11. Sztuczne źródła

promieniowania

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat człowiek wytworzył

kilka tysięcy radionuklidów i posługuje się energią

jądrową w różnych celach:

- broń jądrowa,
-   produkcja energii elektrycznej,
-   medycyna,
-   wykrywanie pożarów,
-   świecące tarcze zegarowe,
-   poszukiwania geologiczne,
- badania naukowe.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Dawki indywidualne otrzymywane ze

sztucznych źródeł promieniowania

są bardzo różnorodne.

Statystycznie biorąc, średnio na 1 człowieka,

są to dawki znacznie mniejsze od dawek

otrzymywanych ze źródeł naturalnych.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

procent rocznego skutecznego

równoważnika dawki w skali

światowej

źródła
naturalne

zastosowanie

promieniowania
w diagnostyce

medycznej
wybuchy
jądrowe
w atmosferze

←energetyka
jądrowa

11.1. Wybuchy jądrowe

W czasie eksplozji jądrowej powstaje ok. 200

izotopów promieniotwórczych od Z = 30 (cynk) do Z = 65
(terb).

Ilość powstałych produktów radioaktywnych zależy

od rodzaju bomby i miejsca wybuchu.

Ogólnie wybuch bomby o energii 20 kiloton TNT

jest równoważny
500000 ton radu wraz z jego produktami rozpadu !

Powstałe izotopy w większości są krótkożyciowe.
* Około 70% izotopów ma < 1 doby.
* Tylko 8% izotopów ma > 1 rok.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

T

2

/

1

T

2

/

1

Szacunkowe ilości niektórych radionuklidów

wytworzonych przez powietrzne wybuchy jądrowe w

latach 1945-1980.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Izotop

Okres

półrozpadu

10

6

GBq

Jod-131

Stront-89

Cer-144

Cez-137

Stront-90

8 dni

51 dni

284 dni

30 lat

29 lat

1270

295

67,5

4,4

0,2

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Całkowite obciążenie zbiorowym równoważnikiem dawki

od wszystkich wybuchów w atmosferze ocenia się na

30 mln osobo-Sv.

Do 2005 r. ludność otrzymała jedynie 15% dawki;

pozostałą część ludność będzie otrzymywała przez dalsze

dziesiątki lat.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Maksima

przypada
ją na lata

1958-
1959

i

1963-

1964

Maksima

przypada
ją na lata

1958-
1959

i

1963-

1964

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11.2. Energetyka jądrowa
Liczba elektrowni na świecie.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Po 1986 r., tj. po awarii w Czarnobylu liczba

nowouruchamianych

reaktorów energetycznych uległa zmniejszeniu.

W 2007 r. w 26 krajach czynnych było 490 reaktorów

jądrowych wykorzystywanych do produkcji energii

elektrycznej. W budowie było 35 elektrowni.

Największy udział elektrowni atomowych w produkcji
energii elektrycznej:

-

Litwa

76%

-

Francja

75%

-

Belgia

57%

-

Szwecja

51%

-

Polska

0%

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Elektrownie jądrowe położone najbliżej Polski

(w nawiasach odległości od granicy z Polską):

- Ignalino

(2 reaktory) 250 km

- Równe

(3 reaktory) 140 km

- Chmielnicki

(1 reaktor)

175 km

- Mochovce

(1 reaktor)

125 km

- Paks

(4 reaktory) 307 km

- Bohunice

(4 reaktory) 138 km

- Dukovary

(4 reaktory) 122 km

- Krumel

(1 reaktor)

258 km

- Barsebeck

(2 reaktory) 210 km

- Oskarshamn

(3 reaktory) 295 km

- Temelin

(1 reaktor) 100 km

11. Sztuczne źródła

promieniowania

W sumie ocenia się, że

cały cykl jądrowy cykl

paliwowy powoduje

obciążenie

równoważnikiem dawki

ok. 6 osobo Sv na każdy

1 GW wyprodukowanej

energii elektrycznej w

ciągu roku.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Poważnym problemem są odpady radioaktywne związane

z przeróbką rudy i paliwem jądrowym (wypalanym).

Czas po zakończeniu pracy

reaktora, lat

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Wszystkie reaktory jądrowe na Świecie produkują obecnie

ok. 13000 ton zużytego paliwa.

Sposoby pozbywania się wypalonego paliwa:
 
- reprodukcja na drodze chemicznej oddzielanie uranu i
plutonu,

-

składowanie

w

specjalnie

skonstruowanych

pomieszczeniach,

- cmentarzyska: kopalnie, głębiny morskie,

- przekształcanie: konwersja odpadów na krótkożyciowe
izotopy
(w trakcie badań).

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Dwa typy reaktorów jądrowych

Wodny - wrzący

typ RMBK (Czarnobyl)

Wodny - ciśnieniowy

typ PWR (Three

Mile/Island)

woda - chłodziwo
grafit - moderator

woda - jako chłodziwo i
moderator

nie ma obudowy
bezpiecznej

jest obudowa bezpieczna

reakcja łańcuchowa
wzrasta
przy utracie
chłodziwa

reakcja łańcuchowa ulega
przerwaniu przy utracie
chłodziwa

zagrożenie pożarowe
w reaktorze (grafit !)

brak zagrożenia
pożarowego

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Reaktor: blok grafitowy z
1693
kanałami

chłodzącymi w
każdym po dwa

elementy

Reaktor: zbiornik
ciśnieniowy z 194
elementami

paliwowymi

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Katastrofa reaktora czwartego bloku Elektrowni

Atomowej

w Czarnobylu – 26.04.1986 r.

- w trakcie obniżania mocy reaktora przeprowadzono
próby przy wyłączonym systemie awaryjnego chłodzenia

- nagły wzrost ciśnienia i mocy, odparowanie wody i
zniszczenie cyrkonowych rur ciśnieniowych

Zr + 2H

2

O  ZrO

2

+ 2H

2

 wybuch i zniszczenie górnej części budynku

- zapalenie się grafitu

- wydostanie się produktów rozszczepienia na zewnątrz

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Skutki katastrofy

* Do atmosfery przeszło m.in:

9

∙10

16

Bq

Cs-137

= 30 lat

2

∙10

8

Bq

I-131

= 8 dni

 * 116 tysięcy ludności ewakuowanej otrzymało średnio

dawkę

120 mSv/rok.

