Основы организации и ведения радиационной и химической разведки

Изучив материал главы, студент должен:

знать

• • назначение, устройство и подготовку работы дозиметрических приборов радиационной разведки и контроля;
• • основные принципы организации и ведения МЧС радиационной и химической разведки при чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера;

уметь

• пользоваться дозиметрическими приборами радиационной и химической разведки и контроля;

владеть

• знаниями для участия в проведении спасательных и других неотложных работ при ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Дозиметрические приборы радиационной разведки и контроля

При авариях на АЭС, ядерном взрыве образуется большое количество радиоактивных веществ. Радиоактивными называются вещества, ядра атомов которых способны самопроизвольно распадаться, превращаться в ядра атомов других элементов и испускать при этом ионизирующие излучения (ИИ). По природе ионизирующее излучение может быть электромагнитным, например, гамма-излучение, или представлять поток быстродвижущихся элементарных частиц — нейтронов, протонов, бетаи альфа-частиц. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы. Действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к заболеванию лучевой болезнью различной степени, а в некоторых случаях и к летальному исходу. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животного), надо учитывать две основные характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, называемых альфа-частицами и обладающих высокой ионизирующей способностью. Однако проникающая способность их очень низка. Длина пробега альфа-частицы в воздухе составляет всего несколько сантиметров (не более 10), а в твердых и жидких веществах — еще меньше. Обыкновенная одежда и средства индивидуальной защиты полностью задерживают альфа-частицы и обеспечивают защиту человека. Альфа-частицы крайне опасны при попадании в организм, что может привести к внутреннему облучению.

Бета-излучение — это поток быстрых электронов, называемых бета-частицами, возникающих при бета-распаде радиоактивных веществ. Бета-излучение имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность. Одежда не может полностью защитить человека — необходимо использовать любое укрытие.

Гамма-излучение имеет внутриядерное происхождение и представляет собой электромагнитное излучение, распространяющееся со скоростью света. Оно обладает очень высокой проникающей способностью и может проходить через толщу различных материалов. Гамма-излучение представляет основную опасность для жизни людей, ионизируя клетки организма. Защиту от него могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия.

Нейтроны образуются в зоне ядерного взрыва в результате цепной реакции деления тяжелых ядер урана-235 или плутония-239 и являются электрически нейтральными частицами. Под воздействием нейтронов находящиеся в почве атомы кремния, натрия, магния и др. становятся радиоактивными (наведенная радиация) и начинают излучать бетаи гамма-лучи.

Принцип обнаружения ионизирующих (радиоактивных) излучений (нейтронов, гамма-лучей, бетаи альфа-частиц) основан на способности этих излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются. Ионизация, в свою очередь, является причиной физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и измерены. К таким изменениям среды относятся: изменения электропроводности веществ (газов, жидкостей, твердых материалов); люминесценция (свечение) некоторых веществ; засвечивание фотопленок; изменение цвета, окраски, прозрачности, сопротивления электрическому току некоторых химических растворов и т. д.

Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений используют следующие методы: фотографический, сцинтилляционный, химический и ионизационный.

Ионизационный метод. Под воздействием излучений в изолированном объеме происходит ионизация газа. Электрически нейтральные атомы (молекулы) газа разделяются на положительные и отрицательные ионы. Если в этом объеме поместить два электрода, к которым подать постоянное напряжение, то между электродами создается электрическое поле. При этом в ионизированном газе возникает ток, называемый ионизационным. Измерив его, можно судить об интенсивности ионизирующего излучения. Устройство, в котором возникает такой ток, называют детектором излучений.

Этот метод является основным при определении радиационного излучения, на нем основана работа дозиметрических приборов. В дозиметрических приборах в качестве детекторов ИИ используют:

• • ионизационные камеры (ИК);
• • газоразрядные счетчики (ГС).

Ионизационные камеры используют в приборах, предназначенных для измерения мощности дозы излучений (ДП-ЗБ) и дозы излучения (ДКП-50А и др.). Газоразрядные счетчики используют в приборах, предназначенных для обнаружения радиоактивного заражения местности и объектов (ДП-5 В и др.).

Химический метод. Некоторые химические вещества под воздействием ИИ меняют свою структуру. Так, хлороформ в воде при облучении разлагается с образованием соляной кислоты, которая дает цветную реакцию с красителем, добавленным в хлороформ.

