройстве. Составление карт радиационной обстановки местности, выявление районов радиационных аномалий, оценка последствий аварий на радиационных объектах.
3.1.2 Область применения – территориальные и ведомственные службы
радиационного контроля (лесное и сельское хозяйство); спецслужбы (МВД,
ФСБ, МЧС).
Рис. 6 Полевой дозиметр ДКГ-01 «Сталкер» с устройством определения геодезических координат
3.1.3 Технические характеристики: точность определения координат
(СКО) менее 50м; время обновления координат - 2 раза в секунду; диапазон
определяемой мощности дозы - 0,1 – 1000 мкЗв/ч; объем памяти - 3333 результатов измерений; корпус пылебрызгонепроницаемый; размеры
160х80х75 мм; питание аккумуляторная батарея или от автомобильной энергосистемы 220 В, 50 Гц; рабочие температуры -10 ... +40°С; диапазон определяемой МЭД - 0,1 ÷ 1000 мкЗв/ч (расширяется до 10 Зв/ч); антенна выносная
на расстояние до 2 м.
3.1.4 Устройство дозиметра. Дозиметр состоит из электронного пульта
и сменных выносных блоков детектирования.
Корпус выносного блока детектирования ВБ-01 представляет собой металлический цилиндр, внутри которого находятся два включенных парал16
лельно газоразрядных счетчика типа СБМ-20, схема преобразователя напряжения для питания счетчиков и преобразователь импульсов. Выносной блок
соединен с электронным пультом кабелем длиной 1м.
Корпус выносного блока ВБ-02 представляет собой металлическую коробку, внутри которой находятся десять включенных параллельно газоразрядных счетчика типа СБМ 30, схема преобразователя напряжения для питания счетчиков и преобразователь импульсов. Выносной блок соединен с
электронным пультом кабелем длиной 2м.
Электронный пульт содержит блок регистрации, управления и индикации (БРУИ), блок питания (БП), блок определения координат (БОК).
БРУИ включает в себя однокристальную микроЭВМ, ПЗУ, ОЗУ, клавиатуру и жидкокристаллический дисплей.
Клавиатура (5 кнопок управления) и дисплей размером (70 х 40 мм) находятся на рабочей (верхней) поверхности электронного пульта. Имеется
возможность подсветки дисплея .
БП включает в себя аккумулятор и преобразователь напряжения для
питания остальных блоков.
БОК включает в себя приемник и антенну, соединенные между собой
кабелем длиной 2 м. Сам приемник находится в электронном пульте, а антенна либо на рабочей поверхности пульта, либо выносится на длину соединительного кабеля.
Электронный пульт содержит также таймер, отображающий текущее
время и дату. Сам электронный пульт помещен в чехол из водоотталкивающей ткани, имеющий ремешок для ношения прибора, а также карман для выносного блока.
Принцип работы дозиметра основан на регистрации квантов фотонного
излучения, попадающих в рабочий объем газоразрядных счетчиков СБМ-20.
Электрические импульсы от счетчиков поступают на преобразователь, где
эти импульсы преобразуются в импульсы напряжения, которые поступают
затем в БРУИ. Здесь импульсы регистрируются и обрабатываются, причем
результаты измерений мощности дозы выводятся на дисплей. БРУИ обеспечивает также режим запоминания полученной информации в 3333 измерениях. Помимо вышеперечисленных действий БРУИ, благодаря встроенной программе, обеспечивает управление прибором по заданному алгоритму путем
выполнения команд, подаваемых оператором через клавиатуру.
17
БРУИ обеспечивает также задание временного интервала измерения,
причем этот временной интервал может быть установлен в диапазоне от 3 до
60 с.
От БРУИ через прилагаемый к прибору кабель связи обеспечивается
передача данных в совместимый компьютер. Задача передачи данных возникает, когда имеется необходимость составления схем радиоактивного загрязнения местности, более подробного визуального анализа полученных результатов или диктуется необходимостью очищения памяти ОЗУ после проведения 3333 измерений при сохранении этой информации.
Аккумулятор вырабатывает напряжение 6 В и обеспечивает питанием
все функциональные блоки, входящие в дозиметр. Емкость аккумулятора позволяет эксплуатировать прибор в непрерывном режиме измерений не менее
6 часов. После этого аккумулятор должен быть заряжен вновь с помощью зарядного устройства, входящего в комплект поставки.
Блок определителя координат является аппаратурой пользователя глобальной системы позиционирования (GPS). Эта система содержит созвездие
навигационных спутников, радиосигналы от которых принимаются через антенну специальным приемником. Принятая со спутников информация обрабатывается в приемнике. Результатом обработки являются координаты приемника в полярной системе координат на эллипсоиде WGS-84 ( широта и
долгота). Для определения координат необходимо, чтобы приѐмник осуществлял прием сигналов минимум от 3 спутников, причем антенна при измерении находится в горизонтальном положении.
Время до получения первых координат не превышает обычно 5 минут.
С помощью БРУИ данные по координатам объединяются с данными по измерению мощности дозы фотонного излучения и выводятся на дисплей и одновременно заносятся в память ОЗУ, откуда они могут передаваться на
внешний IBM-совместимый компьютер.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Подготовка к работе. Перед началом работы необходимо: изучить
настоящее руководство по эксплуатации, принцип работы и освоить назначение органов управления; произвести внешний осмотр дозиметра, для чего открыть крышку чехла и убедиться в отсутствии механических повреждений на
рабочей поверхности электронного пульта и выносного блока: подключить
18
один из выносных блоков к электронному пульту; включить дозиметр, для
чего нажать клавишу «Ввод» и удерживать еѐ нажатой в течении 5 с. На индикаторе при правильном функционировании блоков прибора высвечивается
начальная заставка; при работе с блоком ВБ-01 30 с (при низких уровнях
мощности эквивалентной дозы следует увеличивать длительность измерения
до 60 с); при работе с блоком ВБ-02 5 с (при низких уровнях мощности эквивалентной дозы следует увеличивать длительность измерения до 20 с); придать выносному блоку рабочее положение, установив его на расстоянии ~1 м
от поверхности земли или измеряемого объекта, при этом выносной блок
должен быть сориентирован таким образом, чтобы показания мощности дозы
в точке измерения были максимальными; убедиться, что антенна находится в
горизонтальном положении либо на электронном пульте, либо на какой-либо
другой поверхности, например на капоте или крыше автомобиля; спустя 15
минут после включения дозиметр готов к работе.
Примечание: при подготовке прибора к работе необходимо убедиться,
что аккумулятор находится в заряженном состоянии. При отсутствии свечения индикатора, что говорит о разрядке аккумулятора, последний необходимо зарядить. Следует иметь в виду, что измерение координат лучше всего
проводить на открытой местности. При невозможности выполнения этого
условия антенну следует установить на подоконнике.
4.2 Порядок работы. После включения на экране появляется заставка, а
спустя 3-5с начальное меню, содержащее 7 пунктов: продолжение, начать заново, транслировать, просмотреть, навиг. система, передать данные, установки.
Активный пункт меню помечен инверсией текста. Для выбора нужного
пункта следует установить курсор в соответствующем месте с помощью клавишей ↑ (вверх) и ↓ (вниз) и нажать клавишу «ввод».
Описание пунктов меню: продолжение - дозиметр начнет одновременные измерения мощности дозы и координат, причем в ОЗУ предыдущие записи будут сохранены; начать заново - дозиметр начнет аналогичные измерения, но в ОЗУ предыдущие записи будут уничтожены; транслировать - дозиметр начнет аналогичные измерения, но не будет накапливать данные в
ОЗУ, а сразу будет передавать их на внешний компьютер.
Во время измерения мощности дозы на экране отображается следующая информация (рис. 7):
19
Рис. 7 Отображающая информация на дисплее дозиметра
во время измерений
1 строка - порядковый номер измерения (от 1 до 3333) и обратный отсчет интервала
измерения в секундах;
3 строка - измеренное значение мощности эквивалентной дозы в микрозивертах в
час;
5 строка - широта в градусах, минутах и секундах и отклонение от реперной точки
по широте в километрах;
6 строка - долгота в градусах, минутах и секундах и отклонение от реперной точки
по долготе в километрах;
7 строка - текущая дата (число, месяц, год);
8 строка - номер информационного пакета, принятого от блока определения координат, скорость движения в километрах в час и текущее время.
Для прекращения измерений следует нажать клавишу "ОТМЕНА". На
экране высветится начальное меню. При достижении 3333 измерений (максимальная емкость ОЗУ) на экран выдается сообщение "БОЛЬШЕ ИЗМЕРЕНИЙ ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ". Если необходимо сохранить предыдущую информацию, ее надо передать на компьютер.
Кроме своего основного назначения (измерение мощности дозы и геодезических координат точки измерения) в дозиметре предусмотрена возможность измерения текущего времени (режим хронометра) и скорости передвижения (режим спидометра). Следует иметь ввиду, что эти режимы ненормируемые, т.е. погрешности измерения текущего времени и скорости передвижения не устанавливаются.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Можно ли использовать полевой дозиметр ДКГ-01 «Сталкер» в движущемся автомобиле?
20
2. Какие показатели геодезических координат регистрирует дозиметр?
3. Какой показатель радиоактивности регистрирует дозиметр; определяемый
диапазон?
4. Укажите тип счетчиков дозиметра.
5. Назовите основные этапы работы дозиметра.
Лабораторная работа № 3
Дозиметр-радиометр МКС-14ЭЦ
1 Цель работы
Изучить назначение, технические характеристики, область применения
и принцип работы дозиметра-радиометра.
2 Содержание работы
2.1 Изучить назначение и область применения дозиметра-радиометра.
2.2 Ознакомиться с техническими характеристиками прибора.
2.3 Усвоить порядок работы дозиметра-радиометра.
3 Материалы и оборудование
3.1 Дозиметр-радиометр МКС-14ЭЦ (рис. 8).
Рис. 8 Дозиметр-радиометр МКС-14ЭЦ
21
3.1.1 Назначение – измерения мощности эквивалентной дозы гаммаизлучения (с блоком детектирования БДГ-01), плотности потока бета-частиц
(с блоком детектирования БДБ-01) с сохранением в памяти результатов измерений с и возможностью их последующей обработки.
3.1.2 Область применения – при автоматизированном мониторинге радиационного фона и поверхностной загрязненности гамма - и бета- излучающими радионуклидами. Службы, контролирующие радиационную безопасность населения (ЦГСЭН, МЧС). Аккредитованные испытательные лаборатории (сертификация металлолома). Отраслевые и производственные
службы радиационного контроля.
3.1.3 Технические характеристики представлены в таблице 2:
Таблица 2
Технические характеристики дозиметра-радиометра МКС-14ЭЦ
Детекторы:
- БДГ-01
- БДБ-01
Счетчик
Мюллера
СБМ-20
Бета -2М
Диапазон измерения мощности эквивал. дозы (МЭД)
(0,1 - 1000) мкЗв/ч
Диапазон измерения
(0,1 - 700) част./(см2/с)
плотности потока бета-частиц
Объем памяти
2000 измерений
Время установления рабочего режима, не более
1 минута
Гейгера-
Нестабильность показаний приборы за время непрерывной ра- не более ±10%
боты
Питание прибора
5 батареек типа АА (не
менее 30 ч работы)
Связь с ПК
RS-232
Рабочие температуры
от -40оС до +50 оС
Штанга:
в слож. состоянии 0,5 м
в раздвинут. состоянии
1,0 м
Измерительный пульт
масса 0,4 кг
Блок детектирования БДГ-01
0,2 кг
Блок детектирования БДБ-01
0,2 кг
22
3.1.4 Устройство дозиметра-радиометра и принцип работы. Дозиметррадиометр МКС-14ЭЦ состоит из электронного пульта и двух выносных блоков БДГ-01 и БДБ-01. Корпус выносного блока БДГ-01 представляет собой
металлический цилиндр, внутри которого находятся четыре включѐнных параллельно газоразрядных счѐтчика типа СБМ-20, схема преобразователя напряжения для питания счѐтчиков и преобразователь импульсов. Выносной
блок БДБ-01 представляет собой корпус внутри которого размещен счетчик
бета -частиц, схема преобразователя напряжения для питания счѐтчика и
преобразователь импульсов.
