Радиация: Будни радиохимической лаборатории



    В этой статье я вернусь к теме радиации, затронутой в своем посте о счетчике Гейгера.

    … В конце восьмидесятых, начале девяностых годов люди часто ходили на рынок с дозиметром, выбирая с его помощью «чистые», как они думали, овощи и фрукты. Иногда и сейчас в тематических пабликах и форумах встречается вопрос: какой дозиметр купить, чтобы ходить на рынок за продуктами. И если в сообществе есть компетентные люди, они дадут правильный ответ: никакой. И объяснят, что дозиметром радиоактивность продуктов питания обнаруживается только при уровнях, многократно превышающих предельные, дозиметр не отличит безвредную активность калия-40 от эквивалентной по показаниям дозиметра, но убийственной при регулярном потреблении активности стронция-90, а альфа-активные и очень радиотоксичные плутоний с америцием и вовсе не увидит, а для оценки пригодности продукта к употреблению необходимо исследование в специальной лаборатории.
    В настоящий момент я как раз в такой лаборатории работаю. Мы не занимаемся санитарно-гигиеническими измерениями. Наша задача – это исследование радиоактивности природной среды – в основном, морской воды, осадков. Нас интересует не факт превышения нормативов, а сами уровни содержания радионуклидов в природных объектах, формы, в которых они присутствуют, их распределение и миграция. К счастью, пока содержание радионуклидов в окружающей среде в большинстве случаев очень мало. И я хотел бы рассказать, как мы эти низкие уровни обнаруживаем, а заодно развеять некоторые расхожие мифы.

    На КДПВ — Новая Земля, где я побывал в позапрошлом году в рамках экспедиции на научно-исследовательском судне «Мстислав Келдыш» в Арктику.

    Альфа, бета, гамма, крибле, крабле, бумс


    Уникальным свойством радиоактивного распада, как источника аналитического сигнала является то, что мы легко регистрируем единичный акт распада – то есть то, что произошло с одним атомом. Поэтому измерение радиоактивности часто превосходит по чувствительности любые другие аналитические методы. Только очень долгоживущие элементы – уран-238 и 235, торий, иногда нептуний – чувствительнее определять химически.

    Как все, наверное, знают, при радиоактивном распаде излучаются альфа-частицы – ядра гелия-4, бета-частицы – электроны и иногда позитроны, гамма-кванты, и в редких случаях – нейтроны, «осколочные» ядра и протоны. Иногда, впрочем, бывает, что вроде бы не излучается ничего: наоборот, ядро захватывает электрон. Но и в этом случае не обходится без радиации: электронная оболочка атома, перестраиваясь, испускает характеристическое рентгеновское излучение.

    Проще всего, если интересующий нас изотоп является гамма-излучателем. Гамма-излучение редко существует отдельно от всех прочих – только при переходе долгоживущих ядерных изомеров в основное состояние ядра. Как правило, оно возникает при альфа- и бета-распаде, из-за того, что после распада новому ядру нужно сбросить излишек энергии. За счет проникающей способности, гамма-излучение обычно легко покидает пределы очень толстого образца, что невозможно в случае альфа-излучения и не всегда возможно, когда речь идет о бете. А еще у гамма-излучения есть хорошая черта: его спектр линейчатый, и он однозначно идентифицирует испустивший его нуклид.

    Увы, далеко не все радионуклиды – эффективные источники гамма-излучения. У кого-то гамма-квант излучается в 0,0001% всех распадов, у кого-то вовсе распад происходит сразу в основное состояние дочернего ядра и никакой гаммы от него не дождешься. Поэтому приходится смотреть еще и на альфа- и бета-излучения.

    Еще со школы мы знаем, что альфа-излучение задерживается листком бумаги. Я скажу больше: оно задерживается парой сантиметров воздуха, а главное — оно задерживается самой пробой. И если мы попытаемся обнаружить альфа-излучение, поднеся к ней датчик снаружи, то в него попадут только альфа-частицы, испущенные самым верхним слоем вещества, толщиной в доли микрона или единицы микрон. Аналогичная проблема и с регистрацией бета-излучения. Если оно жесткое (как у стронция-90), оно способно преодолеть несколько миллиметров пробы. А бета-лучи трития еще меньше «пробивают», чем альфа-частицы, и не могут преодолеть никакое окно. Даже бета-частицы углерода-14 или никеля-63 с трудом проходят сквозь тонкую слюду счетчика Гейгера или светонепроницаемую фольгу, закрывающую сцинтилляционный детектор.
    Потом я расскажу, что с этой непроницаемостью делают и как с ней справляются.

    Но сначала — о гамма-спектрометрии


    Про гамма-спектрометрию наверняка упомянут в любой дискуссии на тему «проверки грибов дозиметром». Это и понятно: метод в рамках решения задачи «определить цезий-137 на уровне ПДК» относительно прост аппаратурно (вплоть до домашних «наколенных» вариантов) и достаточно экспрессен (то есть дает быстрый результат).

    Гамма-спектрометрия основана на том, что гамма-излучение, возникающее при радиоактивном распаде данного конкретного изотопа, представляет собой поток практически моноэнергетических гамма-квантов. То есть на спектре излучения мы видим узкую линию, либо несколько линий. И этот спектр — характеристический, по нему можно надежно идентифицировать радионуклид.

    Если оптическое излучение или даже рентген можно разложить в спектр с помощью некоего диспергирующего элемента — призмы или дифракционной решетки (для рентгена в качестве последней служит кристаллическая решетка, например, графита), то единственный способ получить спектр гамма-излучения — это измерять энергию каждого из зарегистрированных его квантов. Способов такого измерения достаточно много, существуют, например, различные способы, при которых гамма-квант «конвертируется» в электрон с почти такой же энергией, а затем поток электронов раскладывают в спектр по энергиям в магнитном поле. Но такие методы бывают применимы в экспериментальной ядерной физике — но не в рутинных измерениях. Обычно для измерения энергии гамма-квантов служит какой-либо пропорциональный детектор ионизирующего излучения.

    Счетчик Гейгера-Мюллера, например, таким детектором не является. Поглотив квант гамма-излучения америция-241, он сформирует импульс, который ничем не будет отличаться от такого же импульса, который счетчик Гейгера выдаст в ответ на квант гамма-излучения кобальта-60, несмотря на то, что энергии этих двух квантов отличаются в 23 раза. А вот сцинтилляционный счетчик напротив, свойством пропорциональности обладает — интенсивность вспышки света, а значит, и амплитуда импульса на аноде фотоэлектронного умножителя определяется величиной поглощенной в кристалле энергии.

    Сцинтилляционный гамма-спектрометр, таким образом, представляет просто сцинтилляционный детектор — кристалл сцинтиллятора, например, йодистого натрия, активированного таллием, к которому приставлен ФЭУ. Импульсы с ФЭУ подаются на особый прибор, называемый многоканальный анализатор (часто встречается англоязычная аббревиатура MCA). По сути, это АЦП, но с рядом специфических требований (в частности, предельно малая дифференциальная нелинейность, которая в обычных применениях мало кого волнует). Принцип его действия — он измеряет величину (его амплитуду, или же интеграл под этим импульсом) каждого импульса и «раскладывает» эти импульсы по «кучкам» в соответствии с их величиной. Этих «кучек» — каналов — обычно от 256 до 4096 и больше. По сути, MCA работает, подобно функции, вызываемой с каждым новым импульсом:

    unsigned int spectrum[4096] = {0}; // В этот массив набирается спектр
    void mca(unsigned int magnitude)   // С каждым новым импульсом измеряем его 
    {                                  // амплитуду в интервале от 0 до 4095 
            spectrum[magnitude]++;     // и вызываем вот эту функцию, которая инкре-
            return;                    // ментирует соответствующий элемент массива.
    }
    

    А потом, когда наберется достаточно много импульсов, можно построить график, который и становится визуальным отображением гамма-спектра. Примерно такой:



    Это я привел очень показательную картинку, которая демонстрирует, что все вроде просто, а вместе с тем — не очень. Дело в том, что это — спектр, зарегистрированный от источника моноэнергетического излучения. Но на нем — отнюдь не единственная «палка» на 662 кэВ. Мало того, что вместо палки мы имеем довольно расплывчатый «колокол». Слева от него мы имеем то, чего на самом деле нет (кроме самого левого зашкаленного пика — он существует в реальности). Увы, аппаратурный спектр не равен реальному.

