Каким прибором измеряют радиацию

Давно мы не говорили о снаряжении. Давно. Нужно это упущение устранить.

Предлагаю вспомнить о  том , что  окружает нас повсеместно. О невидимом. Без вкуса, цвета и запаха, и оттого, особенно опасном. Да-да! У человека нет органов чувств, которые могли бы дать ему сигнал об этом. Как вы уже догадались, речь пойдет о радиации, а если более конкретно, о портативных приборах для измерения этой самой радиации. Тем, кто много путешествует по просторам России этот прибор может здорово помочь. Современные дозиметры легки, универсальны, автономны и могут крепиться на панель  автомобиля.

Понимая, что  для многих слова: “рад”, “кюри”, “зиверт”,  и т.п. вызывают “кашу в голове” и порождают тревогу,  постараюсь изъясняться  максимально простыми словами.)

современные дозиметры

Идея внести дозиметр в список снаряжения появилась не сразу. Катались мы с напарником на автомобиле по всему восточному Оренбуржью больше года: смотрели на мраморные скалы, фотографировали гранитные карьеры,  лазили по пещерам и  курганам.  Встречалось нам много отвалов от шахт, брошенные военные точки и другие  объекты.

вскрытый курган

Кем-то вскрытый курган. Ясненский район. Оренбургская область

террикон шахты

Террикон шахты Новокапитальная. Ясненский район. Оренбургская область

И наконец, после попутного посещения одной такой  бывшей стратегической  военной точки (ракет шахтного базирования) появилась четкое понимание, или даже лучше сказать, осознание,  неизбежности приобретения данного прибора.

стратегический объект брошенный

Стратегический объект с МБР “Сатана” шахтного базирования (брошенный)

стратегические объекты россии

Голубая полоса видимо от избыточного излучения :)

стратегический военный объект

-1 этаж

брошенные объекты фото

МБР Сатана

Под этой многотонной крышкой стояла наша Воевода (по классификации НАТО “Сатана”)

Итак, тема урока – выбор дозиметра для путешествий.

Скажу сразу: рассуждать о вариантах ядерного взрыва, аварии на АЭС и прочих ЧП  в данной статьи не будем – это совершенно отдельная и довольно обширная тема. Она уже относится к вопросам выживания. Нас же интересует больше личная экология, а именно,  как обнаружить  источник повышенного радиационного фона.

РП Термин: Радиация (ионизирующее излучение) – это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. В общем, ничего хорошего :)

Радиооактивное излучение бывает следующих видов:

1) альфа-частицы (Радон, Торон, Кобальт-60, Уран)  – положительно заpяженные; задеpживаются наpужным омеpтвелым слоем кожи; очень опасны пpи внутpеннем облучении: чеpез легкие и пищеваpительный тpакт;

Внутреннее облучение значительно опаснее внешнего. 

Особеннось №1. Альфа частицы имеют  крайне низкую проникающую способность (ядра гелия просто не пробьют одежду), но очень высокую энергию т.е. альфа-активная грязь не опасна, пока не попала к вам внутрь.

Внутри каждое такое ядррышко начинает вас “тупо убивать” причем делает это постоянно, без перерыва на обед. То есть, если вы вдохнули альфу-частичку (например дорожная пылинка), то она прилипнет изнутри вашего организма и начнет негативно воздействовать в дальнейшем. И будет там всегда.

Для доступности восприятия, приведу один пример.  Литвиненко отравленного полонием -210 (полоний тоже альфа активен) помните? Ведь за считанные недели человек из здорового превратился…ну все все знают.  Представьте мельчайший кристаллик соли. Теперь разделите его на 1000 кусочков.  Дуньте на них… Теперь мысленно пройдите через это облако и вдыхайте. Эта мелкая пыль облепляет ваши глаза (они же мокрые), попадают на слизистые носа, в гортань ( а потом в трахеи и легкие, вы же продолжаете дышать). А если на вашем теле есть открытые ранки, то пыль попадет сразу в кровь…  Простите за столь натуралистичное изображение, но так мне кажется оно понятнее. Лучше только у Беркема.

И все.

К сожалению этот процесс необратим, вопрос только в количестве альфа-препарата попавшего внутрь (например, съели что-то грязными руками).