Электронный пульт содержит блок управления и индикации (БУИ), интерфейс для связи с ПК, блок регистрации (БР), а также батарейный отсек.
Клавиатура (5 кнопок управления) и дисплей размером 60 х 20 мм находятся на рабочей (передней) поверхности электронного пульта.
Батарейный отсек рассчитан на 5 пальчиковых батареек размера АА и
закрывается крышкой, расположенной на нижней поверхности корпуса.
Принцип работы дозиметрического тракта основан на регистрации импульсов, вызванных попаданием ионизирующего излучения в чувствительный объем газоразрядных счѐтчиков. Электрические импульсы от счетчиков
поступают на преобразователь, где преобразуются в импульсы напряжения,
которые поступают затем в БУИ. Здесь импульсы регистрируются и обрабатываются. Результаты измерений выводятся на дисплей и заносятся в память.
БУИ обеспечивает также задание временного интервала для определения
МЭД и плотности потока бета-частиц.
Батареи вырабатывают напряжение 7,5 В и обеспечивают питанием все
функциональные блоки, входящие в состав МКС-14ЭЦ. Емкость батарей позволяет эксплуатировать прибор в непрерывном режиме измерений не менее
30 часов. Выносная штанга служит для удобства проведения измерений, а
также для снижения радиационной нагрузки на руки и тело оператора при
работе в полях излучения с выраженной пространственной анизотропией.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Подготовка к работе. Перед началом работы необходимо изучить
настоящее руководство по эксплуатации.
23
Произвести внешний осмотр, убедившись в отсутствии механических
повреждений на рабочей поверхности электронного пульта и выносного блока.
Включить дозиметр-радиометр, для чего нажать клавишу «»(в дальнейшем «ВВОД») и удерживать ее в течение 5 секунд. На экране появится
основное меню «ИЗМЕРЕНИЕ» «ОБРАБОТКА» «НАСТРОЙКА» «СЕРВИС».
При низких уровнях МЭД следует увеличивать длительность измерения до 60 секунд. Прибор готов к работе спустя 1 мин. после его включения.
Подключение внешнего блока к электронному пульту, а также подключение прибора к внешнему компьютеру производить только при выключенном приборе.
4.2 Порядок работы. Включить прибор, для чего нажать клавишу «» и
удерживать еѐ в течение нескольких секунд. Дозиметр-радиометр начнѐт измерения в соответствии с параметрами, хранящимися в памяти. Для изменения режима работы, нажать клавишу «СБРОС» и войти в основное меню
«ИЗМЕРЕНИЕ», «ОБРАБОТКА», «НАСТРОЙКА», «СЕРВИС».
Установите нужную вам экспозицию (время одного измерения), для чего
в основном меню «ИЗМЕРЕНИЕ», «ОБРАБОТКА», «НАСТРОЙКА», «СЕРВИС» обозначьте с помощью клавиш «» или «» режим НАСТРОЙКА.
Нажмите клавишу «ВВОД» и в появившемся на экране меню «ВЫБОР
ДАТЧИКА», «ИНТЕРВАЛ ИЗМЕРЕНИЯ», «УСТАНОВКА ПОРОГА», «УСТАНОВКА ДАТЫ» клавишами «ИНТЕРВАЛ ИЗМЕРЕНИЯ».
Нажмите клавишу «ВВОД». На экране появится информация «время измерения, сек». С помощью клавиш «» или «» установите нужную вам экспозицию, после чего нажмите клавишу «ВВОД» (если нажать клавишу
«СБРОС», то будет сохранено предыдущее значение) и выйдите в меню
«ВЫБОР ДАТЧИКА», «ИНТЕРВАЛ ИЗМЕРЕНИЯ», «УСТАНОВКА ПОРОГА», «УСТАНОВКА ДАТЫ». Установленное таким образом значение будет
сохранено в памяти до следующего изменения, независимо от выключения
дозиметра-радиометра.
Нажмите клавишу «СБРОС» и войдите в предыдущее меню «ВЫБОР
ДАТЧИКА», «ИНТЕРВАЛ ИЗМЕРЕНИЯ», «УСТАНОВКА ПОРОГА», «УСТАНОВКА ДАТЫ». Клавишами «» или «» обозначьте режим «УСТАНОВКА ПОРОГА» и нажмите клавишу «ВВОД». На экране высветится информация «Пороговое значение, мощность дозы 3,70 мкЗв/ч». Клавишами «» или
24
«» установите нужный вам порог срабатывания звуковой сигнализации.
Нажмите клавишу «ВВОД» (если нажать клавишу «СБРОС», то будет сохранено предыдущее значение) и выйдите в меню «ВЫБОР ДАТЧИКА», «ИНТЕРВАЛ ИЗМЕРЕНИЯ», «УСТАНОВКА ПОРОГА», «УСТАНОВКА ДАТЫ».
Установленное таким образом значение будет сохранено в памяти до следующего изменения, независимо от выключения дозиметра-радиометра.
Выберите удобные для вас единицы измерения, для чего в основном меню «ИЗМЕРЕНИЕ», «ОБРАБОТКА», «НАСТРОЙКА», «СЕРВИС» обозначьте
с помощью клавиш «» или «» режим «СЕРВИС».
Нажмите клавишу «ВВОД» и в появившемся на экране меню «ЕД. ИЗМЕРЕНИЯ ЗВУК», «СБРОС ДОЗЫ» клавишами «» или «» обозначьте режим «ЕД. ИЗМЕРЕНИЯ».
Нажмите клавишу «ВВОД». На экране появится информация «Изменение единиц измерения. С помощью клавиш «» или «» установите нужный
вам режим, после чего нажмите клавишу «ВВОД» (если нажать клавишу
«СБРОС», то будет сохранено предыдущее значение) и выйдите в меню «ЕД.
ИЗМЕРЕНИЯ ЗВУК», «СБРОС ДОЗЫ». Установленное таким образом значение будет сохранено в памяти до следующего изменения, независимо от
выключения дозиметра-радиометра. Выберите режим работы с включѐнным
или отключѐнным звуковым предупреждением о превышении установленного порога, для чего в основном меню «ИЗМЕРЕНИЕ», «ОБРАБОТКА»,
«НАСТРОЙКА», «СЕРВИС» обозначьте с помощью клавиш «Т» или «>Ь>
режим «СЕРВИС»
Нажмите клавишу «ВВОД» и в появившемся на экране меню «ЕД. ИЗМЕРЕНИЯ, ЗВУК», «СБРОС ДОЗЫ» клавишами «» или «» обозначьте режим «ЗВУК». Нажмите клавишу «ВВОД». На экране появится информация
«Звук.». С помощью клавиш «» или «» установите нужный вам режим, после чего нажмите клавишу «ВВОД» (если нажать клавишу «СБРОС», то будет сохранено предыдущее значение) и выйдите в меню «ЕД. ИЗМЕРЕНИЯ,
ЗВУК». Установленное таким образом значение будет сохранено в памяти до
следующего изменения, независимо от выключения дозиметра-радиометра.
Нажмите клавишу «СБРОС» и войдите в основное меню «ИЗМЕРЕНИЕ»,
«ОБРАБОТКА», «НАСТРОЙКА», «СЕРВИС». С помощью клавиш «» или
«» обозначьте режим «ИЗМЕРЕНИЕ». Нажмите клавишу «ВВОД» и начните измерения. При этом на экране высветится следующая информация. В
25
правом верхнем углу высвечивается результат измерения. В верхней строке
слева текущее время. Во второй строке содержатся номер группы измерений,
номер измерения в группе и сквозной номер измерения. В третьей строке,
тип используемого датчика (  ,  ), обратный отсчѐт времени от начала заданной вами экспозиции и размерность измеряемой величины. В четвертой
строке справа - установленное значение порога, слева - графическое представление результата измерений по отношению к установленному пороговому значению. После окончания экспозиции измерения автоматически повторяются.
Для прекращения измерений нажмите клавишу «СБРОС». При этом на
экране появится основное меню «ИЗМЕРЕНИЕ», «ОБРАБОТКА», «НАСТРОЙКА», «СЕРВИС». Нажмите клавишу «ВВОД» и продолжите измерения. Если вы хотите начать новую группу измерений, нажмите клавишу «».
Если вы хотите получить значение накопленной эквивалентной дозы (в
мкЗв), нажмите клавишу «». На экране отобразится значение МЭД, накопленной за все время измерений, с момента последнего сброса значения дозы.
Для того, чтобы сбросить накопленное значение дозы выберите команду
«СБРОС ДОЗЫ» в меню «СЕРВИС».
Для прекращения измерений нажмите клавишу «СБРОС». При этом на
экране появится основное меню «ИЗМЕРЕНИЕ», «ОБРАБОТКА», «НАСТРОЙКА», «СЕРВИС». С помощью клавиш «» или «» обозначьте режим
«ОБРАБОТКА». Нажмите клавишу «ВВОД». На экране высветится меню
«ПРОСМОТР», «ПЕРЕДАЧА», «УДАЛЕНИЕ». Для просмотра информации
нажмите клавишу «ВВОД». При этом на экране высветятся данные трех последних измерений, которые находятся в памяти прибора. Одно из трех значений всегда помечено маркером. С помощью клавиш «» или «» вы можете обозначить любое из этих измерений. В нижней строке (под чертой) высвечиваются данные, относящиеся к выделенному вами измерению: порядковый номер измерения, дата проведения измерения и тип датчика. В выделенной маркером строке содержится номер, состоящий из двух чисел, первое из
которых обозначает номер группы, второе - номер измерения в группе.
Для передачи данных на внешний компьютер подключите его с помощью кабеля, входящего в комплектацию прибора, к дозиметру-радиометру и
с помощью клавиш «» или «» обозначьте режим «ПЕРЕДАЧА».
26
Нажмите клавишу «ВВОД». На экране появится информация «Передача
данных ». Если при связи с компьютером будут допущены ошибки, на экране
через некоторое время высветится информация: «Ошибка соединения», нажмите «Отмена». Отмену произведите нажатием клавиши «СБ». При этом
вы вновь выйдите в меню «ПРОСМОТР», «ПЕРЕДАЧА», «УДАЛЕНИЕ».
Для удаления данных обозначьте режим «УДАЛЕНИЕ» клавишами «»
или «» и нажмите клавишу «ВВОД». Для выключения прибора нажмите
клавишу «СБРОС» и удерживайте еѐ в течение нескольких секунд.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Какие показатели радиоактивности измеряют на дозиметре-радиометре МКС-14ЭЦ?
2. Какие виды счетчиков используют на дозиметре-радиометре?
3. Число блоков детектирования, прилагаемых к дозиметру-радиометру.
4. Укажите диапазон измерения МЭД.
5. Перечислите основные части дозиметра-радиометра и их назначение.
6. Охарактеризуйте основные этапы работы прибора.
Лабораторная работа № 4
Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «Сигнал-М»
1 Цель работы
Изучить назначение, технические характеристики, область применения
и принцип работы радиометра-спектрометра.
2 Содержание работы
2.1 Изучить назначение и область применения радиометраспектрометра.
2.2 Ознакомиться с техническими характеристиками прибора.
2.3 Усвоить порядок работы радиометра-спектрометра.
3 Материалы и оборудование
3.1 Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «Сигнал-М» (рис. 9).
27
Рис. 9 Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «Сигнал-М»
3.1.1 Назначение и свойства – полевые или лабораторные измерения
активности гамма излучающих радионуклидов, сертификация продукции по
радиационному признаку, определение содержания гамма излучающих радионуклидов в продуктах питания, образцах почвы, лесоматериалах и др.
объектах внешней среды.
Свойства – определение удельной активности гамма излучающих радионуклидов в лабораторных условиях (геометрия Мрн - 0,5 литра, свинцовая защита 2 мм), полевые спектрометрические измерения удельной активности гамма излучающих радионуклидов в различных объектах без проведения
пробоотбора (геометрия 4π), многофакторный контроль за работоспособностью измерительного тракта и стабильностью его метрологических характеристик, сохранение в памяти прибора до 15 измеренных спектров (дополнительно - еще 64), автоматический учет погрешности измерений.