    Откуда берутся эти различия? Из физики процесса регистрации гамма-излучения.
    Гамма-квант может поглотиться в кристалле-сцинтилляторе целиком, отдав ему всю энергию, которая превратится в кинетическую энергию фотоэлектронов, которые в конечном счете возбудят в кристалле вспышку люминесценции — сцинтилляцию. От таких квантов мы имеем пик справа, его мы называем фотопиком, потому что он относится к поглощению посредством фотоэффекта. А другой квант может и «пройти навылет», отдав ему только часть энергии. Причем — любую: от почти нулевой до некоторой предельной доли — в зависимости от того, под каким углом улетит провзаимодействующий с квантом электрон. Это эффект Комптона. И от него — вот это широкое плато слева от пика — комптоновский континуум. При больших энергиях мы увидим еще и такой эффект, как образование электрон-позитронных пар, из-за которых на спектре появятся пики одинарного и двойного вылета, отстоящие от фотопика вниз на 511 и 1022 кэВ, ну и сам пик 511 кэВ от гамма-излучения аннигиляции. Еще на фоне комтоновского континуума виден пик обратного рассеяния — это отраженное гамма-излучение от окружающих детектор предметов, за счет эффекта Комптона потерявшее часть энергии, а еще ниже мы видим характеристические рентгеновские линии от свинца защиты. Ну а крайняя левая линия — это тоже характеристическая рентгеновская линия, только от того бария, в который превратился цезий, распавшись. Да, это спектр цезия-137. И почти все, что мы видим на этом спектре — это отображение единственной спектральной линии. Будет две линии — каждая будет иметь такой же вид, а видеть мы будем их сумму. И да — вид каждой из таких линий зависит от ее энергии: с ростом ее сначала растет доля комптоновской составляющей и падает фотопик, потом появляются и растут эффекты рождения электрон-позитронных пар (пики вылета, аннигиляционный пик). Отсюда получаем приличную сложность обработки спектров.

    Сцинтилляционный гамма-спектрометр — прибор, как я уже говорил, относительно несложный. Вплоть до того, что его может завести себе любая домохозяйка. На полном серьезе: выпускаются и продаются приборы ценой меньше тысячи долларов, которым все, что нужно для работы — компьютер с USB-портом и свинцовая защита. Внутри цилиндрического корпуса — все, и кристалл, и ФЭУ, и его источник питания, и АЦП. Интересующимся — гуглить про Atom Spectra. А тем, кто умеет держать в руках паяльник, вполне по силам сделать такой прибор самостоятельно — роль многоканального анализатора с успехом сыграет звуковая плата компьютера и специальная программа, например, BeckMoni, а можно на основе микроконтроллера, интегратора со сбросом и внешнего АЦП (встроенный имеет очень плохие параметры) сделать MCA, не уступающий тем, что делает тот же «Гринстар». Да и лабораторные приборы порой укладываются в ценник «до миллиона рублей» и (не считая свинцовой защиты) почти не занимают места на лабораторном столе (так, Kolibri от фирмы Green Star имеет размер 8х13х3 см и также работает от USB-порта). Недостаток у них один — низкая разрешающая способность.

    Самые лучшие кристаллы NaI(Tl) дают спектральное разрешение по линии цезия-137 около 6%. Новый и очень дорогой сцинтиллятор — бромид лантана — это 3,2%. И эти цифры приводят к тому, что реальный спектр выглядит примерно вот так:



    А в худшем — это будет такой невыразительный холм, на склоне которого еле-еле проглядывают отдельные бугорки, по которым еще как-то можно идентифицировать изотопы, но о количественном их определении речи не идет. И наши природные пробы на сцинтилляционном гамма-спектрометре так и выглядят. А спектр «в лучшем случае», к слову — это от камешка, от которого «Терра-П» заливалась трелью и показывала миллирентгены в час (гранит бы дал почти такую же картинку, только ждать набора спектра пришлось бы целый день, а этот спектр набрался за минуту).

    Поэтому в большинстве случаев мы работаем на спектрометре с полупроводниковым детектором. По конструкции он напоминает германиевый pin-фотодиод, спрятанный от света, но доступный гамма-лучам. А по сути — это просто ионизационная камера. Только заполненная не газом, а нелегированным германием, к которому сделаны контакты в виде p-области с одной стороны и n-области с другой. Пролетевший через детектор (вернее, через область фотон рождает на своем пути электронно-дырочные пары, которые электрическим полем от подаваемого на кристалл полупроводника напряжения растаскиваются на электроды этой ионизационной камеры, что приводит к появлению короткого и очень слабого импульса тока, опять таки пропорционального энергии, поглощенной в кристалле полупроводника. Благодаря очень низкой энергии, необходимой на образование пары, и по ряду других причин, спектральное разрешение у ОЧГ или HPGE детектора — десятые доли процента. И спектральная линия на спектре действительно — линия (правда, ее спутники в виде комптоновского континуума, пиков вылета, обратного рассеяния и прочего — никуда не деваются).

    Для иллюстрации — вот спектр не из моих работ и взят мною из интернета. Это суммарный спектр 89 образцов лосося, выловленного у берегов Британской Колумбии, показывающий, что эхо Фукусимы туда не дошло: обнаружены следы цезия-137, но нет «свежего» цезия-134, имеющего короткий период полураспада.

    image

    Видите, как много всяких слабых и мелких линий проявилось на спектре? Сцинтилляционный гамма-спектр не дал бы тут ровно ничего. В первую очередь потому что линия цезия-137 наложилась бы на линию 609 кэВ, относящуюся к висмуту-214, а линия цезия-134 даже и не попыталась бы разделиться с линией свинца-214.

    Но ППД не работает при комнатной температуре и требует охлаждения жидким азотом, и в целом это — весьма дорогой прибор, который есть не в каждой лаборатории. Нам повезло — у нас есть своя собственная «Канберра», но часть образцов мы все равно меряем на кафедре радиохимии Химфака МГУ.

    А вот сцинтилляционный спектрометр можно взять с собой в рейс на корабль. И даже сунуть в сумку и провести набор спектра гамма-фона на Новой Земле во время высадки.

    Альфа-спектрометрия и немного про бета-лучи


    Альфа-излучение радиоактивных изотопов тоже является моноэнергетичным и спектр его — характеристический. Поэтому спектрометрия альфа-излучения является очень ценным источником информации о радионуклидном составе. И в чем-то она — более простой метод, чем гамма-спектрометрия: альфа-частица всегда поглощается в детекторе нацело, поэтому аппаратурный спектр альфа-излучения совпадает с реальным с учетом ограниченного спектрального разрешения. Да и детектор прост, как три копейки: это либо тонкий сцинтиллятор, либо все тот же полупроводниковый детектор, который в варианте для альфа-излучения очень похож по строению на стандартный pin-фотодиод, с той только разницей, что толщина «мертвого» слоя на поверхности, включающего металл и p+-область имеют минимально возможную толщину (помним про проникающую способность альфа-частиц). Охлаждения ему не требуется, а так как альфа-частицы имеют энергии в несколько МэВ, электрон-дырочных пар с каждой из них выходит много и уровень сигнала не столь мал, как с HPGE, где приходится использовать весьма малошумящий предусилитель, охлаждаемый вместе с детектором.