T

2

/

1

T

2

/

1

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Skutki katastrofy (cd)

*Awaria spowodowała wydzielenie produktów
rozszczepienia na wysokości 1200 m:
- ok. 100 % gazów szlachetnych
- 20 % jodu
- 10-13 % cezu
- 2-4 % stałych produktów rozszczepienia

* Wiatr:
- najpierw w kierunku pół-zach. (Finlandia - sygnał
27.04.)
- potem wiatr zachodni - sygnał w Polsce 28.04.
- następnie wiatr w kierunku północnym

W sumie wydzieliło się 3∙10

7

Ci produktów

rozszczepienia, tj. 3,5% zawartości reaktora

Odbudowa bloku IV-go  sarkofag betonowy  odbiór
6.11.1986 r.  ułożono ok. 400 000 m

3

betonu

Skutki:

- w strefie 30 km,

- poza strefą.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła promieniowania

Pomiary aktywności w Polsce po awarii elektrowni

jądrowej Czarnobyl

RODZAJ

POMIARU

Przed

awari

ą

28.0

4

29.04

30.04

01.05

02.05 03.05

Powietrze,
Bq/m

3

0,1

0,8-

87

0,9-

571

0,3-

514

0,3 -

110

0,5 -
- 4,9

0,55 -

- 6,7

Mleko,
Bq/dm

3

42

-

30-

- 2000

42-

- 1770

23 -

955

35-

990

37-

583

Woda
wodociągow
a, Bq/dm

3

0,4

-

6,7-48

0,2-74

0,3-

101

0,3-

-111

0,7-

37

Trawa,
Bq/kg

322

-

2400-
-5000

32000-

-

105000

2700-

-87000

3600-

-

5200

0

3440-

-

4900

0

Opad
dzienny,
Bq/m

2

34

-

21-

-2800

26-

-19514

185-

-15000

84-

-

2300

0

37-

-2968

Jak przedstawia się średnia norma aktywności beta

powietrza w Polsce w okresie 1959-1996 ?

Rok

Średnia roczna aktywność beta

powietrza

mBq /m

3

1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965

53

6

55

106
114

23

7

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Jak przedstawia się średnia norma aktywności beta

powietrza w Polsce w okresie 1959-1996 ? (cd)

Rok

Średnia roczna aktywność beta

powietrza

mBq /m

3

1966
1970
1975
1980
1985
1986

>1987

4
5
2
1

0,5

964

1

Poniżej pokazano wydruki komputerowe rezultatów

badania licznikiem całego ciała.

System analizujący segreguje sygnały zależnie od energii

promieniowania, dzięki czemu możemy zidentyfikować

piki na wykresie.

Nieznaczne wzniesienia na drugim wykresie są szumami

i przy przedłużeniu czasu pomiaru stały się mniej

widoczne.

(Pomiary wykonane zostały w ośrodku atomowym w

Kanadzie).

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Badania
liczniki
em
całego
ciała:

maj 1987 r. 

pomiar ciała

prof.

Zagórskiego

maj 1987 r.



pomiar

ciała

mieszkańca

Kanady

Większość obszaru Polski charakteryzuje się niską
koncentracją Cs-137 w glebie.

Średnie stężenie Cs-137 w glebie z warstwy 10 cm:

-

przed

Czarnobylem

200 – 950 Bq/m

2

-

1989

r.

4400 Bq/m

2

-

1998

r.

3700 Bq/m

2

Występują jednak 3 anomalie (teoria Hot Spoils !)

- Anomalia Opola (4500 km

2

) - do 96 kBq/m

2

- Anomalia Radomia - do 20 kBq/m

2

- Anomalia Warszawy - do 30 kBq/m

2

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Potwierdzają to pomiary skażeń promieniotwórczych Cs-
137 grzybów
w Polsce. Na podstawie 280 pomiarów określono mapę
skażeń Cs-137.

Mapa skażeń

137

Cs

(1.09.1991 r.)
w próbkach
grzybka
brunatnego
(Xerocomus
badius).
Punktami
zaznaczono
miejsca
poboru
próbek.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Największe awarie elektrowni atomowych

Międzynarodowa Agencja Atomistyki w Wiedniu ustaliła

skalę awarii w elektrowniach atomowych:

- wypadki mniej poważne 1  3

- wypadki poważne

4  7

Miejsce i czas awarii

Poziom

niebezpieczeństwa

Czarnobyl, Ukraina,

1986

Ural, 1958

Windscal, W.Brytania,

1957

Three Mile Island,

USA, 1979

Los Alamos, Wood

River i Idaho Falls,

USA, 1945-1964

Saint Laurent,

Francja, 1980

7

6

5

5

5

4

4

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Czy energetyka jądrowa ma przyszłość ? TAK

Ale pod dwoma warunkami:
* Należy rozwiązać problem składowania odpadów

radioaktywnych (wypalone paliwo).

* Skonstruować bezpieczne reaktory jądrowe.

Trwają prace nad konstrukcją reaktora typu AP-600,
który ma wbudowane elementy bezpieczeństwa i tzw.
bierny system bezpieczeństwa. Uchodzi on za reaktor
naturalnie bezpieczny.

CZY NALEŻY BUDOWAĆ ELEKTROWNIĘ ATOMOWĄ

w POLSCE ?

11.3. Źródła stosowane w medycynie

Medycyna jest najważniejszym źródłem ekspozycji

ludzi

na

promieniowanie

pochodzące

ze

źródeł

sztucznych. Promieniowanie stosowane jest w celach:
- diagnostycznych,
- leczniczych.

Najbardziej rozpowszechnionym rodzajem badań

diagnostycznych

są

badania

rentgenowskie.

Np.

prześwietlanie klatki piersiowej, złamanych kończyn,
zębów.
Nowsze techniki to:
- mammografia (prześwietlanie piersi),
- tomografia komputerowa.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

W przypadku
diagnostyki
metodami
medycyny
nuklearnej
za pomocą
iniekcji
wprowadza
się do
organizmu
roztwory
znaczone
radionuklida
mi:

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Przeciętne

narażenie

w

wyniku

diagnostyki

rentgenowskiej i medycyny nuklearnej przedstawia
tabela:

Przeciętna dawka

pochłaniana przez gonady na

jedno badanie (mSv)

DIAGNOSTYKA
RENTGENOWSKA:
prześwietlenie płuc
przedstawienie na obrazie
żołądka
lewatywa kontrastowa

0,0025 - 0,06

0,6 - 3,4

0,1 - 29,0

DIAGNOSTYKA W ZAKRESIE
MEDYCYNY NUKLEARNEJ:
gruczoł tarczycy (I-131)
mózg (Tc-99m)
wątroba (Au-198)
gruczoł trzustki (Se-75)

0,02 - 0,85

0,15 - 2,6
0,04 - 2,8

9,3 - 59

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Inne typowe zastosowanie w medycynie to radioterapia

czyli leczenie raka przez napromieniowanie tkanek

nowotworowych.

