ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Gordon M. Lodde
Основные особенности проектирования рабочего места при использовании источников радиации Опасность, связанная с обработкой и использованием источников радиации требуют специального подхода к проектированию и устройству рабочего места, которые не требуются для обычных лабораторий или рабочих площадок. Этот специальный подход к проектированию рабочего места предусматривает достаточную свободу действий для рабочего, и одновременно защиту от нежелательного внешнего или внутреннего источника радиации.
Необходимо, чтобы доступ на все объекты, где возможно наличие источников излучения или радиоактивных веществ контролировался, это касается не только доступа рабочих непосредственно на объект, но также спецодежды и средств индивидуальной защиты, которые они должны носить и использовать, а кроме того мер предосторожности, которые они должны соблюдать, находясь на контролируемых объектах. Чтобы упростить контроль за соблюдением этих мер, следует классифицировать зоны возможного радиационного заражения, исходя из наличия ионизирующей радиации, присутствия радиоактивного загрязнения или наличия обоих факторов. Введение таких понятий, как классификации рабочей зоны на раннем этапе планирования, приведет к созданию объекта, обладающего всем необходимым, чтобы снизить возможные риски при работе с источниками излучения.
Классификация рабочих зон и типов лабораторий Основой для классификации рабочей зоны является классификация групп радионуклидов по их относительной радиотоксичности на единицу активности. К группе I следует отнести высокотоксичные радионуклиды, к группе II - радионуклиды с токсичностью от умеренной до высокой, к группе III - радионуклиды с умеренной токсичностью, а к группе IV - малотоксичные радионуклиды. В таблице 48.11 представлена классификация многих радионуклидов по группам токсичности.
Существует три определенных типа лабораторий, классифицированных с учетом радиотоксичности обрабатываемых веществ, их количественной и качественной характеристики, а также вида предусмотренных операций с этими веществами.
В таблице 48.12 представлены виды лабораторий с примерами лабораторий для каждого вида.
Зоны, в которых возможны высокие уровни поглощенных доз внешней радиации или уровни радиоактивного загрязнения
Контролируемый доступ только для лиц, имеющих разрешение на работу с радиацией, в строго контролируемых условиях труда и с использованием соответствующих средств защиты
Лаборатории для исследования радиоактивных веществ, зоны с сильным радиоактивным заражением
2
Зоны, в которых могут существовать уровни внешней радиации, а возможность загрязнения вызывает необходимость в инструкциях по эксплуатации
Доступ только для лиц, имеющих разрешение на работу с радиацией и в соответствующих защитных одежде и обуви
Заводы по производству люминесцентных приборов и другие подобные объекты
3
Зоны, в которых средний уровень внешней радиации ниже 1 мГр /нед. , а возможность загрязнения вызывает необходимость в инструкциях по эксплуатации
Доступ только для лиц, имеющих разрешение на работу с радиацией, защитная одежда не требуется
Рабочие помещения в непосредственной близости от проведения рентгенографических работ, например, контрольные помещения
4
Зоны на территории производственного объекта, связанного с радиацией, где уровни внешней радиации ниже 0,1 мГр /неди где отсутствует радиоактивное загрязнение
Неконтролируемый доступ
Административные помещения, приемные в медицинских учреждениях
(Международная комиссия по радиологической защите ICRP 1977, МАГАТЭ 1973)
В таблице 48.13 представлены виды лабораторий с классификацией рабочей зоны и контролем доступа (МАГАТЭ (IAEA) - МЕЖДУНАРОДНОЕ АГЕНТСТВО ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ 1973).
Риски, связанные с работой с радиоактивными веществами зависят не только от уровня радиоактивной или химической токсичности и активности радионуклидов, но также от физической и химической формы радиоактивного вещества и характера и степени сложности производимой с ними операции или технологического процесса.
Расположение объекта с источником излучения в здании Когда объект с источником излучения является частью большого здания, при решении вопроса о расположении такого объекта следует учитывать следующее:
· Объект с источником излучения должен располагаться в относительно нечасто посещаемой части здания так, чтобы можно было контролировать доступ к этому объекту. · Возможность возникновения пожара в данной зоне должна быть минимальной. · Расположение объекта с источником излучения, его отопление и вентиляция должны обеспечивать минимальное радиоактивное загрязнение воздуха и поверхности земли. · Необходимо разумно выбирать местонахождение объекта с источником излучения, чтобы при минимальных расходах обеспечить необходимый уровень защиты и эффективно сохранять уровень радиации в непосредственной близости от объекта в установленных пределах.
Проектирование объектов с источниками излучения Если предусматривается градация уровней активности, лаборатория должна быть расположена так, чтобы доступ к объектам с высоким уровнем излучения или радиоактивного загрязнения был постепенным; то есть сначала человек попадает в нерадиоактивную зону, затем в зону низкой активности, затем уже в зону умеренной активности и так далее.
В небольших лабораториях можно не разрабатывать систему контроля вентиляции, пользуясь вытяжными шкафами или защитными камерами с перчатками для работы с открытыми радиоактивными материалами. Однако, система вентиляции должна быть спроектирована таким образом, чтобы ток воздуха шел в таком направлении, чтобы любое радиоактивное вещество в воздушно-капельном состоянии, отводилось далеко от рабочего, находящегося в этой зоне. Ток воздуха должен всегда поступать из незагрязненной зоны в загрязненную или потенциально загрязненную зону.
Для обработки открытых источников с уровнем радиоактивности от низкого до среднего, средняя скорость прохождения потока воздуха через отверстие в вытяжном шкафу должна составлять приблизительно 0.5 мс. Для высокой радиотоксичности или интенсивной радиоактивности, скорость прохождения воздуха через отверстие должна быть увеличена до средней величины, равной 0.6 - 1.0 мс. Однако, воздушный поток чрезмерно высокой скорости может затягивать радиоактивные материалы из открытых контейнеров и загрязнять всю зону вытяжного шкафа.