    Сложности здесь возникают только из-за все той же малой проникающей способности. Детектор вместе с образцом помещают в небольшую вакуумную камеру, которую откачивают до нескольких миллиметров ртутного столба, а образец делают очень тонким. Одним из методов является электроосаждение — в электролизную ячейку помещают азотнокислый раствор, содержащий альфа-активные изотопы, анод — платиновая проволочка, а катод — диск из нержавеющей стали. Предварительно раствор по максимуму очищают от всего лишнего с помощью колонки с ионообменной смолой. Полтора часа — и 10 миллилитров раствора превратились в пленку толщиной не более одной десятой микрона.

    Что же касается бета-лучей, то их спектр не столь ярок и впечатляющ. Из-за того, что при каждом бета-распаде часть энергии (и притом какую придется часть) уносит антинейтрино, спектр бета-излучения сплошной, имеет вид широких горбов. Поэтому зачастую ограничиваются их счетом, предварительно выделив интересующий элемент химическим путем.

    Тут, если излучение достаточно жесткое, его можно регистрировать и сцинтилляционным детектором, и полупроводниковым (похожим на тот, что для альфа-излучения, но потолще — а бывают и универсальные детекторы, как в «рабочей лошадке» радиохимической лаборатории — настольном альфа-бета радиометре УМФ-2000). А если нам достался, к примеру, тритий, то нет лучше варианта, чем взять и смешать пробу с жидким сцинтиллятором. Этот метод так и и называется — жидкостный сцинтилляционный счет. Он, кстати, и для альфы годится, и вообще является достаточно универсальным методом. Приборы, правда, опять-таки дорогие и сложные, у нас такого прибора нет, мы отдаем пробы либо в Радиохимическую лабораторию ГЕОХИ РАН, либо на кафедру радиохимии Химфака. Причиной является в первую очередь то, что энергия распада зачастую очень мала, так что в случае трития приходится вылавливать световые импульсы, составляющие всего десяток-другой фотонов. Здесь используется любимый ядерными физиками метод — метод совпадений. Фотоэлектронный умножитель даже в отсутствии света постоянно генерирует импульсы, соответствующие по амплитуде одному, а то и нескольку фотоэлектронов. Но вероятность того, что импульсы, превышающие одноэлектронный, совпадут сразу у трех ФЭУ в один момент времени, очень мала. А вот реальная вспышка сцинтилляции, даже если в ней было только 10-15 фотонов, даст совпадающий отклик сразу по всем трем каналам и будет зарегистрирована.

    Пару слов о защите


    Когда заходит речь о радиации, не обходится без разговора о защите от излучения. Нам об этом тоже приходится думать, но не чтобы защититься самим — уровни облучения от наших образцов исчезающе малы. Защищать нужно наши приборы, иначе внешний радиационный фон сведет на нет все попытки увидеть слабые потоки излучения. Чем меньше будет фон в защите, тем чувствительнее определение.

    Проще всего — с альфа-излучением. Оно само ни через что не проходит, а энергия альфа-частиц резко отличается от фонового гамма-излучения, поэтому альфа-спектрометру защита особо и не требуется. Гамма-спектрометры и бета-счетчики помещают в массивную, обычно свинцовую защиту. Кстати, свинец для нее берется особенный. «Канберра», например, использует свинец, поднятый со дна моря, с мест кораблекрушений старинных судов. Во-первых, в этом свинце совсем нет радионуклидов антропогенного происхождения, а во вторых, в нем успел распасться свинец-210. Нам этот изотоп особенно важен, как «радиоактивные часы», позволяющие определять скорость накопления осадков на дне морей.

    Для дополнительного снижения фона, в том числе и связанного с космическим излучением, внутренность защиты облицовывают медью, кадмием, пластиком. Это делается для того, чтобы убрать рентгеновскую флюоресценцию свинца, а также вторичные электроны.
    А для особо низкофоновых измерений аппаратуру ставят в глубокий подвал или даже вырубленную в низкоактивных породах шахту. Это порой единственный способ многократно снизить уровень космических лучей, которые без задержки пролетают через десятки сантиметров свинца.

    Что такое радиохимия


    Обычная ситуация — это когда интересующего радионуклида так мало, что такой объем пробы, в котором содержится его минимально-детектируемая активность, в прибор не засунешь. Иногда в связи с габаритами прибора, а иногда — по принципиальным причинам (как в случае с альфа-активными изотопами: нужно превратить ведро пробы в пленку толщиной в доли микрона). Это — задача методов концентрирования.

    Например, у нас есть в воздухе цезий-137. Ядерной войны еще не было, Чернобыль был давно, так что цезия-137 мало. $10^{-4}$ и меньше беккереля на кубометр. То есть, в вашей комнате распад одного атома цезия-137 происходит несколько раз за час. Для гамма-спектрометрии нужно хотя бы беккерель набрать. Что делать? Берем пылесос, подключаем к нему специальный фильтр. Цезий будет в составе пыли и он на этот фильтр сядет. Прогнали через него тысяч десять кубометров воздуха, и полученную банку пыли можно засунуть в гамма-спектрометр.

    Или другой вариант — для выделения того же цезия-137 из морской воды прогнать тысячу литров забортной воды через мочалку, пропитанную ферроцианидом кобальта, которая имеет свойство эффективно выделять цезий из воды.

    Вы помните, как супруги Кюри добывали радий? Его соосаждали с сульфатом бария, многократно повторяя этот процесс и увеличивая концентрацию радия на каждом этапе. Примерно таким же способом — путем соосаждения, сорбции на ионообменных смолах и других сорбентах, электролиза и других методов мы концентрируем элемент, изотоп которого нас интересует, избавляясь от тех, что мешают (в том числе и своей радиоактивностью) и уменьшая объем пробы порой в миллионы раз.

    Про один из методов концентрирования я уже рассказал, когда рассказывал про альфа-спектрометрию: из нескольких миллилитров азотнокислого раствора мы получили тончайшую пленку. А перед этим мы зачерпнули за бортом бочку морской воды, добавили туда хлорного железа, а затем осадили его аммиаком. Большая часть содержавшегося в воде плутония оказалась в осадке (соосаждение вообще часто используется в радиохимии — например, его используют для выделения стронция-90). Весь этот осадок вместе с небольшим количеством воды поместился в литровую бутылку, которую мы привезем на берег. А дальше уберем сначала лишнюю воду, потом растворим осадок и уберем оттуда железо с помощью одной ионообменной смолы, а потом уберем все остальное с помощью хроматографической колонки с другой ионообменной смолой, из которой плутоний пойдет в нужный момент времени. Вот так и появляются эти несколько миллилитров, из которых затем плутоний осаждается электролизом.

    Была ли в XVII веке ядерная война?


    Да, представьте себе — есть такая «теория», будто бы 200-300 лет назад случилась ядерная война и высокоразвитая цивилизация землян оказалась отброшенной в позднефеодальное-раннекапиталистическое общество. И она была не единственной: следы ядерного конфликта находят в древней Индии (Мохенджо-Даро), а еще общеизвестным является радиоактивность многих древних костей, что тоже является доказательством того, что ядерные взрывы гремели над древними цивилизациями.

    Допустим, так и было. Что искать в качестве доказательств? Вы скажете «радиоактивное заражение» и будете неправы. Вернее, правы только частично.

    Радиоактивность была и есть и безо всякой ядерной войны. Но радиоактивность от атомной бомбы — особая, в ней есть то, что позволяет отличить ее от природной безошибочно. Это особый радионуклидный состав.

    Природная радиоактивность обусловлена совершенно определенными изотопами. Это калий-40, рубидий-87, уран и торий (с радиоактивными продуктами их распада) — в общем, изотопы, имеющие огромные периоды полураспада, позволившие им сохраниться еще с тех времен, когда не было ни Земли, ни Солнца. К ним добавляется немного так называемых космогенных изотопов — углерод-14, бериллий-7, натрий-22, тритий. Они образуются под действием космических лучей и постоянно воспроизводятся.

