Transcript Instrumenti za detekciju jonizirajućeg zračenja

Osnove atoma
neutron
proton
Atomska
masa
12
6
elektron
atom
veličina 
jezgra
veličina  5 x 10-15m
NIJE U
MJERILU
10-10m
Atomski
broj
6
Neutronski
broj
Radioaktivni raspad
Alfa raspad
Spontana fisija
Radioaktivni raspad
Beta minus raspad
Zahvat elektrona
Beta plus raspad
Dvostruki beta raspad
Radioaktivni raspad
Gama raspad
Broj atoma i period poliraspada
određuju radioaktivnost
1g
238Pu
~ 17 Ci
1g
235U
~ 0.000002 Ci
1g
192Ir
~ 10,000 Ci
1g
60Co
~ 50 Ci
Fisioni materijali
FISIONI NUKLIDI (stabilni i lako fisibilni)
Pu239: Proizvodnja u reaktoru (U238 + n)
U235 : Javlja se u prirodi (0,7%); mora se obogatiti
U233 : Proizvodnja u reaktoru (Th232 + n)
FISIBILNI NUKLIDI (uključeni i brzi neutroni)
U238
Th232
Nazivaju se i “plodni” nuklidi
Kategorije nuklearnog materijala
0,7% U235
Prirodni uran:
Nisko obogaćeni uran (LEU): 3 - 6% U235 (reaktorsko gorivo)
Visoko obogaćeni uran (HEU): 20% U235
Uran kvalitete za oružje:
Prirodni plutonijum:
90% U235
0% [Ne postoji u prirodi]
Plutonijum kvalitete za oružje:
93% Pu239
Plutonijum kvalitete za reaktor: 85 - 92% Pu239
Otpad visokog nivoa:
< 85% Pu239
Fisija
U235
PROCES NUKLEARNE FISIJE
neutron
produkt
fisije
neutron
neutron
jezgra
meta
produkt
fisije
neutron
NIJE U
MJERILU
Nuklearna fisija
lančana reakcija
U235
neutron
produkt fisije
Učinci nuklearnog oružja
= PRIMARNI EFEKTI
TOPLOTNO ZRAČENJE
NUKLEARNO ZRAČENJE
ZRAČNI UDAR
PODRHTAVANJE ZEMLJE
= SEKUNDARNI EFEKTI
RADIOAKTIVNE PADAVINE / INDUCIRANO
ZRAČENJE
ELEKTROMAGNETSKI PULS (EMP) /
ELEKTRONSKI EFEKT
TRANZIJENTNOG ZRAČENJA
ZATAMNJENJE
Preporučena djelovanja
• Budite upoznati sa smjernicama pri izloženosti zračenju
• Koristite detektore zračenja kad se približavate radioaktivnom
materijalu
• Označite i kontrolišite područja s jakim zračenjem i
kontaminirana područja
• Ljude držite dalje od zračenja i uz vjetar
• Preživjele od udara smjestite u karantin radi pregleda i, ako je
potrebno, dekontaminacije
Sažetak
• Za detekciju zračenja potrebni su instrumenti
• Oni koji rade s njima moraju biti zaštićeni
• Razumjeti karakteristike mete
Kategorije instrumenata
•
Detekciju
–
Alfa, beta, gama i neutroni
•
Lokaliziranje i identificiranje
•
Potvrđivanje i analiza
•
Fizika zdravlja
–
Izloženost
–
Visina doze
–
Kontaminacija
Kriterijumi izbora za instrumente za
detekciju zračenja
• Primjena
• Prenosivost
• Vrsta i energija zračenja
• Efektivnost detektora
• Osjetljivost
• Zahtjevi napajanja i trajanje baterija
Instrumenti koji se koriste za lokalizaciju i
identifikaciju
• Vrsta zračenja
• Energija zračenja
• Prenosivost
• Rezolucija
• Osjetljivost
• Zahtjevi napajanja i trajanje baterija
Uređaj XRF ICS 4000e
• Spektralni analizator s 4000 kanala
• CZT detektor
• Snaga 1 keV po kanalu
• Linearnost +/- 1%
• Maksimalni broj brojača 4x109
• Raspon rada 0.5μSv/h do 3.5 mSv/h
• Glavna biblioteka sadrži 160 izotopa
• Operacija spektralne analize
• Napajanje Li Ion ili 1.5V AA baterija
• Radna temperatura 0 to 50 ºC
http://www.xrfcorp.com
Opcije XRF ICS 4000e
• Programska podrška za personalni kompjuter
ICS Explorer file management PC
• XP-4 uranjajuća sonda za gama zračenje
• XM3/AM3 CZT nizovi detektora
s predpojačalima osjetljivim na naboj
• CP-1 volframov kolimator za XP-4 sondu
• 90 cm – 6 m teleskopska produžna ruka za XP-4
• Punjači i adapteri za 12V
http://www.xrfcorp.com
Instrumenti koji se koriste za analizu
• Prenosivost
• Rezolucija
• Efektivnost
• Radna okolina
Znanje o zdravlju i instrumenti
za nadzor kontaminacije
• Angularni odziv
• Energijski odziv
• Tačnost
– Linearnost
– Ponovljivost
– Stabilnost
Jonizirajuće zračenje
DOZA (Sv)
EFEKAT
100% mrtvih unutar 1 dana
100% mrtvih unutar 3 sedmice
50% mrtvih unutar 2 mjeseca
80
30
4.5
Potrebna doktorska pomoć
Povraćanje / gubitak kose
Rak u budućnosti
3
2
1
0.05
Izrazito NISKA
0.01
0.003
Granica od okoline po godini
BEZ ZNAČAJA
Rendgen kičme; Standard za čišćenje
Prosječno zračenje
iz okoline (jelo, piće, disanje)
Efekti na ljude
•
Oštećuje sistem do ćelija: lomi DNK, uzrokuje hemijsku neravnotežu
u ostalim ćelijama, itd.