Особенность №2. Обнаруживать и измерять альфа- загрязнение  довольно неудобно, и теоретически реально  вдохнуть эту пылинку даже за много-много километров от места поражения. Все зависит от ветра, обуви, автомобильных шин…словом от разносчиков альфа-грязи.  Где окажется эта пылинка предположить сложно.

Но есть и хорошая новость :)   С большой долей вероятности вы все -таки с чистой альфой никогда и не столкнетесь. Поэтому спите спокойно, если это конечно не техногенная авария.

Основные правила гигиены при возможном альфа загрязнении  – ничего не трогайте  и оденьте хотя бы респиратор или марлевую повызку. Лучше полноценную маску и для защиты глаз.   Курить в том месте нельзя! Принимать пищу тоже! Уходите как можно дальше, а потом избавляйтесь от вещей и принимайте душ с мылом. Но…это мы опять скатываемся в военно-прикладной тематике. Хотя последние события на Украине  оптимизма в стиле “Peace of peace” не прибавляют.

2) бета-частицы (Калий-40, Цезий-137, Рутений-106, Тритий, Прометий-147, Стронций-90)   –  обладают не высокой удельной энергией и пpоникают в тело лишь на на несколько сантиметpов. Поражающее действие не слишком сильное (хотя это отколичества зависит).

Обнаруживается бета- излучение легко, но оно так же малополезно для здоровья, как и альфа – и самая большая их опасность при попадании внутрь организма.

 Хорошая новость:  если вы не работник атомпрома с бета-излучением  вы скороее всего никогда  и не столкнетесь.

3) гамма-частицы  (Цезий137. Кобальт60, Цинк-65)  – электpо-магнитное излучение; имеют высокую пpоникающую способность.

Вот это уже актуально!

Это именно то, что люди чаще всего подразумевают под словом “радиация”. Гамма-излучение имеет ту же электромагнитную природу, что и видимый свет, однако обладает гораздо большей проникающей способностью.  То   есть нечто такое, что “проходит (просвечивает) через любую преграду”. (“просвечивает” оно конечно же не “любую” преграду, но в целом  “пробивает” довольно успешно).
Если грубо, то отличие гамма-излучения  от альфа и бета-излучения  состоит в следующем:  гамма-излучение не расходуется, пробивая преграду.   И если бета-электрон и альфа-частица влетая в клетку повреждают ее и теряют свою силу, то гамма-излучение ни одна клетка остановить не в силах, ведь гамма-кванты очень мелкие.  И пролетают эти квантики через весь наш организм совершенно свободно.  Вот основная задача поискового  дозиметра в первую очередь – помочь вам найти источник гамма-излучения и показать его мощность. Мой стограммовй “Полимастер” висит у меня на ремне и постоянно сканирует поле. Если вдруг он  обнаруживает превышение – звучит сигнал  и вибрация. Это удобно. 

Дозиметр Полимастер

И вот  если прибор  обнаружил  этот нехороший источник  (я сегодня как раз обнаружил) ваша основная задача  уйти как можно дальше от этого места. С этим, я думаю, вопросов  нет.

Ваше спасение – это  расстояние, время и вещество:

  • Расстоянием – излучение уменьшается с удалением от компактного источника пропорционально квадрату расстояния.  Например, если на расстоянии 1 метр от источника радиации дозиметр фиксирует 1000 мкР/час, то уже на расстоянии 5 метров показания снизятся приблизительно до 40 мкР/час.
  •  Временем – чем меньше время пребывания вблизи источника радиации, тем меньше получите дозу облучения.
  • Веществом – необходимо стремиться, чтобы между Вами и источником радиации оказалось как можно больше вещества: чем его больше и чем оно плотнее, тем большую часть радиации оно поглотит. Слой, полностью гасящий, поглощающий излучение:  Альфа-частицы имеют максимальный пробег в воздухе равный 9-10 сантиметров и только доли миллиметра в живом теле. Бетта – до нескольких метров в воздухе и до 1 сантиметра в тканях организма. Гамма и жесткое рентгеновское – десятки километров в воздухе нижних слоёв атмосферы; два-три метра бетона или четырёхметровая кирпичная стена; полуметровый слой из металла (железо или сталь, если защита из свинца, тогда его суммарная толщина должна быть 15-25 сантиметров).