Сцинтилляционный метод. Некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий) под воздействием ионизирующих излучений светятся.

Фотографический метод основан на способности фотоэмульсии чернеть под воздействием ИИ. По степени ее почернения судят о степени излучения.

Задачей дозиметрии является измерение физических величин для предсказания или оценки радиационного эффекта, в частности радиобиологического, а сами величины называются дозиметрическими.

Дозиметрическими величинами являются доза излучения (поглощенная доза), мощность дозы (мощность поглощенной дозы), экспозиционная доза, мощность экспозиционной дозы, коэффициент количества излучения, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы.

Доза излучения (поглощенная доза) (Дп) — энергия излучения, поглощенная в единице массы облучаемого вещества. С увеличением времени облучения доза всегда растет. Внесистемной (специальной) единицей измерения является рад. В системе СИ единицей поглощенной дозы является грей (Гр), 1 Гр = 1Дж/кг =100 рад.

Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) (Рп) — приращение дозы в единицу времени. Она характеризует скорость накопления дозы и может увеличиваться и уменьшаться во времени, 1 Гр/с = 100 рад/с.

Экспозиционная доза (Дэ) — мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия, т. е. если поглощенная энергия излучения в некотором объеме среды равна суммарной кинетической энергии ионизирующих частиц (электронов и позитронов), образованных фотонным излучением в том же объеме среды. В системе СИ единицей экспозиционной дозы является 1 кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной (специальной) единицей экспозиционной дозы является рентген (Р), 1 Р = 2,58 • 10"4 Кл/кг.

Мощность экспозиционной дозы (Рэ) — приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Внесистемной (специальной) единицей является p/час. В системе СИ единицей измерения является ампер/кг.

Коэффициент количества излучения Q позволяет в одной и той же мере выразить степень опасности облучения людей независимо от вида излучения.

Эквивалентная доза — произведение поглощенной дозы данного вида излучения на соответствующий коэффициент количества Q. Внесистемной (специальной) единицей эквивалентной дозы является бэр.

Бэр — биологический эквивалент рада, служит для сравнения биологического действия различных видов излучения, ибо биологическое действие определяется не только поглощенной энергией, но и природой излучения. Принято, что при эквивалентной дозе 1 бэр данного вида излучения возникает такой же биологический эффект, как при дозе 1 рад образцового излучения. В системе СИ единицей измерения является зиверт (Зв), 1 Зв = 100 бэр.

Принято, что при эквивалентной дозе 1 Зв данного вида излучения возникает такой же биологический эффект, как и при дозе 1 Гр образцового излучения. В качестве образцового принято рентгеновское излучение с граничной энергией 200 кэв.

Мощность эквивалентной дозы — приращение эквивалентной дозы в единицу времени. Внесистемной (специальной) единицей является бэр/с. В системе СИ единицей измерения является Зв/с, 1 бэр/с = 1 • 10"2 Зв/с.

Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения радиоактивных излучений, называются дозиметрическими. Их основными элементами являются воспринимающее устройство, усилитель ионизационного тока, измерительный прибор, преобразователь напряжения, источник тока.

Приборы классифицируются на следующие группы.

• • Первая группа — это рентгенметры-радиометры. Ими определяют уровни радиации на местности и зараженность различных объектов и поверхностей. К ней относятся индикатор-сигнализатор ДП-64, измеритель мощности дозы ДП-5 В (А, Б).
• • Вторая группа — дозиметры для определения индивидуальных доз облучения. В эту группу входят: комплект индивидуальных дозиметров ИД-1 (ДП-22 В, ДП-24), комплект индивидуальных измерителей доз ИД-11.
• • Третья группа — бытовые дозиметрические приборы. Они дают возможность населению ориентироваться в радиационной обстановке на местности, иметь представление о зараженности различных предметов, воды и продуктов питания.

Измеритель мощности дозы ДП-5В предназначен для измерения уровней радиации на местности, степени зараженности объектов и обнаружения бета-зараженности поверхностей объектов. Прибор (рис. 11.1) имеет звуковую индикацию ионизирующего излучения.