Важно, чтобы вытяжной шкаф в лаборатории располагался соответствующим образом относительно поперечной тяги. Вытяжной шкаф должен быть расположен далеко от дверных проемов, откуда осуществляется подача воздуха или добавление воздуха. Вентиляторы с двойной скоростью обеспечат большую скорость воздушного потока при использовании вытяжного шкафа и более низкую скорость, когда шкаф закрыт.
Цели любой вентиляционной системы следующие:
· Создание удобных условий работы · Непрерывная замена воздуха (от трех до пяти раз в час) для удаления и разбавления нежелательных примесей, находящихся в воздухе · Снизить до минимума загрязнение других зон здания и окружающей среды.
В проекте объекта с источниками излучения жесткие требования к защите могут быть сведены до минимума путем внедрения некоторых простых мер. Например, для лучевой терапии, ускорителей, нейтронных генераторов или панорамных лучевых источников, лабиринт может снизить требования к тяжелой освинцованной двери. Сужение первичного защитного барьера в областях, которые не находятся непосредственно в зоне полезного пучка или для объектов, частично или полностью расположенных под землей, может значительно снизить требования к защите.
Особое внимание следует обратить на правильное расположение смотровых окон, подземных кабельных и канализационных систем и дефлекторов вентиляционных систем. На смотровое окно должно попадать только рассеянное излучение. Даже лучше использовать телевидение замкнутого контура, которое также может повысить эффективность.
Поверхностная обработка в рабочей зоне Все неотделанные поверхности, типа гипса, бетона, дерева и так далее, необходимо изолировать подходящим материалом. При выборе материала следует помнить следующее:
· Поверхность должна быть гладкой, химически инертной · Поверхность должна противостоять температуре окружающей среды, влажности и механическому изнашиванию и изнашиванию в результате другого возможного воздействия · Необходима совместимость с полями излучения, которые могут воздействовать на поверхность · Простота ремонта в случае повреждения.
Как правило, не рекомендуется использовать краску и лаки для покрытия изнашиваемых поверхностей. Для покрытия поверхностей рекомендуется использовать материалы, которые можно легко удалить при загрязнении и необходимости деконтаминации. Однако, иногда удаление таких материалов затруднительно и при этом образуется много грязи.
Система трубопроводов Сливы, умывальники и дренажи пола следует отметить соответствующим образом. Умывальники, в которых могут мыть загрязненные руки, должны быть оборудованы коленом - или кранами, регулируемыми ногой. Возможно более экономично снизить затраты на обслуживание, используя трубопровод, который можно легко дезактивировать или заменить в случае необходимости. В некоторых случаях рекомендуется установить подземное хранилище или водяные резервуары для контроля захоронения жидких радиоактивных материалов.
Проектирование защиты от радиоактивного излучения Защита имеет большое значение для снижения воздействия радиоактивного излучения на рабочих на объекте и широких масс. Требования, предъявляемые к защите, зависят от множества факторов, включая время воздействия радиоактивного излучения на рабочих объекта и широкие массы, типа и энергии источников излучения и полей излучения.
В проекте защита от излучения, средства защиты, при возможности, должны быть помещены около источника радиоактивного излучения. При выборе защиты решение принимают для каждого отдельного вида излучения.
Проектирование защиты может оказаться сложной задачей. Например, данная статья не затрагивает вопросы использования компьютера для моделирования защиты для ускорителей, реакторов и интенсивных источников радиации. При проектировании сложной защиты необходимо проконсультироваться с опытными специалистами.
Защита источника Гамма-излучения Ослабление гамма-излучения качественно отличается от ослабления излучения для альфа или бета-радиации. Оба этих вида радиации, как правило, в веществе полностью поглощаются. С другой стороны, интенсивность Гамма-излучение, можно снизить увеличивая толщину абсорбента, полное поглощение невозможно. Если ослабление моноэнергетических гамма-лучей измеряется при условии хорошей геометрии (то есть радиация хорошо коллимирована в узком луче) данные интенсивности, при составлении графика в полулогарифмическом масштабе против толщины поглотителя, находятся на прямой линии, наклон которой равен коэффициенту ослабления .
Интенсивность или мощность поглощенной дозы переданной через поглотитель можно рассчитать следующим образом:
Где l (t) - интенсивность гамма-луча или мощность поглощенной дозы, переданная через поглотитель толщиной t. Единицы и t - взаимно-обратные величины. Если толщина поглотителя t измеряется в см, то - линейный коэффициент ослабления и единицы его измерения см. Если t выражается в единицах плотности области распространения (поверхностной плотности) (г/см), то является массовый мм коэффициента ослабления(затухания) и имеет единицы см/г.
Как и приближение первого порядка, использующее плотность поверхности, все материалы имеют приблизительно те же самые свойства затухания фотона для фотонов с энергиями приблизительно 0.75 - 5.0 МВ (мега-электронвольт). В пределах этого диапазона энергии, защитные свойства от гаммы радиации примерно пропорциональны плотности материала защиты. Для более низкой или более высокой энергии фотона, поглотители с большим атомным номером обеспечивают более эффективную защиту, чем поглотители с меньшим атомным номером, для данной поверхностной плотности. При условиях "плохой" геометрии (например, для широкого луча или для толстого экрана), вышеупомянутое уравнение значительно недооценивает необходимую толщину экрана, поскольку предполагает, что каждый фотон, взаимодействующий с экраном, удален из луча и не может быть обнаружен. Значительное число фотонов может быть рассеяно экраном в датчик, или фотоны, которые были рассеяны из луча, могут опять быть рассеяны обратно в луч в результате повторного взаимодействия.