•
Vrste izloženosti:
•
•
Akutna (kratka) ili hronična (kroz duža razdoblja)
•
Unutrašnja (hranom, rane) i vanjska (X-zrake, -zrake)
Vrste simptoma:
•
Mučnina, umor, povišena temperatura, promjene u krvi, gubitak
kose, proljev, krvarenje desni, grčevi…
•
Simptomi ovise o: količini zračenja, stopi izloženosti, veličini
dijela tijela koji je izložen i zdravlju pojedinca
Učinak na ćelije
Stvara “slobodne radikale”
Stvara karbon peroksid
Domet < 100 μm
+
+
-
- +
+ -
+
+
-
+
-
- - -
++ +
+
-
+
-
~ 10 μm
Aktivni osobni dozimetri (APD)
Proizvođač
Model
STE
Red Pager
Thermo*
MK-2t
SAIC
PD-12I
Canberra
Rados
MiniRadiac RAD-60
Pollmaster
PM 1203
Veličina (cm3)
143,1
101,7
58,7
191,4
114,9
126
Masa s baterijom (g) 170
95
90
269
80
90
Radni raspon (SI)
0,001 μSv –
0μSv – 16Sv 0μSv – 9,99Sv 999Sv
1 μSv –
9,99Sv
1 μSv –
9999mSv
Raspon fotonskog
zračenja (keV)
Napajanje
Trajanje bat. (sati)
na nivou pozadine
Bilježenja podataka
45-
15 – 10.000
55 – 6000
60 – 1300
60 – 6000
60 – 1500
2 AA
1 AA
1 AA
4 AAA
1 AAA
?
8760
NE
1344
2250
720
1800 ?
DA
DA
DA
DA
?
IR
IR čitač
?
>85 dB @
30 cm
> 85 dBa @
?
30 cm
Komunikacija
NIKAKVA
IR
Kapacitivni
povezani
čitač
Zvučni alarm
DA
97 dB(A) @
20 cm
75 dB(A) @
30 cm
Katalog fotonskih i foton-beta APD-a
Geiger
Diode – poluvodičke
DIS
Mjerači za nadzor Ludlum
• http://www.ludlums.com/product/m192.htm
• http://www.ludlums.com/product/m12sa.htm
Mjerač veličine doze Selectra
• Doze od 0.001 do 99.9 μSv/h
• Alfa, beta i gama sonde
• Alarmi za stopu doze
• Napajanje: 1.5V C ćelije,
tipično traju 90 sati
• Radna temperatura -20 do 50 ºC
http://www.eurometex.cz/htm/radio/NE/electra.html
Elektronski individualni dozimetar
Siemens MK-2
•
•
•
•
•
•
Višestruki diodni detektori
Doze 0 do 4 Sv/h
Alarmi za dozu
Alarmi za nivo doze
Tačnost ±10% za 137Cs
Napajanje 1.5 V AA baterija traje 8 sedmica; 3.6 V
litijumova baterija traje 5 mjeseci
• Radna temperatura -10 to 40 ºC
http://www.thermo.com/eThermo/CMA/PDFs/Product/prod
uctPDF_14615.pdf
Uređaj Canberra UltraRadiac
• Individualni indikator zračenja
• Geiger-Müllerov detektor
• Stopa doze i ukupna doza
• Zvučni i vizuelni alarmi
• Hermetički zatvoren radi okoline
• Napajanje 4 x 1.5V AAA
• Radna temperatura -50 to 60 ºC
http://www.canberra.com/pdf/Products/RPI_pdf/C33338UltraRadiac-SS.pdf
Uređaj Canberra Radiagem 2
• Individualni prenosivi mjerač zračenja
• Geiger-Müllerov detektor s kompenzacijom za energiju
• 0.1 μSv/h do 99.9 mSv/h
• Zvučni i vizuelni alarmi
• Napajanje 2 x 1.5V alkalijske AA
• Radna temperatura -10 to 50 ºC
http://www.canberra.ru/html/products/healthphysics/portable_units/radiagem.htm
Elektronski individualni dozimetar SAIC
PD-12i
• Individualni elektronski dozimetar
• Geiger-Müllerov detektor s kompenzacijom
za energiju
• 0 μSv/h do 9.99 Sv/h
• Prilagodljivi vizuelni i zvučni alarmi
za doze, nivoe doza, i vrijeme trajanja
• Napajanje 1.5V AA baterije
http://ipsmktg.com/pd12i.htm
Elektronski individualni dozimetar RADOS
rad-60
• Silicijumovi diodni detektori
s kompenzacijom za energiju
• Stopa doze 5 μSv/h do 3 Sv/h
• Alarmi za dozu
• Alarmi za stopu doze
• Tačnost ±5% fza 137Cs
• Napajanje 1.5 V AAA baterija traje 1500 sati u pozadini
• Radna temperatura -20C to +50 C
http://www.laurussystems.com/products/products_pdf/Dosimeters/RAD60_CATALOG.pdf
Pejdžeri za zračenje
• Firma Sensor Technology, Inc.
• CsI s PMT
• LED, zvučni ili
vibracijski alarm
• 9 V baterija
• Polimaster
• Sistemi Laurus