На ниже представленных картах видны основные проблемные территории нашей страны:

карта радиационного загрязнения россии

Это карта заражения территории после аварии на Чернобольской АЭС:

карта радиационного заражения

А это территории т.н. Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС) после аварии 1957 г. на заводе Маяк. С 1968 года на этой территории образован Восточно-Уральский государственный заповедник.

радиационный фон карта

карта радиационного баланса

карта радиационной загрязненности россии


Вот поэтому дозиметр нужен не только для путешествий, но для проверки своей среды обитания: дома. квартиры, машины, офиса… Чтобы не копить дозу внутри себя. Не забываем, что даже те рентгенобследования , которые вы делали будучи  еще ребенком – останутся внутри вас навсегда.

Необходимо понять –  даже если фон не сильно превышает допустимый вы будете получать это облучение в течение длительного времени. И еще большой вопрос что хуже – быстро, но много или  постоянно, но помаленьку. Гамма-излучение  будет просвечивать вас постоянно, днем и ночью, если вы вовремя не обнаружите источник.

В 1972 г. Абрам Петко  сделал случайное открытие.  Он установил, что при длительном облучении мембраны клеток прорывались при существенно более низкой суммарной дозе, чем если бы эта доза давалась короткой вспышкой, как при рентгеновском исследовании.

Так, облучение с интенсивностью 26 рад/мин разрушало клеточную мембрану за 130 минут при суммарной дозе в 3500 рад. При облучении же с интенсивностью 0,001 рад/мин (в 26000 раз меньше) было достаточно 0,7 рад (время около 700 мин). То есть для того же эффекта хватало дозы в 5000 раз меньше.

Был сделан вывод, что малые дозы при хроническом облучении оказались более опасными по последствиям, чем большие дозы краткосрочного (острого) облучения.

4) Нейтронное излучение (Плутоний)  –  поток тяжелых нейтральных по заряду частиц.

Сразу выделю ряд неприятных особенностей.

Особенность №1 Нейтроны “прошивают” еще хлеще. чем гамма-кванты, потому как гамма-частиц много и они мелкие, а нейтронов мало и они большие.  Понятно сравнение? Швырнуть в лицо горстью песка или сразу кирпичом :)
Ослаблять нейтронный поток способны лишь (из широкоизвестных материалов) вода, полиэтилен да парафин.

Особенность №2 Нейтронное излучение  способно превращать атомы облучаемого препятствия в изотопы. То есть, часть нейтронов даже не заметит преграду, и улетит себе дальше. А часть – попадет  в атомы,  ну допустим кирпичной стены,  и сделает обычные кальцый, кремний и углерод – радиоактивными. И они сами начнут светиться на все вокруг бета и гамма-излучением.  Вот так.

И снова хорошая новость – в обычной жизни в с нейтронами вы не столкнетесь. Честно-честно :)

5) Рентгеновское излучение (Америций-241)   – подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце – один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.

Единицы измерения радиации

Мерой радиоактивности служит активность. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Это можно и не запоминать :)

При этих распадах источник испускает ионизирующее излучение. Мерой ионизационного воздействия этого излучения на вещество является экспозиционная доза. Часто измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 Рентген – довольно большая величина, на практике удобнее пользоваться миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями Рентгена.

Действие распространенных профессиональных и бытовых дозиметров основано на измерении ионизации за определенное время, то есть мощности экспозиционной дозы. Единица измерения мощности экспозиционной дозы – микроРентген/час.

Мощность дозы, умноженная на время, называется дозой. Мощность дозы и доза соотносятся так же как скорость автомобиля и пройденное этим автомобилем расстояние (путь).

Обратите внимание!Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы. Измеряются, соответственно, в Зивертах (Зв) и Зивертах/час.   В быту можно считать, что 1 Зиверт = 100 Рентген. 