Основные тактико-технические характеристики ДП-5В:

• диапазон измерений по гамма-излучению — от 0,05 мр/ч до 200 р/ч;

Рис. 11.1. Измеритель мощности дозы ДП-5В:

• 1 — зонд; 2 — гибкий кабель; 3 — микроамперметр с двумя шкалами; 4 — переключатель диапазонов; 5 — тумблер подсвета шкалы микроамперметра; 6 — крышка футляра прибора; 7 — гнездо телефона; 8 — кнопка сброса показаний; 9 — удлинительная штанга; 10- головные телефоны; 11 — измерительный пульт; 12 — таблица допустимых значений заражения объектов
• • предел допускаемой основной относительной погрешности измерения мощности поглощенной дозы гамма-излучения не превышает ±30%;
• • рабочий интервал температур — от -50 до +50°С; относительной влажности — до 65 + 15%;
• • время прогрева прибора — 1 мин;
• • время измерений не превышает на 1−2-м поддиапазонах — 30 с; на 3−6-м поддиапазонах — 45 с;
• • масса прибора с футляром, ремнями и телефоном не превышает 3,2 кг;
• • масса прибора с укладочным ящиком не превышает 8,2 кг.

Прибор сохраняет работоспособность при погружении блока детектирования в воду на глубину 0,5 м и после пребывания в пыленесущей среде.

Питание прибора осуществляется от двух элементов питания А-336 напряжением не более 3 В. Комплект питания обеспечивает непрерывную работу прибора (в нормальных условиях) в течение 70 ч при использовании элементов питания, срок хранения которых не более одного месяца. Предусмотрено питание прибора от внешних источников постоянного тока напряжением 3,6 и 12 В.

Для приведения прибора в готовность необходимо:

• 1) извлечь прибор из укладочного ящика;
• 2) открыть крышку футляра и пристегнуть к нему ремни;
• 3) установить источник питания, соблюдая полярность;
• 4) установить переключатель поддиапазонов против отметки (при этом стрелка прибора должна остановиться в режимном секторе — черный сектор между верхней и нижней шкалой);
• 5) проверить работоспособность прибора, для чего поставить поворотный экран зонда в положение «К». Работоспособность прибора проверяется контрольным бета-препаратом, укрепленным в углублении на экране блока детектирования (зонда);
• 6) подключить головные телефоны;
• 7) последовательно, с небольшими паузами, переводить ручку переключателя поддиапазонов во все положения от «X 1000» до «х 0,1» (в головных телефонах должны быть слышны щелчки);
• 8) сверить показания прибора на поддиапазоне «? 10» с записью в формуляре. Если показания не выходят за границы допустимой погрешности, прибор можно использовать;
• 9) экран установить в положение «Г», ручку переключения поддиапазонов против 0.

Прибор к работе готов.

Для повышения чувствительности прибора диапазон разбит на шесть поддиапазонов (табл. 11.1).

При измерении мощностей доз от 0,5 мр/ч до 5000 мр/ч отсчет ведется по верхней шкале 0−5, с последующим умножением на соответствующий коэффициент поддиапазо;

Таблица 11.1

Поддиапазоны прибора ДП-5В

на, а отсчет величины мощностей доз от 5 до 200 р/ч — по нижней шкале (5−200). На 2−6-м поддиапазонах прибор имеет звуковую индикацию с помощью головных телефонов.

Радиационную разведку местности с уровнями радиации от 0,5 до 5 р/ч производят на втором поддиапазоне, а свыше 5 р/ч — на первом поддиапазоне. При измерении прибор должен находиться на высоте 0,7- 1 м от поверхности земли.

Степень радиоактивного заражения кожных покровов сотрудников МЧС, их обмундирования, вооружения, средств защиты, техники, оборудования, транспорта, и т. п. определяется в следующей последовательности.

Сначала измеряют гамма-фон в месте, где будет определяться степень заражения объекта, но не менее 15−20 м от обследуемого объекта. Затем зонд (блок детектирования) упорами вперед подносят к поверхности объекта на расстояние 1,5−2 см и медленно перемещают над ней (экран зонда в положении «Г»). Из максимальной мощности экспозиционной дозы, измеренной на поверхности объекта, вычитают гамма-фон. Результат будет характеризовать степень радиоактивного заражения объекта.

Для определения наличия наведенной активности техники, подвергшейся воздействию нейтронного излучения, производят два измерения — снаружи и внутри техники. Если результаты измерений близки между собой, это означает, что техника имеет наведенную активность.

Для обнаружения бета-излучений необходимо установить экран зонда в положение «Б», поднести прибор к обследуемой поверхности на расстояние 1,5−2 см. Ручку переключателя поддиапазонов последовательно поставить в положения «? 0,1», «? 1», «? 10» до получения отклонения стрелки микроамперметра в пределах шкалы. Увеличение показаний прибора на одном и том же поддиапазоне по сравнению с гамма-измерением показывает наличие бета-излучения.

