Радиобиология
|
Скачать 1.73 Mb.
|
Таблица 1 - Штаты радиологических лабораторий радиологических отделов и групп
Радиологические отделы при региональных ветлабораториях: • измеряют ежедневно мощность дозы γ-излучения на территории, прилегающей к лаборатории, на расстоянии 3 - 5 м от зданий, чтобы исключить излучение от стройматериалов. В случае загрязнения территории - три раза в день; • проводят плановый и внеплановый радиометрический контроль сельскохозяйственной продукции на суммарную β-активность, содержание стронция-90, цезия-134 и 137 или других нормируемых радионуклидов. Радиоэкспертизу проводят по методикам, утвержденным и согласованным с Департаментом ветеринарии Минсельхоза Российской Федерации, Госстандартом России, Госсанэпиднадзором Минздрава России, дают заключение о результатах проведенных исследований. Радиологические группы проводят, в основном, дозиметрические исследования и осуществляют контроль соблюдения правил работы с радиоактивными веществами, за загрязненностью радиоактивными веществами производственных и складских помещений, технологического оборудования, транспорта, тароупаковочных материалов. В Краснодарском крае радиологические отделы созданы при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Краснодарская межобластная ветеринарная лаборатория» и Государственном бюджетном учреждении Краснодарского края «Кропоткинская краевая ветеринарная лаборатория». Тема 2. Приборы для измерения ионизирующих излучений (ИИ) Классификация приборов. Принципиальная схема устройства дозиметрических и радиометрических приборов. Типы детекторов и процессы, происходящие в них. Приборы для измерения ИИ можно условно разделить на три группы: дозиметры, радиометры и спектрометры. Дозиметры предназначены для измерения экспозиционной дозы рентгеновского (X) и гамма-излучений (γ), поглощенной дозы излучения и их мощности, уровня радиационного фона. Радиометры предназначены для измерения активности радиоактивных веществ в исследуемых пробах, а также для плотности потока ИИ, удельной (массовой, объемной и поверхностной) радиоактивности сельскохозяйственной продукции, жидкостей и газов. Спектрометры (лат. spectrum от лат. spectare – смотреть + от греч. metron – «мера», metreo – «измеряю») предназначены для измерения энергетического распределения квантов γ-излучения, энергетического анализа спектра α-частиц, энергетического анализа β-частиц на принципе пространственного разделения электронов, имеющих различную энергию, с помощью магнитного и электрического полей (рис. 2). Выпускаемые приборы имеют различные системы и конструкции, но при этом все они имеют одинаковую принципиальную схему устройства, состоящую из 4-х блоков: • детектирования; • преобразования; • усиления; • регистрации.  Рисунок 2 - Спектрометр СЕ-БГ-01 «АКП»-150-63 для определения содержания в пробах радиоизотопов Cs137, Sr90, Ra226, Th232, K40, Rn222 В первом блоке происходит обнаружение (детектирование) радиации. Детектирование основано на использовании основного свойства радиации: вызывать при взаимодействии с любым веществом физико-химические процессы. К физическим процессам относятся ионизация и возбуждение атомов (молекул) с последующей сцинтилляцией (от лат. scintillatio – «мерцание»), т. е. кратковременной вспышкой, свечением. Плотность ионизации будет зависеть от энергии радиации. К последующим или вторичным эффектам относятся фотохимические реакции, изменения химических свойств атомов или молекул. К вторичным эффектам в живом организме можно отнести также биологический эффект. Во втором блоке (преобразования) физические процессы преобразуются в электричество или другие виды энергии, удобные для регистрации (измерения). В третьем блоке происходит усиление электрических импульсов или других эффектов. И, наконец, в четвертом блоке осуществляется регистрация или измерение. Принцип работы детектора и его тип в значительной степени определяется характером эффекта, возникшего в нем под действием ИИ. Детектор (от лат. detector – «обнаружитель») - это чувствительный элемент средства измерения, предназначенный для регистрации ионизирующего излучения. Действие детектора основано на явлении, возникающем