Радиология. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год.

напряжения, таймера (электронного секундомера) и регистрирующего

устройства, называется радиометром. Радиометр при фиксированном времени

измерения (t) регистрирует количество импульсов напряжения (n). В

результате можно рассчитать скорость счета (N=n/t) - количество импульсов

в единицу времени.

Радиометр регистрирует отдельные импульсы даже в том случае, если образец

отсутствует. Эта величина - фон счетчика (N[ф]). Источником его являются

космическое излучение и излучение отдельных рассеянных в окружающей среде

естественных радиоактивных нуклидов. Для снижения фона счетчика используют

свинцовые домики. При измерении скорости счета образца (препарата)

скорость счета фона всегда вычитают.

В основу химических методов положена способность излучений инициировать

химические реакции атомов и молекул при их возбуждении и ионизации.

Химическими детекторами могут быть газообразные, твердые и жидкие

вещества. Применяются редко, исключение фотографический метод.

Ионизационные методы основаны на использовании явления прохождения

электрического тока через газы и твердые полупроводники. Реализация

ионизационных методов осуществляется различными приборами: электроскопом,

ионизационной камерой, пропорциональным счетчиком, счетчиком

Гейгера-Мюллера, полупроводниковыми детекторами.

Оптический метод основан на регистрации сцинтилляции (свечения) довольно

интенсивных вспышек света в некоторых кристаллах при прохождении через них

частиц высокой энергии.

14.Гамма-спектрометрия, ее использование

Спектрометрический метод идентификации радионуклидов основан на анализе

энергетического спектра изучаемого образца. Удобный, быстрый и наиболее

эффективный метод идентификации радионуклидного состава для

гамма-излучателей (так как в отличие от бета излучения, которое имеет

сплошной спектр, гама-излучение имеет дискретный спектр, который можно

анализировать при помощи эталонов). Если энергия радионуклидов

различается, то современная аппаратура позволяет обнаружить до 6

элементов, находящихся в 1 образце. Приборы при помощи которых получают

энергетические спектры называют спектрометрами. По спектрам эталонных

источников излучения проводится идентификация радионуклидов. Можно не

проводить предварительную пробоподготовку. Метод точен, прост, не требует

больших затрат времени.

13. Абсолютная и относительная активность. Использование эталонов для

абсолютных измерений.

Измерения активности могут быть относительными и абсолютными. При

относительных измерения сравнивают скорости счета нескольких препаратов

(имп/с), при абсолютных - их активности (Бк, Ки).

Активность можно рассчитать, зная эффективность препарата в конкретных

условиях измерения.

Более простой и широко распространенный на практике подход - определение

абсолютной активности препарата методом сравнения с эталоном - скорость

счета изучаемого препарата сопоставляют со скоростью счета эталонного

образца.

Эталон (или стандарт) - это препарат, у которого известна абсолютная

активность. Эталоны готовят на радиохимических заводах или в лабораторных

условиях, строго контролируя количество внесенного радиоактивного

вещества.

Сравнение скоростей счета изучаемого препарата и эталона возможно только

тогда, когда измерения проводятся в стандартных условиях, т. е.

* препараты содержат один и тот же изотоп;

* препараты имеют одинаковую форму и размеры;

* препараты одинаково расположены относительно счетчика;

* радиоактивное вещество равномерно распределено по всему объему

препаратов;

* препараты высушены до постоянного веса;

* используются подножки из одного материала и равной толщины;

* измерения проводятся на одном и том же приборе;

* измерения проводятся по возможности с одинаковой точностью.

* В данных условиях эффективность счета обоих препаратов одинакова, и

верным будет соотношение:

0x01 graphic

Исходя из этого, активность препарата можно рассчитать по формуле:

0x01 graphic

15. Методы идентификации радионуклидного загрязнения.

Идентификация радионуклидного состава радиоактивного загрязнения

предполагает определение активности отдельно каждого радионуклида в

составе загрязнения. Необходимость этого этапа обусловлена тем, что

радионуклиды характеризуются различными физическими, химическими и

биологическими свойствами и, следовательно, представляют различную

экологическую опасность.

Существует 2 группы методов идентификации радионуклидного состава:

физические и химические.

Физические основаны на различиях физических свойств отдельных

радионуклидов: разных периодах полураспада, видах, энергии и проникающей

способности излучений. (Для гамма-излучений).

Наибольшее распространение в настоящее время получил спектрометрический

метод идентификации радионуклидов. Он основан на анализе энергетического

спектра изучаемого образца.

К химическим методам относятся радиохимический анализ, в задачу которого

входит химическое разделение, концентрирование и выделение радиохимически

чистого препарата определяемого радионуклида. (Для a-, b-, g- излучений).

