Ковчур С.Г. и др. Основы радиационной безопасности

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Витебский государственный технологический университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторному практикуму по разделу “Основы радиационной

безопасности” курса “Защита населения и ОНХ в ЧС” для студентов

дневной формы обучения специальностей Т.03.01, Т..03.02., Т.11.03

г. Витебск

1997 г.

УДК 539.16:628.518

Методические указания к лабораторному практикуму по разделу “Основы

радиационной безопасности” курса “Защита населения и ОНХ в ЧС” для сту-

дентов дневной формы обучения специальностей Т.03.01, Т..03.02., Т.11.03.

Составители: проф. С.Г. Ковчур

ст. преп. И.Д. Васильев

асс. В.В. Ушаков

В методических указаниях приводятся лабораторные работы, каждая из

которых, помимо порядка проведения измерений, включает теоретическую

часть, необходимую для понимания физического смысла проводимых экспери-

ментов. В каждой работе приводятся основные характеристики дозиметриче-

ских и радиометрических приборов, используемых для измерений. Приводятся

основные формулы, необходимые для проведения статистической обработки

получаемых результатов. Выполнение изложенных в методических указаниях

лабораторных работ дает возможность студентам получить навыки работы как с

простейшими бытовыми дозиметрами, так и со стационарными более сложны-

ми радиометрическими приборами.

Одобрено кафедрой охраны труда и промышленной экологии Витебско-

го государственного технологического университета

“ “ 1997 г. протокол №

Рецензент ст. преп. В.Н. Потоцкий

Редактор доцент Ю.Г. Виноградова

Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом

ВГТУ “ “ 1997 г. протокол №

Ответственный за выпуск И.Е. Правдивый

Витебский государственный технологический университет

Подписано к печати __________ Формат _________ Уч.-изд. лист _______

Офсетная печать_______ Тираж ________ экз. Заказ № ______ Цена _____

Отпечатано на ротапринте Витебского государственного технологического уни-

верситета.

210028, Витебск, Московский пр-т, 72.

Введение.

Проведение лабораторного практикума по разделу “Основы радиацион-

ной безопасности” курса “Защита населения и ОНХ в ЧС” позволяет решить

следующие задачи:

1. Дать понятие о естественном и техногенном фоне, естественных и ис-

кусственных радионуклидах.

2. Ознакомить студентов с различными дозиметрическими величинами и

методами их определения.

3. Привить навыки работы как с простейшими бытовыми дозиметриче-

скими приборами, так и с более сложными стационарными радиометрами.

4. Помочь разобраться в особенностях детектирования различных видов

ионизирующих излучений.

5. Научить студентов определять плотность потока бета-излучения с по-

верхностей, а также объемную и удельную активность радионуклидов в твердых

и жидких пробах.

Исходя из поставленных задач, при подготовке к выполнению каждой ра-

боты студентам необходимо обращать особое внимание на теоретическую

часть, в которой содержатся данные, позволяющие лучше понять физический

смысл проводимых измерений.

По каждой лабораторной работе студент должен оформлять отчет, содер-

жащий следующие обязательные разделы:

1. Фамилия и группа.

2. Дата выполнения.

3. Название работы.

4. Теоретическое обоснование.

5. Порядок подготовки приборов и выполнения работы.

6. Математическую обработку полученных результатов или расчетную

часть на основе полученных результатов.

7. Выводы по результатам работы.

Если отчеты оформлены без соответствия вышеизложенным тре-

бованиям, то работа не допускается к защите пока не будут устранены

обнаруженные недостатки.

Отчеты могут оформляться на отдельных листах, в отдельных тетрадях

или в конспекте лекций.

При выполнении лабораторных работ студенты должны выполнять сле-

дующие требования:

• бережно относиться к приборам и оборудованию;

• не включать приборы без разрешения преподавателя или лаборанта;

• закончив измерение, сразу выключать питание приборов;

• обнаружив неисправность прибора, немедленно сообщать об этом пре-

подавателю или лаборанту.