при прохождении ионизирующего излучения через его вещество (т. е. рабочую среду детектора). Различают электрические, сцинтилляционные, самостоятельные и калориметрические детекторы. Электрические детекторы - улавливают энергию ионизации, вызванную излучением и преобразуют ее в электрические импульсы. Для этого подобные детекторы снабжены источником электрического питания. К этому типу детекторов относятся ионизационные камеры, газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера, кристаллические и полупроводниковые детекторы, представляет собой кристаллы кремния, германия, сульфида свинца или сульфида кадмия. Детекторы, в которых используется принцип газового усиления, называются газоразрядными счетчиками. Основным параметром в этом случае является коэффициент газового усиления K, представляющий собой отношение количества ионов, пришедших на собирающий электрод, к общему числу первоначально образованных ионов. Простейшая ионизационная камера (рис. 3) представляет собой замкнутый газовый объем, в котором расположены два плоскопараллельных электрода.  Рисунок 3 - Принципиальная схема ионизационной камеры К электродам прикладывается разность потенциалов, создающая в рабочем объеме камеры электрическое поле напряженности. Заряженные частицы, проходя через рабочий объем камеры, производят ионизацию атомов газа, в результате чего вдоль пути частицы образуются ионы. Под действием электрического поля они начинают двигаться к соответствующим электродам камеры. Действие кристаллических и полупроводниковых детекторов основано на ионизации твердых тел. Измерение уровня излучения происходит путем измерения уровня ионизации газа в рабочем объеме камеры, который находится между двумя электродами. Между электродами создается разность потенциалов.  Рисунок 4 - Газоразрядный детектор в стеклянном корпусе При наличии ионов в газе между электродами возникает ионный ток, который может быть измерен. При прочих равных условиях он пропорционален скорости образования ионов и, следовательно, мощности дозы облучения. Ионизационные камеры позволяют измерять не только альфа-, бета- или гамма-лучи, но и нейтронное излучение. В счетчиках Гейгера-Мюллера (рис. 5) возникает явление так называемого газового усиления за счет вторичной ионизации, когда в сильном электрическом поле электроны, выбитые под действием ИИ, разгоняются до энергии, достаточной, чтобы в свою очередь ионизировать молекулы газа.  Рисунок 5 - Газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера Газ, которым заполняется ионизационная камера, обычно является инертным (или их смесью) с добавлением легко ионизирующегося соединения (обычно углеводорода, например, метана или ацетилена). Сцинтилляционные детекторы - крупные монокристаллы некоторых неорганических и органических веществ. Под действием ядерных излучений возбужденные атомы в таких веществах отдают энергию в виде световых вспышек. Последние преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) в электрические сигналы, доступные для точной регистрации.   Светопровод Фотоэлектронныйумножитель Излучение Рисунок 6 - Принципиальная схема сцинтилляционного детектора Наряду с несомненными достоинствами, ФЭУ обладают рядом недостатков, к числу которых относятся: • невысокая квантовая эффективность фотокатода; • необходимость стабильного высоковольтного питания (600 - 1200 В); • чувствительность к магнитным полям; • относительно большие габаритные размеры. Поэтому в некоторых случаях альтернативой ФЭУ могут служить полупроводниковые детекторные фотоприемники (рис. 7). Следует, однако, заметить, что кремниевые фотодиоды существенно уступают ФЭУ по быстродействию, энергетическому диапазону регистрируемых квантов и температурной стабильности.  Рисунок 7 - Принципиальная схема полупроводникового детектора Детекторы двух перечисленных типов выявляют первичные эффекты взаимодействия ИИ с веществом только во время действия самого излучения. Так, кремниевые фотоприемники, применяющиеся в этих целях, лишены недостатков ФЭУ. Если в паре с кремниевым фотоприемником часто используют сцинтилляционный кристалл CsI, то в случае с ФЭУ чаще используется монокристалл NaI (рис. 8).  