Tutaj pacjenci napromieniowywani są za pomocą źródła

Co-60. Otrzymując często bardzo duże dawki, nawet do

1000 rentgenów.

Z tytułu źródeł stosowanych w medycynie zbiorowy

równoważnik dawki dla całej ludności świata wynosi 1,6

mln osobo-Sv.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11.4. Źródła różne

Niektóre stosowane powszechnie przedmioty i urządzenia
zawierają materiały będące źródłem narażenia. Najbardziej
typowe wyroby podano w zestawieniu:

ŹRÓDŁO PROMIENIOWANIA

ZABARWIENIE GLAZURY
kafle

wyroby ceramiczne

porcelana

uran naturalny

WYROBY SZKLANE

zielone i żółte

"szkło Anna"
uszlachetnione soczewki

optyczne

uran naturalny

tor naturalny

INNE
sygnalizacja dymu i ognia

Pu-238, Pu-239 i Am-241

Czujki dymu

Czujki starego typu zawierają jako źródło promieniowania
Pu-238 lub Pu-239.

Obecnie produkuje się czujki, w których źródłem

promieniowania jest Am-241, o wielokrotnie niższej

aktywności.

Czujki te są wytwarzane z materiałów nie podlegających

korozji

i

są

właściwie

zabezpieczone

przed

wydostawaniem się źródła radioaktywnego na zewnątrz.

Te nowoczesne zminiaturyzowane czujki dymu można

stosować bez ograniczeń i nie wymagają one kontroli

radiologicznej.

11. Sztuczne źródła

promieniowania

11. Sztuczne źródła

promieniowania

Am-241, Pu-238 i Pu-239 są emiterami silnego

promieniowania typu alfa o długich okresach

półtrwania:

T

1/2

 (MeV)

-----------------------------------------------

Pu-238

92

lata

5,495 (72%)

Pu-239

2,410

5

lat

5,248 (69%)

Am-241

475 lat

5,476 (84%)

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

Podstawy prawne

Zgodnie z art. 26 ust. 1 pkt 5 ustawy Prawo

ochrony środowiska (Ustawa z 2001 r.) państwowy
monitoring

środowiska

obejmuje

uzyskiwane

na

podstawie badań monitoringowych informacje w zakresie
promieniowania jonizującego i pól elektromagnetycznych.
Badania te powinny być przeprowadzone w sposób
cykliczny, przy zastosowaniu ujednoliconych metod
zbierania, gromadzenia i przetwarzania danych;

Okresowe

badania

poziomów

pól

elektromagnetycznych w środowisku
prowadzi wojewódzki inspektor ochrony środowiska (art.
123 POŚ). Jednocześnie, zgodnie z art. 124 wojewódzki
inspektor ochrony środowiska prowadzi, aktualizowany
corocznie, rejestr zawierający informacje o terenach, na
których

stwierdzono

przekroczenie

dopuszczalnych

poziomów pól elektromagnetycznych;

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30

października 2003 roku w sprawie dopuszczalnych
poziomów pól elektromagnetycznych w
środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymywania
tych poziomów (Dz.U. 2003.192.1883);

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 12

listopada 2007 roku w sprawie zakresu i sposobu
prowadzenia

okresowych

badań

poziomów

pól

elektromagnetycznych

w

środowisku

(Dz.U.

2007.221.1645);

Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 21 sierpnia

2007 roku zmieniające rozporządzenie w sprawie
określenia rodzajów przedsięwzięć mogących znacząco
oddziaływać

na

środowisko

oraz

szczegółowych

uwarunkowań

związanych

z

kwalifikowaniem

przedsięwzięcia do sporządzenia raportu o oddziaływaniu
na środowisko (Dz.U. 2007.158.1105).

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

System wysokoczułych stacji pomiarowych typu ASS-

500 określający zanieczyszczenia promieniotwórcze

powietrza w Polsce:

- próbki pobierane w cyklu tygodniowym na filtry

Petrianowa,

- zmiana filtrów w poniedziałki,

- objętość powietrza 30000 - 90000 m

3

,

- stężenia radionuklidów w powietrzu za pomocą

spektrometru

promieniowania

gamma

z

detektorem

półprzewodnikowym.

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce (cd)

Aktualnie jest 10 stacji ASS-500 zlokalizowanych

na terenie kraju.
Na 2 przeźroczach pokazano widma filtru "gorącego" i po
48 godzinach "stygnięcia".

Informacje dot. lokalizacji stacji ASS – 500 w

Polsce

Warszawa Kraków

Szczecin

Otwock-Świder Lublin

Sanok

Białystok Gdynia
Katowice Wrocław

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

Lokalizacja

stacji i placówek

wczesnego

wykrywania

skażeń

promieniotwórcz

ych.

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

Elektrownie jądrowe

w odległości do ok.

300 km od granic

Polski

(w nawiasach podano

liczbę czynnych

reaktorów

energetycznych).

Stan na koniec 2001

r.

Widmo filtru „gorącego”, czas pomiaru - 4 godz

.

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

Widmo filtru po 48 godzinach „stygnięcia”, czas pomiaru –
40 godz.

12. Monitoring

promieniowa

nia

jonizującego

w Polsce

Średnie kwartalne

zanieczyszczenia

promieniotwórcze

powietrza, Bq/m

3

, w II

kwartale 2001 r.

(od 2.04.2001 do

2.07.2001)

w miejscu lokalizacji

stacji

ASS-500 na obszarze

POLSKI

12. Monitoring

promieniowa

nia

jonizującego

w Polsce

Średnie
kwartalne
zanieczyszczenia
promieniotwórcze
powietrza,
Bq/m

3

,

w II kwartale
2001 r.

(od 2.04.2001 do
2.07.2001)

w miejscu
lokalizacji

stacji ASS-500

na obszarze
POLSKI

12. Monitoring

promieniowa

nia

jonizującego

w Polsce

Średnie tygodniowe

zanieczyszczenia

promieniotwórcze

powietrza, Bq/m3, w
POLSCE

w II kwartale 2005 r.

(od 2.04.2005 do

2.07.2005)

Średnie roczne stężenie Cs-137 w powietrzu w Polsce,

określone

na podstawie pomiarów prowadzonych w sieci stacji ASS-

500

(liczbę czynnych stacji z końcem danego roku podano w

nawiasach).

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

12. Monitoring

promieniowa

nia

jonizującego

w Polsce

Aktywność Cs-134,

Cs-137 i Sr-90

oraz aktywność beta

w średnim opadzie

całkowitym w Polsce

w latach 1985-2001.

