Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
*Предисловие
С ионизирующим излучением и его особенностями человечество познакомилось совсем недавно: в 1895 году немецкий физик В. К. Рентген обнаружил лучи высокой проникающей способности, возникающие при бомбардировке металлов энергичными электронами (Нобелевская премия, 1901 г.), а в 1896 году французский ученый А. А. Беккерель обнаружил естественную радиоактивность солей урана (Нобелевская премия, 1903 г.).
Нет необходимости говорить о том положительном, что внесло в нашу жизнь проникновение в структуру ядра, высвобождение таившихся там сил. Этому посвящено множество публикаций. Но как и всякое сильнодействующее средство, особенно такого масштаба, радиоактивность внесла в среду обитания человека вклад, который к благотворным никак не отнесешь...
Одним из первых пострадавших был сам Беккерель, получивший радиационный ожог от положенной в карман пробирки с радием. Из сравнительно небольшого числа людей, работавших в те годы с радиоактивными веществами, в результате облучения умерли свыше трехсот человек [1, с. 10].
Со временем число пострадавших от ионизирующей радиации многократно умножилось, а сама она начала осознаваться как опасность, способная привести среду обитания человека в состояние, не пригодное для дальнейшего его существования.
Причина не только в тех разрушениях, которые производит ! ионизирующее излучение, как таковое. Хуже то, что оно не воспринимается нами органолептически: ни один из органов чувств человека не предупредит его о сближении с источником радиации любой интенсивности. Человек может находиться в поле смертельно опасного для него излучения и не иметь об этом ни малей- t шего представления. И это при том, что человек как вид (Ното sapiens — человек разумный) весьма чувствителен к ионизирующе- му излучению. Он необратимо поражается такими его уровнями, которые остаются еще вполне терпимыми для многих других живых существ, обитающих на Земле.
Действию ионизирующей радиации на человека посвящены тысячи книг. Но написаны они не для нас. Читателю, не входящему в круг посвященных, они представляются слишком сложными, если не сказать — совершенно непонятными. Но сложность сама по себе еще не порок, если, конечно, она соответствует сложности изучаемого предмета. Однако множество работ и растущие трудности в их проведении могут быть не признаком особой их актуальности, а лишь проявлением приближающегося тупика. Тупика, ожидающего исследователей, решающих задачу, не имеющую решения. Во всяком случае, в заданной ее постановке...
Люди, стоявшие у рычагов управления нашей атомной промышленностью и энергетикой, понимали, что работа этих предприятий обязательно приведет к увеличению радиационного «давления» на население. Но так ли это страшно? Ведь за счет радио и телевидения уровень электромагнитного излучения, в котором уже не один десяток лет «купается» человечество, увеличился во много раз и вроде бы без заметных последствий... И перед физиками, медиками и биологами, работавшими в наших НИИ, была поставлена задача: найти уровни ионизирующего излучения, существенно превышающие естественный радиационный фон, но безопасные для человека. И такие уровни были, разумеется, ими найдены...
Однако аналогичными исследованиями занимались и в других странах. Но как это ни странно, пришли совсем к другому выводу, безопасной радиации вообще не существует. Да — заметили там — при очень больших уровнях облучения у человека возникает лучевая болезнь (общее название множества не встречавшихся ранее заболеваний, связанных с ионизирующей радиацией). При меньших уровнях она не возникает, но остается высокая вероятность возникновения опухолей, генетических повреждений, ряда других давно известных медицине заболеваний. При дальнейшем снижении уровня облучения снижается и их вероятность. А по достижении естественного радиационного фона, то есть при отсутствии внесенной радиации, вероятность заболеть чем-то приходит к своему обычному уровню.
После такого ненужного заказчику вывода задачу перед теми же НИИ сформулировали иначе: требовалось найти допустимые уровни ионизирующих излучений. Тоже, конечно, существенно превышающие естественный радиационный фон.
Поставленная таким образом задача имеет множество решений. Можно, сравнивая вред, наносимый каким-то атомным предприятием, с приносимой им пользой, оценивать его деятельность с 4
*гочки зрения хозяйственника: считать вред допустимым, если пользы больше. Такой подход имеет немалое число сторонников, Поскольку польза от реализации очередного научно-технического ‘проекта представляется очевидной, а неблагоприятные последствия если и возникнут, то произойдут в неопределенном будущем и коснутся кого-то другого.