    А вот радионуклиды, характерные для ядерного взрыва, совсем другие. В доядерную эру на Земле (не считая природных ядерных реакторов типа Окло) не было ни атома ни цезия-137, ни кобальта-60, ни рутения-106. Если они и возникли когда-то, во время вспышки Сверхновой, породившей вещество, из которого со временем образовались Солнце и планеты, то к нашей эпохе они бесследно исчезли. А спустя 200 лет наиболее долгоживущие из них сохранились бы. И мы бы нашли их — в виде отчетливых пиков активности в слоях донных осадков, какие мы видим сейчас в слоях 1950-60-х годов прошлого века, а также в слое 1986 года.

    Мы бы их нашли и в Мохенджо-Даро, и в тех самых радиоактивных костях из каменного века. Но находим мы там лишь торий и уран. И продукты их распада — тот же радий.

    Еще один миф: радиационный фон с момента открытия радиоактивности возрос в десятки раз. Вариант мифа с элементами теории заговора: чтобы это скрыть, в шестидесятых годах изымали радиометрические приборы из лабораторий и возвращали после перекалибровки.

    Данный миф опровергается очень просто. С тех времен удивительно как, но в лабораторных залежах сохранились старые счетчики Гейгера в родных коробочках с паспортами. Типов МС-6, ВС-6 и т.п. И в них была вписанная от руки цифра «натурального фона». И если эти счетчики «запустить» сейчас, они выдадут практически те же значения фоновой скорости счета, что записана в паспорте.

    И даже если предположить, что счетчики и паспорта тоже подменили — если бы в настоящий момент значительная доля фоновой радиации была обусловлена техногенной ее компонентой, то есть продуктами деления урана и плутония — на гамма-спектре фона мы бы имели отчетливые, возвышающиеся над всем остальным спектром, пики цезия-137 и других характерных нуклидов. Такую картину можно увидеть, если привезти гамма-спектрометр в Припять или хотя бы в некоторые районы Брянщины или Тульской области. А вот московские 8-12 мкР/ч обусловлены все теми же ураном, торием и калием, и на четверть — космическим излучением. И фона в 0,5-1 мкР/ч в Москве не было никогда.

    Послесловие или еще раз про дозиметр на рынке


    Предельно-допустимые уровни содержания радионуклидов в пищевых продуктах сильно различаются. Причиной различной радиотоксичности их является в первую очередь склонность к концентрированию в различных органах и тканях и к прочному закреплению в них. Так, у стронция-90, который накапливается в костях, рядом с костным мозгом и остается там почти что навечно, дозовый коэффициент более чем вдвое превышает таковой для равномерно распределяющегося по организму цезия-137. Поэтому если для цезия-137 предельно допустимой активностью для большинства продуктов являются значения 50-100 Бк/кг, то для радиостронция — вдвое меньшие. А вот для плутония-239 предельно допустимое поступление в организм измеряется в десятках беккерелей в год.

    Поэтому — нет, дозиметр не поможет. И даже домашний гамма-спектрометр, который легко выявит загрязнение цезием-137 на предельно-допустимом уровне, «пропустит» загрязнение гораздо более опасными альфа-активными изотопами.
    Поделиться публикацией

    Комментарии 65

      +4
      Про Новую Землю упомянули и не рассказали:
      Как там, после взрыва Царь-бомбы-то? Фонит? Светится?
        +4
        Мы были в заливе Благополучия, это от мест взрывов далеко, но там кое-чего утопили. В целом там чисто. Сотрудники «Курчатника» с помощью видеоплатформы и погружного гамма-спектрометра нашли на дне слабо фонящие железяки (а в следующем рейсе, который в этом году был, достаточно подробно все откартировали и нашли много всего интересного, но закрытого и перекрытого осадками), а на леднике нашли лунки с грязевым материалом, в которых аккумулировалась довольно заметная активность, но она связана не столько с испытаниями, сколько с глобальными выпадениями.
        +3
        О, расскажите мне про гранит. Я видел много людей с пищащими коробочками на столешницах из гранита (в основном, США). Как правильно обнаруживать радиоактивный гранит и оценивать машстабы происходящего?
          +2
          Гранит обычно обладает той или иной степенью радиоактивности, которая, впрочем, сильно зависит от месторождения, из которого он добыт. У нас принято делить гранит на 4 класса радиоактивности:
          I — до 370 Бк/кг — разрешается применять без ограничений в любом строительстве,
          II — до 740 Бк/кг — можно использовать в нежилых зданиях (в том числе общественных) и для наружной облицовки,
          III — до 2800 Бк/кг — только для дорожного строительства вне населенных пунктов,
          IV — до 3700 Бк/кг — можно использовать в строительстве там, где он будет перекрыт толстым слоем низкоактивного материала.
          Таким образом, для столешниц должен использоваться гранит I класса радиоактивности.
          Основные радионуклиды гранита — это уран и его цепочка распада. Отсюда и главная его опасность — радон. Даже если столешница будет сделана из самого радиоактивного гранита, внешнее облучение от нее не будет представлять никакой опасности. А вот выделяемый ею радон гораздо опаснее.
            0
            Ага, и как его находить? Я видел американский же сайт, который предлагал брать воздушные пробы по специальной унылой процедуре (несколько дней специальных губок, герметично приклеенных к столешнице, которые потом надо запечатать и отправить им на анализ).
            Есть ли бытовые методы обнаружения неприятных источников радона?
              0
              Столешницу достаточно померять дозиметром. Если он показывает (в среднем!) заметно больше, чем фон (больше, чем на 0,1-0,2 мкЗв/ч или на три корня из числа импульсов за время измерения — что больше), то такую столешницу покупать не следует. При этом если это дозиметр со слюдяным датчиком и крышкой для измерения гамма-излучения, последняя должна быть **закрыта**. Иначе он на любой гранит покажет небывалые цифры.
              А вообще для обнаружения радона в помещении есть много способов: прогнать пылесосом воздух через активированный уголь и замерить его активность, использовать электроловушку… Но все эти методы без калибровки дают только информацию, есть радон или нет.
                +3
                У нас кафедре радиометрии и ядерных методов для геологов, буровиков и прочих далёких от радиометрии использовали правило: чем краснее гранит — тем выше его радиоактивность. Понятно что это как по пачке беломора лететь, но суть верна.
                  +1
                  В целом да — красный гранит чаще бывает более активным. Но это как с массой мозга и интеллектом: в среднем корреляция вроде бы и есть, но есть как гении с мелким мозгом, так и тупицы с большим. Так и тут: взяв «для безопасности» совершенно серый гранит, легко нарваться на очень активный.
            +1
            Спасибо за статью. Хотя по спектрам для неподготовленных людей может и сложновато немного.
            А вообще радиация — очень интересная тема. Интересного материала для популярного изложения на десяток статей ИМХО.
            Публике, думаю было бы интересно популярно и доступно про влияние и защиту (в бытовом смысле) от разных видов излучения. В ежедневном быту и при авариях.
            А я бы лично с интересом почитал в доступном виде по авариям на АЭС и других ядерных объектах, картинку во время аварий и на сегодня. Ну и после атомных взрывов.
            Про радон в природе и т.д.
            Ждем продолжений.
              +3
              Продолжения, несомненно, будут. Во-первых, нужно выполнить обещание насчет «спичек и ардуины». Во-вторых, по завершении моих изысканий по портативному сцинтилляционному радиометру также предполагается статья. Насчет защиты и бытовых источников радиации — вроде бы много всего было, есть ли смысл снова об этом говорить?
                +1
                Вот подробнейший обзор множества различных ядерных аварий на промышленных производствах.
                Конечно, это не все ядерные аварии (много чего было при неудачных взрывах ядерных бомб и пр). Но всё равно информации много.
                Читается не очень легко, но в целом понятно.
                +1
                Статья интересная, спасибо! Одно уточнение — вы пишете «природных ядерных реакторОВ, типа Окло», но насколько я знаю, Окло — явление уникальное, или где-то были еще такие же реакторы?
                  0
                  Окло — это известный (единственный) ядерный реактор. Но думаю, что он был не единственным. Более того, Окло обнаружили совершенно случайно, и планомерных поисков признаков палео-СЦР, насколько я знаю, до сих пор не проводилось.
                  0
                  А продукты питания вообще бывают где-нибудь более-менее радиоактивными? Специалисты когда-нибудь отлавливали такую еду? Насколько высока вероятность наткнуться на такую еду в обычном магазине или на рынке?