Рисунок 8 - Монокристалл NaI в алюминиевом кожухе с окошком Самостоятельные детекторы - это фотографические эмульсии (или фотоэмульсионные микрокристаллы), т. е. суспензии светочувствительных микрокристаллов (зерен) галогенидов серебра в связующих - водных растворах желатина, эфирах целлюлозы, агаре, альбумине и др. Нанесенные на подложку и высушенные фотоэмульсии образуют светочувствительный слой фотоматериалов, способных изменять свою окраску, состав, степень прозрачности и долгое время сохранять результат воздействия излучения в регистрируемой форме (рис. 9).  Рисунок 9 - Светочувствительные зёрна бромида серебра на фотопленке Калориметрические детекторы – это детекторы, принцип действия которых основан на измерении тепла, выделяемого веществом чувствительного объема детектора, за счет поглощения энер-  гии ионизирующего излучения (рис. 10).Рисунок 10 - Один из видов ионизационного калориметра Последние два типа детекторов улавливают вторичные эффекты излучения и в практике медицинских и ветеринарных радиологических лабораторий, как правило, применяются редко. Все радиологические приборы могут быть классифицированы по различным признакам: 1) способу регистрации излучения в соответствии с физическими методами (ионизационные, сцинтилляционные и др.); 2) типу детектора; 3) точности результатов измерения; 4) источнику питания; 5) виду регистрируемого излучения; 6) назначению. О различиях по первым двум признакам было сказано выше. С учетом точности результатов измерения приборы делятся на эталонные (с точностью до ± 2%), практические (с точностью ± 5-10%) и индикаторные или бытовые (с точностью ± 30 -50% и более). Индикаторными называют такие приборы, показания которых лишь приближенно отражают дозу излучения или количеством радиоактивных веществ. Так как ошибка в количественной оценке показателей прибора, может превышать 50%, то при помощи индикаторных приборов нельзя измерить активность или уровень излучения. По виду источника питания различают полевые (переносные) и стационарные приборы. Полевые приборы снабжены либо элементами питания (батарейки, аккумуляторы), либо генераторами электрической энергии в виде электростатических зарядных устройств. Стационарные приборы рассчитаны на сетевое питание переменным током и снабжены выпрямителями, так как их детекторы и электрические схемы требуют питания постоянным током. По виду регистрируемого излучения различают приборы для измерения рентгеновского, α-, β- и γ-излучения. Тема 3. Радиометрия Понятие радиометрии. Подразделения радиологической службы, осуществляющие радиометрический контроль сельскохозяйственной продукции. Виды радиометрического контроля. Этапы радиометрического контроля в хозяйстве (контрольной точке). Документация при проведении планового периодического контроля. Радиометрия (от лат. radio – «излучаю» + от греч. metreo – «измеряю») – это раздел радиологии, разрабатывающий методы радиологических исследований и использующий их для радиометрического контроля. Родоначальниками радиометрии стали Эрнест Резерфорд и немецкий физик Ганс Гейгер, которые в 1930 г. впервые с помощью искрового счетчика осуществили измерение удельной активности препарата, определив число α-частиц, испускаемых за 1 сек одним граммом радия-226. Виды радиометрического контроля Государственный ветеринарный надзор за получением радиационно безопасной, нормативно или экологически чистой сельскохозяйственной продукции, сырья и кормов осуществляется на всех этапах ее производства: от выращивания (на предприятиях, хозяйствах независимо от форм собственности), переработки (на мясокомбинатах, молокозаводах, фабриках по первичной обработке шерсти, шкур и т.