3.1.2 Область применения – аккредитованные испытательные лаборатории (ЦГСЭН, ветнадзор, станции защиты растений, лесное хозяйство, промышленность, независимые центры экспертизы качества продукции), МЧС,
Государственный таможенный комитет.
3.1.3 Технические характеристики: диапазон регистрируемых энергий 0,2 - 3
МэВ; МИА (сосуд Маринелли 0,5 л) по Сs137-10 Бк/кг, по К40-100 Бк/кг, по
Th232-16 Бк/кг, по Ra226-18 Бк/кг; МИА (геометрия 4 π) по Сs137-2 Бк/кг, по
К40-30 Бк/кг, по Th232-3 Бк/кг, по Ra226-4 Бк/кг; средняя наработка на отказ
не менее 4000 ч; средний срок службы не менее 6 лет; питание от аккумулятора емкостью не менее2 А/ч, выходное напряжение +12 В; время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора не менее 6 ч; время установленного
28
рабочего режима не превышает 15 мин; масса: блока детектирования с коллиматором 5 кг.
3.1.4 Устройство радиометра-спектрометра и принцип работы. РСУ-01
«СИГНАЛ-М» состоит из блока детектирования, электронного устройства и
внешнего блока питания. Блок детектирования состоит из сцинтилляционного детектора, соединенного с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), делителя высокого напряжения, задающего требуемую разность потенциалов между динодами ФЭУ и системы светодиодной стабилизации, помещенных в
металлический цилиндрический кожух. В блоке детектирования СБДГ-04
используется детектор на основе CsI(Na).
Электронное устройство состоит из аккумуляторного блока питания,
линейного усилителя, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП), процессора (ПР), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативного
запоминающего устройства (ОЗУ). На передней панели электронного устройства расположены клавиатура и индикация. На боковой панели электронного устройства расположен переключатель для включения электронного
устройства.
Принцип работы РСУ-01 «СИГНАЛ-М» основан на преобразовании
энергии кванта ионизирующего излучения в электрический импульс. Для
гамма излучения амплитуда импульса пропорциональна энергии, потерянной
квантом в чувствительном объеме блока детектирования. Сигнал, с блока детектирования поступает на вход линейного усилителя. Десяти разрядный
АЦП преобразует сформированный усилителем импульс в цифровой код.
Процессор фиксирует факт прихода электрического импульса и увеличивает
количество отсчетов в соответствующем цифровому коду канале на единицу.
Таким образом, АЦП, ПР, ПЗУ и ОЗУ образуют многоканальный анализатор,
ведущий подсчет электрических импульсов в каналах, соответствующих их
амплитудам.
С частотой 32 Гц процессор подает импульс тока постоянной длительности на светодиод, находящийся в оптическом контакте с ФЭУ. После каждого импульса сравнивается полученный в результате обработки импульса
числовой код с установленным значением. В зависимости от результата
сравнения процессор выдает команду блоку высокого напряжения либо на
подъем, либо на уменьшение высокого напряжения. Постоянная времени изменения высокого напряжения значительно превышает время между импуль-
29
сами светодиода, что и обеспечивает постоянство коэффициента преобразования всего измерительного канала.
Соответствие номера канала анализатора энергии ионизирующего излучения устанавливается при помощи калибровочного источника. Источник
устанавливается на детектор, после чего проводится измерение спектра. По
окончании измерения процессор ищет на спектрограмме пики полного поглощения энергии и строит зависимость номера канала анализатора от энергии, потерянной квантом ионизирующего излучения в детекторе.
При работе в спектрометрическом режиме активность радионуклидов в
исследуемой пробе рассчитывается процессором.
Клавиатура служит для управления РСУ-01 «СИГНАЛ-М» и включает
в себя восемь клавиш: (С), (Ввод), (), (), (), (), (), (). Клавиша
(С) служит для перевода РСУ-01 «СИГНАЛ-М» из любого режима работы в
исходное состояние (основное меню). Нажатие клавиши (С) не останавливает
набор и не стирает спектр из активного буфера.
Некоторые действия РСУ-01 «СИГНАЛ-М» инициируются нажатием
двух клавиш. В описании такие комбинации обозначаются двумя символами
в скобках. Например, комбинация (С) выводит на дисплей альтернативное
меню. Вывод может осуществляться в одном из следующих режимов:
- текстовое сообщение, в этом режиме на экране выводятся текстовые
сообщения;
- меню, используется для выбора из нескольких вариантов. Все варианты выводятся подряд в одной строке;
- запрос числа, используется для ввода числовых значений в РСУ-01
«СИГНАЛ-М». На экран выводится предлагаемое значение числа и текстовый комментарий.
Клавиши (), (), (), (), (), () предназначены для изменения
масштаба отображения спектра по осям «Y» и X» соответственно.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Подготовка к работе. К электронному устройству подключить блок
детектирования, а также внешний блок питания. Подключить блок питания к
сети. Включить блок питания и переключатель на боковой поверхности электронного устройства. Через 5 мин РСУ-01 «СИГНАЛ-М» готов к работе. Не
30
подсоединять и не отсоединять блок детектирования при включенном питании электронного устройства!
Опробование: установить контрольный источник, выполнить операции
по проведению измерений в режиме калибровки в соответствии с указаниями, содержащимися в разделе 4.2. На экране электронного устройства должен появиться спектр контрольного источника. По окончании калибровочного измерения убедиться в том, что контрольная скорость счета от калибровочного источника соответствует значению, указанному в свидетельстве о
поверке данного прибора.
4.2 Порядок работы. Запуск измерения в режимах энергетической калибровки, контроля фона или измерения активности осуществляется следующим образом:
- нажать (С), на индикацию будет выведено меню "ПУСК ОБРАБОТКА";
- выбрать "ПУСК" нажатием клавиши () или () , на индикацию будет выведено меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ";
- выбрать пункт меню, соответствующий типу измерений; при этом,
если выбран тип измерения "КАЛИБРОВКА", появится запрос: «Установить
калибровочный источник на детектор»; если выбран тип измерения
"ФОН", появится запрос: «Убрать источник с детектора»; если выбран
тип "ИЗМЕРЕНИЕ", на дисплее появится меню с названиями аттестованных
геометрий измерения;
- выберите геометрию измерения и нажмите (Ввод), по окончании времени измерения процессор выводит значения измеряемых величин и погрешности их определения на дисплей.
При проведении калибровки сравните значение контрольной скорости
счета от источника Na-22 со значением, указанном в свидетельстве о поверке
прибора. При этом имейте в виду, что радионуклид Na-22 со временем распадается и поэтому необходимо ввести поправку на распад.
Просмотр спектра, находящегося в нулевом (активном) буфере:
- нажать (С) для выхода в альтернативное меню;
- выбрать пункт меню "Интеграл", нажать клавишу ВВОД: на спектре
появятся две вертикальные линии, соответствующие маркерам А и В, а также
номер канала (300) и количество импульсов, соответствующие маркеру А;
нажатием () или () можно вывести на дисплей значение энергии в кэВ,
соответствующее позиции маркера А;
31
- клавиши () или () позволяют перемещать маркер в пределах экрана;
- клавиши (), () позволяют изменять масштаб по вертикали;
- последовательные нажатия клавиши (Ввод) позволяют выводить на
экран дисплея значения, соответствующие маркеру В, а также значение скорости счета импульсов в части аппаратурного спектра, находящегося между
маркерами А и В, и результат обработки спектрограммы по методу «трапеции»;
- для выхода из режима просмотра спектра нажать клавишу (С).
Сохранение спектра в памяти: память РСУ-01 «СИГНАЛ-М» позволяет
хранить до 80 спектров. Измеряемый спектр всегда находится в нулевом (активном) буфере. Спектры фона для устройств, входящих в состав прибора,
хранятся в следующих n буферах (n- число устройств). Они помещаются автоматически - каждый в свой буфер. В остальные буферы можно помещать
измеренные спектры. Для запоминания спектра необходимо нажать комбинацию клавиш (), ().
Для просмотра записанного спектра необходимо скопировать его в нулевой буфер. Для этого следует: нажать (С) для выхода в альтернативное
меню; выбрать пункт меню "ПАМЯТЬ"; нажать клавишу ВВОД: на индикации появится описание находящегося в нулевом буфере спектра; клавишами
(), () выведите на экран информацию о том буфере, в котором хранится
спектр, предназначенный для просмотра; нажмите () для копирования
выбранного спектра в нулевой буфер.
Порядок работы с прибором при измерении удельной активности Сs137 в исследуемых объектах: при проведении исследований вне лаборатории
можно закрепить пульт прибора в приспособлении для ношения. Вставить
детектор в коллиматор, закрепить детектор в коллиматоре. Закрутить фиксатор на боковой поверхности коллиматора до упора. Подключить детектор
к измерительному пульту. Включить прибор. Измерения начинать не ранее,
чем через 5 мин. после включения прибора.
Провести калибровку прибора. Благодаря светодиодной стабилизации
детектора нет необходимости проводить калибровку после каждого включения прибора. С целью экономии автономного питания прибор можно выключать между сериями измерений. Калибровка при этом сохраняется. При работе с прибором калибровку желательно проводить несколько раз в течение
32
рабочего дня. Провести измерение фона. При проведении измерения фона на
входное отверстие коллиматора закрепить фоновый фантом.
Запоминание и учет результатов измерения фона производятся автоматически по окончанию измерения фона. Фон измеряют перед началом проведения измерений исследуемых объектов в данном помещении. Продолжительность измерения фона задана в программе и составляет 900 секунд. При
проведении расчетов активности Сз-137 в исследуемых объектах в программе используются результаты последнего измерения фона. Провести измерение удельной активности Сs-137 в исследуемых объектах. При проведении
измерений исследуемых объектов на входное отверстие коллиматора закрепить крышку, а не фоновый фантом. Последовательность процедур, выполняемых после включения прибора, и соответствующих им сообщений приведена ниже. Введение процедуры в действие производится клавишей
«ВВОД».
Последовательность процедур при работе с прибором приведена в таблице 3.
Таблица 3
Последовательность процедур при работе с прибором РСУ-01 «СИГНАЛ-М»
№
Процедура
п/п
1
2
1
«ВКЛ»
2
Подождать не менее 5 мин.
3
«ВВОД»
Сообщение на экране
3
Подготовка спектрометра к работе.
ПУСК
Обр-ка
КАЛИБРОВКА фон
Измерение
При выборе Калибровка
4
5
«ВВОД»
«ВВОД»
6
7
8
«ВВОД»
Через 100 сек.
Пример результатов калибровки
9
10
«ВВОД»
«ВВОД»
КАЛИБРОВКА фон
Измерение
Установите калибровочный источник Na-22
на детектор
Время
Стоп
Обр-ка
Эн. калибровка
КэВ:
511
1275
Кан:
112
261
Контр.Ск.Сч=126 1/с
100
Пуск
Обр-ка
КАЛИБРОВКА фон
Измерение
При выборе Фон
Окончание таблицы 3
33
1
11
2
3
фон
«»
КАЛИБРОВКА
12
13
14
«ВВОД»
«ВВОД»
Пример результатов измерения фона
15
Если по результатам измерения фона Кфо-
17
на1
«ВВОД»
Закрепите фоновый фантом на коллиматоре
Время
Стоп
Обр-ка
-1
Скорость счета = 11,50 с
Кфона = 0,32
Результаты измерений будут завышены более чем на 25 %
Измерение
КАЛИБРОВКА
фон
Измерение
фон
Измерение
При выборе Измерение
18
«» «»
КАЛИБРОВКА
19
20
«ВВОД»
При необходимости замена значения нормы может быть произведена нажатием кла-
Норма 150 Бк/кг
Норма 150 Бк/кг
виш (), (), (), (),
21
22
«ВВОД»
«ВВОД»
«ВВОД»
Измерение
Норма
Установите детектор на позицию измерения
Время
Стоп
Обр-ка
Во время измерения можно проводить обработку спектра
23
«»
Время
Стоп
Обр-ка
24
«ВВОД»
25
26
«ВВОД»
«ВВОД»
Бк/кг: 1250
Меньше нормы при Кф=0,30 Н=120 БК/кг
Т=50 с
Время
Стоп
Обр-ка
27
«ВВОД»
Бк/кг: 1215
Меньше нормы при Кф=0,30 Н=120 БК/кг
Т=70 с
Пуск
Обр-ка
Включение звукового сигнала означает, что получен один из результатов:
Результат: меньше нормы (длинный гудок); больше нормы (3 коротких гудка).
