Усовершенствованная модель этого датчика, имеющего вдвое большую длину (при том же диаметре отверстия) и использующего 108 фотоумножителей, изображена на рис. 212. Значение таки.х приборов для практической дозиметрии может оказаться весьма важным. Они позволяют измерять у-излучаю-щие изотопы, находящиеся в теле человека, а также р-излучаю-щие изотопы по тормозному излучению. Само собой разумеется, что те методы индивидуального дозиметрического контроля, которые были описаны ранее, ничего не дают, если в организм попали а- или р-излучатели (например, дочерние продукты распада радона и торона, представляющие собой значительную опасность).

Оказывается, что если будет произведено измерение у-излучения тела человека (особенно дыхательных путей), то эта величина может позволить рассчитать непосредственно поглощенную дозу за счет а- и р-излучения. Это обстоятельство делает весьма перспективным использование различных установок для измерения у-излучения тела человека в дозиметрической практике.

Глава 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ и- И р АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Контроль, производимый на рабочих местах, с целью создания безопасных условий для работы, должен предусматривать не только измерения, связанные с внешним облучением организма человека. В целом ряде случаев (особенно при работе-с открытыми препаратами) возникает опасность попадания радиоактивных изотопов в организм. Система дозиметрического контроля должна давать возможность оценить эту опасность.

Как известно, малые величины пробегов а-частиц и мягкого р-излучения, делают а- и р-излучателн относительно неопасным источником внешнего облучения.

Однако попадание а- и р-излучающих изотопов в opгaниз: крайне нежелательно. Дело в том, что именно благодаря незначительным величинам пробега использование а- и р-излучения при попадании в организм будет полным, что и обуслав-

В настоящее время в литературе имеется описание установок, позволя-ющи.х измерять при помощи кристаллического детектора (большие кристаллы NaJ) до 5-10-1° кюри у-пзлучающего изотопа в теле человека.

ливает большую величину поглощенной дозы. К этому следует добавить, что при расчетах поглощенных доз от а-излучателей следует учитывать величину биологической эффективности для а-лучей (ОБЭ =10), а также неравномерность распределения изотопов в костной ткани. Последний фактор учитывают, увеличивая рассчитанную величину поглощенной дозы в 5 раз для всех костолюбнвых элементов, кроме Rae и Р.

Приведем краткое описание одного из приборов, используемого для измерения загрязненности а и р-активными веществами.

§ 1. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РАДИОМЕТР ТИСС

Этот прибор предназначен для определения загрязненности тела, одежды и рабочих поверхностей а-, Р-, а также р- и у-ак-тивными веществами с энергией для а-излучения более 3 Мэв, а для р-излучения - более 600 кэв. Измерения по р-излучению могут производиться лишь в том случае, если фон у-излучения не превышает 2-3 мкр/сек.

Мерой загрязненности поверхности является скорость счета (число импульсов в минуту) с определенной площади. Прибор имеет 6 диапазонов, рассчитанных на измерение загрязненностей от долей предельно допустимых норм, до величин, значительно превышающих норму, имп/мин: О-300; О-1000; О-3000; О- 10000; 0 - 30000; О - 100000.

Тисе имеет сигнальное устройство, срабатывающее, если загрязненность превышает допустимую величину.

Прибор 11меет три датчика. В блоке типа ТЧ, предназначенном для регистрации р- и у-излучения, датчиками служат три галогенных счетчика СТС-6. Блок имеет специальное устройство для автоматической компенсации фона.

В блоке ТЮ, предназначенном для регистрации и-излучения, чувствительным элементом является плоский воздушный пропорциональный счетчик (площадь 150 см) с предварительным усилителем.

В третьем блоке ТИ, при помощи которого измеряется а-из-лучение, датчико.м является экран из сернистого цинка, активированного серебром, и фотоумножитель ФЭУ- 19.

Импульсы, возникающие пря воздействии излучения, чере.; радиотехническую схему поступают на измеритель скорости, счета.

Градуируют прибор с помонгью специальных препаратов с известной активностью.

Если непосредственное измерение загрязненных поверхностей иовозможно по тем или иным причинам, то с них берут мазки. Для этого исследуемую поверхность обтирают листом фнльт-

ровальной бумаги площадью ~ 150 см, который затем накладывают на датчик типа ТЧ или ТЮ прибора ТИСС. Подробно методика отбора мазков описана в соответствующих руководствах [3].

§ 2. СЦИНТИЛЛЯЦИОННАЯ ПРИСТАВКА К СЧЕТНЫМ УСТАНОВКАМ

П-349-2

Прибор состоит из набора люминофоров со светопроводом фотоумножителя и радиотехнической схемы, которая передаег импульс на счетную установку (обычно ийюльзуется пересчетная схема установки Б-2). Светопровод применяется для сбора света со сравнительно большой поверхности люминофора на катод фотоумножителя. Он представляет собой конус из оргстекла, который примыкает большим торном к люминофору, а меньшим к катоду фотоумножителя. Кроме того, на конус надевают отражатель. Эффективность приставки при площади, чувствительной поверхности 5 см около 50% (светопровод в этом случае не используется) и примерно вдвое ниже при площади чувствительной поверхности около 20 см (со светопроводом). Градуировку производят от эталонного препарата. Активность рассчитывают по формуле:

-пр -эт

прР - ф Пэ1Р - Пф

где Сдр и Cg - активности препарата и эталона;

Ф, эт - скорости счета препарата, фона и эталона: - поправка иа разрешающее время установки.

Глава 5

ИЗМЕРЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОЗДУХА

Радиоактивные вещества попадают в организм через дыхательные пути и в производственных условиях и вне производства.