20. Основные источники радионуклидных загрязнений агроэкосистем.

1. Ядерные взрывы в военных и мирных целях, в том числе испытание ядерного

оружия;

2. Аварийные ситуации на этапах ядерного топливного цикла (ЯТЦ),

включающего:

* добычу урана

* обогащение урана и получение ядерного топлива

* изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов)

* эксплуатация ядерного реактора

* переработку и регенерацию отработанного ядерного топлива;

3. Аварийные ситуации при захоронении и хранении радиоактивных отходов;

4. Использование радиоактивных материалов в различных отраслях хозяйства,

промышленности, науки и медицины.

Последействие военного использования ядерной энергии

С1945 по 1996 г. в мире было произведено более 2000 испытаний ядерного

оружия(США - 1056, СССР - 718, Франция - 188). Ежегодный выброс

радиоактивных вещ-тв в некоторые годы достигал 10^4 - 10^5 МКи.

В северных и дальневосточных морях за прошлые годы затоплено не менее 18

радиоактивных снятых с АПЛ (атомная подводная лодка). Суммарную активность

всех подводных захоронений у нас в стране за время между 1959 и 1992 гг.

оценивают в 9-10 МКи. Отходы с общей активностью до 2 МКи с предприятий

военно-промышленного комплекса европейских стран слиты или захоронены в

контейнерах в виде низкоактивных отходов в северной части Атлантического

океана.

Ядерные взрывы в промышленных целях

- для глубинного сейсмозондирования земной коры при разведке полезных

ископаемых, интенсификация газо- и нефтеотдачи на промыслах, создания

подземных емкостей с целью хранения углеводородного топлива или для

захоронения биологически опасных отходов, тушения пожаров на скважинах,

создания траншей, каналов и платин. Всего за время между 1965 и 1989гг. в

СССР осуществлено 124 подземных ядерных взрыва промышленного назначения(в

Казахстане-30, Якутии - 12). Несмотря на значительную глубину заложения

ядерных зарядов из-за образования в грунтах трещин и каналов взрывы в ряде

случаев сопровождались выбросами радиоактивных веществ на поверхность, что

привело к образованию локальных очагов загрязнения.

16. Понятие дозы и мощности дозы. Единицы их измерения.

Доза - мера воздействия излучения на обучаемый объект. Доза зависит от

активности.

0x01 graphic

, где Кg - гамма-постоянная - коэффициент пропорциональности,

характеризующий свойства излучения.

На практике обычно пользуются величинами не дозы, а мощности дозы

ионозирующего излучения Р, т. е. значениями дозы Д в единицу времени t:

0x01 graphic

. Отсюда следует важная пространственная законометность распределения

мощности дозы вокруг точечного источника ионизирующего излучения. Например

имеется источник А, тогда выполняется соотношение P1R1^2=P2R2^2=…=PnRn^2

Мощность эквивалентной дозы излучения - отношение эквивалентной дозы

излучения к времени, за которое эта доза поглощена веществом. Мощность

эквивалентной дозы излучения измеряется в Зв/c.

Мощность поглощенной дозы излучения - отношение поглощенной веществом дозы

излучения к времени, за которое эта доза излучения поглощена. Мощность

поглощенной дозы излучения измеряется в Гр/c.

Мощность экспозиционной дозы излучения - отношение экспозиционной дозы

излучения к времени, за которое эта доза излучения передана сухому

атмосферному воздуху. Мощность экспозиционной дозы излучения измеряется в

A/кг.

17. Виды доз и единицы их измерения.

Доза ионизирующего излучения (Д) - это количественная мера его воздействия

н объекты окружающей среды.

Существует несколько подходов к оценке доз ионизирующих излучений.

Основной физической величиной, принятой в дозиметрии для оценки действия

ионизирующего излучения, является поглощенная доза или просто доза

излучения.

Поглощенная доза D - это поглощенная энергия излучения Е, рассчитанная на

единицу массы т облученного вещества:

D=dE/dm. Единицей поглощенной дозы является рад.

В системе Си выражается в Дж/кг, но в честь английского ученого Л. Грея

единица поглощенной дозы названа грэй (Гр).

1рад=100эрг/г; 1Гр=100рад

Поглощенная доза самый корректный способ измерения ионизирующего

излучения.

Экспозиционная доза Х - это количество полного заряда ионов одного знака

Q, которые образуются в воздухе при полном торможении электронов и

позитронов, освобожденных фотонами в единице массы воздуха т :

Х=Q/m

Единицы измерения в системе СИ Кл/кг, внесистемная единица Рентген (Р).

Соотношение между этими единицами: 1Р=2,58*10^-4Кл/кг; 1Кл/кг=3,88*10^3Р.