Udział różnych źródeł promieniowania jonizującego w

średniorocznym efektywnym równoważniku dawki

otrzymanej przez statystycznego mieszkańca Polski w

2001 r.

12. Monitoring promieniowania jonizującego w

Polsce

13. Promieniowanie

niejonizujace

Widmo promieniowania
elektromagnetycznego

Granica:
 = 310

15

Hz co odpowiada

 110

-7

m

13. Promieniowanie niejonizujace

Naturalne

i sztuczne

źródła

promieniow

ania

niejonizując

ego.

13. Promieniowanie niejonizujace

Naturalne czynniki środowiska:

Z

-

emisja termiczna powierzchni Ziemi,

S - emisja Słońca w obszarze okna optycznego,

Ss - emisja spokojnego Słońca,

Sa - emisja Słońca w okresie szczytowej aktywności,

G

-

widmowa

gęstość

mocy

promieniowania

galaktycznego,

Ap - widmowa gęstość mocy impulsowego wyładowania
atmosferycznego (pioruna) o szczytowej wartości prądu
wyładowania 100 kA w odległości ok. 30 m od miejsca
wyładowania.

13. Promieniowanie niejonizujace

Systemy techniczne:

RTV - poziomy emisji stacji radiowych i telewizyjnych w

zakresach od fal długich do ultrakrótkich. Odległe, słabe

radiostacje - poziom sygnału 1mV/m. Silne i lokalne

radiostacje - poziom sygnału do 100mV/m;

ELM - poziomy gęstości mocy pól elektromagnetycznych o

częstotliwości znamionowej sieci energetycznej 50 Hz na

terenie zelektryfikowanego mieszkania w dużym bloku.

13. Promieniowanie niejonizujace

Obszar

zakreskowany

odpowiada

stwierdzonym

w

pomiarach minimalnym i maksymalnym intensywnością

pola.

Dopuszczalne gęstości mocy P

d

wg norm USA i przepisów

polskich przedstawiają następujące przebiegi:

USA - poziom dopuszczalny wg normy ANSI C95.1-1982;

USA proj.- zgłoszony przez Agencję Ochrony Środowiska

projekt zakłada ograniczenie ekspozycji całej populacji

USA

na

elektromagnetyczne

promieniowanie

niejonizujące, w rozszerzonym zakresie częstotliwości od

10 kHz;

PL(B) - granica strefy bezpiecznej przy źródle emisji wg

przepisów polskich;

PL(N) - granica strefy niebezpiecznej przy źródle emisji.
 
Kuchenki mikrofalowe wykorzystują promieniowanie o
częstotliwości 2450 MHz. Moc kuchenek wynosi 500-700
W. Ich strefa ochronna pośrednia tj. odpowiadająca
gęstości mocy powyżej 0,1 W/m

2

występuje:

- do 0,45 m od powierzchni drzwi kuchenki typu MC-300
TE (Japonia)
- do 0,28 m od powierzchni drzwi kuchenki typu HFF 650
T (RFN)

13. Promieniowanie niejonizujace

Umieszczenie w odległości do 1 m od kuchenki

mikrofalowej np. kaloryfera, lodówki czy pieca

gazowego powoduje znaczny wzrost wartości pola

elektromagnetycznego w przestrzeni pomiędzy kuchenką

a w/w urządzeniami.

Przyczyną zwiększonego promieniowania rozproszonego
mogą być:

- uszkodzone zawiasy w drzwiach,

- uszkodzone gniazdo mocowania drzwi,

- niedokładne zamknięcie drzwi.

W Polsce sprawa bezpieczeństwa eksploatacji kuchenek
nie została formalnie uzgodniona. Natomiast w
Niemczech i USA wymaga się aby poziom emisji nie
przekraczał 10 W/m

2

w odległości 5 cm od płaszczyzny

drzwi kuchenki.

13. Promieniowanie niejonizujace

13. Promieniowanie niejonizujace

Komputer - pomiary IMP w Łodzi wykazały występowanie
zespołu następujących czynników przy monitorach
ekranowych:
- szerokopasmowe pole elektromagnetyczne w zakresie
10-1000 MHz o sumarycznym natężeniu 0,5-5
V/m,
- pole elektrostatyczne o natężeniu do 300 V/m,
- słabe pole magnetyczne do 0,1 mT,
- bardzo słabe promieniowanie rtg. w odległości do 5 cm
od ekranu.

Zmierzone poziomy okazały się znacznie poniżej

limitów przyjętych za progi szkodliwego działania na
zdrowie.

13. Promieniowanie niejonizujace

Telefony komórkowe
- moc szczytowa telefonów GSM wynosi 2 W,

- ale aparaty cyfrowe pracują tak, iż nadajnik pracuje
tylko przez 1/7 czasu rozmowy,

- natomiast w telefonach analogowych (np. firmy
Centertel) nadajnik pracuje przez cały czas rozmowy.

13. Promieniowanie niejonizujace

Co zrobić aby otrzymać jak najmniejsze dawki
promieniowania elektromagnetycznego:

- rozmawiać krótko,

- antena nadawcza powinna być jak najbardziej oddalona
od ciał (mózgu) człowieka - zestaw głośnomówiący,

- przy rozmowach w pomieszczeniach należy podejść do
okna; im mocniejszy sygnał tym mniejszą
mocą pracuje nadajnik,

- telefony systemu GSM 1800 są bardziej szkodliwe niż
system GSM 900.

13. Promieniowanie niejonizujace

Prąd elektryczny

Oddziaływanie pól elektromagnetycznych o

częstotliwości 50 Hz nie jest dziś normowane w żadnym
kraju.

Wyróżnia się 2 strefy ochronne na obszarze

otaczających źródła pól elektromagnetycznych:

- strefa I stopnia

< 10 kV/m

- strefa II stopnia

< 1 kV/m

Dla napowietrznych linii energetycznych:

13. Promieniowanie niejonizujace

Napięcie
znamionowe
linii (kV)

Najmniejsza odległość w metrach między
najbliższym przewodem linii (lub inną częścią
pod napięciem), a krawędzią balkonu lub
tarasu oraz dachem lub płaszczyzną poziomą,
przy

której

natężenie

pola

elektromagnetycznego nie przekroczy wartości:

10 kV/m

1 kV/m

110

14,5

4,0

220

26,0

5,5

400

33,0

8,5

750

65,0

15,0

Jak
natężenie
pola
elektryczn
ego
(kV/m)
zależy od
odległości
- pokazuje
to wykres:

13. Promieniowanie niejonizujace

Jakie źródła promieniowania elektromagnetycznego
(elektrosmog) można spotkać:
- kuchenki mikrofalowe,

- napowietrzne linie wysokiego napięcia,

- stacje transformatorowe,

- urządzenia elektryczne dużej mocy,

- urządzenia wysokiej częstotliwości,

- nadajniki radiowe i TV,

- telefony komórkowe.

