Pomiar dawki promieniowania jądrowego, FIZYKA2, POMIAR DAWKI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO NA WYBRANYCH STANOWISKACH PRACY


POMIAR DAWKI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO NA WYBRANYCH STANOWISKACH PRACY

Prawo rozpadu promieniotwórczego.

Samorzutną przemianę jądra atomowego, w wyniku której emituje ono cząstkę α (promieniowanie α), elektron (promieniowanie β) lub falę elektromagnetyczną (promieniowanie γ) przechodząc w inne jądro lub to samo jądro, lecz w innym stanie energetycznym, nazywamy rozpadem promieniotwórczym.

Prawo, które określa ilościowo zmianę w czasie liczby jąder rozpadających się, nazywamy prawem rozpadu promieniotwórczego. Matematycznie zapisuje się je następująco:

N ( t ) = N0 e-λ t (1)

gdzie: N0 - liczba jąder pierwiastka promieniotwórczego ulegających rozpadowi w chwili t = 0, od której zaczynamy liczyć czas,

N ( t ) - liczba jąder, które po czasie t nie uległy jeszcze rozpadowi,

λ - tzw. stała rozpadu, czyli wielkość, która charakteryzuje prawdopodobieństwo rozpadu pojedynczego jądra w jednostce czasu. Jej jednostką w układzie SI jest [s-1].

Dla scharakteryzowania szybkości rozpadu wprowadza się obok stałej rozpadu następujące wielkości:

  1. czas połowicznego zaniku - czas, po którym liczba jąder mogących ulec rozpadowi zmniejszy się do połowy (czyli do N0/2)]

T = = [s] (2)

  1. średni czas życia jądra atomowego

τ = = 1,44 T [s] (3)

  1. radioaktywność źródła, czyli liczbę rozpadów pewnej ilości substancji promieniotwórczej w jednostce czasu

A = = λ N ( t ) = λ N0 e-λ t = A0 e-λ t [s-1] (4)

gdzie: A0 = λ N0 jest radioaktywnością źródła w chwili t = 0.

Jądra atomowe mogą się rozpadać na różne sposoby poprzez emisję różnych rodzajów promieniowania ( α , β , γ ).

Radioaktywność.

Radioaktywnością nazywamy liczbę rozpadów jąder atomowych danej substancji promieniotwórczej w jednostce czasu. Jednostką radioaktywności w układzie SI jest 1 [Bq] (bekerel). Jest to radioaktywność źródła, w którym zachodzi 1 rozpad w czasie 1 sekundy. Często spotykaną jednostką radioaktywności jest 1 [Ci] (kiur). Jest to radioaktywność źródła, w którym zachodzi 3,7 * 1010 rozpadów na sekundę

1 [Ci] = 3,7 * 1010 [Bq] (5)

Dawka ekspozycyjna.

Jednostki dawki ekspozycyjnej definiuje się poprzez skutki wywołane promieniowaniem w jednostce objętości lub jednostce materii. Dawkę ekspozycyjną można mierzyć w jednostce [C/kg] (kulomb/kg) lub [R] (rentgen). Dawka ekspozycyjna wynosi 1[C/kg], gdy w jednym kilogramie napromieniowanej substancji zostanie wytworzony przez jonizację ładunek każdego znaku równy 1 .

1 [R] jest dawką ekspozycyjną promieniowania, które w 0,001293 [g] suchego powietrza wytwarza ładunki jonizacyjne równe jednostce elektrostatycznej ładunku. Wobec tego:

1 [R] = 2,58 * 10- 4 [C/kg] (6)

Dawka pochłonięta.

Dawka pochłonięta jest miarą energii promieniowania jądrowego pochłoniętej w jednostce masy napromieniowanej substancji. Jej jednostką w układzie SI jest 1 [J/kg]. Ta jednostka dawki pochłoniętej nazywana jest grejem ([Gy])

1 [Gy] = 1 [J/kg] (7)

Dawka pochłonięta jest równa 1 [Gy], gdy w 1 [kg] masy napromieniowanej substancji została pochłonięta energia promieniowania równa energii 1 [J].

Inną często spotykaną jednostką dawki pochłoniętej jest 1 [rad]. Dawka 1 rada odpowiada pochłonięciu energii 100 ergów promieniowania w 1 gramie substancji ( 1 erg = 10- 7 J). Wobec tego:

1 [rad] = 10- 2 [Gy] (8)

Biologiczny równoważnik dawki pochłoniętej.

Skutki biologiczne promieniowania zależą nie tylko od dawki pochłoniętej, ale również od gęstości jonizacji wytworzonej w tkance przez promieniowanie, a ta z kolei zależy od rodzaju promieniowania. Dlatego określa się biologiczny równoważnik dawki pochłoniętej (H), który jest równy iloczynowi dawki pochłoniętej (D) i bezwymiarowego współczynnika jakości promieniowania (Q):

H = Q D (9)

Jednostką biologicznego równoważnika dawki pochłoniętej w układzie jednostek SI jest 1[Sv] (sivert). Ponieważ współczynnik jakości promieniowania jest wielkością bezwymiarową, jednostka biologicznego równoważnika dawki posiada ten sam fizyczny wymiar [J/kg] co jednostka dawki pochłoniętej 1 [Gy]. Chociaż:

1[Sv] = [J/kg] (10)

to nie należy mylić znaczenia tej jednostki z dawką pochłoniętą, czyli 1 [Gy].

