Раздел 17.
Радиометрия радиоактивных газов и аэрозолей.
Измерение концентрации радиоактивных газов и аэрозолей. Естественные и искусственные радиоактивные газы, пути их образования. Измерение концентрации искусственных радиоактивных благородных газов с помощью газоразрядных счетчиков и ионизационных камер. Определение концентрации радона.
Радиоактивные аэрозоли. Характеристика радиоактивных аэрозолей. Концентрирование радиоактивных аэрозолей на фильтрах. Определение активности аэрозолей. Естественные радиоактивные аэрозоли – продукты распада радона. Определение концентрации ДПР. Активные и пассивные методы измерения. Средства измерения радиоактивных аэрозолей..
Основные радиоактивные газы приведены в таблице 17.1.
Таблица 17.1. радиоактивные газы и пути их образования
Радиоактивный газ |
Период полураспада |
Пути поступления в окружающую среду |
3H |
12,26 лет |
· В результате взаимодействия космического излучения с атмосферой Земли; · Выбросы радиохимических заводов и АЭС · При взрыве ядерного оружия |
14C |
5730 лет |
· В результате взаимодействия космического излучения с атмосферой Земли; · Выбросы радиохимических заводов и АЭС · При взрыве ядерного оружия |
41Ar |
1,82 ч |
Продукт нейтронной активации 40Ar, содержащегося в воздухе и в охлаждающих реактор воде или газе. |
85Kr |
10,86 лет |
Выбросы радиохимических заводов и АЭС |
133Xe |
5,27 сут |
Выбросы радиохимических заводов и АЭС |
131I |
8,05 сут |
· Выбросы радиохимических заводов и АЭС · При взрыве ядерного оружия |
222Rn |
3,82 сут |
Естественный радионуклид, семейство 238U |
220Rn |
55,6 с |
Естественный радионуклид, семейство 232Th |
В соответствии с нормами радиационной безопасности важнейшими контролируемыми параметрами является поступление радионуклидов в организм и их содержание в организме, а также их объемная активность в воздухе, определенная методами радиометрии.
Измерение объемной активности радиоактивных газов (таких, как аргон, криптон, ксенон, тритий и др.) основано на счете отдельных β-частиц или фотонов и на измерении ионизационного тока, создаваемого этими частицами. Кроме измерения объемной активности часто возникает необходимость в определении нуклидного состава смеси радиоактивных газов, что осуществляется по периодам полураспада, спектрометрией фотонов, определением граничной энергии β-спектра, радиометрией аэрозольных продуктов распада газов, хроматографическим разделением газов в угольных или селикагелевых ловушках, избирательным концентрированием и др. Ввиду сильного поглощения β-частиц либо измеряемый газ вводят внутрь газоразрядного счетчика или ионизационной камеры, либо применяют сетчатые камеры (с воздушной стенкой), счетчики и сцинтилляционные детекторы, погружаемые в радиоактивный газ.
Наименьшая погрешность (до 1%) измерения активности газов достигается при использовании счетчиков внутреннего наполнения, что обеспечивает регистрацию почти каждого акта распада, если он сопровождается испусканием заряженной частицы. Однако этот метод сложен и громоздок.
Широкое распространение в серийной аппаратуре получил метод измерения активности газов с помощью тонкостенных торцевых счетчиков, помещаемых в торец цилиндрических камер, которые наполняют радиоактивным газом, или цилиндрических счетчиков, расположенных в центре таких камер.
Концентрация С газа в камере определяется по формуле
(17.1) |
где k – коэффициент, зависящий от выбора единиц; Nβ – скорость счета β-частиц; η – градуировочный коэффициент, зависящий от граничной энергии β-частиц Еβ, толщины входного окна торцевого счетчика и размеров объема с газом; S – рабочая площадь входного окна счетчика; V – объем камеры.
Активность газов с граничной энергией β-спектра менее 0,3 МэВ целесообразно измерять с помощью ионизационных камер внутреннего наполнения.
Для контроля газов, содержащих 3H, 14C, 35S и другие нуклиды, применяют ионизационные камеры с газовой стенкой, измерительный объем которых должен быть окружен слоем воздуха с радиоактивным газом толщиной, равной (или более) максимальному пробегу β-частиц в воздухе. В такой камере устанавливается электронное равновесие, как в бесконечной среде с равномерно распределенным веществом. Камера обычно представляет собой два коаксиально расположенных цилиндра. Внутренний цилиндр является собирающим электродом. Внешний цилиндр ограничивает измерительный объем. Его изготовляют в виде сетки из металла с низким атомным номером, чтобы уменьшить действие мешающего измерению внешнего γ-излучения. Через сетку происходит обмен воздуха без применения устройств прокачки.
Ионизационный ток насыщения в камере с газовой стенкой определяется по формуле
(17.2) |
где i – ионизационный ток; β – градуировочный коэффициент; заряд одного иона 1,6·10-19 Кл; С – концентрация газа, Б/л; V – измерительный объем камеры, л; - средняя
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.