Федеральное агентство по образованию

Северо-Западный государственный заочный технический  университет

Институт  приборов и систем обеспечения безопасности 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

«Расчет защиты от источников ионизирующего излучения» 
 
 
 
 

                                                              Выполнена:  

                                                                   

     

                                                       Преподаватель: Морокина Г.С.

                                                                       

                                             
 
 
 

СПб

2009 год 
 

Содержание.

     Введение………………………………………………………………….3

1. Понятие ИИ. Основные методы обнаружения ИИ………………………………………………………………………....4
2. Гамма-излучение……………………………………………………..…..7
3. Расчет защиты от источника гамма-излучения (кобальт-60)         ..….12

Заключение…………………………………………………………………..

Список литературы…………………………………………………………16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

    С ионизирующим излучением и его особенностями  человечество познакомилось совсем недавно: в 1895 году немецкий физик В.К. Рентген обнаружил лучи высокой проникающей способности, возникающие при бомбардировке металлов энергетическими электронами (Нобелевская премия, 1901 г.), а в 1896 г. А.А. Беккерель обнаружил естественную радиоактивность солей урана. Нет необходимости говорить о том положительном, что внесло в нашу жизнь проникновение в структуру ядра, высвобождение таившихся там сил. Но как всякое сильнодействующее средство, особенно такого масштаба, радиоактивность внесла в среду обитания человека вклад, который к благотворным никак не отнесёшь. Появилось также число пострадавших от ионизирующей радиации, а сама она начала осознаваться как опасность, способная привести среду обитания человека в состояние, не пригодное для дальнейшего существования. Причина не только в тех разрушениях, которые производит ионизирующее излучение. Хуже  то, что оно не воспринимается нами органолептически: ни один из органов чувств человека не предупредит его о приближении или сближением с  источником радиации. Человек может находиться в поле смертельно опасного для него излучения и не иметь об этом ни малейшего представления. В настоящее время из всех элементов таблицы Д.И. Менделеева известно более 1500 изотопов. Из этого количества изотопов лишь около 300 стабильных и около 90 являются естественными радиоактивными элементами. Продукты ядерного взрыва содержат более 100 нестабильных первичных изотопов. Большое количество радиоактивных изотопов содержится в продуктах деления ядерного горючего в ядерных реакторах АЭС. Таким образом, источниками ионизирующего излучения являются  искусственные радиоактивные вещества, изготовленные на их основе медицинские и научные препараты, продукты ядерных взрывов при применении ядерного оружия, отходы атомных электростанций при авариях на них.

1. Понятие ИИ. Основные методы обнаружения ИИ.

 

     Радиационная  опасность для населения и  всей окружающей среды связана с  появлением ионизирующих излучений (ИИ), источником которых являются искусственные  радиоактивные химические элементы (радионуклиды), которые образуются в ядерных реакторах или при ЯВ. Радионуклиды могут попадать в окружающую среду в результате аварий на радиационно-опасных объектах (АЭС и др. объектах ядерного топливного цикла – ЯТЦ), усиливая радиационный фон земли.

     Ионизирующими излучениями называют излучения, которые прямо или косвенно способны ионизировать среду (создавать раздельные электрические заряды). Вообще к ИИ относят: рентгеновское и g-излучения; излучения, состоящие из потока заряженных (a⁺, b±, протонов р⁺, тяжёлые ядра отдачи) и незаряженных частиц - p, m, k - мезонов, мюонов и др. частиц.

     При авариях реакторов образуются a⁺,b^± частицы и g-излучение. При ЯВ дополнительно образуются нейтроны -n^°.

     Рентгеновское и g-излучение обладают высокой проникающей и достаточно ионизирующей способностью (gв воздухе может распространяться до 100м и косвенно создать 2-3 пары ионов за счёт фотоэффекта на 1 см пути в воздухе). Они представляют собой основную опасность как источники внешнего облучения. Для ослабления g-излучения требуются значительные толщи материалов.

     Бета- частицы (электроны b^- и позитроны b⁺ ) краткобежны в воздухе (до 3,8м/МэВ), а в биоткани – до несколько миллиметров. Их ионизирующая способность в воздухе 100-300 пар ионов на 1 см пути. Эти частицы могут действовать на кожу дистанционно и контактным путём (при загрязнении одежды и тела), вызывая «лучевые ожоги». Опасны при попадании внутрь организма.

     Альфа – частицы (ядра гелия) a⁺ краткобежны в воздухе (до 11 см), в биоткани до 0,1 мм. Они обладают большой ионизирующей способностью (до 65000 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и особо опасны при попадании внутрь организма с воздухом и пищей. Облучение внутренних органов значительно опаснее наружного облучения.

Заметим, что  ионизирующая способность альфа  и бета – частиц будет во многом зависеть от энергии, с которой они покидают «материнское» («дочернее») ядро. Проходя через среду (биологическую ткань) ИИ ионизируют ее, что приводит к физико-химическим или биологическим изменениям свойств среды(ткани). При ионизации организма нарушаются обменные процессы, нормальное функционирование нервной, эндокринной, имунной, дыхательной, сердечно-сосудистой и др. систем, в результате чего люди (животные) заболевают. Элементы технических устройств, особенно радиоэлектронной аппаратуры, при ионизации теряют или изменяют свои свойства и параметры, а при сильном облучении могут выйти из строя. Короче говоря, все живое и «неживое» не терпит излишнего облучения

     Чтобы избежать ужасных  последствий ИИ, необходимо производить  строгий контроль служб радиационной безопасности с применением приборов и  различных методик. Для принятия мер защиты от воздействия ИИ их необходимо своевременно обнаружить и количественно оценить. Воздействуя на различные среды ИИ вызывают в них определенные физико-химические изменения, которые можно зарегистрировать. На этом основаны различные методы обнаружения ИИ.