В лаборатории студенты должны соблюдать следующие меры предосто-

рожности:

• при измерении плотности потока бета-излучения с поверхности контейнера с

радиоактивным источником не открывать упаковочный полиэтиленовый пакет

и сам контейнер, а также не класть его на край стола, чтобы избежать случайно-

го падения; закончив измерения сразу же сдать контейнер преподавателю;

• при проведении измерений плотности потока с экрана монитора очень акку-

ратно снимать и устанавливать защитный стеклянный экран, чтобы он не раз-

бился;

• при работе на стационарном радиометре КРВП-3Б, прежде чем включать пи-

тание, обязательно проверить наличие заземления;

• при проведении измерения объемной и удельной активности стараться избе-

гать попадания исследуемых веществ на кожу рук и одежду, а после заверше-

ния работы обязательно помыть руки.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Статистическая обработка результатов имеет две основные задачи:

• представить результаты нескольких измерений в компактной форме;

• оценить надежность полученных результатов, т.е. степень их соответствия

истинному значению определяемой величины.

Для решения этих задач необходимо предварительно оценить значимость

и воспроизводимость полученных результатов.

Значимость результатов оценивается если в серии параллельных опреде-

лений один из результатов представляется сомнительным, т.к. довольно значи-

тельно отличается от всех других результатов. Чтобы решить, оставлять этот ре-

зультат для вычисления среднего или отбросить как промах оценивается его

значимость с помощью Q-критерия, который также называют критерием значи-

мости:

−

где X

- сомнительный результат;

- результат, который ближе всего к X

по значению;

R - размах варьирования - разность между предельными значениями

определяемой величины, т.е. максимальным и минимальным значениями.

Вычисленное значение Q-критерия сравнивают с табличным значением,

которое определяется по таблице 1 в зависимости от числа измерений n и дове-

рительной вероятности Р, которая обычно принимается равной 0.95. Сомни-

тельный результат следует отбросить, если Q > Qтабл., в противном случае, его

оставляют для дальнейших расчетов. При проверке значимости результатов

Р=0.95 означает, что при Q < Qтабл. результат будет значим не менее, чем в 95

случаях из 100.

Таблица 1

Значения Qтабл для Р = 0.95 и различных n

n 3 4 5 6 7 8 9 10

Q (0.95) 0.94 0.77 0.64 0.56 0.51 0.48 0.44 0.42

Используя только значимые результаты находят среднее значение по

формуле:

∑

- каждый значимый результат;

n - количество значимых результатов.

Зная среднее значение можно оценить воспроизводимость результатов,

т.е. степень близости отдельных результатов к среднему значению. Количест-

венной характеристикой воспроизводимости является стандартное или средне-

квадратичное отклонение, которое рассчитывается по формуле:

(

)

−

∑

где Хi - каждое измеренное значение;

Х - среднее значение;

n - число измерений.

Стандартное отклонение равно 0 если каждое единичное измерение равно

среднему значению, т.е. при абсолютной воспроизводимости. Следовательно,

чем больше величина стандартного отклонения, тем хуже воспроизводимость

результатов.

Квадрат стандартного отклонения называют дисперсией и также может

рассматриваться как характеристика воспроизводимости:

(

)

−

∑

где Хi - каждое измеренное значение;

Х - среднее значение;

n - число измерений.

Соотношение дисперсий двух рядов называется критерием Фишера (F-

критерием) и позволяет определить принадлежат ли эти ряды к одной генераль-

ной совокупности.

()

〉

Вычисленный F-критерий сравнивают с табличным значением, приведен-

ным в таблице 2, которое зависит от заданной доверительной вероятности

(обычно принимают Р=0.95) и числа измерений.