Еще один способ убеждения сомневающихся: сравнение вреда ; радиационного с чем-то вредным, но привычным и даже прият- ■ ным. Например, с курением или алкоголем. Кто из нас не отнесется к предостережению типа «это все равно что выпить пол-литра водки» с веселым пренебрежением. Есть, конечно, и другие методы «работы с населением»...
<И хотя в поисках разного рода допустимых уровней лежит еще од
на неразрешимая задача* и обязательная оценка жизни отдельного человека в дензнаках (этого никогда не делают публично), работы, имеющие целью разрешение возникающих здесь проблем, составляют сегодня основную массу радиолого-медицинских публикаций. А такие, как «О скорости резорбции калифорния-252 из легких в кровь», «О накоплении теллура-127 в крови и почках», «О выведении из организма таллия-201 с помощью ферроцина», и тысяч им подобных еще раз утверждают нас в известной, казалось бы, истине: измазаться просто, отмыться трудно. Или говоря иначе: необратимые процессы в нашей жизни — норма, обратимые — редкое исключение.
Не так уж трудно, как оказалось, произвести на свет радионуклид. Но как «родить его обратно»?..
Книга состоит из двух основных частей. Первая знакомит читателя с источниками радиации самого разного происхождения, выделяя те, которые, «выйдя из-под контроля», могут оказаться на
пути каждого из нас. Вторая посвящена технике радиационного контроля — от детекторов, преобразующих ионизирующее излучение в «электричество», до приборов, которые радиолюбитель-конструктор сможет изготовить своими руками.
Но, спросят, зачем их делать, если можно воспользоваться услугами специалистов? Есть же санэпидемстанции (СЭС), а в них — отделы радиационной гигиены...
Причина есть. Она в том, что специалисты этого профиля — от высших должностных лиц до младшего персонала СЭС — утеряли доверие населения. Утеряли, как, пожалуй, никто другой. Десятилетиями эти люди принимали все меры к тому, чтобы население нашей страны оставалось в неведении относительно грозящей ему радиационной опасности. Потеряв очередной «вышедший из-под контроля» источник радиации — от промышленного излучателя активностью в тысячи кюри до взрыва хранилища радиационных отходов на Урале или реактора в Чернобыле, выбросивших в окружающую среду десятки миллионов кюри, — они прежде всего заботились о том, чтобы обыватель так ничего бы и не узнал. Пусть радиоактивность войдет прямо в дом и будет «светить» там годами, поочередно отправляя на тот свет его обитателей, лишь бы они ни о чем не догадались... Специалисты заботились о том, чтобы ни один из нас не мог обзавестись собственным дозиметром даже после Чернобыля. Они приняли меры к тому, чтобы в руки радиолюбителей не могли попасть счетчики Гейгера — эти примитивнейшие датчики ионизирующей радиации (ближайший аналог — неоновая лампочка). Их уверенность в том, что они знают «как надо», а другим этого знать не следует — неколебима. И это несмотря на грандиозные провалы, ответственность за которые несут не только наши высокие руководители, но и их ученые помощники...
Позже, когда осмелевший обыватель стал приходить в СЭС со своими сомнениями, он в ответ неизменно слышал: «у вас все в норме». Правда, попытки ознакомиться с этой «нормой» (записанной в специальной книге, в которую, прикрываясь, заглядывал дежурный специалист) незамедлительно пресекались — ведь доступа к «грифованной» информации посетитель конечно же не имел. Да и как это показывать, не теряя лица, если радй-
уционное загрязнение продуктов питания (!), допустимое сегод- Жя, составляет сотые доли того, что было законной «нормой» еще вчера [2], если «нормы» в нашей стране были в десятки раз таыше принятых в других странах. Ведь недоумение могло воз- микнуть и у самого простодушного человека. Недоумение и воз- ®мушение...
f Как обстоят дела сегодня? В наше время можно, кажется, ку- h пить все. В той же самой СЭС. Возникает желание проверить со- , мнительную покупку на загрязнение ее стронцием-90? Нет проб- ' лем — 13,3 долларов. Проверить и на цезий-137? Еще столько же.
Есть ли смысл обращаться в СЭС с банкой кофе стоимостью . 3 доллара? Странный вопрос, значительно дешевле его выбросить...
Так, но уже совсем другими средствами, достигается нужный кому-то результат: не знал чего-то обыватель раньше — не узнает и сегодня...