                  Статья отличная, кстати. Прочитал всё и даже кое-что понял.
                    +1

                    Бывают. В особой группе риска черника и грибы, кои отлавливают на рынках регулярно. В магазинах, по некоторым данным, встречаются продукты, активность которых подогнана под норматив путем разбавления грязного чистым.

                      0
                      Посмтрите на ютубе на канале Олега Айзона видео про грибы и чернику (в них он нашёл серьёзные превышения).
                      0
                      Не, ну фотон пролетел, отдал часть энергии и дальше полетел — это сильно сказано. Фотоны так не умеют. Это все-таки электрон его поглотил, а потом излучил новый, с уже меньшей энергией.

                      А вообще спасибо, напомнили Вы мне молодось, и лабораторию с характерным запахом нафталина :)
                        +1
                        Ну, если совсем строго, то да, согласен.
                        0
                        Вода из родника в Сиверском, под Петербургом, не портится при хранении. Сотрудница местного медучреждения, у нее дом на горке над родником стоит, говорила мне, что вода содержит радон. Местные жители регулярно берут воду оттуда, и сам оттуда воду часто возил. Можно ли сказать, каковы нормативы по содержанию радона в воде, каким образом это определить и стоит ли употреблять такую воду регулярно?
                          0
                          Вопрос довольно сложный. Не портиться вода из-за наличия радона, скорее всего, не может: скорее она не портится из-за наличия в ней ионов серебра или чего-то ещё, подавляющего жизнедеятельность микробов (поэтому «святая вода» у церковников и не портится по много месяцев, она хранится в серебряной посуде или как-то ещё обогащается серебром).

                          Если вода действительно радоновая, пить её, конечно, не следует. Есть такая спорная вещь — радоновые ванны: есть мнение, что альфа от радона стимулирует восстановление кожи и в определённых условиях может быть полезно. Но пускать альфа-активный изотоп вовнутрь организма точно нельзя (как написано на Лурке в старье «Радиация», «можно получить большие проблемы от небольшой дозы, Литвиненко гарантирует» — все ж помнят историю с отравлением полонием).
                            0
                            Чтобы вода не портилась от радона, она должна от него же светиться. Норматив по радону в воде — 60 Бк/л, это удивительно много для альфа-излучателя, но благодаря тому, что он практически не усваивается с водой, он куда менее опасен, чем такая же активность того же радия.
                            Для проверки, радоновая ли вода, можно в пробу воды насыпать активированный уголь и в закрытой таре выдержать пару часов при перемешивании. Далее уголь быстро отфильтровать и замерить бета-активность фильтра с углем (содержит свинец и висмут 214, период полураспада около получаса). Для качественной оценки можно замерить осадок дозиметром со слюдяным детектором.
                            Пить воду с повышенным содержанием радона не следует. Кипячение удаляет радон, но оставляет его дочерние продукты распада.
                              0
                              Спасибо за консультацию.
                            0

                            А альфа и бета же через кожу не проходят, или я путаю? По-моему, для человека опасность представляет, в основном, гамма. Ну, и миллиарды лет эволюции даром не прошли — насколько я знаю, наше тело постоянно прошивают насквозь всякие нейтрино, да и фоновая радиация была всегда — у клеток припасено много механизмов восстановления.

                              0
                              Альфа не проходит, но сильный альфа-источник всё же может причинить ожог.
                              Бета проходит, обжигает кожу и подкожные ткани (зависит от энергии).
                              Гамма простреливает насквозь, но если энергия низкая — может вести себя примерно как бета.
                                +2
                                Вот все забывают добавить про альфа. Проходить то он не проходит, но если его съесть, могут быть большие неприятности. А сделать это гораздо легче, чем это кажтся на первый взляд, если где-то есть грязь или пыль с альфа, — не помыл руки и готово.
                                Я это не в порядке критики. Просто народ часто думает, это не гамма, любое препятствие задерживает. А на самом деле, альфа пожалуй и поопаснее будет.
                                  0
                                  И коэффициент качества у нее 20.
                                0

                                Альфа через кожу не проходит, но при больших плотностях потока вторичные электроны, возникающие при торможении альфа-частицы, представляют радиационную опасность сами по себе. Бета проходит на глубину до сантиметра и вызывает лучевые ожоги, ядерный загар, онкологию впоследствии. Но это когда снаружи: если бета- или особенно альфа-активный изотоп поаадает внутрь, частицам уже не надо никуда проникать.

                                0
                                Поэтому — нет, дозиметр не поможет. И даже домашний гамма-спектрометр, который легко выявит загрязнение цезием-137 на предельно-допустимом уровне, «пропустит» загрязнение гораздо более опасными альфа-активными изотопами.

                                Ну в статье дан ответ на вопрос) Домохозяйке всего-то нужно сделать свинцовый домик и купить два прибора: альфа-бета-чувствительный слюдник (например, Радиаскан-701, МКС-01СА1М, Радекс-1009) и гамма-спектрометр. Ну и научиться готовить пробы и корректно измерять. С хорошей вероятностью этой связкой можно найти заметное превышение по всем трём видам радиации. Сложно и дорого, но именно такой ответ и стоит давать, а не «никакой». По крайней мере, некоторые обеспеченные домохозяйки с радиофобией сделают дополнительные продажи производителям дозиметров и спектрометров, что неплохо.

                                Кстати, интересно. Почему гамма-спектрометры на кристаллах становятся более-менее доступны по ценам, а вот на полупроводниковом детекторе доступных моделей нет? Электроника-то и радиокомпоненты в целом сейчас стоят недорого! Только потому, что требуется охлаждение жидким азотом? Нельзя ли как-то охлаждать кучей подключённых один к другому элементов Пельте, чтобы избавиться от азота и сделать прибор дешёвым?

                                Я сам пока имею только малочувствительный приборчик на СБМ-20, но мечтаю о слюдном приборе, сцинтилляционном и, конечно, о гамма-спектрометре. По мере возможности буду покупать, начну, наверное, со сцинтиллятора.
                                  0
                                  Полупроводниковый детектор — это прежде всего большой (несколько сантиметров в диаметре и такой же в высоту) кусок малодислокационного монокристалла особо чистого германия. Германий сам по себе недешев, а тут еще весьма совершенный монокристалл. Да и электроника там очень нетривиальная. Импульс от одной частицы с энергией 100 кэВ — это несколько десятков тысяч фотоэлектронов. При длительности импульса 100 нс это дает силу тока порядка 10^-11 А. А ведь нужно не только уловить этот крохотный импульс тока, но и измерить его.
                                  Что касается альфы, то слюдником при тех уровнях ее не посчитаешь. Если в пробе будет беккерель, то это уже очень и очень много. А беккерель — это в лучшем случае 0,5 имп/с, а с учетом потерь в окне и слое воздуха, плюс геометрические потери — и 0,2 и меньше. А собственный фон с той же Бетой-1 лучше, чем 0,2 имп/с не сделаешь. Если взять какой-нибудь САТ-7, нечувствительный к гамме, там можно уменьшить фон еще в несколько раз, но и этого мало. А нам нужно поднимать чувствительность еще раз в сто. Так что вместо слюдника надо покупать УМФ-2000:)
                                    0
                                    Только потому, что требуется охлаждение жидким азотом? Нельзя ли как-то охлаждать кучей подключённых один к другому элементов Пельте, чтобы избавиться от азота и сделать прибор дешёвым?
                                    Так использование азота не делает его дорогим, оно делает его неудобным. На тех, что я видел, здоровый бак для азота, ну и его надо не забывать наполнять.
                                    Азот рублей 50 за литр должен стоить.
                                    КэВ до 100 есть охлаждаемые, видимо, пельтье всего до -30, но они как раз стоят 30—100 тысяч евро, зато маленькие и легкие. Не в курсе, бывают ли без азота на большие энергии.
                                    +2
                                    Интересная статья. Привет тебе от приборостроителей) У нас правда в ходу сейчас газовые позиционно-чувствительные счетчики. Надо бы тоже запилить статью про устройство дифрактометров и всякие нюансы ядерной электроники…
                                      0
                                      Да, это будет интересно. Дифрактометры для меня тоже не чужая область техники:) Сколько я образцов записал на ДРОНе-3М, собранном из принесенных со свалки блоков…
                                      –2
                                      радиация не только вредна, но и полезна
                                        +1
                                        Существует такая гипотеза. Однако она не имеет надежного экспериментального подтверждения, как и гипотеза о беспороговом линейном росте вредного воздействия от нулевой дозы. Однако последняя, как «пессимистический» вариант, более подходящая для установления допустимых уровней, так как если она ошибочна, эти уровни будут иметь запас, а не наоборот.
                                        +2
                                        Спасибо за очень доходчивую статью, буду рекомендовать в качестве начального обзора.
                                        жидкостный сцинтилляционный счет. Он, кстати, и для альфы годится, и вообще является достаточно универсальным методом. Приборы, правда, опять-таки дорогие и сложные, у нас такого прибора нет,