Толщину экрана для условий "плохой" геометрии можно определить с помощью фактора построения B, который можно определить следующим образом:
Фактор построения всегда больше единицы, и определить его можно, как соотношение интенсивности радиации фотона, включая, первичное и рассеянное излучение, в любой точке луча, к интенсивности первичного луча только в требуемой точке. Фактор построения можно использовать для потока излучения или для поглощенной дозы радиации.
Факторы построения были рассчитаны для различных энергий фотона и различных поглотителей. Во многих графиках или таблицах толщина экрана характеризуется длиной релаксации (комментарии переводчика: термин составлен по словам). Длина релаксации это толщина экрана, который уменьшит узкий луч до 1/e (приблизительно 37 %) от его первоначальной интенсивности. Следовательно, единица длины релаксации в цифровом значении равна обратной величине линейного коэффициента затухания (то есть 1/).
Толщина поглотителя в луче первичных фотонов, снижает мощность поглощенной дозы на половину и называется слоем полупоглощения (СПП) (HVL) или толщиной полупоглощения (ТПП) (HVT). Слой полупоглощения (СПП) может быть рассчитан следующим образом:
При расчете необходимой защиты требуемую толщину экрана поглощения фотона можно определить с учетом "хорошей" геометрии для узкого луча, а затем, увеличивая величину найти единицу СПП для расчета построения.
Толщина поглотителя в первичном луче фотонов, уменьшает поглощенную мощность дозы на одну десятую и называется слоем десятичного поглощения (СДП) (TVL). Один слой (СДП) (TVL) равен приблизительно 3.32 слоям полупоглощения, поскольку:
Величины для слоев СПД (TVLs) и слоев полупоглощения сведены в таблицу для различных энергий фотона и несколько обычно используемых защитных материалов (например, свинец, сталь и бетон) (Schaeffer, 1973).
Интенсивность или мощность поглощенной дозы для точечного источника подчиняется условиям закона обратных квадратов и могут быть рассчитаны следующим образом:
Где l- интенсивность фотона или мощность поглощенной дозы на расстоянии d от источника.
Экранирование медицинского и немедицинского рентгеновского оборудования Экранирование рентгеновского оборудования осуществляется двумя способами, экранирование источника и структурная защита. Экранирование источника обычно обеспечивается изготовителем корпуса рентгеновской трубки.
Правила техники безопасности точно определяют один вид защитного корпуса трубки для медицинской диагностической рентгеновской аппаратуры и другой вид для медицинского терапевтического рентгеновского оборудования. Для немедицинского рентгеновского оборудования, корпус трубки и другие детали рентгеновского прибора, типа трансформатора, экранируют для снижения паразитного рентгеновского излучения до допустимых уровней.
Все рентгеновские аппараты медицинские и не-медицинские, оборудованы корпусом предназначенным для снижения паразитного излучения. Термин паразитное излучение, используемый в спецификациях для корпуса трубки, означает всю радиацию, исходящую из трубки, за исключением полезного луча.
Структурная защита для рентгеновского оборудования обеспечивает защиту от полезного или первичного рентгеновского луча, паразитного излучения и рассеянной радиации.
Количество рассеянной радиации зависит от размера поля рентгеновского излучения, энергии полезного луча, эффективного атомного номера средств рассеивания и угла между входящим полезным лучом и направлением рассеяния.
Ключевым параметром рассеяния является рабочая нагрузка аппарата (Вт):
Где Ватт (Вт) - рабочая нагрузка за неделю, обычно представленная в мА (mA) в неделю; E - ток электронной лампы, умноженный на время экспозиции на осмотре, обычно приводят в мА; Nv - число осмотров на пациента или облучаемый объект; Np - число пациентов или объектов в неделю и k - переводной множитель (1 мин, деленная на 60 сек).
Другим ключевым конструктивным параметром является коэффициент использования (U) для n стены (или полов или потолков). Стена может защищать любое помещение типа диспетчерской, офиса или комнаты ожидания. Коэффициент использования выражен следующим уравнением:
Где, в Nv, n - число просмотров, для которых первичный рентгеновский луч направлен на стену n.
Требования к конструкции защиты для данного рентгеновского оборудования определены следующим:
· Максимальные возможности трубки, пиковое напряжение в киловольтах (kVp), в процессе эксплуатации оборудования · Максимальный ток пучка, в мА, при котором работает рентгеновский аппарат · Рабочая нагрузка (Вт), которая определяет меру использования рентгеновской аппаратуры (обычно выражают в мА-мин в неделю) · Коэффициент использования (U), который является частью рабочей нагрузки, при который полезный луч направлен на интересующий объект · Коэффициент заселенности (T), на который следует умножать рабочую нагрузку для корректировки степени или вида заселенности территории, подлежащей защите · Максимальная допустимая мощность эквивалентной дозы излучения (P) для человека в зоне строгого режима и за ее пределами, в неконтролируемой зоне, (типичные пределы поглощенной дозы 1 мГр для зоны строгого режима в неделю и 0.1 мГр для неконтролируемой зоны в неделю) · Тип материала экрана (например, свинец или бетон) · Расстояние (d) от источника до защищаемого объекта.
Таким образом, величина отношения первичного луча или коэффициента передачи K в мГр на мА-мин для одного метра представлена следующей формулой:
Защита рентгеновского оборудования должна быть выполнена таким образом, чтобы она не нарушалась в стыках, в местах расположения отверстий для протоков, труб и так далее, в местах прохода через барьеры или подсоединения трубопроводов, монтажа распределительных коробок и так далее. Защищена должна быть не только обратная сторона распределительной коробки, но также боковые стороны или защитный экран должен быть увеличен, чтобы обеспечить эквивалентную защиту. Трубопроводы, которые проходят через барьеры, должны иметь соответствующие изгибы, чтобы снизить радиацию до требуемого уровня. Смотровые окна должны быть также защищены в соответствии с требованиями, предъявляемыми к защите секций или дверей, на которых они расположены.