Если надо выяснить, с какой стороны заражена поверхность брезентовых тентов, стен и перегородок сооружений и других прозрачных для гамма-излучений объектов, то производят два замера в положении зонда «Б» и «Г» .

Поверхность заражена с той стороны, с которой показания прибора в положении зонда «Б» заметно выше.

При определении степени радиоактивного заражения воды отбирают две пробы общим объемом 1,5−10 л. Одну — из верхнего слоя водоисточника, другую — с придонного слоя. Измерения производят зондом в положении «Б», располагая его на расстоянии 0,5−1 см от поверхности воды, и снимают показания по верхней шкале.

На шильде крышки футляра даны сведения о допустимых нормах радиоактивного заражения и указаны поддиапазоны, на которых они измеряются.

В положении «Б» измеряется мощность суммарного бета-гамма-излучения. Увеличение показаний прибора на одном и том же поддиапазоне по сравнению с гамма-измерением говорит о наличии бета-излучения.

После окончания работы прибор выключить. При необходимости произвести его дезактивацию, дегазацию и дезинфекцию.

Индикатор-сигнализатор ДП-64 предназначен для обеспечения звуковой и световой сигнализации при наличии гамма-излучений вне защитных убежищ и пунктов управления.

В комплект прибора входят:

• 1) ящик укладочный;
• 2) пульт сигнализации;
• 3) блок детектирования;
• 4) соединительный гибкий кабель длиной 30 м;
• 5) укладочный ящик;
• 6) ЗИП (запасной инструмент и принадлежности);
• 7) техническое описание и инструкция по эксплуатации и формуляр.

Подготовка прибора к работе:

• 1) тумблер «вкл. — выкл.» на пульте сигнализации поставить в положение «выкл.» ;
• 2) тумблер «контроль — работа» в положение «работа» ;
• 3) подсоединить источник питания (~ 127/220 В, 6 В) с помощью кабеля питания к прибору;
• 4) тумблер «вкл. — выкл.» поставить в положение «вкл.» ;
• 5) прогреть прибор в течение 5 мин;
• 6) тумблер «контроль — работа» — в положение «контроль», звуковая и световая сигнализация говорят об исправности прибора;
• 7) тумблер «контроль — работа» в положение «работа» .

Прибор к работе готов.

В таком режиме прибор находится постоянно и обеспечивает обнаружение ионизирующих излучений. Появление.

Рис. 11.2. Комплект индивидуальных дозиметров ИД-1:

1 — зарядное устройство ЗД-6; 2 — футляр комплекта индивидуальных дозиметров ИД-1; 3 — индивидуальный дозиметр ИД-1.

периодических вспышек и звук щелчков укажут па мощность дозы гамма-излучения > 0,2 р/ч в месте установки зонда.

Для дозиметрического контроля используются приборы:

• • комплект измерителей дозы ИД-1;
• • ДП-22 В (ДП-24).

Комплект индивидуальных дозиметров ИД-1 (рис. 11.2) предназначен для измерения индивидуальных доз гамма-излучения. Диапазон измерения ИД-1 от 20 до 500 рад, цена одного деления шкалы — 20 рад (рад — внесистемная единица поглощенной дозы ионизирующих излучений в 100 эрг).

В комплект входят:

• 1) 10 дозиметров ИД-1;
• 2) зарядное устройство ЗД-6;
• 3) футляр со штативом на 10 гнезд;
• 4) техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Дозиметр ИД-1 выполнен в форме авторучки (рис. 11.3), состоит из микроскопа, ионизационной камеры, электроскопа, конденсатора, контактной группы и корпуса.

Для приведения дозиметра в рабочее состояние его следует зарядить:

• • вывернуть ручку зарядного устройства до упора против часовой стрелки;
• • вставить дозиметр в зарядно-контактное гнездо зарядного устройства;
• • направить зеркалом свет на шкалу дозиметра;

Рис. 11.3. Размещение ИД-1 на форменной одежде.

• • нажать на дозиметр и, наблюдая в окуляр, поворотом ручки поставить нить на шкале дозиметра в положение «О» ;
• • вынуть дозиметр из зарядного устройства.