                                        Посмотрите на наш прибор, СКС-07П-Б11. Он значительно проще зарубежных аналогов, всего два ФЭУ, ручная установка проб. Но габариты и цена в разы ниже.
                                        Почему гамма-спектрометры на кристаллах становятся более-менее доступны по ценам, а вот на полупроводниковом детекторе доступных моделей нет? Электроника-то и радиокомпоненты в целом сейчас стоят недорого! Только потому, что требуется охлаждение жидким азотом? Нельзя ли как-то охлаждать кучей подключённых один к другому элементов Пельте, чтобы избавиться от азота и сделать прибор дешёвым?

                                        Дело не только в азоте. До сих пор в РФ полупроводниковые детекторы называют ОЧГ-детекторы (очень чистый германий). Полупроводники на германии практически не выпускаются, фабрик по производству практически не осталось. Ну и технология изготовления детектора очень непростая. Да электроника MCA посложнее.
                                        Охлаждают не только азотом, есть с электромеханическим охлаждением, но они еще дороже.
                                        В качестве компромисса, можно погуглить детекторы кадмий-цинк-теллур.
                                          0

                                          Когда-нибудь мы выиграем крупный грант и купим ваш прибор)

                                            +1
                                            Если выиграете очень крупный грант, то купите ТРИКАРБ, но в придачу рекомендую отечественное ПО для обработки спектров.
                                          0
                                          Говорят, что после отравления Литвиненко полонием-210 англичане много где по маршруту его передвижения нашли следы полония-210. Насколько реально обнаружить полоний-210 в таких количествах, которые может оставить отравленный им человек?
                                            0

                                            Непосредственно на месте вполне реально обнаружить загрязнение на уровне единиц Бк/см^2, а в мазке — единицы миллибеккерель и ниже. А Литвиненко таскал в себе гигабеккерели. Так что да, вполне реально.

                                            +2
                                            Спасибо большое за интересную, а главное понятную, для далеких от темы радиации людей типа меня, статью.
                                            В свое время, когда немножко поломали Фукусиму, жил на Сахалине и наблюдал как народ в панике скупал все, что измеряет радиацию, а также раствор йода и пил его. Да да, тот самый, который для наружного применения.
                                            Вопрос вот в чем: а что делать-то если по науке после контакта с радиацией? Ну кроме «завернуться в белое и медленно ползти на кладбище».
                                              +4
                                              Во-первых, не паниковать. Постараться оценить обстановку:
                                              — что представляет собой источник радиации;
                                              — каков уровень радиации;
                                              — какие есть возможности его снизить.
                                              Помните про то, что облучение непосредственно скажется на вашем здоровье только при достаточно больших дозах облучения. Проявления лучевой болезни начинаются с 0,75-1 Зв, а при дозах менее 0,25 Зв каких-либо детерминированных биологических эффектов не наблюдается. При этом вероятность детерминированных эффектов (рака, лейкоза) при дозе 1 Зв — примерно 5%, а с уменьшением дозы она пропорционально снижается (для сравнения, спонтанная вероятность возникновения тех же самых заболеваний в течение жизни — около 20%). Так что, если дозиметр вдруг стал показывать вместо 0,1 мкЗв/ч 1-2-5, то это повод не для паники и самопохорон, а повод спокойно разобраться в ситуации, включив режим радиационной гигиены, и по возможности — поскорее покинуть зараженную территорию или по крайней мере, не идти на первомайскую демонстрацию и забрать детей с улицы.
                                              Если контакт с радиацией случился в форме находки какого-то предмета, от которого «завелся» дозиметр, то действия такие: отойти от предмета подальше, после чего если этот предмет не похож на разобранный РИТЭГ, дефектоскоп, источник типа БГИ или кусок ТВЭЛа и из предмета не ничего не высыпается и не выливается-- спокойно вызвать соответствующие службы и забыть про это, предварительно убедившись с помощью дозиметра, что вы не испачкались. Если же предмет похож на описанные выше объекты и вы пробыли рядом заметное время, или из него рассыпалось и разлилось что-то радиоактивное — идите к врачу.
                                              Если вам пришлось оказаться ликвидатором радиационной аварии или вы оказались в ее эпицентре — то тут вам не позавидуешь: дозу вы получите существенную. Тут остается уповать на счастливый случай и военных медиков.
                                              Что касается пития йода: в принципе, если велика вероятность того, что действительно произошел выброс радиойода, а спецтаблеток нет, можно выпить йод в виде йодной настойки, раствора Люголя или другого доступного источника — но строго в рекомендуемой дозе (взрослым — эквивалентно 0,130 г калия йодида в сутки, детям 3-12 лет — 65 мг, от 1 месяца до 3 лет — 32 мг, до 1 мес — 16 мг — однако маленьким детям настоятельно не рекомендуется использовать йод в виде настойки) и разбавив его в 100-200 мл воды. Рассчитывая дозу, следует помнить, что в йодной настойке помимо 5% элементарного йода содержится йодид калия. Состав ее — 50 г элементарного йода, 20 г йодида калия, водный раствор этанола 50% — до 1 л. Для простоты можно запомнить цифры «44 капли для взрослых, 22 для детей старше трех лет». О необходимости срочной йодной профилактики свидетельствуют существенно повышенные (по сравнению с общим радиационным фоном) показания дозиметра вплотную на щитовидной железе.
                                                0
                                                Проявления лучевой болезни начинаются с 0,75-1 Зв, а при дозах менее 0,25 Зв каких-либо детерминированных биологических эффектов не наблюдается.

                                                В разных источниках приводятся разные цифры. Сейчас сходу гуглятся только сомнительные источники, но помнится попадалась информация, что 1 Зв — летальная доза с высокой вероятностью, а предельно допустимая в аварийной ситуации 0,1 Зв. Все что выше — опасно для здоровья. Порекомендуйте относительно надежный источник информации на эту тему.
                                                  0

                                                  Например, легко находимая в сети методичка: В.А. Шкитин, И.А. Аргунова. Учебно-методическое пособие по военно — морской терапии. Часть 1-ая. Для студентов 4 курса лечебного факультета. Под ред. В.Я. Смирнова, Смоленск: Изд. СГМА, 1997.

                                                0

                                                Была неплохая статья
                                                https://m.habr.com/ru/post/397639/

                                                0
                                                Спасибо огромное за статью. Собираюсь строить дом в окрестностях гор. Брянска, наша область попала под загрязнение от Чернобыльской АЭС. Буду вам очень признателен за авторитетное мнение, как проверить строительные материалы с точки зрения радиобезопасности?
                                                  0

                                                  Смотря что вы хотите там найти.
                                                  На предмет загрязненности чернобыльскими нуклидами достаточно простейшей проверки бытовым дозиметром, так как такие материалы являются источником лишь внешнего облучения. А вот минеральные стройматериалы, объем которых предполагается существенным (то есть кирпич, камень, цемент, песок, щебенка, строительные блоки) могут быть источниками радона. И их нужно проверять на удельную активность в них радия-226, 228. Дозиметром тут можно отловить только явное превышение, и такой контроль пригоден только для тех материалов, количество которых в доме незначительно (например, гранитная столешница на кухню). За остальным — в лабораторию.