С увеличением продолжительности измерения погрешность уменьшается, поэтому следует продолжить измерение до получения определенного
результата, т.е. до появления звукового сигнала. Если по истечении разумного времени определенного результата добиться не удалось (т.е. звуковой сигнал не появился), то значение удельной активности Сs-137 в данном объекте
нельзя признать соответствующим КУ.
34
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Охарактеризуйте принципиальное отличие радиометра-спектрометра универсального РСУ-01 «Сигнал-М» от радиометров.
2. Перечислите основные блоки и их назначение у РСУ-01 «Сигнал-М».
3. Какие операции относятся к подготовке к работе радиометра-спектрометра?
4. Измерение фона прибора.
5. Калибровка спектрометра.
6. Проведение измерений исследуемых объектов спектрометром.
Лабораторная работа № 5
Определение удельной активности Cs-137 лесной продукции в полевых
условиях экспресс-методом радиометром-спектрометром универсальным
РСУ-01 «Сигнал-М»
1 Цель работы
Усвоить методы экспресс-спектрометрии лесной продукции в полевых
условиях.
2 Содержание работы
2.1 Определить удельное содержание цезия-137 в условиях свежей
дубравы (Д2).
2.2 В лубе растущей осины.
2.3 В лубе ясеня.
3 Материалы и оборудование
3.1 Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «Сигнал-М».
3.2 Мерная вилка, высотомер.
3.3 Вспомогательный материал: лопата, топор, рулетка, нож, струг для
зачистки коры.
4 Порядок выполнения работы
35
Полевая экспресс-спектрометрия биологических объектов основана на
измерении удельной активности толстослойных образцов. Толстослойным
образцом называется образец такой толщины, дальнейшее увеличение которой не приводит к увеличению выхода бета-частиц, поступающих из нижних
слоев этого образца. Экспериментально установлено, что практически рост
выхода бета-частиц прекращается при толщине слоя, равной утроенному
значению слоя половинного ослабления вещества образца. Для продовольствия, растительных объектов и воды, загрязненных радионуклидами ядерного
взрыва, такая толщина составляет 10 мм.
Вторым условием полевого измерения удельного содержания радионуклидов является обеспечение плотного прилегания детектора к поверхности ствола растущих деревьев. Для детекторов РСУ-01 «Сигнал-М» минимальный радиус ствола дерева должен соответствовать не менее 3 π (около
10 см). В лабораторных условиях перед выездом в поле радиометрспектрометр готовится к работе: производится полная зарядка аккумуляторной батареи. Измеряется фон прибора, а сам радиометр-спектрометр калибруется по калибровочному источнику (лабораторная работа № 4).
В свежей дубраве (Д2) Правобережного лесничества Учебно-опытного
лесхоза ВГЛТА закладываем элементарный участок размером 30...50 х
30…50 м, в пределах которого производят сплошной перечет деревьев. На
основании сплошного перечета определяется средний диаметр деревьев по
каждой породе, которые являются модельными. У 4 модельных деревьев определяется высотомером средняя высота по каждой породе.
В связи с длительным набором минимально необходимого числа импульсов определение удельной радиоактивности цезия-137 производится
только у 4 деревьев каждой породы (осины, ясеня). У осины для спектрометрического анализа желательно отобрать деревья с гладкой корой, покрытой
тонким слоем пробки. У деревьев ясеня на поверхности коры может уже образоваться тонкий слой корки (ритидома), который желательно подчистить
стругом, топором или остро отточенным ножом до поверхности луба.
Результаты измерения удельной активности цезия-137 в Бк/кг заносят
в карточку учета наблюдений за радиационной обстановкой в лесном фонде
на стационарных и элементарных участках (приложение 1).
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Геометрическая и радиационная характеристика толстослойных образцов.
36
2. Для каких объектов и продукции возможно использование толстослойных образцов ?
3. Какие условия использования экспресс-спектрометрии на растущих деревьях ?
4. Перечислите операции по отбору модельных деревьев в насаждениях.
5. У каких деревьев луб оказывается почти на поверхности ствола?
Лабораторная работа № 6
Универсальный спектрометрический комплекс «Гамма плюс»
1 Цель работы
Изучить назначение, технические характеристики и устройство УСК
«Гамма плюс».
2 Содержание работы
2.1 Изучить назначение и область применения УСК «Гамма плюс».
2.2 Ознакомиться с техническими характеристиками прибора.
3 Материалы и оборудование
3.1 Универсальный спектрометрический комплекс «Гамма плюс» (рис.
10):
Рис. 10 Универсальный спектрометрический комплекс «Гамма плюс»
3.1.1 Назначение и область применения. Универсальный спектрометрический комплекс предназначен для измерения удельной (объемной) активности проб внешней среды, содержащих до 4-х радионуклидов из следующего
37
перечня: цезий- 137, калий-40 радий-226, торий-232 по спектру гаммаизлучения ( гамма- спектрометрический тракт) и для измерения удельной
(объемной) активности стронция-90 и калия-40, находящихся в объектах
внешней среды, по их бета-излучению (бета-спектрометрический тракт).
Пробы для измерения активности радионуклидов по гамма-излучению
могут быть приготовлены из строительных материалов, почвы, воды, донных
отложений, продуктов растениеводства и животноводства. Диапазон плотностей измеряемых проб составляет от 0,3 до 1,5г/см3 с эффективным атомным
номером Zэфф.<15. Пробы для измерения активности радионуклидов по бетаизлучению могут быть приготовлены из почвы, воды, продуктов питания и
других объектов органического и неорганического происхождения.
Спектрометрический комплекс предназначен для измерения активности как необработанных ("сырых") проб, так и проб, подвергнутых специальной обработке с целью снижения значения минимальной измеряемой активности. Измерения по бета- и гамма-трактам осуществляются независимо.
Универсальный спектрометрический комплекс предназначен для эксплуатации в производственных и в лабораторных условиях: диапазон рабочих температур от +10 до +30 °С; относительная влажность до 90% при +30 °С; диапазон изменения атмосферного давления от 80 до 107 кПа.
Используется аккредитованными испытательными лабораториями
(ЦГСЭН), ветнадзор, станцией защиты растений, лесное хозяйство и др.
Одобрен к применению к Госсанэпиднадзором, Минсельхозом, Рослесхозом,
Госстандартом.
3.1.2 Технические характеристики: энергетический диапазон регистрируемого гамма-и бета-излучения составляет от 300 до 3000 кэВ.
Энергетическое разрешение гамма-тракта по линии 662 кэВ не более
9%.
Минимальная измеряемая удельная (объемная) активность по гамматракту за время измерения 1 час с защитой СЗГТ-01, не более: по Сз-137 – 3
Бк/кг; поRа-226 – 5 Бк/кг, поТh-232 – 10 Бк/кг, поК-40 – 40 Бк/кг.
Минимальная измеряемая активность по бета-тракту счетного образца
массой 10 г. за время измерения 1 час по Y-90 не более 0.5 Бк.
Предел допускаемой относительной основной погрешности не более
+30% при частотной загрузке 10 имп/с.
Стандартная геометрия измерений в гамма-тракте – сосуд Маринелли
объемом 1 л., в бета-тракте - кювета 70*5 мм.
38
Масса УСК "Гамма Плюс" с защитой СЗГТ-01 составляет 250 кг.
Время установления рабочего режима не более 0,5 часа. Время непрерывной работы не менее 8 часов. Потребляемая мощность не более 500 ВА.
Питание УСК «Гамма Плюс» осуществляется от сети переменного тока
220 В10 %, частотой 50 Гц1 Гц.
3.1.3 Состав и устройство комплекса. Универсальный спектрометрический комплекс УСК "ГАММА ПЛЮС" состоит из двух независимых спектрометрических трактов (гамма-тракта и бета-тракта), работающих с одним
персональным компьютером (ПЭВМ).
Гамма-тракт, входящий в состав УСК "ГАММА ПЛЮС", представляет
собой аналоговую часть сцинтилляционного гамма-спектрометра СЭГ-СНЗ,
содержащую: блок детектирования с детектором Na(Т1) размером 63*63мм.;
свинцовую защиту типаСЗГТ-01; аналого-цифровой преобразователь АЦП;
комплект кабелей для соединения функциональных блоков между собой и с
ПЭВМ.
Бета-тракт, входящий в состав УСК "ГАММА ПЛЮС", представляет
собой аналоговую часть сцинтилляционного бета-спектрометра, содержащую: блок детектирования со сцинтилляционньм детектором на основе пластмассы размером 70*10мм; свинцовую защиту СЗБТ-01; аналого-цифровой
преобразователь АЦП; комплект кабелей для соединения функциональных
блоков между собой и с ПЭВМ;
Блок питания двухканальный УБП-01.
Персональный компьютер типа 1ВМ РС/АТ; комплект программ ПРОГРЕСС – 2000 по обработке гамма- и бета-спектров.
Перечень вспомогательного оборудования, входящего в комплект поставки УСК "ГАММА ПЛЮС": сосуды Маринелли объемом 1л, чашки Петри, контрольный источник Сs-137 +К-40, контрольный источник Sг-90 +Y90, устройство для подготовки проб с бета-излучающими нуклидами, измерительные кюветы для бета-измерений, АЦП, входящие в состав гамма- и бета-трактов смонтированы на одной плате системного блока ПЭВМ.
4 Принцип работы
4.1 Принцип работы универсального спектрометрического комплекса
основан на преобразовании в рабочем объеме детектора энергии гаммаквантов или бета-частиц в световые вспышки (сцинтилляции), интенсивность
39
которых пропорциональна энергии, потерянной гамма-квантом или бетачастицей в детекторе.
В качестве детектора используется монокристалл Na (Т1) размером
63*63 мм - в гамма-канале и сцинтиллятор на пластмассовой основе размером 70*10 мм - в бета-канале.
Световые вспышки, попадая в ФЭУ, преобразуются в поток электронов, которые размножаются под действием приложенной разности потенциалов, в результате чего на выходе ФЭУ образуются импульсы электрического
тока, амплитуда которых пропорциональна энергии частицы, потерянной в
детекторе. Это обстоятельство обеспечивает принципиальную возможность
измерения энергетического спектра регистрируемого гамма- или бетаизлучения.
Сигнал в блоке детектирования усиливается, формируется и преобразуется в импульс напряжения. Этот импульс поступает на вход АЦП, где он
сортируется по амплитуде, преобразуется в цифровой код, позволяющий регистрировать и запоминать поступившую информацию в памяти ПЭВМ.
Таким образом, АЦП совместно с ПЭВМ образует программируемый
многоканальный анализатор, сортирующий импульсы по амплитудам в соответствующие каналы, запоминающий поступившую информацию и обеспечивающий вывод этой информации или на монитор для визуального наблюдения, или на бумагу при помощи принтера. Программы, которыми оснащена
ПЭВМ, позволяют управлять анализатором в различных режимах, а программное обеспечение, прилагаемое к комплексу позволяет автоматизировать процесс обработки измерительной информации.
С целью снижения регистрации фоновых импульсов каждый из блоков
детектирования помещают в свинцовую защиту.
При работе на сцинтилляционном бета-тракте необходимо иметь в виду, что при измерении проб биологического происхождения в них, помимо
Sr-90 и Y-90 могут быть естественный радионуклид К-40 (Еmax=1312 кэВ,
Еср=561 кэВ) и техногенный радионуклид Сs-137, имеющий два бетаперехода: (Е1max =511,5 кэВ, Е1ср = 174 кэВ ) - 94.6 % и (Е2max = 1173,2 кэВ,
Е2ср = 415 кэВ) - 5.4 %. Кроме того, радионуклид Сs-137 является источником конверсионных электронов, имеющих фиксированную энергию (Еэкв- 624
кэВ). Проба, содержащая Sr-90 + Y-90, Сs-137 и К-40, относится к рутинным
пробам и имеет свой метод обработки. Если в пробе содержатся также от40
личные от перечисленных радионуклиды, такие пробы обрабатываются другим методом.