...Как профессионалы относятся к самодельным приборам радиационного контроля? Когда-то — резко отрицательно, подкрепляя это статьями Уголовного кодекса. Сегодня — просто отрицате- льно. Что на первый взгляд кажется странным... Ну найдет человек источник радиации — скажем, ампулу пожарного датчика с плутонием-239, — сообщит, кому надо, приедут, заберут... А мо- ; жет, «кому надо» этого и не надо? Ехать куда-то... Или обнаружит этот излишне любознательный индивид на своем столе «светящийся» продукт, а за право его продажи уже и деньги получены... Да, похоже, что за отрицательным отношением специалистов-профессионалов к нам, неучам, просматривается что-то и кроме высокомерия людей, знакомых с единичными флюенсами и сечениями взаимодействия...
Отношение людей, считающих себя в этом деле специалистами, к населению, к каждому из нас, не претерпело сколько-нибудь ' заметных изменений и в наши дни. Ну и соответственно наше к ним отношение тоже...
Однако все это — и снобизм одних, и недовольство других — не главное. Дадим себе отчет в том, что возможности сегодняшних профессионалов увидеть последствия всего того, что ими уже сделано и делается, предсказать, к чему поведет взаимодействие биосферы Земли с вносимой ими новой материей — новыми радионуклидами, новой химией, геннотрансформированными биологическими структурами и др., — близки к нулю. Современной науке такой уровень системного анализа недоступен. Мы далеко не все
знаем даже об элементарных взаимодействиях «аборигенов» с этими «новичками». Не говоря уж о тех трудностях, которые обещает нам экстраполяционный анализ этого нового биотехнического объекта. Есть все основания полагать, что поиски в нем потенциально опасных композиций останутся за пределами возможного для любой аналитической техники. Даже если знаешь, что ищешь...
То обстоятельство, что никаких неприятностей роду человеческому такое незнание пока не доставляло (что, кстати, не очевидт но...), не означает, что так будет всегда. Потому что, во-первых, на заре цивилизации человек практически не касался биологических основ своего существования. А во-вторых, потому, что в разъединенном человечестве даже неудачное стечение обстоятельств в какой-то его группе вело к уничтожению лишь этой группы (следы прошлых цивилизаций?...). Сегодня этими «преимуществами» человечество уже не обладает.
Введение
® Радиоактивность, изотопы, протоны, нейтроны и др. — все это ,Из почти забытых школьных программ стало вдруг очень актуаль- . кьтм: взрыв реактора на Чернобыльской АЭС обратил внимание Хютен миллионов людей на этот ненужный им, казалось бы, раздел физики. А потому не будет лишним, если мы восстановим в памяти некоторые из встречавшихся нам когда-то понятий.
;< 1 Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Для радиоактивности характерно экспоненциальное уменьшение среднего числа активных ядер во времени (рис. 1).
Период полураспада — Ti/2 — время, по прошествии которого число радиоактивных ядер уменьшается в два раза.
Ионизация — превращение атомов и молекул в ионы. Степень ионизации характеризуется отношением числа ионов к числу нейтральных частиц в единице объема. Ионизация происходит при поглощении электромагнитного излучения (фотоионизация), при нагревании (термическая ионизация), при столкновении с электронами и возбужденными частицами (ударная ионизация) и в других случаях.
Рис. 1. Естественный «саморазряд» источника радиации
Ионизирующие излучения — потоки частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению его атомов или молекул. Ионизирующие излучения попадают на Землю в виде космических лучей, возникают в результате радиоактивного распада атомных ядер, создаются искусственно... Это электроны, позитроны, протоны, нейтроны и другие элементарные частицы, а также атомные ядра и электромагнитное излучение гамма-, рентгеновского и оптического диапазонов. В случае нейтральных частиц (у-кванты, нейтроны) ионизацию вызывают вторичные заряженные частицы, образующиеся при взаимодействии нейтральных частиц с веществом (электроны и позитроны — в случае у-квантов, протоны или ядра отдачи — в случае нейтронов).
Нуклид — термин для обозначения любых атомов, отличающихся составом ядра. Характеризуется атомным номером Z и атомной массой А. Так, например, запись JfCs означает, что мы имеем дело с изотопом цезия, имеющим атомную массу А = 137 и атомный номер Z = 55. Хотя атомный номер можно было бы и не указывать, поскольку Z = 55 и означает, что мы имеем дело с цезием. Так обычно и пишут: ,37Cs.
Радионуклид — нуклид, обладающий радиоактивностью.