Для аппаратов лучевой терапии могут потребоваться блокираторы дверей, светящиеся предупредительные табло, телевидение замкнутого контура или средства аудио (например, голос или зуммер) и видео связи между лицом, находящимся в аппарате и оператором.
Защитные барьеры бывают двух видов:
1. Первичные защитные барьеры, достаточные для снижения радиации первичного (полезного) луча до требуемого уровня 2. Вторичные защитные барьеры, снижающие утечку, рассеянную и паразитную радиацию до требуемого уровня.
Для проектирования вторичного защитного барьера отдельно рассчитывают требуемую толщину защитного экрана для каждого компонента. Если требуемая толщина приблизительно одинакова для различных компонентов, то следует добавить один или более слоев полупоглощения (СПП) к расчетной толщине. Если расчетные данные толщины отличаются не более, чем на один или больше СДП, достаточной окажется самая большая величина расчетной толщины.
Интенсивность рассеянного излучения зависит от угла рассеяния, энергии полезного пучка, величины поля или зоны рассеивания, и композиции объекта.
При проектировании вторичных защитных барьеров, делают следующее консервативное упрощение:
1. Если рентгеновское излучение генерируют при 500 кВ или меньше, энергия рассеянного излучения равна энергии полезного пучка. 2. После рассеивания, рентгеновский спектр энергии для лучей, генерированных при напряжении превышающем 500 кВ, понижается до энергии лучей генерированных при 500 кВ и мощность поглощенной дозы на расстоянии 1 м. и под углом в 90 градусов от отражателя составит 0.1 % этой величины в полезном пучке в той же точке отражения.
Взаимосвязь передачи рассеянного излучения представлена в виде коэффициента передачи рассеивания (Кх ) и единиц мГр-м (мА-мин):
Где P - максимальная недельная мощность поглощенной дозы (в мГр), dscat - расстояние от рентгеновской трубки до объекта (пациента), dsec - расстояние от отражателя до интересующей точки вторичного барьеры, являющимся экраном, а - это отношение рассеянного излучения к падающему излучению, f - фактическая величина поля рассеивания (в см), и F - коэффициент увеличения генерации рентгеновских лучей с увеличением напряжения. При меньшей величине К х требуются более толстые экраны.
Для диагностических рентгеновских систем коэффициент затухания в следствие утечки BLX рассчитывают следующим образом:
Где d - расстояние от трубки до интересующей точки, а l - ток в рентгеновской трубке в мА.
Связь между затуханием и экраном терапевтического рентгеновского оборудования при 500 кВ или меньше представлена следующим образом:
Для рентгеновских трубок , используемых в терапевтическом оборудовании и работающих при напряжении, превышающем 500 кВ, утечка обычно составляет 0.1 % интенсивности полезного пучка на расстоянии 1 м. Коэффициент затухания в этом случае следующий:
где Xn - мощность поглощенной дозы (в мГр/час) при расстоянии в 1 м от рентгеновской трубки терапевтического оборудования, при токе в трубке равном 1 мА.
Количество n слоев полупоглощения, требуемых, для получения желаемого затухания BLX получают с помощью следующего отношения:
или
Защита от бета частиц При проектировании экрана для высокоэнергетического бета-излучателя необходимо учитывать два фактора. Существует два вида бета частиц, сами бета частицы и тормозное излучение, образуемое бета частицами, поглощаемых источником и экраном. Тормозное излучение состоит из рентгеновских фотонов, образуемых при быстром замедлении высокоскоростных заряженных частиц.
Таким образом, экран для бета частиц состоит из вещества с низким атомным номером (чтобы снизить до минимума образование тормозного излучения), экран должен быть достаточно толстым, чтобы остановить все бета частицы. Затем следует вещество с высоким атомным номером, слой его должен быть достаточно толстым, чтобы снизить тормозное излучение до допустимого уровня. (При установке экранов в обратном порядке увеличивается образование тормозного излучения на первом экране и уровень его становится настолько высок, что второй экран не сможет обеспечивать необходимую защиту.)
Для оценки рисков, связанных с тормозным излучением, следует воспользоваться следующим соотношением:
Где f -доля падающей бета энергии, преобразованной в фотоны, Z - атомный номер поглотителя, и E - максимальная энергия спектра бета частицы в миллионах электровольт(МэВ) (MeV). Чтобы гарантировать необходимую защиту, обычно предполагают, что все фотоны тормозного излучения имеют максимальную энергию.
Поток тормозного излучения Ф на расстоянии d от источника бета частиц можно определить следующим образом:
- средняя энергия бета частицы ее можно определить с помощью следующего уравнения:
Диапазон R бета частиц в единицах поверхностной плотности (мг/см) может быть определен следующим образом для бета частиц с энергией между 0.01 и 2.5 МэВ:
Где R выражено в сг/см, и E выражено в МэВ.
Для E > 2.5 МэВ, диапазон бета частицы R может быть определен следующим образом:
Где R выражено в сг/см, и E выражено в МэВ.
Защита от Альфа частиц Альфа частицы составляют наименьшую часть атомной радиации проникающего типа. Из-за случайного характера взаимодействия частиц, диапазон действия отдельной альфа частицы изменяется между номинальными величинами, как указано на рисунке 48.18. Диапазон воздействия альфа частиц может быть выражен различными способами: минимальным, средним, экстраполируемым, или максимальным диапазоном. Средний диапазон наиболее точно определим и соответствует диапазону "средней" альфа частицы, он используется чаще всего.