13. Promieniowanie niejonizujace

Szkodliwość promieniowania niejonizującego nie jest
precyzyjnie określona. Wyróżnia się takie objawy
chorobowe jak:
- zaburzenia regulacji cieplnej,

- zaburzenia rytmu serca,

- zawroty i bóle głowy,

- bezsenność,

- syndrom chronicznego zmęczenia,

- depresje i lęki.

13. Promieniowanie niejonizujace

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

Zasadnicze różnice pomiędzy promieniowaniem ,  i 

Rodzaj

promieniowa

nia

Jonizacja

materii

Zasięg

Osłony

gamma

dość

słaba

bardzo duży

ołów, beton

beta

znaczna

niezbyt duży

szkło

organiczne,

aluminium

alfa

bardzo

silna

bardzo

niewielki

- kilka cm

kartka

papieru

68

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

69

14.1. Moc dawki od źródła punktowego promieniowania
gamma

gdzie:

K



- stała jonizacji [R  m

2

 Ci

-1

, godz

-1

],

A - aktywność źródła [Ci],

l - odległość od źródła w metrach.

Stała jonizacji nuklidu (K



) jest to moc dawki

ekspozycyjnej od punktowego źródła o aktywności 1 Ci w
odległości 1m:

W układzie SI: C  m

2

/kg

1 R  m

2

/Ci  godz = 1,966 10

-18

C

m

2

/kg

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

X = K

A
l

2







godz

Ci

m

R

=

]

K

[

2

γ





70

Stała jonizacji jest wielkością charakterystyczną

dla danego nuklidu promieniowania gamma.

Zależy ona od energii emitowanych kwantów

gamma i ich abundancji, tj. liczby emitowanych kwantów
na 100 rozpadów.

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

71

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

Dla wybranych nuklidów przedstawia to tabela

Energia

kwantów

MeV

Liczba

emitowanych

kwantów na

100 rozpadów

Stała jonizacji

[R m

2

 Ci

-1



godz

-1

]

Co-60

1,33
1,17

100
100

1,31

Cs-

137

0,661

92,0

0,32

Ir-192

0,468
0,316
0,296

41,0
81,0
32,0

0,50

Cr-51

0,32

8

0,02

I-131

0,364

80,9

0,23

72

14.2. Osłony przed promieniowaniem gamma

- beton,

- ołów,

- szkło ołowiowe.

Pojemniki, w których przewozi się źródła

promieniowania  o dużych aktywnościach:

- z ołowiu z dodatkiem zewnętrznego płaszcza z blachy

stalowej

(pokrytej lakierem),

- z uranu,

- z wolframu.

Grubość osłony oblicza się ze wzoru :

gdzie : k - krotność osłabienia,

 - liniowy współczynnik osłabienia w cm

-1

.

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

l =

lnk

[cm]



73

Liniowy współczynnik osłabienia () zależy przede

wszystkim od energii emitowanego promieniowania

gamma:

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

Energia

promieniowani

a

MeV

Ołów

Żeliwo

Beton

Woda

0,1
1,0
2,0

60,0
0,79
0,51

2,57

0,430

0,30

0,378
0,141
0,100

0,171

0,0706
0,0493

74

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

Grubość osłony (w cm) odpowiadająca 100-tu i 1000-

krotnemu osłabieniu dla izotopu Co-60:

Ołów

Żeliwo

Beton

Woda

100 x

9

15

50

110

1000 x

13

21

70

150

75

14.3. Promieniowanie neutronowe

Neutrony nie wchodzą w reakcję z elektronami lecz

ulegają rozproszeniu lub pochłonięciu w wyniku zderzeń

z jądrami atomów.

 Materiały ochronne dzieli się na 2 grupy :

- materiały spowalniające neutrony prędkie (E >

0,5 MeV),

- materiały pochłaniające neutrony spowolnione.

 

W pierwszym przypadku stosuje się materiały

zawierające dużo wodoru (polietylen, parafina, woda).

W drugim przypadku stosuje się materiały o

dużym przekroju czynnym na pochłanianie neutronów
spowolnionych (kadm i bor).

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

76

14.4 Obliczanie dawek od źródeł punktowych

promieniowania gamma

a) Obliczyć moc dawki ekspozycyjnej w odległości l =

0,5m od źródła

Co-60 o aktywności 10 mCi

Z tabeli 2 (str. 12) "Obliczanie dawek"

X =

K A

l

2









K = 1,31

R m

Ci godz

.

X =

1,31 10 10

(0,5)

R /godz = 52,4 mR /godz

2

-3

2







 

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

77

14. Osłony przed promieniowaniem

jonizującym

b) Oblicz dawkę tygodniową od tego źródła jaką otrzyma

pracownik pracując 6 godz. dziennie:

X = 52,4 mR/godz  6  5 = 1570 R = 1,57 R

c) Oblicz dawkę tygodniową od w/w źródła, które

znajduje się
w pojemniku ołowianym o grubości ścianek 5
cm.

Z rys. 22 (str.73) "Obliczanie dawek" dla Co-60 krotność

osłabienia

- 200 razy:

X =

1,57R

200

= 0,00785R = 7,85 mR

78

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.1. Zasady ogólne pomiarów

Metody

pomiarów

promieniowania

jonizującego

opierają się na następujących zjawiskach:
- jonizacja fazy gazowej – detektory gazowe,
- scyntylacji – detektory scyntylacyjne,

-

zaczernienia

kliszy

fotograficznej

–

metody

fotograficzne,

-

przewodnictwa w półprzewodnikach – detektory
półprzewodnikowe,

-

reakcji chemicznych pod wpływem promieniowania
jądrowego -

detektory chemiczne.

79

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

W

układzie

blokowym

przyrząd

do

pomiaru

promieniowania jądrowego wygląda następująco:

80

ZASILACZ

DETEKTOR

UKŁAD

POMIAROWY

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.2. Metody jonizacyjne (detektory gazowe)

Spośród przyrządów opartych na jonizacji gazów
wyróżniamy:

-

komory jonizacyjne do detekcji pojedynczych
cząstek,

-

liczniki proporcjonalne,

-

liczniki Geigera – Müllera.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Poniżej na rysunku przedstawiono wykres zależności
prądu jonizacyjnego od przyłożonego napięcia i
zaznaczono zakresy napięć używane w poszczególnych
metodach

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

W

liczniku

proporcjonalnym

wielkość

impulsów

wyjściowych

jest

proporcjonalna

do

początkowej

jonizacji.