Изотопы — разновидности одного и того же химического элемента, отличающиеся атомной массой. Ядра атомов изотопов различаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Различают устойчивые (стабильные) изотопы и радиоактивные изотопы — радиоизотопы — источники ионизирующего излучения. Тот же цезий, например, имеет 29 радиоизотопов: от "7Cs до l46Cs (и еще четыре метастабильных: l23mCs, l34mCs l35mCs и l38mCs).
Корпускулярное излучение — ионизирующее излучение, состоящее из частиц, имеющих массу покоя, отличную от нуля, — а-, р-частицы, нейтроны и др.
а.-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из а-час- тиц — ядер гелия (4Не), испускаемых при распаде ядер или в ядер- ных реакциях. При вылете а-частицы из ядра атомный номер нуклида уменьшается на две единицы (Z' = Z - 2), а его атомная масса на четыре (А' = А—4). Так, ядро радона s^Rn, выбросив а-частицу, превращается в ядро, имеющее массу А = 218 и номер Z = 84. То есть становится ядром ^8 Ро — одного из изотопов полония.
j ^-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из элект- фонов или позитронов (0"- или 0+-частиц), возникающее при 0-распаде ядер или нестабильных частиц.
При 0"-распаде из ядра вылетают электрон и антинейтрино, атомный номер нуклида увеличивается на единицу (Z* = Z + 1), а атомная масса не изменяется (нейтрон внутри ядра превращается в протон). Так, ядро стронция-90 ”Sr, выбросив электрон, превращается в ядро иттрия-90 — * Y.
При ^-распаде из ядра вылетают позитрон и нейтрино, атомный номер нуклида уменьшается на единицу (Z' = Z~l), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон).
^-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, возникающее при ядерных превращениях или аннигиляции частиц.
Электронный захват — захват ядром атома своего орбитального электрона (обычно с К-оболочки) с испусканием нейтрино, при котором атомный номер нуклида уменьшается на единицу (Z' = Z - 1), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон).
Изомерный переход — переход ядра из возбужденного (метаста- бильного) состояния в невозбужденное, при котором не изменяется ни Z, ни А. Изомерный переход сопровождается обычно излучением у-кванта. Ядра с одинаковыми Z и А, но находящимися в разных энергетических состояниях называют ядерными изомерами. Например, 135 Cs и 135mCs.
Естественный радиационный фон — ионизирующее излучение, создаваемое космическим излучением и излучением радионуклидов, входящих в земные породы.
Доза излучения — количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной 1 г вещества. Используется в качестве меры радиационной опасности.
В этой области есть, конечно, и свои единицы измерения.
Беккерель (Бк) — единица активности радионуклида. Один беккерель соответствует одному распаду в секунду.
Кюри (Ки) — тоже единица радиоактивности, но очень крупная: 1 Ku = 3,7 ■ 10'° Бк.
То, что эта единица очень велика, а ее физический смысл туманен и мало что говорит неспециалисту (1 Ku — радиоактивность 1 г радия), делает ее очень удобной в «работе с населением». Радиоак-
тивность, выраженная в кюри, например 0,001 Ku, должна оставить в подсознании обывателя ощущение того, что речь идет о чем-то очень малом, незначительном. Ведь об эквиваленте этой «малости» — 37 млн распадов в секунду с вылетом как минимум такого же числа ионизирующих частиц — этого уже не скажешь...
Рентген (Р) — единица, характеризующая меру ионизации вещества, поглощенную им дозу. Дозе в 1 Р соответствует образование 2,083 • 109 пар ионов в 1 см3 воздуха. 1 Р = 2,57976 • 10 4 Кл/кт.
БЭР — биологический эквивалент рентгена (тот же ионизационный эффект, но в биологических тканях).
Мегаэлектронвольт (МэВ) — единица, в которой обычно измеряют энергию ионизирующих частиц. 1 МэВ — энергия, которую приобретает электрон (вообще частица с элементарным электрическим зарядом), ускоренный напряжением в 10л В. 1 МэВ s 1,6-10"13 Дж (Дж — джоуль).
Двух единиц — беккерелей, характеризующих «яркость» источника ионизирующей радиации, и рентгена, оценивающего «освещенность» облучаемого им объекта, — для начала нам было бы вполне достаточно. Но существует множество других единиц, обилие которых не столько разъясняет неспециалисту суть дела, сколько мешает этому*. Познакомимся с этими единицами лишь для того, чтобы, пересчитав их, пусть и нестрого, в беккерели и бэры — рентгены, больше с ними уже не встречаться.