Чаще всего для определения связи энергии и диапазона альфа частиц в качестве поглотителя используют воздух. Для энергии альфа частиц E меньшей 4 МэВ, R в воздухе приблизительно представлен следующим уравнением:
Где R выражено в см, E в МэВ.
Для E между 4 и 8 МэВ, R в воздухе выражен следующим образом:
Где R выражен в см, E в МэВ.
Диапазон альфа частиц в любой другой среде можно определить по соотношению: R (в другой среде; мг/см) 0.56 A1/3 R(в воздухе; см) где А - атомный номер вещества среды.
Защита от нейтронов Как общее эмпирическое правило для нейтронной защиты, равновесие энергии нейтронов достигнуто и затем остается постоянным после одной или двух длин релаксации защитного материала. Следовательно, для экранов большей толщины, чем несколько длин релаксации, эквивалент дозы после прохождения бетонного или железного экрана снизится вместе с длиной релаксации до 120 г/см или 145 г/см, соответственно.
Для снижения энергии нейтронов упругим рассеиванием необходимо, чтобы водородосодержащий экран максимально увеличил передачу энергии, за счет снижения числа нейтронов или их замедления. Для энергии нейтронов превышающей 10 МэВ (миллион электрон вольт), неупругие процессы эффективны для ослабления нейтронов.
Как и для ядерных реакторов, для высокоэнергетических ускорителей необходимы толстые экраны , чтобы защитить рабочих. Большинство эквивалентных доз воздействующих на рабочих во время проведения работ по обслуживанию установки излучаются активированным радиоактивным материалом. Продукты активации образуются в элементах ускорителя и системах жизнеобеспечения.
Контроль условий на рабочем месте Необходимо отдельно разработать мероприятия для плановых и рабочих программ контроля условий на рабочем месте. Для достижения определенных целей необходимо разрабатывать специальные программы. Разработка программ общего порядка нежелательна.
Плановый контроль за уровнем радиации снаружи Важной частью в подготовке программы планового контроля уровня радиации снаружи рабочего месте является подробный осмотр места при вводе в эксплуатацию новых мощностей или при внесении серьезных изменений в существующую установку.
Частоту процедуры контроля определяют в зависимости от возможных изменений в зоне радиоактивности. Если изменения, внесенные в защитное оборудование или процессы, проводимые на рабочем месте минимальны или несущественны, то редко требуется регулярный контроль. Если радиационные поля быстро увеличиваются и уровень потенциальной опасности непредсказуем, то в зоне необходим радиационный контроль и система сигнализации.
Рабочий контроль радиации снаружи Проект рабочей программы контроля в значительной мере зависит от операций, которые следует специально проводить, чтобы воздействовать на радиационные поля или радиационные поля могут оставаться неизменными в результате проведения стандартных операций. Детальная разработка такого контроля зависит значительно от формы проводимых операций и места их проведения.
Плановый контроль поверхностного загрязнения Стандартным способом контроля поверхностного загрязнения является контроль отдельных участков территории, выбор которых зачастую подсказывает опыт. Если проводимые работы делают вероятным поверхностное загрязнение и рабочие могут вынести в разовом порядке значительное количество радиоактивных веществ из рабочей зоны, необходимо использовать портальные мониторы загрязнения.
Рабочий контроль поверхностного загрязнения Одной из форм рабочего контроля загрязнения является проверка предметов, поступающих из радиоактивной зоны, на возможное загрязнение. Этот контроль должен предусматривать проверку рук и ног рабочих.
Основные цели проведения программы контроля поверхностного загрязнения:
· помощь в предупреждении распространения радиоактивного загрязнения · выявление нарушений герметичности и локализация таких зон · снижение загрязнения до уровня к которому применимы стандарты правильного хранения радиоактивных веществ и разумное снижение распространения радиоактивных веществ через одежду и кожу. · получение необходимой информации для планирования оптимальных программ для отдельных лиц, контроля воздуха и определения рабочих мероприятий.
Контроль загрязнения воздушной среды Очень важен контроль распространения воздушно-капельных радиоактивных материалов, поскольку рабочие могут вдыхать такие радиоактивные вещества вместе с воздухом.
Проверку рабочего места на предмет загрязнения воздуха в плановом порядке необходим в следующих случаях:
· при работе с большими количествами газообразных или чих материалов · когда определенные операции с радиоактивными веществами приводят к частому и реальному загрязнению рабочего места · при работе с умеренно и высоко токсическим радиоактивным материалам · при работе с открытыми радионуклиидами, используемыми в больницах в терапевтических целях · при работе с горячими аккумуляторами, реакторами и критическими узлами.
Если необходима программа контроля воздуха , то необходимо:
· суметь оценить вероятный верхний предел ингаляции радиоактивного материала рабочими · суметь заметить непредвиденное загрязнение воздушной среды, чтобы защитить рабочих и провести меры по ликвидации загрязнения · предоставить информацию, необходимую для планирования программ разового контроля загрязнения, возникшего внутри помещения.
Наиболее общей формой контроля загрязнения воздушной среды является использование приборов для взятия проб воздуха в нескольких выбранных местах, относящихся к зонам дыхания рабочих, работающих с радиоактивными веществами. При необходимости более точно представить зоны дыхания используют индивидуальные или нагрудные пробоотборники воздуха.
Обнаружение и измерение лучевого и радиоактивного загрязнения Мониторинг или обтирание тряпкой и проверка с помощью инструментов поверхностей скамеек, полов, одежды, кожи, и других поверхностей является в лучшем случае качественной процедурой. Трудно получить количественную оценку. Используемые инструменты обычно обнаруживают виды загрязнения, нежели дают количественную оценку. Поскольку уровень радиоактивности зачастую достаточно мал, чувствительность инструментов должна быть высока.