При измерении проб почвы следует иметь в виду, что в ней находится
естественный радионуклид протактиний-234 с Еmax - 2290 кэВ, содержание
которого колеблется от 5 до 50 Бк/кг, что устанавливает область уверенного
определения содержания Sr-90 в почве, начиная с 200 Бк/кг.
4.2. Устройство и работа составных частей.
4.2.1 Устройство и работа гамма-тракта УСК "Гамма Плюс".
Блок детектирования гамма-тракта УСК "Гамма Плюс"(рис. 11) выполнен в виде разборной конструкции, состоящей из следующих узлов:
сцинтиблока БДЭГ2-38-01 (неразборный герметичный блок сцинтиллятора и
фотоумножителя в едином кожухе); узла включения ФЭУ с компенсирующим устройством для устранения разброса фотоумножителей по длине ; платы зарядочувствительного усилителя; корпуса, на котором крепятся разъемы
(сигнальный, низковольтовый, высоковольтовый); кожуха для защиты узлов
блока детектирования и для предотвращения попадания света внутрь блока
детектирования; накидной гайки для сочленения кожуха и корпуса блока детектирования.
Рис. 11. Конструктивно блок детектирования
1 –сцинтиблок; 2 – кожух; 3 - узел включения ФЭУ; 4 – усилитель; 5 – гайка; 6 –
корпус; 7 - разъемы
Защита блока детектирования гамма-тракта СЗГТ-01. Предназначена для снижения уровня фона. Она представляет собой конструкцию конической формы с двойными стальными стенками толщиной по 2 мм, внутренность которой заполнена свинцом толщиной 5 см (по нормали к поверхности). Схематическое изображение защиты показано на рис. 12.
41
Рис. 12. Схематическое изображение защиты гамма-тракта
1-крышка, 2 корпус, 3 подставка
Крышка защиты (1) выполнена из двух половинок, находящихся на одной оси. Блок детектирования устанавливается в корпус (2) детектором
вверх. Подставка (3) обеспечивает устойчивость защиты при ее эксплуатации. Общая высота защиты составляет 600 мм, максимальный диаметр - 300
мм. Масса защиты 150 кг. Блок детектирования устанавливается в защиту детектором вверх.
Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для преобразования амплитуд импульсов, поступающих на его вход от блока детектирования, в цифровой код. Он выполнен в виде одноплатного модуля расширения персонального компьютера АТ-286,386,486 размером 100x240 мм и установлен непосредственно в ПЭВМ. Наличие трех измерительных входов позволяет подключать к АЦП три независимых блока детектирования.
В АЦП реализован следующий тип преобразования - последовательное
приближение с разравниванием. Число разрядов преобразования по каждому
входу составляет 12, что соответствует 4096 каналам. Параметры измеряемых входных импульсов: амплитуда 40 мВ…4.65 В, длительность 0.4…10
мкс, полярность – положительная.
4.2.2 Блок детектирования бета-тракта УСК "Гамма Плюс" выполнен в виде разборной конструкции, состоящей из следующих узлов (рис. 13):
сцинтиллятор в виде шайбы 70х10 на основе полистирольной пластмассы ;
фотоумножителя типа ФЭУ-82, ФЭУ-110, ФЭУ-152, ФЭУ-139, ФЭУ-182; узлы включения ФЭУ с компенсирующим устройством для устранения разброса фотоумножителей по длине ; платы зарядочувствительного усилителя;
корпуса, на котором крепятся разъемы (сигнальный, низковольтовый, высоковольтовый); кожуха для защиты узлов блока детектирования и предотвра42
щения попадания света внутрь блока детектирования ; накидной гайки для
сочленения кожуха и корпуса блока детектирования.
Рис. 13. Блок детектирования бета-тракта УСК "Гамма Плюс"
1 – кожух; 2 - сцинтиллятор 3-ФЭУ; 4 - узел включения; 5 – усилитель; 6 – гайка; 7
– корпус; 8 – разъемы
Защита блока детектирования бета-трактаУСК «Гамма Плюс»
СЗБТ-0.1 Представляет собой конструкцию из 3-х цилиндрических свинцовых колец, устанавливаемых друг на друга. Толщина свинцовой стенки по
нормали составляет 5 см. Схематическое изображение защиты приведено на
рис.14.
Блок детектирования устанавливается детектором вниз. Общая высота
защиты 200 мм, максимальный диаметр - 180 мм, масса - 37 кг.
Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). В бета - тракте УСК
"Гамма Плюс" используется такой же АЦП, как в гамма-тракте, причем, оба
АЦП выполнены на одной плате, установленной в корпусе системного блока.
Рис. 14. Схематическое изображение защиты бета-тракта
43
1- верхнее кольцо, 2 - среднее кольцо, 3 - нижнее кольцо, 4 - паз для держателя источника.
Блок питания УБП-01. Универсальный двухканальный блок питания
вырабатывает высокое постоянное напряжение положительной полярности
для питания ФЭУ и напряжение ±12 В для питания усилителя. Он имеет два
независимых канала, обеспечивающих питанием два спектрометрических
тракта (гамма- и бета- тракты).
4.2.3 Программное обеспечение для обработки гамма-спектров состоит из двух программных пакетов, инсталлированных на винчестере, а также
продублированных на дискетах, поставляемых со спектрометром.
Пакет программ PROGRESS 2000 используется для определения активности по аппаратурному гамма-спектру источников Сs-137, К-40, Rа-226,
Тh-232, находящихся в пробе. При этом допускается любая комбинация из
перечисленных радионуклидов. При наличии в пробе радионуклидов, не входящих в вышеупомянутую четверку, обработка спектра ведется генераторным методом, входящим в пакет PROGRESS 2000.
Программное обеспечение для обработки бета-спектров. Обработка
спектров бета-излучения в пакете PROGRESS 2000 ведется матричным методом. Программа использует систему измерительных окон, распределенных
по энергетическому диапазону. Количество и положение окон в энергетической шкале задается при аттестации спектрометра, исходя из решаемых в
конкретном случае задач. В каждом окне скорость счета n1 представляет собой суперпозицию "частных" скоростей счета ni бета-частиц разных нуклидов и фона nф1. В свою очередь, каждая такая частная составляющая за вычетом фона пропорциональна активности данного нуклида. Коэффициенты
пропорциональности (чувствительность спектрометра в данном энергетическом окне) определяются при градуировке спектрометра с помощью набора
образцовых источников с известной активностью j- нуклида. Совокупность
измерительных окон дает, таким образом, систему линейных уравнений, количество которых определяется количеством окон, а неизвестными являются
значения удельной активности измеряемых радионуклидов.
Программный комплекс обеспечивает: обработку бета-спектра и расчет
активности радионуклидов; управление амплитудным анализатором; слежение за изменением коэффициента усиления по форме спектра точечного ис-
44
точника Sr-90 + Y-90; автоматическую корректировку положения измерительных окон; слежение за фоном внешнего излучения и т.д.
Вопросы для самоконтроля и повтора
1. Спектрометрические возможности, преимущества и недостатки УСК «Гамма
плюс».
2. По каким трактам идет измерение удельной (объемной) активности радионуклидов?
3. Укажите минимальную измеряемую активность (МИА) по гамма-тракту по Cr137 и по К-40?
4. Перечислите состав комплекса.
5. Что относится к вспомогательному оборудованию комплекса?
6. Опишите принцип работу комплекса.
7. Охарактеризуйте устройство и работу составных частей комплекса.
Лабораторная работа № 7
Подготовка и порядок работы на УСК «Гамма плюс»
1 Цель работы
Изучить подготовку и порядок работы УСК «Гамма плюс».
2 Содержание работы
2.1 Усвоить подготовку к работе универсального спектрометрического
комплекса.
2.2 Отбор проб.
2.3 Подготовка спектрометрических проб к измерениям
2.4 Изучить порядок работы УСК «Гамма плюс».
3 Порядок работы
3.1 Подготовка к работе комплекса.
3.1.1 Включите компьютер, питание детектора и принтер. Прогрейте
установку в течение 20 мин. Войдите в программу через значок ПРОГРЕСС.
Для проведения измерений используется значок «автопилот».
45
3.1.2 Пробоотбор является одним из основных элементов измерительного процесса. Основными принципами пробоотбора являются: проверка однородности партии продукции или представительности отбора проб на местности путем измерения мощности дозы с помощью носимых дозиметров; отбор точечных проб, составление объединенной пробы и формирование средней пробы, поступающей на анализ; регламентированный выбор участков
местности для пробоотбора. Включает также обработку различных видов
проб для гамма-тракта и бета-тракта.
При отборе проб лесной продукции следует руководствоваться ГОСТ Р
50801-95 «Древесное сырье, лесоматериалы, полуфабрикаты и изделия из
древесины и древесных материалов. Допустимая удельная активность радионуклидов, отбор проб и методы измерения удельной активности радионуклидов».
Продукция считается однородной по радиационному признаку, если
результаты измерений, полученные в контрольных точках, различаются не
более, чем в 3 раза. Оценку однородности партий лесопромышленной продукции по радиационному признаку проводят с помощью переносного радиометра. В каждой контрольной точки проводят не менее 3 измерений. Если
установлена неоднородность партии продукции по радиационному признаку,
необходимо применить расслоение партии на группы однородной продукции.
При отборе берется точечная проба в виде опилок, либо измельчается
до частиц размером не более 5 мм. Опилки собирают на подстилку их полиэтиленовой пленки. Отбор точечных проб для всех типов круглых лесоматериалов и пиломатериалов проводится с обоих торцов изделия. Для неокоренных круглых лесоматериалов и необрезных пиломатериалов проба берется
отдельно для коры и древесины.
В случае расслоения партии на однородных группы количество точечных проб отбирают пропорционально объему этой части.
3.1.3 Подготовка проб к измерениям на гамма-тракте включает в себя
обработку пробы, приготовление навески или аликвоты и размещение ее в
предварительно выбранной измерительной кювете (типовой случай - сосуд
Маринелли объемом 1 л.).
Обработка вещества пробы должна проводиться в соответствии с нормативными документами, утвержденными соответствующими ведомствами.
Поскольку расчет ведется из условия равномерного распределения активно46
сти по объему пробы, последняя должна быть тщательно измельчена и перемешана. Заполнение сосуда Маринелли ведется до отметки, определяющей 1
литр, после чего сосуд закрывают крышкой и взвешивают.
Определяют насыпную плотность рн по формуле:
Н 
m1  m0
, г/см3
V
(1)
где m1 – масса заполненного сосуда, г;
m0 – масса пустого сосуда, г;
V – рабочий объем измерительной кюветы (для сосудов Мари-нелли, прилагаемых к гамма-спектрометру V= 1000 см3) Погрешность взвешивания не должна превышать 2 %.
В том случае, когда требуется определить наличие и содержание в пробе Rа-226, необходимо провести герметизацию сосуда Маринелли с помощью клея ПВА. Клей наносится в зазор под край крышки сосуда. Загерметизированный сосуд выдерживается не менее двух недель, после чего подается
на измерение. Эта операция необходима, чтобы в радиоактивном ряду наступило радиоактивное равновесие и по измерению гамма-спектра Рb-214 или
Вi-214 определить активность Rа-226. После проведения измерений клей
смывается горячей водой.
Подготовленные пробы передаются вместе с сопроводительной документацией на измерение. В сопроводительной документации должны быть
указаны дата подготовки пробы и насыпная плотность, а также шифр, включающий информацию о месте отбора пробы, ее составе, способе подготовки
и др.
Порядок работы на гамме-тракте:
а). Проведите калибровку по энергии: войдите в меню «автопилот», выберите устройство «Гамма», отметьте в списке задач «Гамма – Энергетическая калибровка», нажать кнопку «продолжить»; поместить калибровочный
источник на детектор, нажать кнопку «продолжить». Поместить калибровочный источник на детектор, нажать кнопку «продолжить». По истечении 150 с
сравнить результаты калибровки (позиции пиков полного поглощения и контрольную скорость счета) с контрольными значениями, полученными при
поверке, указанными в таблице 1.