Грей (Гр) — единица поглощенной дозы. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела. 1 Гр = 1 Дж/кг. Рад — одна сотая грея: 1 рад = 0,01 Гр.
Зиверт (Зв) — единица эквивалентной дозы. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на к — коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения. 1 Зв = 1 Дж/кг.
1 бэр = 0,01 Зв = 0,01 Гр х к. Для рентгеновского и у-излучения принято k = 1, для «-излучения с энергией Ец < 10 МэВ — к = 20 (возможно, будет принято к = 50), для нейтронов с энергией ЕП = О,1...1О МэВ - к = 10.
1 За этим можно видеть .тишь стремление к научной строгости. Но обилие профессиональной терминологии в газетных и журнальных статьях, посвященных радиационным загрязнениям, имеет, похоже, более важную цель: научная «феня» делает публикуемое совсем уж непонятным обывателю. Что-то похожее проделывает и врач, выписывая пациенту рецепт на «медико-латинском» языке.
Будем иметь в виду и то, что С — радиоактивность радионуклида (Бк), его масса т (г), атомная масса А и период полураспада Т]/2 (с) связаны следующим соотношением:
С = 4,17- 1023 т/(Л • Т^).
Бытовой дозиметр, измеряющий уровень ионизирующей радиации, градуируют в мкР/ч или в мкЗв/ч (1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч). На уровне моря его показания должны быть близки к 15 мкР/ч. Это естественный радиационный фон — уровень ионизирующей радиации естественного происхождения, облучающей «равнинное» человечество.
Существуют и радиационные единицы, которыми пользуются люди в верхних эшелонах власти, не опускающиеся до таких мелочей, как чья-то частная жизнь. Эти интегральные оценки загрязнений и облучений (Ки/км2, бэр/жизнь и т. п.), даже если они и соответствуют действительности (нет ошибок и фальсификаций), маскируют первопричины и потому не представляют .для нас большого интереса.
Источники ионизирующей радиации
Источники ионизирующей радиации естественно разделить на две большие группы: источники естественного происхождения, под воздействием которых шла эволюция всего живого на Земле, и техногенные источники, появившиеся совсем недавно.
Источники естественного происхождения
Ионизирующее излучение на нашей планете было всегда. Правда, не всегда таким, как сегодня. Различают два основных его источника — космическое облучение Земли и излучение радионуклидов, содержащихся в геологических породах.
Космические лучи
Пространствовав в космосе миллионы лет, они приходят к нам из глубин Вселенной. Это первичное галактическое излучение состоит в основном из протонов с энергией 1 —1014 МэВ (~90%) и а- частиц (-10%). Его интенсивность во времени практически не меняется.
Часть космического излучения рождается на Солнце во время кратковременных (десятки минут) солнечных вспышек. В спектре такой вспышки — видимые ультрафиолетовые и рентгеновские фотоны. А в самых мощных вспышках возникают протоны и а-час- тицы.
Для космического излучения атмосфера Земли является серьезным препятствием, и земной поверхности оно практически не достигает. Но, взаимодействуя с атмосферой, порождая в ней ряд специфичных радионуклидов (3Не, 7Ве, |4С, 22Na, 24Na и др.), космическое излучение воздействует на нас опосредованно — через излучение этих вторичных источников радиации.
Создаваемый космическими лучами радиационный фон дает около 50% внешнего облучения, получаемого населением Земли от естественных источников радиации. Связано это, прежде всего, с тем, что живем мы по преимуществу на равнинах, почти на уровне 14
моря. А в том, что радиационный фон быстро растет с увеличением высоты, нетрудно убедиться лично: на высоте 10—12 км — обычной высоте полета пассажирских авиалайнеров — дозиметр вместо привычных 10—20 мкР/ч покажет 120—150 мкР/ч.
Своеобразное воздействие на космическое излучение оказывает магнитное поле Земли. Искривляя траекторию заряженных частиц, оно выстраивает их потоки в своего рода радиационные пояса, которые располагаются в экваториальных областях на высотах до восьми радиусов Земли. Особенно велика плотность потока заряженных частиц (протонов) на двух высотах: 3—4 тыс. км и около 22 тыс. км.