Требования, предъявляемые к портативным датчикам загрязнения, зависят от их назначения. Если инструмент предназначен для многоцелевого контроля лабораторных поверхностей, желательно воспользоваться портативным инструментом. Если инструмент предназначен для определенных целей, для которых необходим контроль определенного объекта, то нет необходимости в портативном инструменте. Мониторы для одежды и рук и мониторы для обуви обычно бывают стационарными.
Измерители скорости счета импульсов и мониторы обычно включают устройства считывания показаний и звуковые средства и гнезда для наушников. В таблице 48.14 представлены инструменты, которые можно использовать для обнаружения радиоактивного загрязнения.
Дозиметр для рук и обуви, Г-М или мерцательного типа
1,5 - 2 -кратное превышение естественного фона
Быстрое измерение уровня загрязнения
Автоматическое управление
Специальные
Дозиметры для белья, пола, дверных проемов, транспортных средств
1,5 - 2 -кратное превышение естественного фона
Измерение уровня загрязнения
Удобные и быстродействующие
Дозиметры поверхностного альфа-излучения
Общего применения
Портативный воздушно-пропорциональный счетчик с зондом
0-100 000сч./мин на 100 см
Поверхности, руки, одежда
Не для использования при высокой влажности, работает на батарейках, хрупкое стекло
Портативный газовый счетчик с зондом
0-100 000 сч./мин. на 100 см
Поверхности, руки, одежда
Работает на батарейках, хрупкое стекло
Портативный мерцательный счетчик с зондом
0-100 000 сч./мин. на 100 см
Поверхности, руки, одежда
Работает на батарейках, хрупкое стекло
Персональные
Пропорциональный дозиметр - счетчик для рук и обуви
0-2 000 сч./мин. приблизительно на 300 см
Быстрое измерение загрязненности рук и обуви
Автоматическое управление
Дозиметр - счетчик мерцательного типа для рук и обуви
0-4 000 сч./мин. приблизительно на 300 см
Быстрое измерение загрязненности рук и обуви
Прочный
Дозиметры для ран
Обнаружение фотонов низких энергий
Измерение содержания плутония
Специальная конструкция
Дозиметры воздуха
Счетчики элементарных частиц
Дозиметр с бумажным фильтром, большой мощности
1,1 м/мин.
Быстрые разовые пробы воздуха
Непостоянного применения, требуется отдельный счетчик
Дозиметр с бумажным фильтром, малой мощности
0,2-20 м/ч
Постоянная проверка воздуха в помещении
Постоянного применения, требуется отдельный счетчик
Отворот (Lapel)
0,03 м/мин.
Постоянная проверка воздуха в зоне дыхания
Постоянного применения, требуется отдельный счетчик
Дозиметр, работающий по принципу электростатического осаждения
0,09 м/мин.
Постоянная проверка
Образец помещается на цилиндрическую трубку, требуется отдельный счетчик
Дозиметр - отражатель
0,6-1,1 м/мин.
Загрязнение альфа - излучением
Специальное применение, требуется отдельный счетчик
Воздушные дозиметры тритиевого загрязнения
Камеры поточной ионизации
0-370 кБк/м мин.
Постоянная проверка
Может быть чувствительным к другим источникам ионизации
Системы комплексной проверки воздуха
Минимальная определяемая активность
Закрепленный бумажный фильтр
>>0,04 Бк/м; >>0,04 Бк/м
Повышение фоновой активности может замаскировать низкую активность; счетчик в комплекте
Подвижный бумажный фильтр
>>0,04 Бк/м; >>0,04 Бк/м
Постоянное наблюдение за активностью в воздухе; время измерения может быть настроено с момента взятия пробы до любого более позднего времени.
сч./мин. = счетов в минуту.
Немногие из поверхностных дозиметров пригодны для обнаружения трития (H). Для обнаружения тритиевого загрязнения следует проверять пробу, взятую с поверхности, с помощью жидкостных дозиметров мерцательного типа. Г - М = дозиметр - счетчик Гейгера - Мюллера.
Датчика альфа загрязнения Чувствительность алфа датчика определяется площадью окошечка и его толщиной. Обычно площадь окошечка равна 50 cm или больше с поверхностной плотностью 1 мг/см или меньше. Алфавитные мониторы загрязнения должны быть нечувствительны к бета и гамма-излучению, чтобы снизить до минимума влияние фона. Это обычно осуществляется за счет дискриминации высоты импульса в счетной схеме.
Портативные алфа мониторы могут быть или газовыми пропорциональными счетчиками или серно цинковыми сцинтилляционные счетчики.
Датчики бета загрязнения Портативные бета мониторы отдельных видов можно использовать для обнаружения загрязнения бета частицами. Для счетчика Гейгера - Мюллера обычно требуется тонкое окошечко (поверхностная плотность 1 - 40 мг/см). Сцинтилляционные счетчики (антраценовые или пластиковые) очень чувствительны к бета частицам и сравнительно нечувствительны к фотонам. Портативные счетчики бета частиц нельзя использовать для контроля загрязнения тритием (H), потому что энергия бета частицы трития очень низка.
Все инструменты, используемые для контроля бета загрязнения, также реагируют на фоновое излучение. Это следует учитывать при интерпретации показаний инструмента.
При наличии высоких уровней фонового излучения, возможности портативных счетчиков для контроля загрязнения ограничены, так как они не указывают небольшое увеличение первоначально высокой интенсивности счета. При таких условиях рекомендуются анализ соскобов или мазков.