Schemat

licznika

proporcjonalnego

przedstawiono poniżej:

Katodę stanowi osłona a anodą jest napięty na
izolatorach drut metalowy, na który przykłada się
potencjał dodatni ≥ 1 k V.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

W tego typu licznikach stosuje się wypełnienie argonem
lub metanem. Wzmocnienie gazowe, które może wynosić
10

5

i więcej zależy od konstrukcji licznika, rodzaju i

ciśnienia wypełniającego gazu.

Najczęściej

stosuje

się

ciśnienie

gazu

≥

atmosferycznego.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Liczniki

Geigera

–

Müllera

są

najbardziej

rozpowszechnionym typem detektora promieniowania.
Konstrukcja tego licznika jest zbliżona do konstrukcji
licznika proporcjonalnego lecz różni się rodzajem
i ciśnieniem gazu wypełniającego.

Oprócz gazu, który ulega jonizacji, licznik G - M zawiera
pary gaszące wyładowania. Ciśnienie gazu w liczniku jest
znacznie niższe od atmosferycznego dzięki czemu unika
się konieczności stosowania bardzo wysokich napięć.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Gdy licznik nie zawiera czynnika gaszącego jony mogą
wyzwalać z katody dalsze elektrony i w ten sposób
zapoczątkować

dalsze

wyładowania.

Zapobieganie

powtarzania się wyładowań nazywamy gaszeniem – do
tego celu używamy czynnika gaszącego.

Typowe składy gazów wypełniających liczniki są
następujące:
1.Hel

600 mmHg

Argon

43 mmHg

Mrówczan

etylu

7 mmHg

2.

Neon

99,0%

Pod

łącznym

ciśnieniem

Argon

0,1%

300 – 400 mmHg

Brom

1 mmHg

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Na rysunkach poniżej pokazano 2 typy licznika G –M tj.
szklany licznik w kształcie cylindra (do detekcji
promieniowania γ) i tzw. licznik okienkowy

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Schemat połączeń licznika G – M przedstawia rysunek:

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Wysokie napięcie licznika należy tak regulować, aby
licznik pracował w obrębie tzw. plateau:

Z reguły istnieje pewne nachylenie plateau; nie powinno
ono być większe niż 0,1% na wolt.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.3. Detektory scyntylacyjne

W niektórych substancjach w wyniku przejścia ze stanów
wzbudzonych

do

podstawowych

emitowane

jest

promieniowanie widzialne lub ultrafioletowe. Przejście
cząstek jonizujących przez taką substancję wywołuje
krótkotrwałe błyski światła, zwane scyntylacjami. Tego
typu substancje zwane są scyntylatorami.

Do rejestracji błysków stosuje się urządzenia zwane
fotopowielaczami. Jest to w praktyce połączenie
fotokomórki ze wzmacniaczem elektronowym – ma tutaj
miejsce progresywne narastanie strumienia elektronów.
W wyniku czego jeden elektron wybity z fotokatody
powoduje dotarcie do ostatniej elektrody od 10

5

do 10

9

elektronów.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Schemat licznika scyntylacyjnego

R - tor cząstki jonizującej, S - scyntylator, B - bańka

fotopowielacza, O - światłoszczelna osłona, F -

fotokatoda, E - elektroda ogniskująca, e - tor elektronu,

D - dynody, A - anoda, R

a

- opór anodowy, C - kondensator.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Pomiędzy katodą i pierwszą dynodą oraz pomiędzy
następnymi dynodami przykłada się napięcie ok. 150V.

Do liczenia cząstek α używa się siarczku cynku
aktywowanego srebrem. Do liczenia cząstek β używa się
antracenu w postaci monokryształu. Do pomiaru
promieni γ używa się jodku potasu aktywowanego talem
NaI(TI).

Metody scyntylacyjne są bardzo rozpowszechnione
szczególnie do pomiarów promieniowania γ. Licznik
scyntylacyjny

może

być

nie

tylko

przyrządem

wychwytującym promieniowanie ale również mierzącym
energię cząstek tj. spektrometrem. Wykorzystuje się
tutaj fakt, że amplituda napięcia impulsów elektrycznych
jest proporcjonalna do energii cząstki (patrz też
spektrometria promieniowania gamma).

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Zakłady Urządzeń Jądrowych POLON produkują tzw.
uniwersalną sondę SSU-70 z kompletem scyntylatorów i
licznikiem G – M.

Służy ona do pomiaru promieniowania α, β i γ i jest
wyposażona w przedwzmacniacz tranzystorowy.
Konstrukcja

i

wyposażenie

sondy

umożliwiają

następujące warianty pomiarowe:
- licznik scyntylacyjny alfa – scyntylator nieosłonięty,
- licznik scyntylacyjny alfa – scyntylator osłonięty,
- licznik scyntylacyjny beta – scyntylator nieosłonięty,
- licznik scyntylacyjny beta – scyntylator osłonięty,
- licznik scyntylacyjny X i gamma ze scyntylatorem
NaI(TI),
- układ z licznikiem G – M okienkowym.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.4. Detektory półprzewodnikowe

Podstawą działania detektora półprzewodnikowego są
procesy jonizacji wywołane przez cząstki naładowane w
warstwie styku materiałów o przewodnictwie typu n
(elektronowym) i typu p (dziurowym). Styk taki, zwany
złączem, ma właściwości prostownicze.

Materiał o przewodnictwie typu n ma znaczenie większą
koncentrację swobodnych elektronów niż materiał o
przewodnictwie typu p. Dlatego też przez powierzchnię
złącza p-n następuje dyfuzja elektronów z obszaru o
przewodnictwie

elektronowym

do

obszaru

o

przewodnictwie dziurowym zaś dziur w stronę przeciwną.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

W wyniku tej dyfuzji po obu stronach złącza pojawiają się
nieskompensowane ładunki elektryczne; od strony
materiału o przewodnictwie typu p
pojawia się warstwa jonów ujemnych, zaś od strony
materiału o przewodnictwie typu n pojawia się warstwa
jonów dodatnich.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Złącze

półprzewodnikowe

z

rozkładem

ładunku

przedstawiono poniżej.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Najczęściej stosowanym w praktyce do rejestracji
ciężkich cząstek (protonów i cząstek cięższych) jest
półprzewodnikowy detektor krzemowy. Jest on wykonany
z krzemu typu n, na powierzchni którego wytworzono
półprzewodnik typu p.

Do detekcji promieniowania gamma stosuje się liczniki
z kryształem germanowym o
wysokim stopniu czystości, które można przechowywać w
temperaturze pokojowej.