Главные источники радиоактивности атмосферного воздуха-эманации (радон, торон и актинон) и их дочерние продукты - радиоактивные изотопы полония, висмута, свинца и таллия. Измерения, проведенные в различных пунктах земного шара, показали, что концентрация Rn в атмосферном воздухе составляет величину порядка 10~ кюри/л.

Попадание радиоактивных веществ через дыхательные пути.

вообще говоря, наиболее опасно по сравнению с другими способами попадания радиоактивных изотопов в организм (в желу-дочнокишечный тракт, через рану непосредственно в кровь). Легкие представляют собой своеобразный фильтр для радиоактивных аэрозолей, вследствие чего в них могут накапливаться значительные активности. Благодаря тому, что аэрозоли оседают непосредственно в ткани, а- и р-излучение практически не ослабляется, как при попадании радиоактивных изотопов в желудочно-кишечный тракт. Подавляющая часть осевшей в легких активности в дальнейшем может попадать в кровь и поэтому с выведением из легких радиоактивных элементов облучение организма не прекращается.

По своему поведению в организме радиоактивные изотопы, находящиеся в воздухе, могут условно быть разделены на три группы:

1, Инертные газы, К ним в первую очередь относятся эманации. Для этих элементов характерно то, что они не задерживаются в легких, а поступают из воздуха непосредственно в кровь: выделяются эти изотопы из организма довольно быстро.

2, Аэрозоли, содержащие короткоживущие радиоактивные изотопы. (К ним, в частности, могут быть отнесены короткоживущие дочерние продукты радона и торона). Для этой группы изотопов характерно интенсивное облучение дыхательных путей.

3, Аэрозоли, содержащие долгоживущие радиоактивные изотопы.

Для этой группы изотопов характерно то, что они участвуют в облучении всего организма, вследствие того, что попадают в кровь из легких задолго до их полного распада.

Многие из этих элементов (такие, например, как Ra®, Ро и радиоактивный свинец РЬ°) довольно медленно выводятся из организма и накапливаются в костях.

Для правильной оценки величины поглощенной дезы (основной физической характеристики облучения организма) знание поведения данного изотопа в организме ничуть не менее важно, чем знание содержания того или иного элемента во вдыхаемом воздухе. Это легко может быть показано на примере радона.

При одинаковой концентрации (в кюри/л) Rn и его коротко-живущих дочерних продуктов поглощенная доза для коротко-живущих оказывается в несколько тысяч раз больше, чем для Rn. Это объясняется скоплением дочерних продуктов радона в дыхательных путях, где они распадаются полностью, в то время как радон распределяется по всему организму и выводится из организма весьма быстро-

Постараемся выяснить, от каких величин зависит поглощенная доза при вдыхании радиоактивных изотопов. Иначе говоря.

перечислим те основные величины, которые должны быть измерены для того, чтобы можно было дать оценку основной физической характеристике действия излучения на организм - поглощенной дозе.

К таким величинам прежде всего относятся концентрация радиоактивного газа или аэрозоля в окружающем воздухе q и коэффициент задержки аэрозоля в дыхательных путях 6. Величина поглощенной дозы для дыхательных путей составит

aqVtbf(t) т

222 10° расп/мин на I кюри радиоактивного вещества;

количество воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени, кюри/л; т -масса облучаемой ткани, г; f (t) - функция, учитывающая то, что содержание изотопа в организме (и в органах дыхания) при постоянной скорости попадания его в организм вследствие распада этого изотопа не является величиной, пропорциональной вре.мени вдыхания. В качестве иллюстрации на рис. 213 приведен график накопления дочерних продуктов распада Rn в организме животных.

20 W 6Q ВО ЮО W 150 . Вр&т, мин

Рис. 213. Накопление дочерних продуктов радона в организме при вдыхании воздуха, содержащего радон

Из рис. 213 ясно, что в некоторый момент наступает насьг щение организма радиоактивным изотопом вследствие того, что скорость накопления изотопа становится равной скорости его распада. Функция /(/) зависит от энергии излучения и посто-

янной распада и биологического выведения изотопа. Если цепочка радиоактивных элементов попадает в дыхательные пути {например, дочерние продукты эманации), формула приобретает вид:

Опогл - [qvh (О + (О + <7 (01

где индексы при q и t относятся теперь уже к каждому члену радиоактивной цепочки.

При выбранных размерностях величин, подлежащих измерению и f(t)\ выраженной в эрг-мин, 0.огл будет выражаться в эрг/г (1 рад =100 эрг/г). Величина задержки в дыха- 100 тельных путях б связана с дне- § персностью аэрозоля. На рис. 214 приведена зависимость не- iia j- -- личины б от размеров аэрозоль- §/5 *

ных частиц в микронах. Пунк-тирная часть кривой соотвегст- -0 вует мелкодисперсным аэрозо- лям, для которых еще не полу- <з 2D чены достоверные данные, касающиеся задержки в дыхательных путях. Между тем следует указать, что именно с мелкодисперсными частицами свя-

0010.02 0050.1 0.2 0 1.0 2.0 Диаметр частиц,jn

Рис. 214. Задержка аэрозолей в лег-зана основная часть атмосфер- зависимости от диаметра частиц

ной активности.

Перейдем к рассмотрению методов определения концентрации радиоактивных веществ в воздухе.

§ 1. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ

Основной метод определения концентрации радиоактивных аэрозолей -осаждение аэрозолей из прокачиваемого через фильтр воздуха с последующим промером фильтра по а- или р-излучению. Применявшиеся ранее бумажные фильтры обладали существенными недостатками и в первую очередь большим сопротивлением, вследствие чего скорость прокачки составляла лишь около 10 л/мин. Этот недостаток особенно существенен при определении тех аэрозолей, для которых ПДК имеет значение 10 * кюри/л, так как для получения на фильтре измеримых количеств вещества время прокачки должно равняться нескольким часам.