Оценка загрязненности продуктов питания

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 (а_эт), удельная массовая активность образца может быть вычислена по формуле:

а_обр=а_эт*N_обр/N_эт , где N_обр , N_эт – 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  A_удэт = 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

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 , ∑N_γ 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.

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.