Датчики загрязнения Гамма частицами Так как большинство гамма-излучателей также испускает бета частицы, большинство мониторов загрязнения обнаружит, и бета и гамма-излучение. В обычной практике следует использовать датчик, чувствительные к обоим типам радиации, чтобы увеличить чувствительность, поскольку обычно эффективность обнаружения для бета частиц выше, чем для гамма-лучей. Пластические сцинтилляционные счетчики или йодид натриевые (NaI) кристаллы более чувствительны к фотонам, чем счетчики Гейгера - Мюллера и, следовательно, рекомендуется для обнаружения гамма-лучей.
Пробоотборники воздуха и мониторы Макро частицы можно отбирать следующими способами: выпадение, фильтрация, столкновение и электростатическое или тепловое осаждение. Однако, загрязнение воздуха макро частицами обычно контролируется фильтрацией (прокачиванием воздух через фильтр и измерение радиоактивность на фильтре). Скорость взятия пробы в потоке обычно превышает 0.03 м /мин. Однако, в большинстве лабораторий скорость взятия проб в потоке не превышает 0.3 м/мин. Определенные виды пробоотборников воздуха включают приборы для "захвата" проб и непрерывные регистраторы уровня радиации в воздухе (КАМ) (САМ). Существуют регистраторы КАМ с фиксированной или перемещающейся фильтровальной бумагой. Регистратор КАМ оснащен сигнальным устройством, основным назначением которого является предупреждение об изменении загрязнения воздушной среды.
Поскольку у альфа частиц очень короткий диапазон, поверхностные фильтры (например, мембранные фильтры) используют для измерения уровня загрязнения альфа частицами. Взятая проба должна быть тонкой. Время между сбором пробы и измерением должно быть достаточным для разложения вторичных частиц радона (Rn).
На фильтровальной бумагой (особенно, если бумага с активированным углем или серебряным нитратом) могут быть обнаружены радиоактивные йоды типа I, I и I, потому что часть йода осядет на фильтровальной бумаге. Однако, для определения количества необходим активированный уголь или серебряные цеолитовые ловушки или поглотительные коробки для эффективного поглощения.
Насыщенная тритием вода и газообразный тритий являются первичными формами загрязнения тритием. Хотя насыщенная тритием вода имеет некоторое сходство с большей частью фильтровальной бумаги, использование фильтровальной бумаги не очень эффективно для взятия пробы насыщенной тритием воды. Наиболее чувствительные и точные методы измерения предусматривают поглощение конденсата пара насыщенной тритием воды. Тритий в воздухе (например, как водород, гидрокарбонат или водный пар) можно эффективно определить с помощью камер Канна (проточные ионизационные камеры). Поглощение водного пара насыщенного тритием из пробы воздуха происходит при пропускании пробы через ловушку с силико-гелевым молекулярным ситом или при пропускании пробы через дистиллированную воду.
В зависимости от операции или процесса может возникнуть необходимость контролировать наличие радиоактивных газов. Это можно сделать с помощью камеры Канна. Для взятия проб методом поглощения чаще всего используют фретированные газоочистители и импинджеры. Большие объемы газа можно собрать путем охлаждения воздуха до точки ниже точки замерзания газа и собирая конденсат. Этот метод аккумулирования наиболее часто используется для окиси трития и благородных газов.
Существует множество способов получить образцы методом захвата. Выбираемый способ должен подходить для соответствующего газа, пробу которого нужно взять, подвергнуть анализу и измерить.
Мониторинг потока Мониторинг потока используют для определения уровня радиоактивности в точке выпуска в окружающую среду. Этот контроль довольно прост в исполнении, поскольку известно место пробоотбора, которое обычно находится в потоке отходов, выпускаемых через вытяжную трубу или нагнетательный трубопровод для жидкости.
Непрерывный контроль воздушно-капельной радиоактивности может быть необходим. Дополнительно к типовому устройству аккумулирования пробы, обычно это фильтр, к стандартным пробоотборникам макрочастиц воздуха относится перемещающееся в воздухе устройство, расходометр и система трубопроводов. Перемещающееся в воздухе устройство располагают на выходе из типового коллектора; то есть воздух сначала проходит через типовой коллектор, затем через остальную часть пробоотборника. Все линии пробоотборника , особенно расположенного перед системой коллектора, должны быть как можно короче и без острых изгибов, зон турбулентности или сопротивления току воздуха. Для взятия проб воздуха используют постоянный объем с соответствующим диапазоном давления капель. Непрерывный отбор проб радиоактивных изотопов ксенона (Xe) или криптона (Кr) производят методом адсорбции на активированном угле или криогенным способом. Аккумулятор Лукаса - это один из самых старых методов и все еще наиболее распространенным способов измерения концентраций Rn.
Иногда необходим непрерывный контроль жидкостей и стоков на наличие радиоактивных веществ. Стоки отходов из горячих лабораторий, лабораторий ядерной медицины и линий охладителя реактора являются примером. Непрерывный контроль можно делать с помощью стандартного лабораторного анализа небольшой пробы, пропорциональной скорости потока в стоке. Пробоотборники берут периодически определенное количество жидкости или непрерывно экстрагируют небольшое количество жидкости, которая постоянно доступна для анализа.
Захват пробы - обычный способ, используемый для определения концентрации радиоактивного вещества в перепускном баке. Пробу берут после рециркуляции для сравнения полученных данных с допустимым уровнем интенсивности сброса.
Идеально, если результаты контроля потока и результаты контроля воздуха в окружающей среде хорошо коррелируют с данными последних замеров, полученных путем моделирования линии вывода. Однако, следует признать и даже подчеркнуть, что мониторинг потока, независимо от того, насколько он хорош или обширен, не может заменять фактического измерения радиационной обстановки в окружающей среде.