                                                  0

                                                  Спасибо за статью, интересно почитать про Вашу работу.
                                                  Есть вопрос специалисту.
                                                  В квартире индикатор ВИР чует очень низкую активность, ниже естественного фона. Ну, пусть будет 10 вспышек в минуту. При этом, если я спускаюсь в подвал, расположенный под квартирой, количество вспышек резко увеличивается, до, например, 30-50 вспышек. Я так понимаю, это радон? И, насколько я опять же понимаю, радон не "светит" по гамме, то есть это продукты распада, типа полония. То есть самого радона в подвале более чем достаточно? Есть повод озаботиться, если даже в подвале фон, в принципе, в пределах естественного (по нормам)?

                                                    0
                                                    Нет, это вряд ли радон. Скорее, это стены подвала, в которых гранитная щебенка, либо прямо под вами гранитный массив. Уровень радона в таком подвале, скорее всего, из-за этого достаточно велик. Но сказать, насколько уровень радона велик в квартирах, сложно без измерений. Выделение радона в подвале стройматериалами обычно не создает критических уровней в квартирах над ним, они чаще обусловлены эмиссией радона из недр Земли и стройматериалами в самих квартирах.
                                                    Я однажды наблюдал радон, который «светился» сам по себе (разумеется, «светил» не сам радон, а 214-е изотопы свинца и висмута). Там СРП-68 хорошо так показывал, но стоило создать в помещении сквозняк, как уровень гамма-фона сразу падал практически вдвое, а через несколько часов проветривания становился нормальным, как на улице. И еще после пребывания в этом помещении волосы «светились».
                                                    +2
                                                    Добавлю про заблуждения пользователей, когда они используют дозиметры на частной кухне и частной стройплощадке в попытках обнаружить скрытую радиоактивность.
                                                    1. Если исходить из заблуждения, что радиоактивность нужно всегда измерять методами, когда важно набрать большую статистику за значительные промежутки времени, то использование дозиметров во многих ситуациях может путать пользователя.
                                                    Другими словами — можно получить усреднённый результат без продукта и с продуктом для последующего сравнения и не увидеть разницу в результатах или увидеть разницу и неправильно её интерпретировать.
                                                    1.1. В ситуации, когда естественный фон в локации, где проводятся измерения, будет выше «собственного фона» продукта питания или стройматериала или «равно» ему, дозиметр посчитает среднее значение, которое будет соответствовать естественному фону.
                                                    Мощность дозы естественного фона и собственная мощность дозы изучаемого объекта не складываются.
                                                    Собственная мощность дозы изучаемого объекта может быть выше естественного фона, тогда обнаружение такого объекта с помощью дозиметра не представляет затруднений.
                                                    1.2. В ситуации, когда собственный фон продукта в части калия-40 будет маскировать собственный фон продукта в части цезия-137, дозиметр при усреднённом измерении может показать разницу, основной вклад в которую даст скорее калий-40.
                                                    2. Большинство доступных дозиметров, имеющихся на рынке, были созданы под какие-то конкретные задачи. Это значит, что для решения конкретной задачи дозиметр эффективен, а для другой задачи может быть использован в компромиссном варианте.
                                                    При работе с дозиметрами просто необходимо понимать и изучать специализацию конкретного устройства.
                                                    Надо допускать, что конкретные задачи, которые ставили перед разработчиками конкретной модели дозиметра могли быть сильно далеки от использования на частной кухне или частной стройплощадке.
                                                    Надо допускать, что часть устройств просто не предназначены для отслеживания небольших отклонений от естественного фона. С учётом того, что естественный фон на поверхности планеты может быть и 10, и 1мкР/ч, задачка усложняется.
                                                    Наверно, было бы странным ожидать от жирафа, что он будет опрыскивать себя водой, как это делает слон, исходя из того, что форм фактор вроде похож и применение бывает аналогичным: что-то длинное с устройством захвата на конце.
                                                    3. Лучшую эффективность большинство дозиметров проявляют при уровне мощности дозы от 30-40 мкР/ч и выше.
                                                    Примерно от этого уровня и выше большинство доступных дозиметров становятся такими уникальными моделями, как это описано в рекламных проспектах и технических описаниях.
                                                    Чем ниже уровень мощности дозы, с которым необходимо работать, тем меньше статистика, тем всё дальше дозиметры от текстов рекламных проспектов и от части технических характеристик.
                                                    4. Главная деталь любого оборудования радиационного контроля всё же пользователь, а не детектор или дозиметр в целом.
                                                    Приставка «профессиональный» дозиметр больше относится к пользователю, чем к устройству.
                                                    Дополнение: сертефицированный или поверенный дозиметр — относится к довольно узкой области применения дозиметра. Контроль за тем, чтобы дозиметр работал только в узкой области применения дозиметра, орган сертификации и поверки возлагает на пользователя. Беда в том, что пользователь, имея на руках дозиметр, может не иметь на руках средства контроля узкой области применения дозиметра.
                                                    Это примерно так же, как вслепую прикладывать трубу от граммофона ко всему подряд и иногда вслепую попадать непосредственно в посадочное гнездо граммофона.
                                                    В том числе, у пользователя не должно быть иллюзий, что радиометр-автомат (полуавтомат, псевдоавтомат) убережёт от неграмотной интерпретации результатов измерения.
                                                    Поэтому, почти любой дозиметр в опытных руках может быть средством анализа.
                                                    Поэтому, самый совершенный дозиметр с приставкой профессиональный (сертифицированный, поверенный) может оказаться совершенно бесполезной игрушкой в неопытных руках.
                                                    5. Для обнаружения радиоактивности на кухне или стройплощадке дозиметром в условиях, когда естественный фон маскирует собственную активность изучаемых объектов, можно и нужно использовать несколько нехитрых приёмов.
                                                    5.1. Может оказаться вполне эффективным прямое наблюдение за графиком изменения мощности дозы (в течение 2-3 минут) непосредственно около изучаемого объекта. Или можно использовать запись графика мощности дозы для последующего анализа.
                                                    Даже если «собственный фон» изучаемого объекта будет меньше по сравнению с естественным фоном в данной локации, объект может влиять на поведение графика мощности дозы в той «точке», где находится объект.
                                                    Набитая рука и намётанный глаз поможет увидеть специфические особенности поведения графика при влиянии скрытой радиоактивности.
                                                    5.2. Если есть необходимость проверить огород (или другую площадку) на предмет радиационной активности, можно пройтись по площадке «змейкой». В процессе прохода можно сделать запись гамма-съёмки на карту или просто сделать записи в блокноте.
                                                    Пятнистый характер распределения мощности дозы на территории огорода может говорить о наличии радиационной активности на данной территории, с оговорками, конечно.
                                                    Маловероятно, что радиоактивное загрязнение будет распределено по площади равномерно.
                                                    Если обнаружена пятнистость распределения мощности дозы, есть смысл разбираться дальше.
                                                    5.3. По счастью разные типы детекторов неодинаково реагируют на гамма-кванты низких и высоких энергий, неодинаково реагируют на мягкую и жесткую бету.
                                                    По счастью нехитрые приспособления позволяют модифицировать реакцию одного и того же детектора на одно и то же воздействие и таким образом получить оценку энергии частиц.
                                                    Если наблюдается разница в показаниях, значит есть смысл разбираться дальше.
                                                    5.4. Чтобы снизить влияние естественного фона, можно использовать экраны.
                                                    Есть заблуждение, что при использовании свинцового экрана лучше использовать сцинтиллятор с кристаллом побольше.
                                                    Это всё от жадности. Чем меньше кристалл, тем лучше.
                                                    Чем больше кристалл, тем больше он будет регистрировать на космическое излучение и тем самым будет «увеличивать» погрешность.
                                                    5.4.1. Свинцовая камера с толщиной стенок 6мм или свинцовая подложка значительной площади подойдут для сцинтилляционного и слюдяного детектора.
                                                    5.4.2. Толстый слой снега, толстый слой воды подойдут для сцинтиллятора, слюдника и газоразрядного дозиметра.
                                                    5.4.3. Бетонная плита не полая с не очень активным гравием подойдёт для сцинтиллятора, слюдника и газоразрядного дозиметра.
                                                    5.4.4. Можно не очень высоко подняться над планетой и использовать в качестве экрана воздух. Подойдёт для сцинтиллятора.
                                                    5.4.4. Можно спуститься под землю, где активность небольшая. Есть такие варианты в метро глубокого залегания в нижней части эскалатора, но не на станции (там гранита много). Подойдёт для любого дозиметра.
                                                      +1
                                                      С некоторыми пунктами не могу согласиться.
                                                      1.1. Нет никакого «собственного фона» продукта или стройматериала. Есть его активность, которая пересчитывается в мощность дозы, создаваемую данным источником в какой-то точке пространства, которая зависит от расстояния, геометрии источника, гамма-постоянной изотопа, наличия экранирования (включая самоэкранирование). «Мощность дозы естественного фона и собственная мощность дозы изучаемого объекта не складываются» — неверно. Они складываются, но с учетом того, что сам изучаемый объект может экранировать поле излучения естественного фона.
                                                      2. Фоновая мощность дозы нигде на поверхности Земли не будет 1 мкР/ч. Минимальное значение, обусловленное космическими лучами — около 3,5 мкР/ч. Все, что меньше — издержки плохого учета этой составляющей детекторами и обрабатывающей электроникой.
                                                      5.2. При обнаружении пятнистого характера надо быть осторожным и всегда помнить про статистическую погрешность и про то, что она в абсолютном значении тем больше, чем больше уровень мощности дозы (а вот в относительном — меньше).
                                                      5.4. С экранами сложность в том, что защита больших размеров сама по себе является вторичным излучателем под действием космических лучей. Свинцовая защита хорошо работает со сцинтилляторами, но попробуйте засунуть в свинец дозиметр со счетчиком Гейгера при нормальном фоне — его показания почти не снизятся. А вот на корабле его показания даже возросли в три раза!
                                                        +1
                                                        в целом согласен
                                                        про 1.1.
                                                        простому пользователю от этих оговорок, к сожалению, не станет легче и понятнее.
                                                        в понимании простого пользователя грязную чернику всегда можно обнаружить по росту мощности дозы около черники.
                                                        в понимании простого пользователя вполне живёт вот такой алгоритм:
                                                        — на улице мощность дозы 10мкР/ч
                                                        — внутри здания мощность дозы 20мкР/ч
                                                        — если бы был волшебный выключатель, которым можно было бы выключить естественный фон, то пользователь ожидает, что находясь в здании он увидит на экране дозиметра 10мкР/ч
                                                        про 2.
                                                        может быть и так. у меня нет разумного объяснения.
                                                        значения мощности дозы 1, 1,5, 3, 3,5 мкР/ч встречаются на территории Свердловской и Челябинской областей.
                                                        цифры типа 3мкР/ч видел лично и на экране сцинтиллятора и на экране газоразрядника.
                                                        про 5.4.
                                                        было бы интересно записать трек мощности дозы на борту корабля на отрезке от экватора до полюса.
                                                          0
                                                          Дело все в том, что адекватно измерить космику эти приборы не могут. Сцинтиллятор, даже если он учитывает энергию частицы, не может «переварить» ГэВный мюон. А если может — он его посчитает одинаково с 59 кэВ америциевым фотончиком. Счетчик Гейгера ближе к истине за счет того, что он гамма-квантов видит доли процента, а космические мюоны — все, но все равно, он дозу от космики занижает в несколько раз, в зависимости от геометрии (ближе всего ее учитывает большой плоский блинчик типа СИ-8Б, лежащий горизонтально).
                                                          Насчет «выключения» — просто надо ввести еще одно слагаемое: ослабление естественного фона зданием, к которому тоже свой выключатель приделать:)
                                                            0
                                                            > значения мощности дозы 1, 1,5, 3, 3,5 мкР/ч встречаются на территории Свердловской и Челябинской областей.