К основным относятся:

     -ионизационный,  в котором используется эффект  ионизации газовой среды, вызываемой  воздействием на неё ИИ, и как  следствме – изменение ее электропроводности;

     -сцинтилляционный, заключающийся в том, что в  некоторых веществах под воздействием  ИИ образуются вспышки света,  регистрируемые непосредственным  наблюдением или с помощью  фотоумножителей;

     -химический, в котором ИИ обнаруживаются  с помощью химических реакций, изменения кислотности и проводимости, происходящих при облучении жидкостных химических систем;

     -фотографический,  заключающийся в том, что при  воздействии ИИ на фотопленку  на ней в фотослое происходит  выделение зерен серебра вдоль  траектории частиц.

     -метод,  основанный на проводимости кристаллов, т.е. когда под воздействием  ИИ возникает ток в кристаллах, изготовленных из диэлектрических  материалов и изменяется проводимость  кристаллов из полупроводников  и др.

     Радиационный  контроль является важнейшей частью обеспечения радиационной безопасности, начиная со стадии проектирования радиационно-опасных объектов. Он имеет целью определение степени соблюдения принципов радиационной безопасности и требований нормативов, включая непревышение установленных основных пределов доз и допустимых уровней при нормальной работе, получение необходимой информации для оптимизации защиты и принятия решений о вмешательстве в случае радиационных аварий, загрязнения местности и зданий радионуклидами, а также на территориях и в зданиях с повышенным уровнем природного облучения. Радиационный контроль осуществляется за всеми источниками излучения.

     Радиационному контролю подлежат:

     -радиационные  характеристики источников излучения,  выбросов в атмосферу, жидких  и твердых радиоактивных отходов;

     -радиационные  факторы, создаваемые технологическим  процессом на рабочих местах  и в окружающей среде;

     -радиационные  факторы на загрязненных территориях  и в зданиях с повышенным  уровнем природного облучения;

     -уровни  облучения персонала и населения  от всех источников излучения, на которые распространяется действие настоящих Норм.

     Основными контролируемыми параметрами являются:

     -годовая  эффективная и эквивалентная  дозы;

     -поступление  радионуклидов в организм и  их содержание в организме  для оценки годового поступления;

     -объёмная  или удельная активность радионуклидов  в воздухе, воде, продуктах питания,  строительных материалов;

     -радиоактивное  загрязнение кожных покровов, одежды, обуви, рабочих поверхностей.

       Поэтому, администрация организации  может вводить дополнительные, более жесткие числовые значения контролируемых параметров – административные уровни.

     Причём  государственный надзор за выполнением  Норм радиационной безопасности осуществляют органы Госсанэпиднадзора и другие органы, уполномоченные Правительством Российской Федерации в соответствии с действующими нормативными актами.

     Контроль  за соблюдением  норм в организациях, независимо от форм собственности, возлагается на администрацию этой организации. Контроль за облучением населения возлагается на органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

     Контроль  за медицинским облучением пациентов  возлагается на администрацию органов  и учреждений здравоохранения. 
 
 
 

     2. Гамма-излучение.

    Гамма-излучение  – это коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Гамма-излучение обладает чрезвычайно малой длинной волны (λ<10 ^-8 см) и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц – гамма квантов, или фотонов, с энергией hν (ν – частота излучения, h – Планка постоянная).

    Гамма- излучение возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц,  при аннигиляции пар частицы-античастица, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.

    Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных  ядер, испускается при переходах  ядра из более возбужденного энергетического  состояния в менее возбужденное или в основное. Энергия  γ – кванта равна разности энергий Δε состояний, между которыми происходит переход.

    Испускание  ядром γ-кванта не влечет за собой изменения атомного номера или массового числа, в отличие от других видов радиоактивных превращений. Ширина линий гамма-излучений чрезвычайно мала (~10^-2 эВ). Поскольку расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий, спектр гамма-излучения является  линейчатым, т.е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров гамма-излучения позволяет установить энергии возбужденных состояний ядер. Гамма-кванты с большими энергиями испускаются при распадах некоторых элементарных частиц. Так, при распаде покоящегося π⁰- мезона возникает гамма-излучение с энергией ~70Мэв. Гамма-излучение от распада элементарных частиц также образует линейчатый спектр. Однако испытывающие распад элементарные частицы часто движутся со скоростями, сравнимыми с скоростью света. Вследствие этого возникает доплеровское уширение линии и спектр гамма-излучения оказывается размытым в широком интервале энергий. Гамма-излучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их торможением к кулоновском поле атомных ядер вещества. Тормозное гамма –излучение, также как и тормозное рентгеновское излучение, характеризуется сплошным спектром, верхняя граница которого совпадает с энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях заряженных частиц получают тормозное гамма- излучение с максимальной энергией до нескольких десятков ГэВ.