Дозиметр носится в кармане одежды. Периодически наблюдая в окуляр дозиметра, определяют по положению нити на шкале величину гамма-нейтронного излучения, полученного во время работы.

Комплекты индивидуальных дозиметров ДП-22 В и ДП-24 предназначены для контроля экспозиционных доз гамма-облучения, получаемых людьми при работе на зараженной радиоактивными веществами местности или при работе с открытыми и закрытыми источниками ионизирующих излучений.

Комплект ДП-22-В состоит из зарядного устройства ЗД-5 и 50 индивидуальных дозиметров карманных прямопоказывающих типа ДКП-50-А.

Зарядное устройство предназначено для зарядки дозиметров ДКП-50-А. Оно состоит из зарядного гнезда, преобразователя напряжения, выпрямителя высокого напряжения, потенциометра — регулятора напряжения, лампочки для подсвета зарядного гнезда, микровыключателя и элемента питания. На верхней панели ЗД-5 расположены: ручка потенциометра, зарядное гнездо с колпачком, крышка отсека питания.

Питание зарядного устройства осуществляется от двух элементов типа 1,6-ПМЦ-У-8. Один комплект питания обеспечивает работу прибора продолжительностью не менее 30 ч при токе потребления 200 мА. Напряжение на выходе зарядного устройства плавно регулируется в пределах от 180 до 250 В.

Дозиметр карманный прямопоказывающий ДКП-50-А предназначен для измерения экспозиционных доз гамма-излучения. Конструктивно он выполнен в форме авторучки.

Принцип действия прямопоказывающего дозиметра подобен действию простейшего электроскопа. Когда дозиметр заряжается, то между центральным электродом с платинированной нитью и корпусом камеры создается напряжение. Поскольку нить и центральный электрод соединены друг с другом, они получают одноименный заряд, и нить под влиянием сил электростатического отталкивания отклоняется от центрального электрода.

Путем регулирования зарядного напряжения нить может быть установлена на нуле шкалы. При воздействии радиоактивного излучения в камере образуется ионизационный ток, в результате чего заряд дозиметра уменьшается пропорционально дозе облучения и нить движется по шкале, гак как сила отталкивания ее от центрального электрода уменьшается по сравнению с первоначальной. Держа дозиметр против света и наблюдая через окуляр за нитью, можно в любой момент произвести отсчет полученной дозы облучения.

Дозиметр ДКП-50-А обеспечивает измерение индивидуальных доз гамма-облучения в диапазоне от 2 до 50 Р при мощности дозы излучения от 0,5 до 200 Р/ч. Саморазряд дозиметров в нормальных условиях не превышает двух делений за сутки (рис. 11.4).

Зарядка дозиметра ДКП-50-А производится перед выходом на работу в район радиоактивного заражения (действия гамма-излучения) в следующем порядке:

• 1) отвинтить защитную оправу дозиметра и защитный колпачок зарядного гнезда, ручку потенциометра повернуть влево до отказа;
• 2) дозиметр вставить в зарядное гнездо зарядного устройства, при этом включается подсветка зарядного гнезда и высокое напряжение;
• 3) наблюдая в окуляр, слегка нажать на дозиметр и поворачивать ручку потенциометра вправо до тех пор, пока изображение нити на шкале дозиметра не перейдет на «0», после чего вынуть дозиметр из зарядного гнезда;

Рис. 11.4. Устройство и шкала дозиметра ДКП-50-А:

• 1 — корпус: 2 — ионизационная камера; 3 — визирная нить; 4 — конденсатор; 5 — алюминиевый стержень; 6 — подвижный контакт; 7 — диафрагма; 8 — защитная оправка; 9 — окуляр; 10 — шкала; 11 — держатель; 12 — объектив
• 4) проверить положение нити при дневном свете (при вертикальном положении нити ее изображение должно быть на «0»);
• 5) завернуть защитную оправу дозиметра и колпачок зарядного гнезда.

Дозиметр во время работы в районе действия гамма-излучения носится в кармане одежды. Периодически наблюдая в окуляр дозиметра, определяют по положению нити на шкале величину дозы облучения, полученную во время действий на зараженной территории.

Комплект индивидуальных дозиметров ДП-24 состоит из зарядного устройства ЗД-5 и пяти дозиметров ДКП-50-А. Индивидуальные дозиметры ДП-24 предназначены для небольших формирований и учреждений гражданской обороны. Устройство и принцип работы ДП-24 те же, что и ДП-22-В.