Таблица 1
47
Контрольные значения и допустимые отклонения от них по гамма-спектору
Устройство
Гаммаспектрометр
Энергия, кэВ
1461
662
Позиция, канн.
36720 %
17120 %
Диапозон, кэВ
600720
Скорость счета, с-1
7210 %
Гамма-спектрометр считается годным к проведению измерений в течении межповерочного интервала, если значение скорости счета импульсов от
контрольного источника (с учетом поправки на распад) не выходит за пределы интервала, указанного в таблице 1.
Калибровку рекомендуется проводить перед каждым измерением
активности или фона.
б). Измерение фона следует проводить один раз в день. Его продолжительность должна быть не менее 1800 с. Для проведения измерения фона необходимо: войти в меню «автопилот», выбрать в списке устройство «Гамма»,
отметить в списке задач «Гамма-Измерение фона», нажать кнопку «продолжить», установить время измерения (не менее 1800 с), убедиться в отсутствии источников гамма-излучения вблизи детектора и закрыть крышку защиты, нажать кнопку «продолжить».
По истечении 100 с после начала измерения программа начинает производить периодическую обработку фонового спектра. При обработке рассчитываются и выводятся на экран значения фоновой скорости счета импульсов в определенных энергетических интервалах. Одновременно происходит сравнение этих значений с результатами обработки фонового спектра,
записанного при последнем измерении фона (цифры, указанные в скобках).
При несовпадении хотя бы в одном из энергетических интервалов измеренной скорости счета со значением, полученным при обработке записанного
фонового спектра, строка, соответствующая этому интервалу, отмечается
знаком «!». При этом в строке состояния (под спектрограммой) выдается соответствующее предупреждение.
в). Для проведения измерения активности подготовить счетный образец к измерению. Войти в меню «автопилот», выбрать устройство «Гамма»,
отметить в списке задачу, соответствующую геометрии измерения и использованной методике приготовления счетного образца, нажать кнопку «продолжить». Поместить счетный образец на детектор и заполнить в форме
48
«Пуск измерений» отмеченные белым поля в соответствии с данными об измерении, пробе и счетном образце. Нажать кнопку «продолжить».
В процессе измерения программа автоматически проводит обработку
спектрограммы в соответствии с выбранным алгоритмом и периодически заносит результаты обработки в журнал.
3.1.4 Подготовка проб к измерениям на бета-тракте включает в себя
обработку пробы, приготовление навески и размещение ее в измерительной
кювете.
Для подготовки проб почвы к прямым измерениям провести следующие операции: прокалить отобранную пробу для удаления органической составляющей гумуса и корней растений; тщательно перемешать оставшуюся
после прокаливания массу; отобрать навеску массой 15-20 грамм и равномерно распределить ее по измерительной кювете, предварительно поставив
на нее кольцо из оргстекла; установить в кольцо латунный поршень и надавливая на ручку поршня, спрессовать пробу; вытолкнуть измерительную кювету поршнем и убедиться, что проба спрессовалась равномерно и не выступает за края измерительной кюветы.
Подготовку проб растительного и животного происхождения осуществлять следующим образом: отобрать исходную ("сырую") пробу массой
500 грамм; в пробах животного происхождения отделить мякоть, пищевые
продукты и пробы внешней среды растительного происхождения тщательно
промыть и измельчить; поместить отобранную пробу в сушильный шкаф и
высушить при температуре 100-120 °С; перенести высушенную пробу в фарфоровую чашку и нагреть на электроплите до полного обугливания; пересыпать обугленную пробу в фарфоровый тигель (чашку) и поместить в муфельную печь. Держать пробу в печи при температуре 600-800 °С до полного озоления; взвесить зольный остаток; если золы получилось более 15 грамм, отобрать от 10 до 15 грамм, взвесить и поместить в измерительную кювету, равномерно распределив ее по всей поверхности; с помощью устройства для уплотнения проб спрессовать золу в измерительной кювете; извлечь измерительную кювету из устройства и убедиться в том, что поверхность пробы
гладкая, а сама проба не выступает за край кюветы (иначе возможно засорение детектора и внутренних поверхностей защиты).
На практике, при повышенном содержании стронция в пробе концентрирование пробы может быть закончено на стадии сушки или обугливания.
Порядок работы на бета-тракте:
49
а). Проведите калибровку по энергии: войдите в меню «автопилот», выберите устройство «Бета», отметьте в списке задач «Бета – Энергетическая
калибровка», нажать кнопку «продолжить»; поместить калибровочный источник под детектор, нажать кнопку «продолжить». По истечении 150 с
сравнить результаты калибровки (позиции границ рабочей области спектрометра и контрольную скорость счета) с контрольными значениями, полученными при поверке, указанными в таблице 4.
Таблица 4
Контрольные значения и допустимые отклонения от них по бета-спектору
Устройство
Бетаспектрометр
Энергия, кэВ
2280
540
Позиция, канн.
53720 %
13420 %
Диапозон, кэВ
250500
Скорость счета, с-1
29410 %
Бета-спектрометр считается годным к проведению измерений в течении межповерочного интервала, если значение скорости счета импульсов от
контрольного источника (с учетом поправки на распад) не выходит за пределы интервала, указанного в таблице 2.
Калибровку рекомендуется проводить перед каждым измерением
активности или фона.
б). Измерение фона следует проводить один раз в день. Его продолжительность должна быть не менее 1800 с. Для проведения измерения фона необходимо: войти в меню «автопилот», выбрать в списке устройство «Бета»,
отметить в списке задач «Бета-Измерение фона», нажать кнопку «продолжить», установить время измерения (не менее 1800 с), поместить чистую измерительную кювету под детектор, нажать кнопку «продолжить».
По истечении 100 с после начала измерения программа начинает производить периодическую обработку фонового спектра. При обработке рассчитываются и выводятся на экран значения фоновой скорости счета импульсов в определенных энергетических интервалах. Одновременно происходит сравнение этих значений с результатами обработки фонового спектра,
записанного при последнем измерении фона (цифры, указанные в скобках).
При несовпадении хотя бы в одном из энергетических интервалов измеренной скорости счета со значением, полученным при обработке записанного
фонового спектра, строка, соответствующая этому интервалу, отмечается
50
знаком «!». При этом в строке состояния (под спектрограммой) выдается соответствующее предупреждение.
в). Для проведения измерения активности подготовить счетный образец к измерению. Войти в меню «автопилот», выбрать устройство «Бета»,
отметить в списке задачу, соответствующую геометрии измерения и использованной методике приготовления счетного образца (например, для счетных
образцов, приготовленных из проб биологического происхождения без применения радиохимии в общем случае следует использовать задачу «Бете –
измерение активности Sr(Y)90»), нажать кнопку «продолжить». Поместить
счетный образец под детектор и заполнить в форме «Пуск измерений» отмеченные белым поля в соответствии с данными об измерении, пробе и счетном
образце. Нажать кнопку «продолжить». В процессе измерения программа автоматически проводит обработку спектрограммы в соответствии с выбранным алгоритмом и периодически заносит результаты обработки в журнал.
Для оформления результатов измерений в виде протокола следует
войти в меню «журнал». Программа выводит на экран таблицу, каждая строка которой соответствует отдельному измерению. Выберите в таблицу строку, соответствующую той пробе, по результатам измерений которой нужно
получить протокол. Нажмите кнопку «Протокол». Выберите из предложенного списка тип протокола и нажмите кнопку «Продолжить». Если программа выведет на экран форму для заполнения, заполните все поля белого цвета,
отвечая на предлагаемые программой вопросы. Полученный протокол является обычным документом Word, с которым можно производить любые стандартные операции (печать, правка, сохранение и т. д.).
Заключение по результатам измерений. По измеренной удельной (объемной) активности радионуклидов - Бк/кг (л), производится сопоставление с
допустимыми уровнями (ДУ) содержания радионуклидов: Санитарные правила СП 2.6.1.759-99 (Допустимые уровни содержания цезия-137 и стронция90 в продукции лесного хозяйства) (приложение 2); в побочной продукции
леса: Санитарные правила и нормы Сан ПиН 2.3.2.1078-01 (приложение 3);
ветеринарно-санитарные требования к радиационной безопасности кормов,
кормовых добавок, сырья кормового, допустимые уровни содержания цезия137 и стронция-90. Ветеринарные правила и нормы ВП 13-5-13/06-01 (приложение 4).
Вопросы для самоконтроля и повторения
51
1. Перечислите операции по подготовке к работе УСК «Гамма-Плюс».
2. Укажите основные принципы отбора проб.
3. Оценка однородности партий лесопромышленной продукции.
4. Порядок отбора проб.
5. Подготовка проб к измерениям на гамма –тракте.
6. Подготовка проб к измерениям на бета –тракте: почвы, проб растительного и
животного происхождения.
7. Порядок работы га гамма-тракте.
8. Порядок работы га бета-тракте.
9. Порядок одновременной работу на гамма- и бета-трактах.
10. Заключение по результатам измерений о ДУ содержания Cr-137 и Sr-90 в лесной продукции.
Лабораторная работа № 8
Закладка экспериментального участка и эколого-радиационная характеристика лесосек. Первоначальный отбор проб лесной продукции.
1 Цель работы
Отработать способы закладки экспериментальных участков и экологорадиационной характеристики лесосек. Обобрать пробы лесной продукции.
2 Содержание работы
2.1 Ограничение экспериментальных участков по конфигурации и
площади визирами в типичных типах леса и условий местопроизрастания.
2.2 Отбор проб, почвы различных частей модельных деревьев и видов
лесной продукции.
2.3 Освоить особенности отбора проб почвы и лесной продукции на лесосеках.
3 Материалы и оборудование
1. Полевой дозиметр ДКГ-01 «Сталкер» с устройством определения
геодезических координат. Дозиметр-радиометр МКС-14ЭЦ.
2. Пробоотборник образцов почвы.
52
3. Мерная лента 20-м, топор, лопата.
4. Полиэтиленовые пакеты, крафт-мешки, оберточная бумага, сопроводительные этикетки на пробы, карандаши простые, шпагат.
5. Материалы предыдущего радиационного обследования лесов и лесной продукции. Схема лесхоза М 1:100000. План лесонасаждений М 1:25000.
6. Полевой журнал отбора проб.
4. Порядок выполнения работы
4.1 Общие положения
Стационарные участки закладывают в каждой зоне радиоактивного загрязнения земель лесного фонда, а так же в каждом типе леса и условий местопроизрастания.
В практике лесопользования применяется следующее зонирование загрязненных радионуклидами земель (таблица 5).
Таблица 5
Зонирование загрязненных радионуклидами земель лесопользования
Зона
I
II
III
IV
Cs-137
1-5
5-15
15-40
>40
Плотность загрязнения, Ки/км2
Cr-90
0,15-3
3-10
10-25
>25
На лесосеках радиационный контроль лесной продукции производится
при плотности загрязнения почвы цезием-137 свыше 15 Ки/км2 или стронциием-90 от 10 до 25 Ки/км2. В этом случае закладывают элементарный участок, в который входит не только площадь лесосеки, но и 50-метровой зоны
безопасности вокруг неѐ.
Однородным по радиационному загрязнению считается участок, на котором минимальное и максимальное значения МЭД не отличаются от среднего более, чем на 50 %, в противном случае участок разделяется на более
мелкие участки однородные по радиоактивному загрязнению.
53
Элементарные участки отмечается в натуре (границы участка отмечаются масляной краской на стволах деревьев в виде полосы с указанием номера участка) и картографических материалах и на них, в дальнейшем, проводится весь последующий комплекс работ.
Отбор проб почвы производится в следующих случаях: в зонах с плотностью
загрязнения почв 15 Ки/км2 и более; если в квартале леса, в котором расположена лесосека, радиационное обследование лесосек не проводилось или проводилось более 3
лет назад.
Во всех других случаях отбор проб почвы не проводится, а показатели плотности загрязнения на лесосеке принимаются по материалам обследования лесов.