Таблица 2

Значения F-критериев для Р=0.95 при различном количестве измерений

3 4 5 6 7 8

3 1.9 1.9 1.9 19.15 19.3 19.35

4 9.5 9.3 9.1 9.0 8.9 8.85

5 7.0 6.7 6.4 6.3 6.2 6.0

6 5.8 5.5 5.2 5.1 5.0 4.9

7 5.1 4.8 4.5 4.4 4.3 4.2

8 4.7 4.4 4.1 4.0 3.9 3.8

Если вычисленный F-критерий меньше табличного значения, то можно

считать, что оба ряда значений характеризуют одну и ту же генеральную сово-

купность.

Пользуясь найденным значением стандартного отклонения можно оце-

нить надежность единичного и среднего результата, решив тем самым одну из

главных задач статистической обработки.

Под оценкой надежности результатов понимают нахождение довери-

тельных границ. Доверительные границы - это пределы области вокруг экспе-

риментально найденного единичного или среднего результата, внутри которой

следует ожидать с заданной степенью доверительной вероятности нахождения

истинного значения единичного или среднего результата. Вероятность нахож-

дения истинного значения в доверительном интервале задается через коэффи-

циент нормированных отклонений t, который определяется по таблице 3 в зави-

симости от доверительной вероятности и числа степеней свободы (n - 1).

Таблица 3

Значения коэффициента нормированных отклонений при различной

доверительной вероятности

n - 1 Значения t при различных Р

(в %)

n - 1 Значения t при различных

Р (в %)

95 99 99.9 95 99 99.9

1 12.7 63.7 637 8 2.31 3.36 5.04

2 4.3 3.92 31.6 9 2.26 3.25 4.78

3 3.18 5.84 12.9 10 2.23 3.17 4.59

4 2.78 4.6 8.6 11 2.2 3.11 4.44

5 2.57 4.03 6.86 12 2.18 3.06 4.32

6 2.45 3.71 5.96 13 2.16 3.01 4.22

7 2.36 3.5 5.4 14 2.14 2.98 4.14

Интервал, ограниченный этими пределами называют доверительным

интервалом.

В случае малой выборки, доверительные границы находят из следующих

уравнений.

Для единичного определения:

⋅

xtS ,

где t - коэффициент нормированных отклонений,

S - стандартное отклонение.

Для среднего из нескольких определений:

µ=±

⋅

где t - коэффициент нормированных отклонений,

S - стандартное отклонение,

n - число измерений.

Таким образом статистическая обработка позволяет оценить значимость,

воспроизводимость и надежность полученных результатов.

Зная доверительные границы, легко можно найти погрешность измерений

в процентах по формуле:

∆=

⋅

100% ,

где t - коэффициент нормированных отклонений,

S - стандартное отклонение,

n - число измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Определение мощности

экспозиционной дозы.

Цель работы: изучить характеристики дозиметрических приборов

“Мастер-1” и АНРИ 01-02 “Сосна” и научиться с их помощью измерять мощ-

ность экспозиционной дозы.

Теоретическая часть.

Экспозиционная доза - это отношение приращения суммарного заряда

всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении элек-

тронов и позитронов, которые первоначально были образованы фотонами гам-

ма-излучения в элементарном объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме:

Отличительные особенности экспозиционной дозы заключаются в том,

что она определяется только в воздухе и образуется под действием только гам-

ма-излучения.

Системная (СИ) единица экспозиционной дозы - 1 Кл/кг (кулон на кило-

грамм), внесистемная единица - 1 Р (рентген).

1 Кл/кг = 3.88 * 10

Р.

Мощность экспозиционной дозы - это отношение приращения экспозици-

онной дозы за интервал времени к этому интервалу времени:

Мощность экспозиционной дозы обычно выражается во внесистемных

единицах - Р/ч (рентген в час), мР/ч (миллирентген в час), мкР/ч (микрорентген

в час).

1 Р/ч = 10

мР/ч = 10

мкР/ч; 1 мР/ч = 10

мкР/ч.

Системными единицами мощности экспозиционной дозы является 1А/кг

(ампер на килограмм):