Экспозиционная доза в дозиметрии используется для измерения рентгеновского

и g-излучения. Энергетический эквивалент экспозиционной дозы составляет

для воздуха 1Р=0,87рад, для воды и биологических тканей 1Р=0,96 рад.

Эквивалентная доза (Н[T,R] )- это поглощенная доза в органе или ткани,

умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида

излучения:

Н[T,R]=W[R]*D[T,R]; T - орган или ткань, R - вид излучения.

Эквивалентная доза в системе СИ выражается в зивертах (Зв), внесистемная

единица бэр(биологический эквивалент рада), 1бэр=0,01 Зв. 1 Зв

=эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в

биологической ткани стандартного состава на средний взвешивающий

коэффициент составляет 1 Дж/кг.

Для оценки биологического эффекта (или меры риска) при действии излучения

на органы и ткани, а также на организм в целом с учетом эффекта от разных

видов излучения, а также с учетом радиочувствительности отдельных органов

вводится эффективная эквивалентная доза (Е).

Эффективная эквивалентная доза для организма в целом может быть определена

как сумма произведений эквивалентной дозы в критических органах на

соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани:

Е=S Н[T,R]*W[R

]18. Естественные радиоактивные элементы и их вклад в фоновое облучение

человека.

К естественным радионуклидам относятся

1. Элементы первичного происхождения, существовавшие на Земле со времени

ее возникновения. Это изотопы с периодами полураспада 10^9 - 10^10 лет

и более (^238U, ^232Th, ^40K, ^87Rb и некоторые другие). Наибольшее

значение из них принадлежит калию-40.

2. Космогенные радионуклиды, постоянно образующиеся в атмосфере от

бомбардировки космическими лучами - ^14С, ^3Н, ^7Ве, ^10Ве, ^39Ar.

Усредненные данные фонового облучения человека

+------------------------------------------------------------+

| | Внешнее | Внутреннее | В | |

| Источники | облучение | облучение | сумме | |

| облучения |-----------+--------------+-------+-----|

| | | МЗв/год | % | МЗв/год | % | % |

|-------------------| |--------------------------------------|

| космогенные | | |

|-------------------| |--------------------------------------|

| Космические лучи | | 0,355 | 15 | - | - | 15 |

|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|

| ^14С | | - | - | 0,015 | 0,6 | 0,6 |

|-------------------| |--------------------------------------|

| земные | | |

|-------------------| |--------------------------------------|

| ^40К | | 0,15 | 6 | 0,18 | 8 | 14 |

|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|

| Семейство ^238U | | 0,10 | 4 | 0,02 | 0,8 | 5 |

|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|

| ^222Rn | | - | - | 1,22 | 51 | 51 |

|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|

| Семейство ^232Th | | 0,16 | 7 | 0,02 | 0,8 | 8 |

|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|

| ^220Rn | | - | - | 0,16 | 7 | 7 |

|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|

| ВСЕГО | | 0,8 | 32 | 1,6 | 68 | 100 |

+------------------------------------------------------------+

19. Естественный радиационный фон (ЕРФ) - уровень радиации окружающей

среды, обусловленный естественной радиоактивностью.

РАДИАЦИОННЫЙ ФОН - ионизирующее излучение, обусловленное совместным

действием природных (естественных) и техногенных радиационных факторов.

Естественный радиационный фон - излучение, создаваемое рассеянными в

природе радионуклидами, содержащимися в земной коре, приземном воздухе,

почве, воде, растениях, продуктах питания, в организмах животных и

человека (84%), а также космическое излучение (16%). Естественный

радиационный фон колеблется в широких пределах в различных регионах Земли.

Эквивалентная доза в организме человека в среднем 2 мЗв = 0,2 бэр.

Техногенный радиационный фон связан главным образом с переработкой и

перемещением горных пород, сжиганием каменного угля, нефти, газа и других

горючих ископаемых, а также с испытаниями ядерного оружия и ядерной

энергетикой.

Средние значения естественного радиационного фона на различной местности

+-----------------------------------------------+

| Местность | Фон, мкР/ч |

|----------------------------------+------------|

| Над морем | 5-7 |

|----------------------------------+------------|

| Высокогорные | 50-60 |

|----------------------------------+------------|

| Район Кавказских Минеральных Вод | 20-30 |

|----------------------------------+------------|

| Москва и Подмосковье | 10-20 |

+-----------------------------------------------+

21. Выпадение радионуклидов из атмосферы.