Уровни облучения

Запомните, а лучше запишите, нормой для человека считается доза радиации от 0 до 0.2 МкЗв/ч (от 0 до 20 мкР/ч)

1 миллизиверт (мЗв. mSv) = 0.001 зиверт 
1 микрозиверт (мкЗв. µSv) = 0.001 милизиверт

Некоторые примеры:

0.22 МкЗв/час – обычный радиационный фон, которому подвергаются все люди в повседневной жизни;

1.00 МкЗв/час – облучение получаемое экипажем самолета совершающего перелет Токио – Нью-Йорк через Северный полюс;

2.28 МкЗв/час – средний допустимый уровень облучения для работников атомной промышленности;

11.42 МкЗв/час – уровень резко увеличивающий вероятность развития рака;

40.00 МкЗв на протяжении жизни – основание для эвакуации людей после катастрофы в Чернобыле;

114.15 МкЗв разовая доза – вызывает лучевую болезнь с тошнотой и пониженным содержанием белых телец в крови, но не летальный исход;

570.77 МкЗв разовая доза – половина людей получивших такую дозу радиации, умирает в течение месяца.

уровни радиоактивного облучения

Так, пассажир реактивного самолёта за 4 часа полёта получает в среднем дозу в 0,027 мЗв (2,7 мбэр), ибо уровень (или фон) космического излучения в салоне самолёта достигает 200 мкР/час и выше, в зависимости от высоты полёта.

 Люди, живущие на высоте 2000 м над уровнем моря, получают дозу в 3-4 раза большую, чем живущие на уровне моря (без учёта “земной” радиации), так как на уровне моря “космический” фон составляет 0,03 мкЗв/час (3 мкР/час), а на указанной высоте – 0,1 мкЗв/час (10 мкР/час). Живущие на экваторе получают меньшую дозу, чем северяне, и т. д.

Воздействие радиации на человека

Воздействие радиации на человека называют облучением. Основу этого воздействия составляет передача энергии радиации клеткам организма.

Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли, лучевое бесплодие, лучевую катаракту, лучевой ожог, лучевую болезнь.

Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, и поэтому для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых.   Кpайне опасна pадиация для плода беpеменной женщины.

Целесообразно выделять четыре стадии острой лучевой болезни: легкую, средней тяжести, тяжелую и крайне тяжелую.  К легкой относятся случаи относительно равномерного облучения в дозе от 0.1 до 0.2 Зв, к средней – от 0.2 до 0.4 Зв, к тяжелой – от 0.4 до 0.6 Зв, к крайне тяжелой – свыше 0.6 Зв. При облучении в дозе менее 0.1 Зв говорят о лучевой травме.

Теперь давайте разберемся из каких источников мы ежедневно набираем себе годовую дозу облучения.

4/5 облучения сpедний человек получает от естественного фона. 

До 70 % естественного облучения человек получает от pадиоактивного  pадона. Родон это такой нехороший газ, который  в значительных количествах накапливается в непpоветpиваемых помещениях за счет выделения из гpунта и из стpоительных матеpиалов. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в таких помещениях в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Но это – в среднем. А если помещение сильно загерметизировано (например, с целью утепления) и редко проветривается, то концентрация радона может быть в десятки и сотни раз выше. Источниками радона служат фундаменты зданий, строительные материалы (особенно приготовленные с использованием отходов ТЭЦ, котельных, шлаков, золы, пустой породы и отвалов некоторых рудников, шахт, обогатительных фабрик и т. п.), а также вода, природный газ, почва.  

При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких.

  • По возможности не закpывайте в своей комнате фоpточку, особенно живя на первых этажах. Сразу предрешаю вопрос и отвечаю: радон дозиметром не измерить.

  • На веpхних этажах pадона меньше, чем на нижних.
  • Оклейка стен обоями снижает выделение pодона из матеpиала стен.
  • На пеpвом этаже делайте пол без щелей. Пpоветpивайте подвал.
  • Много pодона в аpтезианской воде. Пpи кипячении он в основном улетучивается.
  • Очень опасно попадание в легкие паpов воды с высоким содеpжанием pодона, напpимеp, в ванной комнате.
  • Родон содеpжится в пpиpодном газе. Используйте газовую плиту с вытяжкой.

источники радиационного фона

На что обратить внимание при покупке дозиметра?

Для начала отмечу, что  ДОЗИМЕТРОМ контролируется гамма-излучение.  Альфа и Бета-излучения можно контролировать РАДИОМЕТРОМ. Но бывают универсальные приборы- ДОЗИМЕТРЫ-РАДИОМЕТРЫ.

В принципе, совет профессионалов таков: не гонитесь за многофункциональностью прибора.  Конечно, можно приобрести универсальный  прибор, который будет измерять даже нейтронное излучение, но цена получится запредельная.

