Оценка уровней радионуклидного загрязнения

12.09.2012

Определение уровней радионуклидного загрязнения осуществляется посредством измерения радиоактивности - регистрацией излучения, испускаемого радиоактивными атомами. Основой всех существующих в настоящее время методов измерения радиоактивности является взаимодействие излучений с веществом - возбуждение и ионизация.
Прибор для регистрации излучений высоких энергий, состоящий из детектора (счетчика) излучения, блока высокого напряжения, таймера (электронного секундомера) и региструющего устройства, называется радиометром. На рис. 6.1 представлен радиометр «Эксперт-М».

Оценка уровней радионуклидного загрязнения

Радиометр при фиксированном времени измерения (t) регистрирует количество импульсов напряжения (n), которые формируются при попадании в счетчик частиц и/или фотонов высокой энергии. В результате можно рассчитать скорость счета (N) - количество импульсов в единицу времени, например, имп/с

Радиометр регистрирует отдельные импульсы даже в том случае, если радиоактивный образец отсутствует. Эта величина - фон счетчика (Nф). Источником его являются космическое излучение и излучение отдельных рассеянных в окружающей среде естественных радиоактивных нуклидов земного происхождения (40К, 338U, 232Th, 226Ra и др.). Для уменьшения фона счетчика измеряемый образец помещают в домик из свинца со стенками толщиной 2 см и более.
При определении скорости счета образца (препарата) скорость счета фона вычитают

Цель большинства радиометрических измерений - определить не скорость счета препарата Nпр (имп/с), а активность препарата (Апр) в абсолютных единицах (Бк, Ки). Скорость счета препарата и его активность пропорциональны, но не равны

Коэффициент пропорциональности F называется эффективностью счета. Эффективность счета - величина, которая показывает, какая часть активности препарата регистрируется радиометром

Эффективность счета, выражаемая в процентах или в долях, для счетчиков разных принципов действия и конструкции варьирует в широких пределах. Она зависит от ряда условий: типа счетчика, геометрии счета (взаимное расположение и форма счетчика и препарата), вида излучения, схемы распада радионуклида и т. д.
Использование эффективности счета - не единственный способ определения активности препарата по скорости счета (по формуле (6.3) или (6.4)). Для реализации другого способа необходим эталон - препарат с известной активностью (Ауг). После измерения скорости счета препарата (Nпр) и эталона (Nэт) по простой пропорции можно найти активность препарата (Апр)

Результаты подвергаются колебаниям, отражая случайную (статистическую) природу радиоактивного распада нестабильных атомов. Если несколько раз измерить скорость счета фона или препарата, можно убедиться, что получаемые значения изменяются (флуктуируют). В связи с этим оценка точности радиометрических измерений имеет свои особенности.
Для каждого отдельного радиометрического измерения (n) величина средней квадратичной ошибки (стандартного отклонения) определяется на основании распределения Пуассона по следующей формуле:

Это означает, что при повторных определениях общее число зарегистрированных импульсов в 68% случаев будет сходиться в интервале

Например, если в результате измерений получено 2500 импульсов, то Dn = √2500 = 50, а n = 2500 ± 50 имп/с.
Исходя из того, что скорость счета N определяется числом зарегистрированных импульсов в единицу времени (N = n/t), среднюю квадратичную ошибку скорости счета DN определяют следующим образом:

Средняя квадратичная ошибка является ошибкой абсолютной. Hа практике часто используют относительную ошибку измерении, которая называется точностью. Ее вычисляют отношением средней квадратичной ошибки к среднему числу импульсов (точность числа импульсов), либо к средней скорости счета препарата (точность скорости счета). Точность измерения в обоих случаях, естественно, будет одинаковой

Точность измерений выражают обычно в процентах (100/√n). Ее можно повысить как за счет увеличения времени набора импульсов (n), так и за счет повышения активности препарата (n = N • t).
Условно методы и соответствующие детекторы регистрации радиоактивности можно разделить на три группы:
1) химические;
2) ионизационные (газоразрядные и полупроводниковые);
3) оптические (сцинтилляционные).