P 
Po 
R 
Ra 
Ra 
Ac 
Th 
Th 
Th 
Pa 
U 
U 
U 
U 
Np 
Pu 
Pu 
Pu 
Pu 
Pu 
Am 
Am 
Cm 
Cm 
Cm 
Cm 
Cm 
Cm 
Cf 
Cf 
Na
Cl 
Ca 
Sc 
Mn 
Co 
Co 
Sr 
Sr 
Y 
Zr 
Ru 
Ag
Cd
In
Sb 
Sb 
Te
Te
I 
I
I 
I 
Cs 
Cs 
Ba 
Ce 
Eu (13 лет)
Eu 
Tb 
Tm
Hf 
Bi 
Ta 
Ir 
Tl 
Bi 
Pa 
At 
Pb 
Ra
Ac 
Th 
U 
Bk 
Be
C 
F 
Na 
Cl 
Si 
P 
S 
A 
K 
K
Sc 
Sc 
V 
Cr 
Mn 
Mn 
Fe 
Fe 
Fe 
Co
Ni 
Ni 
Cu 
Zn 
Zn
Ga 
As 
As 
As 
As
Br 
Kr
Kr 
Rb 
Sr 
Sr 
Y 
Y 
Y 
Zr
Nb 
Mo 
Tc 
Tc
Tc 
Tc 
Ru 
Ru 
Ru 
Rh
Pd 
Ag 
Ag 
Cd 
Cd 
In
Sn 
Sn 
Sb 
Te
Te 
Te
Te 
I 
I 
I 
I 
Xe 
Cs 
Cs
La 
Ce 
Ce 
Pr 
Pr 
Nd 
Nd 
Pm 
Pm 
Sm
Eu (9.2 ч)
Eu 
Gd 
Gd 
Dy 
Dy 
Ho 
Er 
Er 
Tm
Lu 
W 
W 
W 
Re 
Re 
Re 
Os 
Os 
Os
Ir 
Ir 
Pt 
Pt 
Pt 
Au 
Au 
Au 
Hg 
Hg
Hg 
Tl 
Tl 
Tl 
Pb 
Bi 
Bi 
Rn 
Rn 
Th
Pa 
Np 
H
O 
A 
Co
Ni 
Zn 
Ge 
Kr 
S
Rb 
Y
Zr 
Nb 
Tc
Tc
Rh
In
I 
Xe
Xe 
Cs
Cs 
Sm 
Re 
Os
Pt
Pt
Th 
Th 
U 
U 
U 
, а возможность загрязнения вызывает необходимость в инструкциях по эксплуатации 
и где отсутствует радиоактивное загрязнение 
. Для высокой радиотоксичности или интенсивной радиоактивности, скорость прохождения воздуха через отверстие должна быть увеличена до средней величины, равной 0.6 - 1.0 мс
. Однако, воздушный поток чрезмерно высокой скорости может затягивать радиоактивные материалы из открытых контейнеров и загрязнять всю зону вытяжного шкафа.
и t - взаимно-обратные величины. Если толщина поглотителя t измеряется в см, то - линейный коэффициент ослабления и единицы его измерения см
. Если t выражается в единицах плотности области распространения (поверхностной плотности) (г/см
), то является массовый мм коэффициента ослабления(затухания) и имеет единицы см
/г.
).
- интенсивность фотона или мощность поглощенной дозы на расстоянии d
от источника.
) для n стены (или полов или потолков). Стена может защищать любое помещение типа диспетчерской, офиса или комнаты ожидания. Коэффициент использования выражен следующим уравнением:
х ) и единиц мГр-м
(мА-мин)
:
), и F - коэффициент увеличения генерации рентгеновских лучей с увеличением напряжения. При меньшей величине К х требуются более толстые экраны.
) может быть определен следующим образом для бета частиц с энергией между 0.01 и 2.5 МэВ:
, и E выражено в МэВ.
, и E выражено в МэВ.
) 0.56 A1/3 R(в воздухе; см) где А - атомный номер вещества среды.
или 145 г/см
, соответственно.
/мин.
/ч 
/мин.
/мин.
/мин.
мин.
>>0,04 Бк/м
; 
>>0,04 Бк/м
>>0,04 Бк/м
; 
>>0,04 Бк/м
сч./мин. = счетов в минуту. 
Немногие из поверхностных дозиметров пригодны для обнаружения трития (
H).
Г - М = дозиметр - счетчик Гейгера - Мюллера.
или больше с поверхностной плотностью 1 мг/см
или меньше. Алфавитные мониторы загрязнения должны быть нечувствительны к бета и гамма-излучению, чтобы снизить до минимума влияние фона. Это обычно осуществляется за счет дискриминации высоты импульса в счетной схеме.
). Сцинтилляционные счетчики (антраценовые или пластиковые) очень чувствительны к бета частицам и сравнительно нечувствительны к фотонам. Портативные счетчики бета частиц нельзя использовать для контроля загрязнения тритием (
H), потому что энергия бета частицы трития очень низка.
/мин. Однако, в большинстве лабораторий скорость взятия проб в потоке не превышает 0.3 м
/мин. Определенные виды пробоотборников воздуха включают приборы для "захвата" проб и непрерывные регистраторы уровня радиации в воздухе (КАМ) (САМ). Существуют регистраторы КАМ с фиксированной или перемещающейся фильтровальной бумагой. Регистратор КАМ оснащен сигнальным устройством, основным назначением которого является предупреждение об изменении загрязнения воздушной среды.
I, 
I и 
I, потому что часть йода осядет на фильтровальной бумаге. Однако, для определения количества необходим активированный уголь или серебряные цеолитовые ловушки или поглотительные коробки для эффективного поглощения.