Земная радиация
Ее причиной являются долгоживущие радиоизотопы, включившиеся в состав Земли еще в процессе ее формирования. Сегодня это прежде всего уран-238 (период полураспада Tl/2 s 4,5 • 109 лет), торий-232 (T]/2s 14 ■ 109 лет) и калий-40 (Т|/2= 1,3 • 109 лет). Особый интерес представляют для нас уран-238 и торий-232, каждый из которых порождает множество дочерних радиоактивных элементов. Схемы их распадов показаны на рис. 2 и 3.
Радиационный фон на уровне моря создается источниками земного и космического происхождения. Однако внешние источники ионизирующей радиации, даже все вместе взятые, ответственны лишь за 1/3 того радиационного «давления», которое оказывается на человека, а 2/3 он получает от радионуклидов, попадающих в его организм с воздухом и пищей.
Почти все эти внутренние облучатели имеют земное происхождение. Более того, сейчас уже нет необходимости говорить о них во множественном числе: особое внимание обращает на себя один — радон-222 [1, с. 22]'.
Радон-222 (222Rn), непрерывно генерируемый ураном-238 (см. рис. 2), столь же постоянен в нашей жизни, как и сам уран с его миллиардами лет полураспада. Являясь источником наиболее опасного для всего живого a-излучения (об этом ниже), входя в
’ В цепочке распада тория-232 (см. рис. 3) тоже есть радиоактивный газ — торон (радон-2 20 , 22ORn). По нынешним оценкам, его вклад в радоновое облучение человека составляет 5—20%.
238U (Ти2 = 4,47-ю9 лет)-1а234Th(T1/2= 24,1 дня)Фр"234тРа (11/2 = 1,17 мин)Фр"(99,9%)234U (Т1/2 = 2,45-103 лег)Фа230Th (Т1/2 = 7,54-104 лет)Фа216Ra (TV2 = 1,6-1О3 лет)Фа222Rn(TI/2 = 3,824 дня)фа218Ро (Т1/2 = 3,05 мин)Фа (>99%)214РЬ (Т1/2 = 26,8 мин)Фр"214Bi (Т1/2 = 19,9 мин) Фр"(>99%)214Ро (Т1/2 = 1,64-10"4 с)Фа2,0РЬ (Т1/2 = 22,3 года) Фр"(>99%)210Bi (Ti/2 = 5,01 дня) Фр"(>99%)210Ро (Т1/2 = 138,4 дня) Фа206РЬ (Стабильный)Рис. 2. Схема распада урана-238И в цепочке распада урана-238 есть радионуклиды, распадающиеся по-разному (подобно 2,2Bi в ториевой цепочке; смотри рис. 3). Здесь это: 234л1Ра, 2'8Ро и 2l0Bi. Но вероятность неосновного их распада очень невелика (<!%), и мы не будем рассматривать радионуклиды, порождаемые в этих редких побочных циклах.238U (Ти2 = 4,47-ю9 лет)-1а234Th(T1/2= 24,1 дня)Фр"234тРа (11/2 = 1,17 мин)Фр"(99,9%)234U (Т1/2 = 2,45-103 лег)Фа230Th (Т1/2 = 7,54-104 лет)Фа216Ra (TV2 = 1,6-1О3 лет)Фа222Rn(TI/2 = 3,824 дня)фа218Ро (Т1/2 = 3,05 мин)Фа (>99%)214РЬ (Т1/2 = 26,8 мин)Фр"214Bi (Т1/2 = 19,9 мин) Фр"(>99%)214Ро (Т1/2 = 1,64-10"4 с)Фа2,0РЬ (Т1/2 = 22,3 года) Фр"(>99%)210Bi (Ti/2 = 5,01 дня) Фр"(>99%)210Ро (Т1/2 = 138,4 дня) Фа206РЬ (Стабильный)Рис. 2. Схема распада урана-238И в цепочке распада урана-238 есть радионуклиды, распадающиеся по-разному (подобно 2,2Bi в ториевой цепочке; смотри рис. 3). Здесь это: 234л1Ра, 2'8Ро и 2l0Bi. Но вероятность неосновного их распада очень невелика (<!%), и мы не будем рассматривать радионуклиды, порождаемые в этих редких побочных циклах.самый тесный контакт с легочными тканями (а через крове- ток — и со всеми другими), накапливающийся в закрытых помещениях и притом химически нейтральный, не имеющий ни запаха, ни вкуса, не обнаруживающийся ни одним из современных бытовых дозиметров, он долгое время недооценивался и специалистами. И даже был одно время в медицинской моде (радоновые ванны).