Компьютерный лабораторный практикум по дисциплине «Современные методы мониторинга окружающей среды»

Компьютерный лабораторный практикум

по дисциплине «Современные методы

 мониторинга окружающей среды»

Проведение лабораторных работ по новым, осваиваемым курсам иногда сопряжено с нехваткой измерительных приборов, иногда с отсутствием необходимых условий их эксплуатации. Например, мониторинг радиационной обстановки предполагает использование источников g - излучения, хранение которых требует специальных помещений и оборудования. Это дорогостоящее, небезопасное и сложное в организационном отношении обеспечение учебного процесса целесообразно заменить виртуальными работами, имитирующими все элементы измерительных мероприятий.

В Воронежском филиале РГОТУПС разработаны лабораторные работы по мониторингу радиационной обстановки. Они выполнены средствами среды графического программирования LabVIEW и позволяют производить определение защитных свойств разных материалов.

Цель работы состоит в определении коэффициента ослабления g- излучения различными материалами. Полагается, что источник излучения является точечным, а излучения монохроматическим (для упрощения расчетов принята энергия квантов 10 МэВ). Мощность экспозиционной дозы описывается выражением /1/:

где Q-активность источника мКюри, K_g- g-постоянная излучающего g-изотопа, m- коэффициент ослабления поглощающего вещества, R- расстояние от источника до приемника, d- толщина слоя поглощающего вещества.

На приборной панели отображены: источник g-излучения, кассета с образцами материалов, приемник излучения, прибор, измеряющий уровень радиации. Источник излучений находится в экранированной капсуле, способной перемещаться вдоль кассеты с расположенными в ней образцами материалов. Перемещение осуществляется при перетаскивании курсора, установленного на источнике при нажатой левой кнопке (ЛК) мыши. Под источником на произвольно заданном расстоянии R установлен счетчик Гейгера, включенный в регистрационную цепь, выводящую значение экспозиционной дозы на стрелочный прибор. Для облегчения считывания  показаний прибор снабжен цифровым индикатором. Кроме этого, в верхнем левом углу прибора имеется цифровой индикатор постоянной времени интегрирования потока частиц. Изменяя его значение, можно оптимизировать ручной «съем» показаний прибора.

            Параметры эксперимента определяются значениями величин d, Q, R, которые могут быть введены с помощью клавиатуры: при совмещении курсора с рамкой он меняет вид и открывается возможность использовать клавиши "Delete" и "¬ ". Величина d не может превышать значения R. Краткая инструкция по пользованию программой вынесена в тестовое поле на панели.

Источник  устанавливается над образцом  исследуемого по заданию преподавателя материала. Счетчик Гейгера располагается на произвольном расстоянии не менее 12 см. Активность источника радиации задается таким образом, чтобы при нулевой толщине образца мощность экспозиционной дозы не превышала предельного для прибора значения. Шкала измерителя экспозиционной дозы выполнена в логарифмическом масштабе. В программе предусмотрен генератор шума, непрерывно меняющий показания, особенно заметные на цифровом дисплее прибора. При каждом измерении необходимо произвести выборку 8-10 значений произвольным образом и произвести усреднение экспозиционной дозы.

Запуск программы осуществляется нажатием одной из  клавиш со стрелками под надписью "Edit". Обучающийся определяет среднее значение экспозиционной дозы в отсутствии образца исследуемого материала (d=0). Затем, вводя значения толщины образца, регистрирует соответствующие им средние значения экспозиционной дозы, заполняя таблицу

Полученные средние значения логарифмируются и используются для построения графика  который аппроксимируется прямой линией, имеющей наклон, зависящий от коэффициента ослабления вещества m.

Студент должен проверить условие точечности источника, для чего: при фиксированных значенияхQ,d необходимо измерить зависимость P(d). Студент должен сам показать наличие зависимости P~R^-2.

Лучше предложить студенту измерить два различных материала и сделать выводы о предпочтении его использования для защиты от излучения.

Справа, в верхнем углу панели имеется кнопка «Теория», нажатие которой активирует текстовый материал, необходимый студенту для оформления работы. Возврат к панели управления осуществляется нажатием кнопки «Возврат». Остановить программу можно нажатием кнопки «Выкл».

Литература

1.  Л.А.Ильин, В.Ф.Кириллов, И.П.Коренков Радиационная безопасность и защита. Справочник.- М.: Медицина, 1996 – 336с.