Виды: 1. Локальные. Протяженность: 10^1 - 10^2 км. Продолжительность:

несколько дней Время полуоседания: 10 - 20 часов. 2. Региональные

Протяженность: 10^2 - 10^3 км Продолжительность: до 3-4 недель Время

полуоседания: 15-20 суток 3. Глобальные Протяженность: вся планета

Продолжительность: 10 - 30 лет Время полуоседания 0,5-2 года

Глобальные выпадения являются в основном следствием атмосферных испытаний

наиболее мощного, термоядерного оружия. При взрывах водородных ,

мегатонных по мощности бомб значительная часть микродисперсного материала,

включающего радиоактивные продукты попала в верхние слои атмосферы -

стратосферу.(20-40 км над поверхность моря. Взрывы меньшей мощности

поднимают радиоактивный материал на высоты не выше тропосферы (т. е. до

16-18 км), а в результате аварий на ядерных реакторах - в пределах 1-2,

реже - 5 км. Степень дисперсности материала, выпадающего в локальных

загрязнениях, находится чаще всего в диапазоне 0,1-1 мм, региональных -

порядка 0,01-0,1 мм и глобальных - менее 0,01 мм.

22. Главные дозообразующие радионуклиды.

Радиоизотопный состав выпадений. Всего при осколочном выпадении образуются

около 200 изотопов, принадлежащих к более чем 70 элементам (это первичные

и вторичные продукты деления и продукты нейтронной активации), они в

основном входят в основном в два диапазона массовых чисел - 85 - 105 и 130

- 150. значительная их часть - короткоживущие, быстро распадающиеся

изотопы. Так, уже спустя 7 ч. После ядерного взрыва общая активность

снижается в 10 раз по сравнению с той, которая была через час после

взрыва, и снижается далее в 100 и 1000 раз соответственно через 2 и 14

суток. В долгосрочной перспективе остаются только два долгоживущих

радионуклида, ^137Cs и ^90Sr, с периодами полураспада около 30 лет. (В

РАННЕМ ПЕРИОДЕ ПОСЛЕ АВАРИИ ДОВОЛЬНО ЗНАЧИТЕЛЬНА РОЛЬ КОРОТКОЖИВУЩИХ

ИЗОТОПОВ Cs и Sr: присутствие ^137Cs составляет до 1/2 от активности

^137Cs, а ^90Sr вначале содержится в 15 - 20 раз больше, чем ^90Sr)..

При ядерных взрывах по мимо продуктов осколочного деления, образуется

некоторое кол-во продуктов нейтронной активности почвенного материала (при

наземных взрывах) или воздуха (при взрывах атмосферных). В последнем

случае это долгоживущие нуклиды ^14C и ^3H, содержание которых в период

наиболее интенсивных испытаний ядерного оружия в атмосфере заметно

возросло. Что касается наведенной активности в почвах и грунтах, то

сохраняется она не слишком продолжительное время из - за коротких периодов

полураспада образ нуклидов.

При авариях на ядерных реакторах или в технологических аппаратах по

переработке материалов, полученных в реакторах, радиоизотопный состав

выбросов зависит от такового в реакторе на момент аварии. В Кыштымской

аварии, взорвавшаяся емкость содержала частично переработанные жидкие

отходы, из которых ^137Cs был отделен, и главным долгоживущим нуклидом на

территории ВУРСа оказался ^90Sr.

К продуктам ядерного реактора относятся и трансурановые элементы

(актиноиды), которые образуются от захвата нейтронов в ядерном топливе,

т.е. в результате (n, 0x01 graphic

) - реакций и последующих цепочек 0x01 graphic

распадов.

^239 Pu (T 1/2=24100 лет)когда-то, при создании ядерного оружия, был

главным целевым продуктом работы реактора, в энергтитческих же реакторах

плутоний - побочный продукт, являющийся дополнительным источником

долговременного радиоактивного загрязнения при аварии реактора. Другие

долгоживущие актиноиды, включая америций и кюрий, могут накапливаться со

временем из промежуточных продуктов. Так максимальное накопление ^241Am и

^239 Pu произойдет через 40 - 50 лет после аварийного выброса.

23. 24. Проблема^137Cs, Проблема ^90Sr. Сравнивая физические, химические и

биологические свойства ^137Cs и ^90Sr радионуклидов, можно отметить

следующее:

^- 137Cs и ^90Sr имеют близкие периоды полураспада и относятся к

долгоживущим радионуклидам;

- ^137Cs является источником 0x01 graphic

излучений, а ^90Sr - источником только 0x01 graphic

- излучения; это означает, что ^137Cs может быть источником как внешнего,

так и внутреннего облучения, а ^90Sr - в основном источником внутреннего

облучения;

- при распаде ^137Cs образуется одна 0x01 graphic

- частица, а при распаде ^90Sr и его дочернего радионуклида ^90Y - две,

Страницы: 1, 2, 3