Отбор проб почвы проводится с живым напочвенным покровом и лесной подстилкой стандартным пробоотборником почвы на глубину 200 мм по углам площадки
размером 30-50 м*30-50 м, закладываемой в наиболее характерном для данного участка месте. Перед заглублением пробоотборника в месте укола срезают траву на 3…4 см
от поверхности земли. После извлечения пробоотборника из почвы лишнюю почву
срезают ножом. В местах отбора проб производится измерение МЭД на высоте 1 м и
3-4 см от поверхности почвы.
Объединенная проба почвы, отобранная в 4 точках, помещается в полиэтиленовый пакет, который укладывается во второй пакет. Между пакетами помещается этикетка пробы установленного образца надписью наружу (приложение 5).
4.2 Порядок работы
Площадь стационарного участка - 1 га. Участки должны размещаться в
одном таксационном выделе. В натуре стационарные участки оформляют в
порядке, установленном для закладки постоянных пробных площадей.
Нумерацию участков производят в пределах каждого лесхоза арабскими цифрами. На стационарных участках размещают и закрепляют 5 постоянных точек для проведения дозиметрии и отбора проб почвы пробоотборником диаметром 40 мм на глубине 150 мм. Допускается также закладка четырех точек при глубине отбора проб 200 мм (так, чтобы объем коллективной
пробы составлял 1 л). Постоянные точки нумеруют в пределах стационарного участка. Их отмечают колышком, забитым вровень с почвой, и табличкой,
на которой указан номер точки. Высота таблички выбирается с таким расчетом, чтобы номер был виден при полном снежном покрове.
54
4.2.1 Определение плотности загрязнения. На основании полученных
данных о содержании (удельной активности) радионуклидов в пробах почвы
рассчитывают величины плотности загрязнения по соотношению:
П
Асух  М
nS
,
(2)
где П - плотность загрязнения, Ки/км2;
Асух - удельная активность пробы почвы по результатам измерений
сухим методом, Ки/кг сухого веса;
М - воздушно-сухая масса пробы, кг;
n - число кернов в пробе;
S - площадь керна, см2.
При использовании рекомендуемого пробоотборника диаметром 40 мм
с взятием 5 кернов и глубиной отбора проб 150 мм следует пользоваться соотношением:
П
Асух  М
62,8  10 10
(3)
Все стационарные участки наносят на карты-схемы радиационной обстановки и на планшеты красной тушью в виде треугольника со стороной 1
см с указанием их номеров и отмечают в таксационных описаниях.
Наблюдения на стационарных участках проводят ежегодно в зимний и
летний периоды. В летний период на участках выполняют дозиметрию, отбор
образцов почвы и лесной растительности, лабораторную подготовку проб и
измерение радиоактивности отобранных образцов.
Почву отбирают на постоянных точках с выделением подстилки и минеральной части. Отбор образцов почвы производят по стандартным методикам.
Модельные деревья выбирают по каждой основной лесообразующей
породе по средним диаметру и высоте за границами стационарного участка,
но в пределах данного выдела. С каждого модельного дерева по стандартным
методикам отбирают образцы древесины, луба, коры, мелких веток, хвои
55
(листьев), плодов (семян). Образцы древесины, луба и коры отбирают из
комлевой, срединной и вершинной частей ствола.
По стандартной методике отбирают смешанные пробы грибов по трем
группам: слабонакапливающие, средненакапливающие и сильнонакапливающие радионуклиды. По стандартным методикам отбирают смешанные
пробы наиболее представленных видов мхов, травянистых растений и ягод.
Все пробы снабжаются этикетками и регистрируются в полевом журнале отбора проб установленной формы (приложение 7). Подготовку и гаммаспектрометрию или радиометрию отобранных проб выполняют по стандартным методикам.
4.2.2 Отбор проб продукции деревообработки. Отбор проб продукции
культурно-бытового и хозяйственного назначения из древесины (штакетник,
дрань штукатурная, топорища, лопаты и грабли деревянные, наличники,
прищепки для белья и другая продукция), а также продукции, используемой
для затаривания и хранения пищевых продуктов, и использования в домашнем обиходе (клепка, тара, сувениры, хлебницы, доски разделочные, ложки
деревянные и другая продукция) производится в деревообрабатывающих цехах, непосредственно на местах обработки конкретной партии продукции.
Пробы продукции деревообработки отбираются в виде опилок при торцовке заготовок соответствующих изделий. Отбор проб при продольной обработке древесины (распиловке, фрезеровании, строгании и т.п.) не допускается. Перед отбором проб определяется однородность радиоактивного загрязнения партии заготовок. Для обеспечения представительности пробы
опилок берутся в несколько приемов (при торцовке с обоих сторон не менее
10 заготовок на каждые 10 куб.м заготовок из одной партии). Из полученной
объединенной пробы методом квартования отбирается представительная
проба объемом не менее 1,5 куб.дм (литра). При отгрузке партии готовых изделий, произведенных из различных партий заготовок в "Протоколе измерений", проставляется диапазон (минимальное-максимальное) значений удельной активности.
4.2.3 Отбор проб древесины. При отгрузке древесины (деловой или топливной), заготовленной на одном элементарном участке, удельная активность древесины в "Протокол измерений (испытаний)" записывается из акта
обследования лесосек главного пользования и участков рубок ухода.
При отгрузке древесины, заготовленной на разных элементарных участках, на которых производилось радиационное обследование, удельная ак56
тивность древесины в "Протокол измерений (испытаний)" записывается в
виде диапазона (минимальное-максимальное) значений удельной активности
из соответствующих актов обследования лесосек главного пользования и
участков рубок ухода.
При отгрузке древесины (деловой и топливной), на которую не имеется
данных о радиоактивном загрязнении, проводится отбор проб из однородной
по радиоактивному загрязнению партии. Пробы древесины отбираются отдельно по породам, сортиментам, сортам, типоразмерам. Для этого из разных
мест (автомобиля, вагона, штабеля) отбирается по 3 сортимента на каждые 10
куб.м древесины и от них бензопилой отбираются пробы в виде опилок, для
чего на предварительно постеленную полиэтиленовую пленку, не допуская
потерь, делаются резы с комлевой, срединной и вершинной части ствола.
Опилки, полученные от всех исследуемых бревен, тщательно перемешиваются, и от них методом квартования отбирается проба объемом не менее 1,5
куб.дм (литра).
4.2.4 Отбор проб пиломатериалов. Пробы пиломатериалов отбираются
от однородной по радиоактивному загрязнению партии, отдельно по породам, сортам и типоразмерам, в виде опилок с помощью бензопилы путем
проведения резов с обоих торцов готовых пиломатериалов. Для получения
объединенной пробы отдельные доски, бруски, горбыли выбираются из разных мест штабеля, складываются в стопку высотой 20-30 см, которая торцуется бензопилой. Опилки собираются на предварительно подстеленную
пленку.
Количество пиломатериалов в стопке определяется их толщиной: 5-6 толщиной 40 мм, 10-12 - толщиной 25 мм и т.д., но должно быть не менее 3.
Бруски и горбыль перед пилением необходимо закрепить кольями или связать проволокой. Количество стопок определяется объемом партии и должно
составлять не менее одной на каждые 10 куб.м пиломатериалов.
4.2.5 Отбор проб ветвей и сучьев. Отбор проб ветвей проводится, если
на обследуемом участке предполагается заготовка хозяйственных метел, веников банных или другой продукции из ветвей деревьев, а также при проведении лесозаготовительных работ в зонах с плотностью загрязнения почв 15
Ки/кв.км и более для определения уровня загрязнения отходов лесозаготовок.
Отбор проб проводится на поваленных модельных деревьях из верхней,
средней и нижней частей кроны не менее чем из 3 мест в каждой части. Раз-
57
меры проб ветвей должны соответствовать требованиям, предъявляемым к
сырью для производства соответствующего вида продукции.
Отобранные пробы ветвей от модельных деревьев каждой породы измельчаются садовыми ножницами или секатором, тщательно перемешиваются, и из измельченной массы методом квартования отбирается средняя проба
объемом не менее 2,0 куб.дм (литров). Отобранная проба помещается в полиэтиленовый пакет, который укладывается во второй пакет. Между пакетами
помещается этикетка пробы установленного образца надписью наружу.
Отбор проб сучьев осуществляется при проведении лесозаготовительных работ в зонах с плотностью загрязнения почв 15 Ки/кв.км и более для
определения уровня загрязнения отходов лесозаготовок.
Отбор проб сучьев проводится на поваленных модельных деревьях с
корой в виде опилок. Опилки отбираются бензопилой, для чего на предварительно подстеленную полиэтиленовую пленку делаются пропилы на весь
диаметр сучьев в средней части каждого сука. Пробы отбираются не менее
чем из трех мест в верхней, средней и нижней частях кроны.
Полученные из сучьев опилки от всех модельных деревьев тщательно
перемешиваются, и из них методом квартования отбирается проба объемом
не менее 1,5 куб.дм (литра).
4.2.6 Отбор проб продукции, используемой в кормопроизводстве и продукции лесохимии. Отбор проб продукции, используемой в кормопроизводстве, лакокрасочной и фармацевтической промышленности, производится непосредственно из мест хранения готовой продукции. Пробы живицы, дегтя
скипидара отбираются из бочек (бидонов) после перемешивания из средней
части емкости или (при невозможности перемешивания) из разных частей
емкости - нижней, средней, верхней.
Перед отбором проб от каждой партии составляют выборку упаковочных единиц, руководствуясь при этом ГОСТом 19792-74.
От каждой отобранной упаковочной единицы отбираются точечные
пробы. Из полученной объединенной пробы отбирается представительная
проба объемом 1 куб.дм (литр).
4.2.7 Отбор проб новогодних елей, банных веников и хозяйственных
метел.
Пробы новогодних елей отбираются в виде ветвей длиной 15 - 20 см из
нижней, средней и верхней частей кроны. От каждой ели отбирается по 6 веток. Количество отбираемых елей зависит от величины отгружаемой партии:
58
до 100 штук - с 5 елей + 05% от количества елей в партии; 100 штук и более с 10 елей + 0,25% от количества елей в партии.
Отобранные ветки измельчаются секатором на части размером 2-3 сантиметра и раскладываются на полиэтиленовой пленке, тщательно перемешиваются, и из полученной массы методом квартования отбирается представительная проба объемом в уплотненном состоянии не менее 2,0 куб.дм (литров).
Пробы банных веников и хозяйственных метел отбираются из готовой
продукции путем изъятия 2-3 ветвей. Количество отбираемых веников и метел зависит от объема партии и определяется аналогично, как и для новогодних елей, также готовится объединенная и отбирается представительная проба.
4.2.8 Отбор проб травы и грубых кормов. От партии заготовленной зеленой массы после определения однородности радиоактивного загрязнения
точечные пробы берутся вручную не менее чем из 10 разных мест порциями
по 400 - 500 грамм. Полученную от всех точечных проб зеленую массу собирают на полог (полиэтиленовую пленку), тщательно перемешивают и расстилают тонким слоем. Из полученной объединенной пробы представительная
проба отбирается из 10 различных мест порциями по 150 - 200 грамм. Объем
пробы – 1,5 куб. дм (литра). Отобранная проба помещается в полиэтиленовый пакет, который укладывается во второй пакет.
При отборе проб грубых кормов точечные пробы из партий сена, соломы, хранящихся в скирдах, стогах, отбирают по их периметру на равных расстояниях друг от друга на высоте 1,0 - 1,5 метра от поверхности земли со
всех доступных сторон с глубины не менее 0,5 метра.
Отобранные точечные пробы собирают на полог (полиэтиленовую
пленку), тщательно перемешивают и расстилают тонким слоем. Из полученной объединенной пробы представительная проба отбирается из 10 различных мест порциями по 20 - 30 грамм.
4.2.9 Отбор проб грибов, ягод, лекарственного и технического сырья,,
меда. Пробы пищевой продукции леса, лекарственного и технического сырья
отбираются от однородной партии продукции.
Методы отбора проб продукции, количество и объем отбираемых и
формируемых проб специфичны для каждого вида продукции, и, исходя из
размера партии, должны обеспечивать формирование представительных проб
продукции.