W literaturze najbardziej rozpowszechnioną jednostką biologicznego równoważnika dawki jest rem:

1 [rem] = 10-2 [Sv] (11)

Moc dawki.

W odniesieniu do dawki ekspozycyjnej, dawki pochłoniętej i biologicznego równoważnika dawki pochłoniętej definiuje się pojęcie mocy dawki jako dawki promieniowania w jednostce czasu. W użyciu są jednostki mocy na sekundę, godzinę, tydzień i rok. Warto przy okazji zaznaczyć, że spotyka się w użyciu radiometry do pomiaru mocy dawki, które są wyskalowane w następujących jednostkach mocy dawki ekspozycyjnej:

[pA/kg] = 10-12 [C * s -1 * kg -1]

lub

[nA/kg] = 10-9 [C * s -1 * kg -1]

W obliczeniach mocy dawki należy stosować następujący przelicznik:

10 [mR/h] = 0,7 [nA/kg] (12)

Biologiczne skutki oddziaływania promieniowania jądrowego.

Biologiczne skutki oddziaływania promieniowania na organizmy żywe dzielimy z grubsza na:

  1. skutki somatyczne, polegające na uszkodzeniu komórek utrzymujących procesy życiowe,

  2. skutki genetyczne, wywołane uszkodzeniem komórek odpowiedzialnych za przekazywanie cech dziedzicznych.

Charakter i przebieg choroby popromiennej na ogół zależy od wielkości dawki. Przy dawkach o wielkości do 25 remów brak jest wyraźnych objawów klinicznych. Przy dawkach od 25 do 200 remów występują zmiany w obrazie morfologicznym krwi. Jawne objawy choroby popromiennej pojawiają się przy dawkach przekraczających 100 - 200 remów. Pierwsze objawy to mdłości, wymioty, bóle głowy, które dają znać o sobie w kilka godzin po napromieniowaniu. Dawka od 300 do 500 remów na całe ciało stanowi dawkę śmiertelną dla 50 % napromieniowanych osób. Przyczyną śmierci jest uszkodzenie tkanek krwiotwórczych. Przy dawkach od 1000 do 5000 remów przyczyną śmierci są głównie uszkodzenia przewodu pokarmowego, a choroba trwa od 1 do 2 tygodni. Dawka powyżej 10000 remów powoduje śmierć w ciągu kilku godzin.

Do zmian somatycznych opóźnionych występujących w organizmie w czasie od kilku miesięcy do kilku lat po napromieniowaniu należy zaliczyć białaczkę, choroby nowotworowe, zmętnienie soczewki oka.

Skutki genetyczne napromieniowania są jeszcze stosunkowo mało znane z uwagi na zbyt krótki czas występowania powszechnych narażeń ludzkości na promieniowanie. Mechanizm powstawania efektów genetycznych związany jest z uszkodzeniami wywołanymi przez promieniowanie w genach, które są odpowiedzialne za przekazywanie cech dziedzicznych.

Biologiczna skuteczność promieniowania jądrowego zależy od rodzaju i energii promieniowania oraz od typu tkanki lub organu, który uległ napromieniowaniu.

Przebieg ćwiczenia.

A1) Zanotować: symbol chemiczny, okres połowicznego rozpadu, średni czas życia, schemat rozpadu, radioaktywność w chwili sporządzenia świadectwa pomiarowego źródła promieniowania.

B1) Zmierzyć moc dawki: wewnątrz otwartego sejfu, w którym przechowywane są źródła promieniowania, w odległości 1 i 2 metrów od otwartego sejfu, bezpośrednio przed zamkniętym sejfem

B2) Zmierzyć moc dawki na kilku stanowiskach pomiarowych, na których : są stosowane i nie są stosowane źródła promieniotwórcze.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
WPŁYW PROMIENIOWANIA KOSMICZNEGO NA KLIMAT, Stanowisko naukowców i polityków
Wpływ promieniowania jądrowego na komórki żywe, fizyka
Wpływ promieniowania jądrowego na komórki żywe
Wpływ promieniowania jądrowego na komórki żywe
Wpływ promieniowania jonizującego na materiał biologiczny
tabela pomiarow temperatury i wilgotnosci pomieszczen magazynowych w przedszkolu, organizacja-pracy
wpływ promieniowania UV na organizm
Pomiar profilu zwierciadła wody na przelewie o szerokiej koronie stary office, Inżynieria Wodna, Bud
Badanie widma promieniowania termicznego na przykładzie 01, promieniowanie termiczne
Wpływ promieniowania elektromagnetycznego na organizm człowieka
Wpływ promieniownia UV na skórę
WPŁYW PROMIENI UV NA ORGANIZM LUDZKI, technik usług kosmetycznych, kosmetologia
DERMATOLOGIA Szkodliwy wpływ nikotyny i promieni UV na organizm człowieka, PRACE PISEMNE na studia,
Badanie widma promieniowania termicznego na przykładzie 03, Tabela do sprawozdań

więcej podobnych podstron