                                                            А у Вас случайно не осталось gps координат мест, где сцинтиллятор показывает 1, 1.5, 3 мкР/ч?
                                                            В моих пеших прогулках вдали от водоёмов, только металлические колодцы, мосты и площадки из металла могут снизить уровень фона до 5-7 мкР/ч, но никак не до 3 мкР/ч.
                                                              0
                                                              У вас — это какое географическое место?
                                                              У нас все ходы записаны.
                                                              Покликайте мышкой в точки на этом треке: atomfast.net/maps/show/549
                                                              Синие метки — это самое низкое значение.
                                                              Они разные, но по цвету различить невозможно. Будет позже некая механика выбора диапазона тепловой шкалы. А пока как есть.
                                                              На повороте около Кунашака есть много единичек.
                                                              Ниже копия информации одной из меток на этом повороте.
                                                              Кристалл в устройстве 5*5*30
                                                              Doserate: 0.01 uSv/h
                                                              GPS accuracy: ±16 m
                                                              Device: AtomSwift
                                                              Search mode: Medium
                                                              Friday, July 20, 2018, 18:56:42 (UTC+5)
                                                              55.713062, 61.560425, Wikimapia
                                                                0
                                                                Это очень круто! Спасибо!
                                                                А вы в машине ехали? Дно машины немного экранирует.

                                                                Я гулял около Магнитогорска в Челябинской области, AtomFast 8850, треки не записываю. Но это я зря, надо записывать.

                                                                  0
                                                                  да. эти треки были сняты с борта автомобиля.
                                                                  к сожалению у меня накрылся планшет, на котором висел газоразрядник Atom Tag и параллельный трек тэга потерян безвозвратно.
                                                                  там очень много было любопытного по дороге в поведении дозиметров и в разнице показаний.
                                                                  да. дно автомобиля может немного экранировать, но это не существенно для анализа территории.
                                                            0

                                                            Как определили мощность дозы космики?

                                                              0
                                                              Это из литературы данные, на фантомах измеряли. Я не найду сейчас сходу ссылку, как найду — кину, хорошо?
                                                                0

                                                                Хорошо. Спасибо!

                                                            +1

                                                            П.4 — золотые слова!

                                                              +1
                                                              Это вообще про все золотые слова. Не только про дозиметрию.
                                                            0
                                                            > А для особо низкофоновых измерений аппаратуру ставят в глубокий подвал или даже вырубленную в низкоактивных породах шахту.


                                                            Расскажите пожалуйста, что за породы такие, низкоактивные, как называются, где бывают?
                                                              0
                                                              Радиоактивность горных пород обусловлена содержанием в них урана, тория и калия. Соответственно, низкоактивные породы — это те, в которых их содержится минимум. Это осадочные породы, а из магматических — ультраосновные. Наиболее активны кислые и средние магматические породы. Поэтому гранитный массив для этого не очень хорошо подходит. Он неплохо задерживает космику, но от самого гранита придется экранироваться толстыми слоями бетона и свинца.
                                                              0
                                                              Спасибо за статью!
                                                              У меня вопрос, а что же тогда проверяют контрольные органы (и чем) на овощных (грибы, черника) и прочих продуктовых рынках? Наверное только возможные овер дозы в этих продуктах?
                                                                0
                                                                Контролирующие органы отбирают пробы товара, высушивают их и проводят их исследование. Продукт считается пригодным к употреблению, если лимиты по основным радионуклидам, установленные для данного типа продукта, не превышены. Предварительно используют радиометры для обнаружения сильноактивных материалов, но, как я выше сказал, таким образом можно обнаружить только превышение в десятки раз.

                                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                              Самое читаемое