Радон — тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) — высвобождается из земной коры повсеместно, проникая в жилые помещения как за счет прямой диффузии через грунт, так и через естественные в нем (и в доме тоже) разломы и трещины.На выделение радона из почвы влияют самые разные факторы. Выделение радона уменьшается с увеличением снежного покрова, с повышением атмосферного давления, во время ливневых дождей. Оно зависит даже от времени суток, достигая максимума в полночные часы и минимума (—1/2 от максимума) — в полуденные.Другой путь для радона — вода. Растворенный в ней радон приходит к нам в дом прямо по водопроводу. Его концентрация — удельная радоновая радиосамый тесный контакт с легочными тканями (а через крове- ток — и со всеми другими), накапливающийся в закрытых помещениях и притом химически нейтральный, не имеющий ни запаха, ни вкуса, не обнаруживающийся ни одним из современных бытовых дозиметров, он долгое время недооценивался и специалистами. И даже был одно время в медицинской моде (радоновые ванны).Радон — тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) — высвобождается из земной коры повсеместно, проникая в жилые помещения как за счет прямой диффузии через грунт, так и через естественные в нем (и в доме тоже) разломы и трещины.На выделение радона из почвы влияют самые разные факторы. Выделение радона уменьшается с увеличением снежного покрова, с повышением атмосферного давления, во время ливневых дождей. Оно зависит даже от времени суток, достигая максимума в полночные часы и минимума (—1/2 от максимума) — в полуденные.Другой путь для радона — вода. Растворенный в ней радон приходит к нам в дом прямо по водопроводу. Его концентрация — удельная радоновая радио
238U (Ти2 = 4,47-ю9 лет)
-1а
234Th(T1/2= 24,1 дня)
Фр"
234тРа (11/2 = 1,17 мин)
Фр"(99,9%)
234U (Т1/2 = 2,45-103 лег)
Фа
230Th (Т1/2 = 7,54-104 лет)
Фа
216Ra (TV2 = 1,6-1О3 лет)
Фа
222Rn(TI/2 = 3,824 дня)фа
218Ро (Т1/2 = 3,05 мин)
Фа (>99%)
214РЬ (Т1/2 = 26,8 мин)
Фр"
214Bi (Т1/2 = 19,9 мин) Фр"(>99%)
214Ро (Т1/2 = 1,64-10"4 с)
Фа
2,0РЬ (Т1/2 = 22,3 года) Фр"(>99%)
210Bi (Ti/2 = 5,01 дня) Фр"(>99%)
210Ро (Т1/2 = 138,4 дня) Фа
206РЬ (Стабильный)
Рис. 2. Схема распада урана-238
И в цепочке распада урана-238 есть радионуклиды, распадающиеся по-разному (подобно 2,2Bi в ториевой цепочке; смотри рис. 3). Здесь это: 234л1Ра, 2'8Ро и 2l0Bi. Но вероятность неосновного их распада очень невелика (<!%), и мы не будем рассматривать радионуклиды, порождаемые в этих редких побочных циклах.
238U (Ти2 = 4,47-ю9 лет)
-1а
234Th(T1/2= 24,1 дня)
Фр"
234тРа (11/2 = 1,17 мин)
Фр"(99,9%)
234U (Т1/2 = 2,45-103 лег)
Фа
230Th (Т1/2 = 7,54-104 лет)
Фа
216Ra (TV2 = 1,6-1О3 лет)
Фа
222Rn(TI/2 = 3,824 дня)фа
218Ро (Т1/2 = 3,05 мин)
Фа (>99%)
214РЬ (Т1/2 = 26,8 мин)
Фр"
214Bi (Т1/2 = 19,9 мин) Фр"(>99%)
214Ро (Т1/2 = 1,64-10"4 с)
Фа
2,0РЬ (Т1/2 = 22,3 года) Фр"(>99%)
210Bi (Ti/2 = 5,01 дня) Фр"(>99%)
210Ро (Т1/2 = 138,4 дня) Фа
206РЬ (Стабильный)
Рис. 2. Схема распада урана-238
И в цепочке распада урана-238 есть радионуклиды, распадающиеся по-разному (подобно 2,2Bi в ториевой цепочке; смотри рис. 3). Здесь это: 234л1Ра, 2'8Ро и 2l0Bi. Но вероятность неосновного их распада очень невелика (<!%), и мы не будем рассматривать радионуклиды, порождаемые в этих редких побочных циклах.