59
Из небольших партий продукции точечные пробы берутся в 4 - 5 местах. Если объем партии позволяет, отбор проб для составления объединенной
пробы производится не менее чем из 10 мест, расположенных равномерно по
площади. Объединенная проба по весу или объему не должна превышать
трехкратного количества, необходимого для измерения на имеющемся радиометрическом оборудовании.
Пробы грибов, ягод, плодов отбираются непосредственно на грибоварочных пунктах, складах лесхозов и т.д. Контролю подлежит каждая упаковочная единица (бочка, фляга, ящик).
От каждой упаковочной единицы грибов точечные пробы отбираются
со дна, с середины и у поверхности тары. Отобранные точечные пробы смешиваются, и таким образом формируется объединенная (представительная)
проба грибов. В "Протоколе измерений" на партию продукции указывается
диапазон (минимальное-максимальное) значения удельной активности проб
грибов, входящих в партию. При превышении допустимых уровней упаковочная единица отбраковывается и утилизируется или подвергается дополнительной обработке с последующим измерением в ней содержания радионуклидов.
Пробы ягод и плодов отбираются аналогично, как и грибов. Так же
производится и оформление "Протокола измерений" на партию продукции.
Пробы жидкого меда берутся трубчатым пробоотборником диаметром
10 - 12 мм, погружая его на всю глубину упаковки, если мед плотный - щупом для масла из разных слоев (нижнего, среднего и верхнего). Закристаллизованный мед отбирают коническим щупом, погружая его под наклоном.
Масса объединенной пробы зависит от величины партии и объема измерительных сосудов и составляет 0,2 - 0,8 кг.
Заключение: После завершения работ по отбору проб составляется
протокол отбора проб в 2 экземплярах по форме (приложение 4). Один экземпляр хранится в лаборатории радиационного контроля, другой остается в
лесничестве.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. В каких случаях радиационный контроль лесной продукции осуществляют на
стационарных участках, а в каких – на элементарных участках?
2. Укажите правило закладки стационарных участков.
3. Особенности закладки элементарных участков.
60
4. В каком случае элементарные участки считаются однородными по радиоактивному загрязнению?
5. Перечислите операции по отбору проб почвы на стационарных и элементарных
участках.
\
6. Отбор проб древесины, пиломатериалов.
7. Отбор проб продукции деревообработки.
8. Пробы новогодних елей, метел, веников, ветвей, сучьев.
9. Отбор проб сена, грубых кормов, продукции лесохимии.
10. Отбор проб пищевой продукции леса.
Лабораторная работа № 9
Подготовка проб в лаборатории для гамма-спектрометрического и бета-спектрометрического анализов.
1 Цель работы
Овладение методами окончательной лабораторной подготовки проб
для спектрометрических анализов.
2 Содержание работы
2.1 Измельчение образцов частей модельных деревьев и различных видов лесной продукции.
2.2 Высушивание измельченных образцов до воздушно-сухого состояния.
2.3 Озоление измельченных образцов.
3 Материалы и оборудование
3.1 Устройство для измельчения ветвей, коры и древесины деревьев. Бензопила. Ножницы и ручные резаки для измельчения травы.
3.2 Термостат. Противни для сушки измельченных трав.
3.3 Муфельная печь. Фарфоровые тигли, пестики.
4. Порядок выполнения работы
61
4.1 Для измельчения ветвей, древесины и коры применяют лабораторную мельницу с двумя типами измельчающих элементов имеющих воронку
для загрузки сырья. Выгрузка продукта происходит непрерывно через специальное сито с размером от 0,2 ло 6 мм. Измельченные пробы собираются в
специальные пластиковые контейнеры.
На лабораторных занятиях готовится одна измельченная проба ветвей,
древесины и коры, сена, листьев деревьев объемом более 1 литра.
4.2 При подготовке проб к анализу вскрывают полиэтиленовый пакет с
пробой, извлекают этикетку и ее данные заносят в лабораторный журнал.
Пробы объемом 1 дм2 взвешивают и высыпают на металлический противень
равномерным слоем 20…30 мм. Полевые пробы почвы, частей деревьев (листья, древесина, кора), трав подвергают высушиванию до воздушно-сухого
состояния в термостатах заводской конструкции при температуре 103±20С в
течении 5-7 ч. При высушивании проб хвойных пород, содержащих смолу,
необходимо пользоваться сушильными шкафами, оборудованными вентиляцией. Это предотвращает накопление газообразного скипидара в камере сушильного шкафа и образование взрыва. Высушенные образцы взвешивают и
результаты заносят в лабораторный журнал.
4.3 При проведении бета- спектрометрических анализов проб проводят
концентрацию радионуклидов путем озоления. Озоление осуществляют в
стандартных муфельных печах. При этом в начале проводят обугливание измельченных сухих проб при температуре 150…3000С в закрытом сосуде. После обугливания крышку снимают и увеличивают температуру до
450…5000С. При правильном озолении полученная зола имеет белый, кремовый, розоватый или охристый цвет. После озоления пробы взвешивают, определяют вес и передают на анализ.
Провести озоление опилок березы для определения содержания стронция-90.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Укажите максимальный размер измельченной пробы лесной продукции.
2. Опишите устройство для измельчения ветвей, древесины и коры деревьев и кустарников.
3. Операции по высушиванию измельченных проб.
4. Оборудование и операции по озолению измельченных проб.
Библиографический список
62
1. Лурье А. А. Радиоэкология леса Текст: учебн. пособ. / А. А. Лурье.
– М.: Изд-во РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева, 2010.158 с.
2. Сахаров В. К. Радиоэкология Текст: учебн. пособ. / В. К. Сахаров. –
СПб.: Изд-во «Лань», 2006. – 320 с.
3. Пивоваров Ю. П. Радиационная экология Текст: учебн. пособ. / Ю.
П. Пивоваров, В. П. Михалев. – М.: Издат. центр «Академия», 2004. – 240 с.
4. Мурахтанов Е. С. Основы лесохозяйственной радиационной экологии Текст: курс лекций / Е. С. Мурахтанов, Н. Л. Кочегарова. – Брянск: Издво БТИ, 1995. – 339 с.
5. Шульц В. Радиоэкологические методы Текст: учеб. пер. с англ. / В.
Шульц, Ф. Уикер. – М.: Мир, 1985. – 311 с.
Приложение 1
Карточка учета
наблюдений за радиационной обстановкой
в лесном фонде на стационарных и элементарных участках
63
Окончание приложения 1
64
Приложение 2
Допустимые уровни
65
содержания цезия-137 и стронция-90 в продукции лесного хозяйства
(Санитарные правила - СП 2.6.1.759-99).
№
п/п
1
Наименование продукции
Древесина на корню для продукции промышленного назначения
*
1.1 Лесоматериалы круглые неокоренные: для производства
пиломатериалов и заготовок, бруса, древесного технологического сырья, полуфабрикатов и изделий различного
назначения, лыж, штакетника, драни штукатурной
1.2 Лесоматериалы круглые окоренные: для производства
продукции, указанной в п.1.1.
2 Древесина на корню для продукции хозяйственного и
культурно-бытового назначения:
2.1 Для машиностроения, сельскохозяйственных орудий,
топорищ, черенков, граблей, наличников, деталей инструментов и других изделий из дерева, используемых в
производственных и нежилых помещениях
2.2 Для изготовления мебели, музыкальных инструментов,
паркета, шкатулок и других изделий, используемых в
быту, жилых и общественных помещениях
2.3 Древесина дровяная топливная
2.4
3
3.1
3.2
3.3
3.4
4
Древесина для строительства жилых помещений и домов: для изготовления бруса и бревен, досок половых и
потолочных, балок, стропил и перекрытий, дверных и
оконных рам и других изделий
Второстепенные лесные ресурсы:
Пни сосновые, кора сосновая, еловая, дубовая и ивовая,
береста промышленного назначения
Береста культурно-бытового назначения
Лапка хвойных пород для производства хвойновитаминной муки и кормовых добавок и другая древесная зелень
Лапка хвойных пород для ритуальных целей
Семена для выращивания сеянцев древесных и кустарниковых пород
кБк/кг (Ки/кг)
Цезий-137 Стронций-90
11,1
(3´10-7)
5,2
(1,4´10-7)
3,1
(8,5´10-8)
2,3
(6,2´10-8)
3,1
(8,5´10-8)
2,3
(6,2´10-8)
2,2
(6,0´10-8)
0,52
(1,4´10-8)
1,4
(4,0´10-8)
0,37
(1,0´10-8)
0,37
(1,0´10-8)
5,2
(1,4´10-7)
3,1
(8,5x10-8)
2,2
(6,0x10-8)
0,6
(1,6x10-8)
2,3
(6,2x10-8)
0,52
(1,4x10-8)
0,1
(3,0x10-9)
3,1
(8,5x10-8)
7,4
(2,0x10-7)
2,3
(6,2´10-8)
2,5
(7,0x10-8)
* - нормируется содержание цезия-137 и стронция-90 в коре. При превышении норматива
вывоз неокоренной древесины с лесосеки не допускается.
Приложение 3
66
Допустимые уровни содержания Сs-137 и Sr-90 в побочной продукции леса:
Санитарные правила и нормы СанПиН 2.3.2.1078-01
Приложение 4
67
Допустимые уровни содержания радионуклидов в кормах
по Ветеринарным правилам и нормам ВП 13-5-13/06-01 (выписка)
Приложение 5
Этикетка пробы
68
Дата отбора пробы
Лесхоз
Лесничество
Квартал
Мощность эквивалентной дозы
мкР/ч
бета-частиц/(с*см2)
Плотность потока бета-частиц
Описание пробы
Отборщик пробы
(фамилия, имя, отчество, должность, организация)
Приложение 6
69
Паспорт стационарного участка
Лесхоз
Лесничество
Паспорт стационарного участка №
Зона загрязнения по данным радиационного обследования
Квартал
Выдел
Дата закладки
Состав
Возраст*
Средняя высота*
Средний диаметр
Тип леса
Класс бонитета
Полнота
Описание напочвенного покрова
Описание почвы
Экспозиция
Мощность дозы гамма-излучения на момент закладки
Главный лесничий лесхоза
Начальник отдела (лаборатории)
радиационного контроля
Приложение 7
70
Полевой журнал
отбора проб почвы и лесной растительности
Дата
Лесхоз, лесничество
Описание проб
Исполнитель
(фамилия, имя, отчество, должность, организация)
Оглавление
Введение ……………………………………….………………………………………………..3
71
Общие положения……………………………………………………………………………….4
Лабораторная работа № 1 Индивидуальный дозиметр ДКГ-РМ1203М……………………..6
Лабораторная работа № 2 Полевой дозиметр ДКГ-01 «Сталкер»…………………………..15
Лабораторная работа № 3 Дозиметр-радиометр МКС-14ЭЦ………………………………..21
Лабораторная работа № 4 Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «Сигнал-М»..27
Лабораторная работа № 5 Определение удельной активности Cs-137 лесной продукции в
полевых условиях экспресс-методом радиометром-спектрометром универсальным РСУ-01
«Сигнал-М»……………………………………………………………………………………..35
Лабораторная работа № 6 Универсальный спектрометрический комплекс «Гамма
плюс»…………………………………………………………………………………………....37
Лабораторная работа № 7 Подготовка и порядок работы УСК «Гамма плюс»……………45
Лабораторная работа № 8 Закладка экспериментального участка и эколого-радиационная
характеристика лесосек. Первоначальный отбор проб лесной продукции………………...52
Лабораторная работа № 9 Подготовка проб в лаборатории для гамма-спектрометрических
и бета-спектрометрических анализов…………………………………………………………61
Библиографический список…………………………………………………….……………...63
Приложение 1…………………………………………………………………………………...64
Приложение 2…………………………………………………………………………………...66
Приложение 3…………………………………………………………………………………...67
Приложение 4………………………………………………………………………...…………68
Приложение 5…………………………………………………………………………………...69
Приложение 6……………………………………………………………………….…………..70
Приложение 7…………………………………………………………………………………...71
72
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
53
Размер файла
1 739 Кб
Теги
контроля, снегирев, продукции, радиационном, лесной, косиченко
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа