ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ОБЪЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Таблица 1

Таблица 2

Результаты оценки правельности и воспроизводимости оп

ределения хлорид-ионов (п=5; /7=0,95)

№ раствора

Введено (С), мг/л

Найдено (С±6), мг/л

Относительное стандартное от клонен не Б»,

Результаты определения концентрации хлорид-ионов в образцах природных и технологических вод (/1=5; р=0,95)

Наименование вод

Концентрация хлорид-нонов

Относительное стандартное откло нение Б-

1

3

3

4

1,00 2,00 5,00 10,00

1,05±0,03 1,96±0,05 5,02ч=0,11 9,97±0,17

0,020 0,020 0,017 0,014

пользуя градуировочный график или уравнение его линейного участка, определяют концентрацию хлорид-ионов в анализируемой пробе воды.

Правильность и воспроизводимость разработанного метода установлены методом «введено — найдено» (табл. 1).

В табл. 2 приведены результаты прямого ионометри-ческого определения содержания хлорид-ионов в природных и технологических водах электростанций, полученные с помощью твердотельного хлорид-селективного и хлор-серебряного индикаторных электродов. Разработанная методика характеризуется экспрессностыо и простотой в использовании.

Литература

1. Быстрицкий А. Л., Бардин В. В., Завод, лаб. — 1984. — № 7. — С. 17-

Толстоусов В. Н. // •18.

Природные воды: образец № 1 » № 2 » № 3 Водный теплоноситель электростанции:

образец № 1 » № 2 » № 3

(С±6), мг/л

510±5,1 470+7,1 440±7,0

(С±б), мкг/л 92,0±1,7 81,1 ±1,6 68,2±1,4

0,010 0,015 0,016

0,018 0,020 0,020

2. Мидгли Д., Торренс К. Потенциометрический анализ воды. — М., 1980.

3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. — М., 1977.

4. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. — Л., 1977.

5. Химический контроль на тепловых и атомных электростанциях/Под ред. О. И. Мартыновой. — М., 1980.

Поступила 04.01.89

© Л. П. ГУБИН.1990 УДК 814.73-07

Л. П. Губин

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ОБЪЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ

ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

Ленинградский НИИ радиационной гигиены Минздрава РСФСР

При аварийных ситуациях, когда происходит утечка радионуклидов во внешнюю среду, возникает необходимость в определении активности радионуклидов в различных объектах окружающей среды, продуктах питания и людях. Как показывает опыт, такое определение производится с применением большого числа различных радиометров по гамма-излучению, выходящему из объектов измерения, при этом результаты измерений, полученные на одних и тех же объектах в одно и то же время, часто не совпадают. Это происходит вследствие различий в способах определения градуировочных коэффициентов приборов.

Нами предлагается способ определения градуировочных коэффициентов приборов и геометрических факторов объемных источников с равномерным распределением радионуклида, который позволяет получить приемлемую для практических целей точность измерений.

Рассмотрим известную формулу для мощности гамма-излучения в произвольной точке р от объемного источника излучения [1]:

Рр = С.р.у.£р, (1)

где Рр — мощность дозы гамма-излучения в точке р\ С — удельная концентрация радионуклида; р — плотность физического тела; у — гамма-постоянная радионуклида; — геометрический фактор для точки р. Последний теоретически рассчитывается по формулам Дж. Хайна и Г. Бра-унелла [1,2]:

^эфф

гЪ

-¿¿К ИЛИ gp

цг

гЪ

В(\1г)с1У, (2)

где (Хэфф — эффективный линейный коэффициент ослабления; г — расстояние от точки р до элементарного объема (IV; V — объем тела, по которому производится интегрирование; — линейный коэффициент ослабления; £(р,г) — дозовый фактор накопления гамма-излучения.

Теоретический расчет геометрических факторов может быть проведен только для тел простой геометрической формы.

Из формулы (1) можно получить выражение для определения величины активности радионуклида, равномерно распределенного в физическом теле:

А= (1/рт)-РР-(М/Ы>

(3)

где А — активность радионуклида (А = С-М)\ М — масса

физического тела.

В формуле (3) член, стоящий в первых круглых скобках, не зависит от массы и геометрической формы тела, поэтому его можно считать градуировочным коэффициентом идеального прибора, регистрирующего все гамма-кванты излучения, выходящие из физического тела. Реальные детекторы ионизирующих излучений и электронные схемы регистрируют только часть выходящих из физического тела гамма-квантов. Поэтому в выражение для градуиро-вочного коэффициента идеального прибора следует ввести поправочные коэффициенты Кд и Ксх, учитывающие этот факт, чтобы получить градуировочный коэффициент реального прибора. Кроме того, необходимо учесть вклад излучения гамма-фона и степень экранирования гамма-фона физическим телом. Тогда формула для определения активности радионуклида, равномерно распределенного в

03

Q2

а/

J_L_J_I_1_!_I_I_1_L

О 10 2030 4050 60 70 8090100

Зависимость отношения массы тела к геометрическому фак

тору от массы тела для цезия-137.