Inny detektor promieniowania gamma to detektor
germanowo-litowy Ge(Li). Musi być on cały czas
przechowywany w ciekłym azocie.
Energetyczna

zdolność

rozdzielcza

liczników

półprzewodnikowych jest znacznie większa niż liczników
scyntylacyjnych i proporcjonalnych.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.5. Metody fotograficzne

W tych metodach detektorem promieniowania jest
emulsja fotograficzna. Pod wpływem promieniowania
jonizującego w emulsji fotograficznej powstaje obraz
utajony, który można zobaczyć po obróbce chemicznej
filmu.

Zaczernienie

(gęstość

optyczna)

napromieniowanej

emulsji

w

pewnym

zakresie

proporcjonalne do dawki zaabsorbowanej a
więc jest miarą dawki promieniowania.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Cząstki

naładowane

rejestruje

się

w

emulsji

bezpośrednio, natomiast neutrony wykrywa się poprzez
obserwację protonów odrzutu powstałych w zdarzeniu
neutron – proton. Cząstka naładowana jonizuje atomy
wzdłuż całej swojej drogi. Jony stają się centrami, wokół
których gromadzą się atomy srebra – ślad cząstki
naładowanej widoczny jest w postaci czarnej
kreski. Długość takiego śladu można zmierzyć za
pomocą mikroskopu.

Do pomiaru dawki całkowitej D

c

stosuje się metodę fotograficzną:

D

c

= D

m

+ D

śr

+ D

tw

+ D



+

D

n

gdzie: D

m

- miękkie

promieniowanie 

D

śr

- średnie

promieniowanie 

D

tw

- twarde

promieniowanie 

D



- promieniowanie 

D

n

- promieniowanie

neutronowe

Kliszę osłania się filtrami :

- 3 filtry z blachy

miedzianej do pochłaniania

promieniowania ,

- filtr ze szkła

organicznego do pochłaniania

promieniowania ,

- filtr kadmowy do

pochłaniania neutronów.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.6. Metody chemiczne

Metody te opierają się na oznaczeniu zmian chemicznych
zachodzących w pewnych substancjach pod wpływem
promieniowania np.:

- zmian stężenia jonów,

- zmian przewodnictwa elektrycznego,

- zmian pH,

- zmian barwy,

- pochłaniania światła.

Metody te są mało czułe i dlatego mogą być stosowane
tylko do pomiaru dużych dawek promieniowania. Metody
te służą do pomiaru dawek promieniowania: X, γ, β i
neutronowego.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7. Błędy i poprawki

15.7.1. Tło

Wszystkie impulsy powstające w układzie rejestrującym
nie pochodzące z badanego procesu nazywamy tłem.

Impulsy tła mogą powstawać pod wpływem:

- promieniowania kosmicznego,
- zanieczyszczeń źródła,
- obecności w pobliżu źródła promieniowania.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Mierząc aktywność źródła w rzeczywistości mierzymy:

N = N

o

+ N

tł

stąd:

N

o

= N - N

tł

gdzie:

N

o

– liczba impulsów danego preparatu

N – liczba impulsów danego preparatu łącznie z tłem

N

tł

– liczba zliczeń tła

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Tło utrudnia wykonywanie pomiarów aktywności słabych
źródeł i dlatego dąży się do zmniejszenia jego
wartości. W tym celu licznik i badane źródło
umieszcza się w tzw. „domku” wykonanym z ołowiu.

Jakie elementy należy uwzględnić kupując (konstruując)
domek:
- szczelność domku,
- czystość ołowiu z którego zbudowany jest domek,
- rodzaj i czystość dodatkowych blach osłaniających
(blachy: aluminiowe, kadmowe i miedziane),
- grubość warstwy ołowiu.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7.2. Czas rozdzielczy i czas martwy

Rejestracja danej cząsteczki trwa przez układ pomiarowy
ściśle określony czas i w tym czasie nie może być
zarejestrowana następna cząstka.

Czas rozdzielczy (t

1

) odnosi się do całego zestawu

pomiarowego i jest to czas, w którym cały
zestaw nie reaguje na promieniowanie.

Czas martwy (t

2

) odnosi się do licznika i jest to czas, w

którym nie reaguje na promieniowanie.

t

1

> t

2

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Czas martwy dla liczników Geigera – Müllera jest zwykle
rzędu 100 µs. Oznacza to w praktyce konieczność
stosowania poprawki w przypadku
szybkości liczenia większych niż 500 imp/min.

Załóżmy, że:

czas martwy wynosi 400 µs

I

o

– całkowita liczba zliczeń rejestrowanych przez licznik

I - faktyczna liczba zliczeń rejestrowanych przez licznik
Wówczas:

Stąd dla próbki o I = 10000 imp/min.











I

I

I

o

1

1

.

min

/

10720

60

10

400

10000

1

10000

6

imp

I

o













15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Pomiar czasu martwego wykonać można wykorzystując
pomiary aktywności 2 preparatów o mniej więcej takiej
samej aktywności (I

1

i I

2

). Mierzy się też szybkość

liczenia dla obu źródeł jednocześnie (I

3

).

I

0,3

= I

0,1

+ I

0,2

stąd:























2

2

1

1

3

3

1

1

1

I

I

I

I

I

I









3

2

1

3

2

1

2

I

I

I

I

I

I











15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7.3. Rozproszenie zwrotne

Część promieniowania ulega odbiciu od podłoża na
którym jest preparat.

gdzie:

q – współczynnik rozproszenia zwrotnego

I

z

– szybkość liczenia preparatu na podłożu z pierwiastka

o

l.

z

I

o

– szybkość liczenia tego preparatu bez podłoża.

q trzeba uwzględnić, gdy preparat umieszczony jest na
cienkim podłożu ze szkła organicznego lub bibułki.

O

Z

I

I

q

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7.4. Samopochłanianie

W przypadku pomiarów źródeł cząstek α i cząstek β o
małej energii próbka musi być nadzwyczaj cienka, aby
uniknąć większych błędów wskutek wewnętrznego
pochłaniania promieniowania w samej próbce. Błędy te
można

wyeliminować

przez

zastosowanie

metod

porównawczych tzn. pomiar preparatu o tej samej
grubości

(mg/cm

2

)

albo

stosując

źródło

o

„nieskończonej” grubości tj. takiej, w której żadna
cząstka wysłana z głębszych warstw nie dochodzi do
licznika.

s - współczynnik pochłaniania
I – szybkość liczenia preparatu o danej grubości
I

o

– szybkość liczenia preparatu o grubości maksymalnej

O

I

I

s

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7.5. Warunki geometryczne pomiarów

Licznik rejestruje tylko te cząstki, które przechodzą
przez detektor.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Szybkość liczenia:

gdzie:

N – aktywność rozp./min

A – kąt bryłowy

E – wydajność detekcji

Jest to metoda tzw. stałego kąta bryłowego.

