Минобрнауки России
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)»
Кафедра радиационной технологии
Лабораторный практикум по ядерной физике
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 11
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
Выполнил: студент группы 514-6
Проверила: доцент
Санкт-Петербург
2014
Цели и задачи лабораторной работы
Цель работы: Знакомство с методами радиометрии продуктов питания и сыпучих материалов, загрязненных β-излучающими нуклидами. Овладение приемами работы и методиками анализа на стандартных установках.
Задачи работы:
1) Определить удельную активность бета-излучающих нуклидов в пробах.
2) Оценить полученные результаты путем сравнения с предельно допустимыми уровнями загрязненности для воды.
Аналитический обзор
Повышенная опасность радионуклидов, попавших во внутрь организма, обусловлена несколькими причинами.
Одна из них – способность некоторых нуклидов избирательно накапливаться в отдельных органах тела, называемых критическими, и, таким образом, отдавать свою энергию относительно небольшому объёму ткани.
Другая причина – значительное время облучения до момента выведения нуклида из организма или уменьшения активности вследствие радиоактивного распада.
Третья причина – рост опасности воздействия сильноионизирующих α- и β- излучений, которые не осуществимы или мало осуществимы для внутренних органов при внешнем облучении ввиду низкой проникающей способности.
Содержание радионуклидов в различных продуктах питания, воде, воздухе строительных материалов и т.п. оценивается по их активности. Приборы, используемые для таких измерений, называют радиометрами.
Чаще всего измерения проводятся сравнительным методом, который предполагает измерение скорости счёта импульсов от эталона и исследуемой пробы в строго одинаковых условиях. При известной удельной массовой активности эталона (аэт), удельная массовая активность образца может быть вычислена по формуле:
аобр=аэт*Nобр/Nэт , где Nобр , Nэт – сумма скоростей счёта импульсов от образца и эталона соответственно.
Описание экспериментальной установки
Рисунок 1. Устройство радиометра БЕТА
В блок детектирования (рисунок 1), представляющий собой свинцовый домик (1), в верхней части которого находится детектор β- частиц (2), вставляется кювета с исследуемым образцом (3). Между (2) и (3) вставляют пластмассовую пластину (4), которая полностью поглощает β- излучение. Таким образом, можно измерить γ-активность образца. В отсутствии пластины измеряется суммарная скорость счёта β- и γ- излучений. Вокруг свинцового домика может располагаться дополнительная свинцовая защита (на рисунке не показана). В таких же условиях измеряется эталон.
В качестве эталона использовались опилки с удельный массовой активностью Aудэт = 1,3*10-7 Ки/кг. Порядок измерения для эталона и для образца одинаков: делается по 10 измерений с пластиной, затем без неё, потом опять с пластиной. Время единичного измерения 100 с.
Обработка результатов прямых измерений
Для вычисления удельной массовой активности было необходимо замерить скорость счета исследуемого материала и скорость счета «эталона». Для уменьшения погрешности проводилось по 40 измерений для эталона и образца. Результаты измерений после первичной обработки сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Результаты прямых измерений скорости счета
|
Источник излучения |
Скорость счета β- и γ-изл., N β+γ имп/2000 с |
Скорость счета γ-изл, Nγ имп/2000 с |
Скорость счета β-изл., N имп/2000 с |
|
Эталон(пшено) |
4337±66 (1,52%) |
3197±57 (1,77%) |
1140±87 (7,61%) |
|
Образец (овес) |
3165±56 (1,78%) |
2977±55 (1,83%) |
188±78 (41,7%) |
Т.к. в данном эксперименте события происходят случайно, но в определенном среднем темпе за одно и то же фиксированное время, то для обработки результатов будем пользоваться статистикой распределения Пуассона.
Найдем суммарные скорости счета ∑N β+γ , ∑Nγ для эталона и образца и вычислим по ним суммарную скорость счета ∑N β:
Скорость счета β- + γ-изл.,
∑Nэт β+γ = 4337 имп/2000 с
∑Nобр β+γ = 3165 имп/2000 с
Скорость счета γ-изл.,
∑Nэт γ = 3197 имп/2000 с
∑Nобр γ = 2977 имп/2000 с
Скорость счета β-изл.,
∑Nэт β = ∑Nэт β+γ - ∑Nэт γ = 1140 имп/2000 с
∑Nобр β = ∑Nобр β+γ - ∑Nобр γ = 188 имп/2000 с
Рассчитаем абсолютные и относительные
погрешности счета, пользуясь статистикой распределения Пуассона:
Абсолютные погрешности:
σ β+γ эт = √(∑Nэт) = √ 4337 = 65,86 имп/2000 с
σ β+γ обр = √(∑Nобр) = √ 3165 = 56,25 имп/2000 с
σ γ эт = √( ∑Nобр) = √ 3197=56,54 имп/2000 с
σ γ обр = √(∑Nобр) = √ 2977=54,56 имп/2000 с
σ β эт = √(σ β+γ эт^2+ σ γ эт^2) = 87 имп/2000 с
σ β обр = √( σ β+γ обр^2+ σ γ обр^2) = 78 имп/2000 с
Относительные погрешности:
δ β+γ эт = (σ β+γ эт/∑Nэт)*100% = (√ 4337/4337)*100% = 1,52%
δ β+γ обр = (σ β+γ обр/∑Nобр)*100% = (√ 3165/3165)*100% = 1,78%
δ γ эт = (σ γ эт/∑Nэт)*100% = (√ 3197/3197)*100% = 1,77%
δ γ обр = (σ γ обр/∑Nобр)*100% = (√ 2977/2977)*100% = 1,83%
δ β эт = (σ β эт/∑Nэт)*100% = (87/1140)*100% = 7,61%
δ β обр = (σ β обр/∑Nобр)*100% = (78/188)*100% = 41,7%
Расчет удельной массовой активности образца(Aобр):
Aуд обр = (Aуд эт*Nобр)/Nэт = (1.3*10-7*188)/1140 = 0.214 * 10-7 Ки/кг
Оценка погрешности расчетов удельной массовой активности образца:
Относительная погрешность:
δAуд обр = √( δ Nобр2+ δ Nэт2) = √(0,4172+0,07612) = 0,424
Абсолютная погрешность:
σAуд обр = ±(Aуд обр* δAуд обр) = ±(0.214 * 10-7 *0,424) = ±0,091 * 10-7 Ки/кг
Полученное значение удельной бета-активности необходимо сравнить с ПДД, для удобства, сведем данные в таблицу 2:
Таблица 2. Данные для сравнения.
|
Ауд обр, Ки/кг |
ПДД для воды, Ки/кг |
|
(0.214±0,091) * 10-7 |
1,2*10-7 |
Вывод по работе
Исследуемый образец (овес), загрязненный β-нуклидами, с удельной бета-активностью образца (0.2144±0,091) * 10-7 Ки/кг образца находящейся в пределах допустимой нормы, так как удельная бета-активность образца меньше предельной допустимой дозы для воды.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