Что касается конкретных производителей и продавцов дозиметров —  продукция России, Украины и Белоруссии пользуется популярностью во всем мире. Например, при аварии на Фукусиме, японцы заказывали дозиметры именно у нас. Лично я остановил свой выбор на  – http://polimaster.ru/company/about_us/.  Все было вежливо и четко.

Количество и тип детектора: Обычно Это счетчик Гейгера-Мюллера.  Если будет еще и  сцинтиллятор CsI(T) – совсем хорошо.

Класс: Профессиональный прибор имеет более совершенные технические характеристики и более прочное исполнение, что позволяет его применять на предприятиях в так называемых, промышленных условиях, но их стоимость довольно высока (от 30000-40000 руб.)   Тогда как бытовым прибором можно контролировать радиационный фон в квартире или, в крайнем случае, на даче. В таком приборе, как правило, минимум функциональных возможностей, но его вполне достаточно для оперативной оценки обстановки дома.

Профессиональный прибор отличается от бытового  прежде всего наличием свидетельства о поверке государственного образца. Данный документ позволяет делать официальные заключения на основе показаний профессионального дозиметра относительно радиационной обстановки на исследуемой территории.  Думаю, вам это не требуется. Если ваш бытовой дозиметр покажет существенное превышение фона от  бетонной стены в вашей квартире, органы Санэпидстанции обязаны по вашему заявлению, обследовать эту стену и выдать официальное заключение.

Точность. Даже у большинства  профессиональных моделей предел допускаемой основной относительной погрешности+-20%. Тут многое зависит от внешних факторов. У бытовых – в среднем 30-40%.

Цена. Уже обсуждали выше.

Диапазон индикации мощности эквивалентной дозы. Чем больше, тем лучше.

Время измерения. На мой взгляд,  – важный параметр. Стоять возле каждой вещи по 30-40 сек. быстро надоест… У моего прибора – 0,25 сек.

Тип сигнализации    визуальная, звуковая, вибрационная.  Это стандарт для всех.

Количество событий истории работы прибора в энергонезависимой памяти.  Лично для меня данный   параметр не важен

Степень защиты корпуса прибора. Ударопрочная пластмасса – вполне рабочий вариант. Но если есть возможность докупить защитный кожух – это было бы разумно сделать.

Питание прибора. Время непрерывной работы прибора от одного элемента питания. Это вопрос автоносности и взаимозаменяемости.  У меня 1 батарейки АА (“пальчиковой”) хватает на 1000 часов! Такой же тип батареек я использую в навигаторе – вот и взаимозаменяемость.

Диапазон рабочих температур. Чем шире – тем лучше.

Габариты и масса. Чем меньше – тем лучше, чем больше – тем круче (особенно с выносной штангой) :)

Некоторые опции проф. аппаратуры:

 - режим оперативного контроля удельной активности 137Cs в жидких и сыпучих пробах в полевых условиях;

 - возможность измерять плотность потока альфа- и бета-частиц с загрязненных поверхностей, мощность амбиентного эквивалента дозы и дозу рентгеновского и гамма-излучения;

 - энергонезависимая память и чтение записанных данных на табло или персональный компьютер;

 - возможность дальнейшего дооснащения прибора дополнительными блоками детектирования, по мере необходимости

 – измерение дозы полученной владельцем др.

 В любом случае, лучше иметь хоть какой-нибудь прибор, чем полагаться “на авось”. Кстати, сейчас очень популярны модели дозиметров встроенные в наручные часы –  вот Вам и повседневная защита.

В заключение хотел бы сказать следующее: эволюция предусмотрела для нас определенный запас прочности, ведь естественный радиационный  фон это нормальная для нас среда обитания.  Не нужно превращаться в радиофоба, но и бравировать  своей “храбростью”  не стоит (тем более это быстро проходит после посещения онкодиспансера). Я призываю вас быть отвественными за себя и своих близких. Безопасность стоит дорого, но она того стоит.

Здоровья Вам и  Вашим близким.

Поделиться в соц. сетях

0
Вы можете оставить комментарий, или отправить trackback с Вашего собственного сайта.

Написать комментарий
Нам интересно Ваше мнение!

*