Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» Физико-технологический институт Кафедра экспериментальной физики ОТЧЕТ по лабораторной работе №4 ДОЗИМЕТРИЯ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ СЧЕТЧИКОВ Студенты: Кобяков А.Д. Шаламова С.А. Пыхов О.А. Группа: Фт-450014 Преподаватель: Баранова А.А. Екатеринбург – 2019 Цель работы Оценить возможности измерения мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) газоразрядными счетчиками; изучение энергетической зависимости чувствительности дозиметра-радиометра МКС-15Д «Снегирь» и дозиметра гамма-излучения ДКГ-02У «Арбитр» на различных расстояниях от источника ионизирующего излучения (ИИ). Результаты измерений В качестве источников гамма-излучения были взяты следующие радионуклиды: Радионуклид 241 Am Активность изотопа на момент изготовления 3,9 109 Бк Дата изготовления 03.06.2005 137 Cs 2,7 108 Бк 27.04.2016 60 Co 1,517 107 Бк 28.06.2005 Расстояния выбирались таким образом, чтобы регистрируемая мощность дозы значительно превышала фон. В табл. 1 приведены результаты измерений. Табл. 1 МКС-15Д «Снегирь» H * (10), мкЗв/ч для R, см 241 Am 137 Cs 60 ДКГ-02У «Арбитр» H * (10), мкЗв/ч для 241 Co Am 137 Cs 60 Co 33 2,67 224 8,74 5,58 181 10,1 50 1,07 82,2 3,56 2,31 76,0 4,49 90 0,48 22,8 1,28 0,66 21,2 1,39 МАЭД фонового излучения составила 0,2 мкЗв/ч , время, проведенное группой в лаборатории, - 1,5 ч. Расчет энергозависимой чувствительности (ЭЗЧ) дозиметров Pизм f ( E ) , где P – мощность Pрасч дозы, а E - энергия фотонов. Для вычисления Pрасч использовалась формула: ЭЗЧ дозиметра называют величину 2 Pрасч H A , R2 (1) где H - гамма-постоянная радионуклида, R – расстояние от источника ИИ до точки измерения, A – активность радионуклида на момент измерения: A A0e ln(2) t T1/ 2 A0 2 t T1/ 2 (2) В (2) время t вычисляется как разность между моментом времени измерения и датой изготовления радионуклида, активность изотопа на момент изготовления A0 известна. Гаммы-постоянные радионуклидов, их периоды полураспада T1/ 2 и энергии фотонов приведены в табл. 2. Табл. 2 Радионуклид 241 Am аЗв м 2 H , c Бк 8,63-02 T1/2 , лет E , МэВ 432,2 0,06 137 Cs 2,37+01 30,17 0,662 60 Co 9,4+01 5,27 1,25 Рассчитанные согласно (1) мощности доз приведены в табл. 3. Табл. 3 R, см H P (10), мкЗв/ч для 241 137 Am Cs 60 Co 33 108,827 197,896 7,742 50 47,405 86,203 3,372 90 14,631 26,606 1,041 На рис. 1-3 представлены значения Pизм точек измерения. 3 Pрасч * для различных H (10) H P (10) Рис. 1. Значения ЭЗЧ дозиметров для R = 33 см. Рис. 2. Значения ЭЗЧ дозиметров для R = 50 см. 4 Рис. 3. Значения ЭЗЧ дозиметров для R = 90 см. Анализ результатов и вывод Оговоримся, что β-излучение не вносило в наши измерения каких-либо искажений, поскольку оба дозиметра оснащены защитным экраном, толщина которого значительно превышает среднюю длину пробега β-частицы в веществе экрана. Согласно паспортным данным, для обоих дозиметров диапазон энергий измеряемого фотонного излучения – от 0,05 до 3,0 МэВ. Это в какой-то степени объясняет большую ошибку при измерении мощности дозы 214Am (0,06 МэВ) (относительная погрешность ~ 0,98) – энергия фотонного излучения этого радионуклида близка к нижней границе диапазона измерений дозиметров. Указанная для обоих дозиметров энергетическая зависимость относительно радионуклида 137Cs (0,662 МэВ) составляет ±25 %. Для всех точек P измерения обоими дозиметрами получившееся значение изм укладывается Pрасч в пределы погрешности. Наиболее точное совпадение расчетных и измеряемых величин наблюдается для 60Co (1,25 МэВ). В паспортах дозиметров указаны следующие формулы для пределов допускаемой основной относительной погрешности 5 % для МКС-15Д измерений МАЭД гамма-излучения: 15 2 P [мкЗв/ч] изм % для ДКГ-02У «Арбитр». Можно убедиться, «Снегирь» и 15 3 P [мкЗв/ч] изм что указанной погрешности не удовлетворяют значения ЭЗЧ во всех точках для ДКГ-02У «Арбитр» и только в R = 80 см для МКС-15Д «Снегирь». Видно, что далеко не все измерения дали удовлетворительную оценку МАЭД, отклонение которой от расчетной величины укладывалось бы в пределы допускаемой погрешности, указанные в паспорте. Это может быть обусловлено неточной геометрией эксперимента, неучтенными внешними воздействиями различного рода, несоответствием дозиметров паспортным данным или иными факторами. Также, можно сделать вывод о том, что МКС-15Д «Снегирь» является более эффективным и точным инструментом для дозиметрического контроля, чем ДКГ-02У «Арбитр». Амбиентный эквивалент дозы, полученный группой за время проведения эксперимента, составил 0,3 мкЗв. 6