Stosuje się też geometrię liczenia 4π – pozwalającą liczyć
wszystkie cząstki emitowane przez próbkę.

Zaleta – wysokie wydajności.

Wada – długi czas martwy.



4

E

A

N

n







15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7.6. Specjalne metody pomiaru

Pomiary koincydencyjne

Stosuje się je najczęściej dla pomiarów bezwzględnej
aktywności emiterów β emitujących równocześnie kwanty γ.
Impulsy z obydwu liczników są przekazywane do układu
koidencyjnego. Jeden licznik liczy cząstki β, drugi kwanty γ, a
trzeci przelicznik mierzy impulsy przechodzące równocześnie z
obu liczników.

Szybkość

liczenia

cząstek

β:

n

β

= N ∙ η

1

Szybkość

liczenia

cząstek

γ:

n

γ

= N ∙ η

2

Szybkość

liczenia

koincydencyjnego

n

c

:

n

c

= N ∙ η

1

∙ η

2

szybkość rozpadu:

η

1

i η

2

– wydajności detekcji liczników cząstek β i kwantów γ

c

n

n

n

N









15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Pomiary bardzo małych aktywności

W pewnych przypadkach zachodzi konieczność mierzenia
bardzo małej aktywności. Przy tego rodzaju pomiarach
musi być bardzo niskie tło.

Przykład: pomiar aktywności β o bardzo malej
aktywności

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Jeżeli właściwy licznik otoczymy pierścieniem liczników
to każdemu impulsowi wytworzonemu w wewnętrznym
liczniku przez cząsteczkę promieniowania kosmicznego
towarzyszyć będzie impuls w co najmniej jednym z
otaczających go liczników.

Tymczasem cząstka β z badanej próbki działać będzie
tylko na licznik wewnętrzny. Liczniki pierścienia tworzą
z licznikiem wewnętrznym układ antykoincydencyjny,
rejestrując tylko te impulsy, z którymi nie koincydują
impulsy z liczników zewnętrznych.

W ten sposób uzyskuje się zmniejszenie tła równoważne
osłonie ołowianej o gr. 50 ÷ 75 mm. Stosując dodatkową
osłonę można uzyskać zmniejszenie tła do

1

/

10

jego

pierwotnej wartości.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15.7.7. Statystyka pomiarów

Rozpad substancji promieniotwórczej jest zjawiskiem
przypadkowym.

Nie

znamy

jednak

„prawdziwej”

prędkości liczenia – możemy tylko mówić o
przeciętnej szybkości liczenia. Dlatego do opracowania
wyników pomiarów trzeba stosować prawa statystyki.

W statystyce liczenia impulsów stasuje się przybliżenie
Gaussa, nazywane rozkładem normalnym.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Rozkład Poissona stosuje się tylko wtedy, gdy liczba
zarejestrowanych impulsów jest mniejsza niż ok. 30.

Dla radionuklidów wystarczająco długożyciowych, dla
których okres półtrwania t

1/2

jest większy od czasu

pomiarów, średnia wartość x szybkości liczenia jest
wyrażeniem:

Odchylenie standardowe σ wynosi:















i

n

x

n

x

x

x

x

x

2

1

.....

3

2

1





1

2

2









n

x

x



15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Dla zliczeń przypadkowych, gdy fluktacje statystyczne są
dużo większe od błędów wynikających z działania
aparatury można przyjąć:

Gdy liczba zliczeń jest duża x można zastąpić wynikiem
pojedynczego pomiaru.

Wówczas:

x





x





15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Często zachodzi konieczność stwierdzenia, czy wyniki
pomiarów nie są obciążone błędami systematycznymi. W
tym celu wykonuje się regularne pomiary jednego źródła
wzorcowego przy tej samej geometrii pomiaru.

W praktyce wykonuje się statystyczną kartę kontroli
jakości. W tym celu:
a)wykonujemy pięć kolejnych pomiarów szybkości
liczenia posługując się stale tym samym źródłem
wzorcowym. Obliczamy średnią liczenia i rozstęp,
to jest różnicę pomiędzy największą i najmniejszą
oznaczoną wartością;
b)powtarzamy powyższe pomiary 20 razy celem
rozpoczęcia prowadzenia karty;

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

c) obliczamy średnią z wyników tych 20 pomiarów,

nazwijmy ją „wielką
średnią” M;

d) obliczamy średnią z rozstępów – nazwijmy ją

„średnim rozstępem” R.

Możemy teraz sporządzić dwie karty:

1. Kartę średnich, na której nanosimy szybkość
liczenia w funkcji czasu. Kreślimy linię poziomą,
która odpowiada średniej wielkości M. Po obu
stronach M rysujemy proste równoległe do niej, w
odległościach równych 0,377 R. Nazwijmy je
wewnętrznymi granicami, które odpowiadają 1,96 σ.
Następnie kreślimy po obu stronach M dwie proste
równoległe w odległościach równych 0,594 R.
Stanowić one będą zewnętrzne granice, które
odpowiadają 3,09 σ.

Nanosimy 20 punktów, z których każdy odpowiada
średniej z wyników 5 pomiarów.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

2. Karta rozstępów. Rysujemy prostą odpowiadającą
średniemu rozstępowi R. W tym przypadku granice nie
będą leżały w jednakowych odległościach po obu
stronach R, lecz będą położone w następujący sposób:
- górna zewnętrzna granica w odległości 2,34 R od
prostej R,
- górna wewnętrzna granica w odległości 1,81 R,
- dolna zewnętrzna granica w odległości 0,37 R,
- górna wewnętrzna granica w odległości 0,16 R.

Na kartę nanosimy 20 punktów, z których każdy
odpowiada rozstępowi wyników 5 pomiarów.

Założone w ten sposób karty będziemy prowadzić ciągle,
nanosząc nowe punkty.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego

Niekiedy jeden wynik znacznie odbiega od pozostałych.
Taki wynik trzeba odrzucić. Decyzję podejmujemy na
podstawie kryterium Chauveneta.

Kryterium to określa wartości stosunku odchylenia
podejrzanego wyniku od standardowego odchylenia całej
serii wyników (włącznie z podejrzanym
wynikiem) w przypadku rożnych ilości pomiarów w serii.

Jeżeli stosunek ten jest większy od wartości odczytanej z
wykresy, podejrzany wynik należy odrzucić.

15. Metody pomiarów promieniowania

jonizującego