Различными материалами

1. Цель работы. Исследовать защитные свойства различных материалов.

2. Краткие теоретические сведения

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов химического элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся излучением альфа- и бета-частиц и гамма-лучей [3].

Радиоактивные изотопы распадаются со скоростью, измеряемой периодом полураспада, т.е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов данного радиоактивного изотопа. Скорость распада не зависит от внешних условий, её нельзя уменьшить или увеличить каким-либо средством.

Период полураспада для различных радиоактивных изотопов колеблется в широких пределах – от долей секунды до миллиардов лет. Чем меньше период полураспада, тем больше число ядер атомов распадается за данный промежуток времени и, следовательно, тем выше активность радиоактивного вещества. Активность радиоизотопов в соответствии с международной системой единиц (СИ) измеряется в распадах в секунду (расп. сек.). В практике за единицу активности принята единица, получившая название кюри. Кюри – это такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 3,7 миллиардов распадов атомов в одну секунду.

Радиоактивность, наблюдающуюся у существующих в природных условиях изотопов, называют природной (естественно) радиоактивностью, а радиоактивность изотопов, полученных искусственным путем, - искусственной радиоактивностью. Большое количество радиоактивных изотопов образуется при ядерном взрыве.

Наиболее вероятно попасть под действие внешних ионизирующих излучений (a, b, g, рентгеновское излучение) [4]:

a - излучение – поток ядер гелия;

b - излучение – поток быстрых электронов;

g - излучение – электромагнитное излучение с самой короткой длиной волны в природе (при внешнем облучении наиболее опасно, поскольку обладает самой высокой проникающей способностью и вредным биологическим действием).

Рентгеновское излучение во многом аналогично g-излучению (отличается длиной волны и механизмом возникновения).

Под действием радиоактивных излучений происходит ионизация молекул воды (биологическая ткань на ~ 70% состоит из воды); распад этих молекул сопровождается образованием внутри живой клетки ядовитых веществ (Н₂О₂ и др.), клетки отмирают. Это приводит к поражению различных систем организма (кроветворной, сердечно-сосудистой, эндокринной, и т.д.), возникновению онкологических заболеваний органов, лучевой болезни.

Тяжесть лучевой болезни во многом зависит от количества поглощенной энергии ионизирующих излучений (ИИ) и скорости накопления энергии в организме.

Количественную оценку поражающего действия ИИ можно выполнить через поглощенную дозу D_п и мощность дозы Р_п (скорость накопления энергии в организме). Определения и размерности этих характеристик поражения представлены в предыдущей работе.

При прохождении ИИ через различные преграды (одежду, стены, защитные экраны и т.д.) энергия излучений ослабляется, поскольку часть энергии поглащается материалами преград.

Коэффициент ослабления поглощенной дозы (или мощности дозы) К_осл– показывает во сколько раз доза (или мощность дозы) в укрытии (за преградой) уменьшается по сравнению с поглощенной дозой (или мощностью дозы) на открытой местности [3]:

К_осл= D₀/ D_п, или К_осл= Р₀ / Р_п,

где D₀ и Р₀ – доза и мощность дозы перед преградой (открыто на местности);

D_п и Р_п – доза и мощность дозы за преградой (в укрытии).

Таким образом, коэффициент ослабления показывает защитные свойства преград (материалов, из которых они выполнены).

Очевидно, что защитные свойства преград зависят от плотности материала и толщины преграды (увеличиваются по мере их возрастания). Достаточно толстые преграды, выполненные из плотных материалов, могут полностью исключать или существенно снизить внешнее облучение.

Наиболее доступным и дешевым материалом защитных преград является грунт, поэтому укрытия для людей размещают под толстым слоем грунта.

Для средств индивидуальной защиты (фартуки, коврики, костюмы) целесообразно применять комбинированные материалы, обладающие высокой плотностью (фольга, пластины из свинца или легированных сталей) в сочетании с эластичными лёгкими материалами (резина, капрон и т.п.) [11].

3. Порядок выполнения измерений и обработка результатов

1. Получить от руководителя занятия инструктаж по порядку выполнения работы и мерам безопасности.

2. Получить приборы ДП-5В, образцы материалов (свинец, сталь, грунт, резина, ткань) и лабораторный источник b - излучения на каждую бригаду студентов.

3. Измерительный зонд ДП-5В поставить в положение «Б» (окно открыто), а переключатель диапазонов повернуть в положение максимальной чувствительности, т.е. «´0,1».

4. На источнике b - излучения повернуть защитную шторку влево на 90⁰ (до упора), на открывшийся источник разместить образец защитной преграды из свинца, а на неё наложить зонд ДП-5В открытым окном на пластину. Замерить величину мощности дозы Р_свинца по верхней шкале прибора, умножив её на «´0,1».

Аналогично измерить мощности доз над другими пластинами (образцами защитных преград): Р_грунта, Р_стали, Р_резины, Р_ткани и занести в Таблицу 1.

После каждого измерения шторку b - излучателя закрывать!

    Если стрелка прибора уходит за пределы шкалы, следует переключатель диапазонов поставить на меньшую чувствительность: на «´1,0» и «´10,0».

    5. Замерить интенсивность излучателя (мощности дозы Р₀) без защитной преграды. Для этого поставить переключатель диапазонов ДП-5В в положение «´10,0», открыть шторку излучателя и положить на него измерительный зонд (открытым окном на излучатель). Показания прибора записать в строку №6.

    6. Выполнив все измерения, закрыть шторку излучателя, выключить питание прибора ДП-5В, показать результаты руководителю занятия.

    Если результаты измерений получены достоверные, то приборы, образцы и излучатели сдать лаборанту.

    7. Провести расчеты коэффициентов ослабления материалов по формуле (занести в Таблицу 1):

где Р_п – мощность дозы за преградой (Р_свинца, Р_грунта, Р_стали, Р_резины, Р_ткани);

    Р₀- мощность дозы без преграды.

Таблица 1