Дозиметрия фотонного излучения с помощью газоразрядных счетчиков

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