По оси абсцисс — М, кг; по оси ординат — M/gp, кг/см. Обозначения в тексте.

физическом теле, реальным прибором примет вид:

следующий

А =( 1 /р- у• Кд.Ксх)• (Рр — КэРф) • Ш/gр) >

(4)

где Кд — коэффициент передачи детектора; Ксх — коэффициент передачи схемы, Кэ — коэффициент экранирования гамма-фона данным физическим телом; Рф — мощность дозы гамма-излучения фона.

Обозначим:

К

гр

1/р-7-/(д-/Ссх»

(5)

где КгР — градуировочный коэффициент прибора.

Теоретический расчет Кгр по формуле (5) сложен, поскольку Кд и Ксх зависят от многих параметров, поэтому его проще определить экспериментально:

#гр = р _к р• "ХГ • (6)

КЭРф ■ M

В качестве объекта измерения, по которому определяется Кгр, удобно использовать тело с простой геометрией, для которого геометрический фактор в точке р, лежащей на поверхности тела (к точке р прикасается детектор; предполагается, что площадь соприкосновения детектора с телом намного меньше поверхности тела и поэтому ее можно рассматривать как точку), легко найти путем теоретического расчета, например сферу (эллипсоид, цилиндр). Для точки, лежащей на поверхности сферы, геометрический фактор определяется по формуле (1):

= (2я/цэфф) • (1 - е- ^эФФЯ), (7)

где Я — радиус сферы.

Для сфер с радиусом 10 см с погрешностью до нескольких процентов

ёр = 2яЯ. (8)

Экспериментально определив по сфере с распределенным в ней равномерно радионуклидом Кгр, используя фор-мулу (6), можно найти геометрические факторы в любых точках на поверхности (или вблизи поверхности) физических тел произвольной геометрической формы:

ёр

KvV (Рр - К9Рф)

А

• М.

(9)

Для проверки предлагаемого способа определения Кгр приборов и геометрических факторов физических тел были проведены следующие эксперименты. Сначала были определены Кгр двух различных приборов с разными типами детекторов (один со сцинтилляционным детектором Nal (TI), второй — с детектором из 11 параллельно включенных газоразрядных счетчиков типа СБМ-20). Для градуировки использовали сферу радиусом 11,9 см с раствором цезия-137. Затем были определены геометрические факторы для точки, лежащей на пересечении середины образующей эллиптического цилиндра и короткой оси эллипса, для эллиптических цилиндров разной массы и размеров. Аналогичные измерения были сделаны и на круговых цилиндрах. Последние имели отношение высот к радиусам, лежащее в диапазоне 3—5,5. На рисунке экспериментальные данные представлены в виде графика зависимости M/gp — f(M). Экспериментальные данные, обозначенные на графике точками в кружках, получены прибором с газоразрядными счетчиками, а данные, обозначенные просто точками, — прибором со сцинтилляционным детектором. В диапазоне масс от 0 до 10 кг все экспериментальные точки относятся к круговым цилиндрам, а свыше 10 кг — к эллиптическим цилиндрам. В начале графика в треугольнике показана точка, соответствующая расчетному значению M/gp для сферы. Это значение отличается от M/gPt полученного экспериментально для цилиндра с такой же массой, менее чем на 4 %.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.

1. Градуировочный коэффициент любого прибора, предназначенного для измерения активности радионуклида в физических телах с массой более 5 кг, может быть определен в простом эксперименте по сфере с равномерно распределенным в ней радионуклидом.

2. Графики, таблицы для определения геометрических факторов, полученные для физических тел с разной массой и геометрией с помощью конкретного прибора и детектора, могут быть использованы при определении активности радионуклида в аналогичных телах с помощью других типов приборов и детекторов на основании того, что различие в определении M/gp разными приборами не превышает 10 % для масс от 20 до 60 кг и 20 % масс от 5 до 20 кг. Это имеет большое значение для тех случаев, когда проводится массовое оперативное определение содержания радионуклидов в людях и объемных пробах продуктов питания.

3. Для определенного диапазона масс тел (этот диапазон задается требуемой точностью измерения) можно вместо экспериментального определения геометрического фактора объекта рассчитать его по простой формуле: gp = 27iR, где R — радиус сферы, масса которой равна массе объекта.

Литература

1. Радиационная дозиметрия / Под ред. Дж. Хайна, Г. Бра-унелла; Пер. с англ. — М., 1958. — С. 702.

2. Gupta М. МGupta Р. С. // Hlth Phys. — 30. — Р. 240—241.

1976.

Vol

Поступила 07.12.88