д.), хранения (хладокомбинатах), обращения (транспортирования всеми видами транспорта, импорте, экспорте) и реализации (рынки, магазины). Ответственность за соответствие сельскохозяйственной продукции, установленным санитарным и ветеринарно-санитарным требованиям, несут ее производители. Государственный ветеринарный надзор за содержанием радиоактивных веществ в сельскохозяйственной продукции осуществляется с помощью следующих видов радиометрического контроля: - планового периодического; - планового систематического; - внепланового оперативного; - внепланового по мере обращения физических и юридических лиц; - сплошного обследования и проверок. Применение того или иного вида радиометрического контроля определяется радиационной ситуацией в регионе, зависит от целей, задач и видов контроля. Плановый периодический контроль проводят на всей территории РФ, в том числе и на территориях, пострадавших от радиационных аварий. Для этого край, республику, область делят не менее, чем на 7 зон. В каждой зоне есть контрольные пункты – животноводческие хозяйства (фермы, отделения с их кормовой базой) независимо от форм собственности, выбранные с учетом географических, почвенно-климатических условий, структуры животноводства, радиационной ситуации и расположения радиационно опасных объектов. В зависимости от метода радиологического контроля, количество контрольных пунктов следующее: по одному молочно-товарному хозяйству в северном, южном, западном, восточном районах региона и в природной зоне, а также по одному товарному свиноводческому и птицеводческому хозяйству. При наличии товарных овцеводческих, рыбоводческих хозяйств устанавливают по дополнительному контрольному пункту и в этих хозяйствах. Если в регионе есть АЭС или другой объект радиационной опасности, то дополнительно устанавливают в зоне каждого объекта ещё три контрольных пункта: в санитарно-защитной зоне, зоне наблюдения и зоне контроля, с учетом розы ветров. В случае товарного разведения рыбы в пруде-охладителе АЭС устанавливают четвертый дополнительный контрольный пункт. Контрольные пункты назначаются приказом Государственного ветеринарного инспектора субъекта РФ. Перенос контрольных пунктов допускается в крайних случаях: ликвидации, перепрофилирования хозяйства с полным прекращением производства животноводческой продукции и только по согласованию с Центральной научно-производственной ветеринарной радиологической лабораторией. В эти хозяйства ежеквартально приезжают сотрудники радиологического отдела для отбора проб. На территории фермы или другого объекта определяют радиационный фон, затем заходят в производственные корпуса, склады и определяют радиационный фон в них. Кроме того, в складском помещении определяют уровень радиации от каждой партии корма, причем в нескольких точках, для определения однородности по радиоактивному загрязнению. Отличие должно быть не более, чем в 2 раза. Плановый систематический контроль проводят на территориях, пострадавших от радиационных аварий. Пробы объектов ветнадзора отбирают на рынках, предприятиях перерабатывающей промышленности. На рынках плановый систематический контроль осуществляют в случае поступления туда в течение года после аварии продукции с содержанием радионуклидов выше действующих нормативов. Если повышение не было отмечено, то переходят к плановому периодическому контролю. На предприятиях перерабатывающей промышленности плановый систематический радиологический контроль всей сельскохозяйственной продукции проводят только при поступлении ее из хозяйств, где в течение года отмечены случаи получения продукции с повышенным содержанием радиоактивных веществ. Продукция, полученная из «чистых» хозяйств, подлежит плановому периодическому контролю. Плановому систематическому контролю подлежат все сельскохозяйственные животные и продукция, закупаемая у частных лиц и фермеров. У животных в мышечной ткани прижизненно определяют уровень содержания Cs137 с помощью специальных приборов, например, радиометром - спектрометром РСУ-01 «Сигнал-М». Сырье с повышенным содержанием радионуклидов, поступающее на перерабатывающие предприятия, и готовая продукция из него также подвергается систематическому контролю на содержание Sr90 и Cs137. Внеплановый оперативный радиологический контроль проводят в случае новых радиационных аварий. Контролю подвергается сельскохозяйственная продукция в хозяйствах, на рынках, предприятиях перерабатывающей промышленности, хладокомбинатах, а также и корма, поступающие из пострадавших регионов. Всю продукцию и корма исследуют на суммарную β-активность и содержание в них радионуклидов согласно действующим нормативным документам. |