самый тесный контакт с легочными тканями (а через крове- ток — и со всеми другими), накапливающийся в закрытых помещениях и притом химически нейтральный, не имеющий ни запаха, ни вкуса, не обнаруживающийся ни одним из современных бытовых дозиметров, он долгое время недооценивался и специалистами. И даже был одно время в медицинской моде (радоновые ванны).
Радон — тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) — высвобождается из земной коры повсеместно, проникая в жилые помещения как за счет прямой диффузии через грунт, так и через естественные в нем (и в доме тоже) разломы и трещины.
На выделение радона из почвы влияют самые разные факторы. Выделение радона уменьшается с увеличением снежного покрова, с повышением атмосферного давления, во время ливневых дождей. Оно зависит даже от времени суток, достигая максимума в полночные часы и минимума (—1/2 от максимума) — в полуденные.
Другой путь для радона — вода. Растворенный в ней радон приходит к нам в дом прямо по водопроводу. Его концентрация — удельная радоновая радио
самый тесный контакт с легочными тканями (а через крове- ток — и со всеми другими), накапливающийся в закрытых помещениях и притом химически нейтральный, не имеющий ни запаха, ни вкуса, не обнаруживающийся ни одним из современных бытовых дозиметров, он долгое время недооценивался и специалистами. И даже был одно время в медицинской моде (радоновые ванны).
Радон — тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) — высвобождается из земной коры повсеместно, проникая в жилые помещения как за счет прямой диффузии через грунт, так и через естественные в нем (и в доме тоже) разломы и трещины.
На выделение радона из почвы влияют самые разные факторы. Выделение радона уменьшается с увеличением снежного покрова, с повышением атмосферного давления, во время ливневых дождей. Оно зависит даже от времени суток, достигая максимума в полночные часы и минимума (—1/2 от максимума) — в полуденные.
Другой путь для радона — вода. Растворенный в ней радон приходит к нам в дом прямо по водопроводу. Его концентрация — удельная радоновая радио
активность воды — зависит от источника. Она больше в артезианских колодцах — до 40 Бк/л, находится в пределах 0,4—4 Бк/л в реках и озерах, колеблется от 4 до 400 Бк/л в грунтовых водах.
Источники ионизирующей радиации
232Th (Т1/2 = 1,41 -1010 лет)
-La
228Ra (Tl;2 = 5,75 лет)
/р-
228Ас (Т1/2 = 6,13 ч)
Гр-
228Th (Т1Л = 1,91 лет)
-La
224Ra (Т щ = 3,66 дня)
'Lot
220Rn (Т,/2 = 55,6 с)
216Ро (Т,/2 = 0,15 с)
'La
212Pb (T,/2 = 10,64 ч)
Гр"
212Bi (T1/2 = 60,6 мин)
'La (36,2%)
Фр"(63,8%)
212Po (T1/2 = 3 • 10-7 c)
208Т1 (Tin = 3,05 мин)
'La
Гр"
208Pb (Стабильный) <
Рис. 3. Схема распада тория-232
Растворимость радона в воде зависит и от ее температуры — с увеличением температуры воды концентрация радона в ней уменьшается.
Некоторая часть радона поступает в наши квартиры и с природным газом. Правда, кухонная вытяжка, выбрасывающая наружу продукты горения, а вместе с ними и радон, практически ликвидирует этот путь.
Но есть и еще один источник радона — это сам наш дом. Почти во все строительные материалы входят «прародители» радона — уран, радий и торий. Правда, концентрация их может быть очень разной. Так, если радиоактивность природного гипса в Великобритании составляет 29 Бк/кг, то радиоактивность кирпича (ФРГ) — 126 Бк/кг, гранита (Великобритания) — 170 Бк/кг, зольной пыли (ФРГ) — 341 Бк/кг, фосфогипса (ФРГ) — до 574 Бк/кг, глинозема (Швеция) — до 1367 Бк/кг, кальций-силикатного шлака (США) — 2140 Бк/кг, отходов урановых обогатительных пред-
приятий (использовались в США в качестве строительного материала) — до 4625 Бк/кг [1, с. 24, 25]. Для сравнения заметим, что радиоактивность дерева по тем же «прародителям» радона составляет лишь 1,1 Бк/кг. Так что особая комфортность деревянного дома имеет и радоновое основание.
В современном строительстве для уменьшения поступления радона в жилые помещения применяют ряд мер. Замечено, например, что эмиссия радона из стен уменьшается почти в 10 раз при их покрытии слоем краски на эпоксидной основе или тремя слоями обычной масляной краски. Даже при оклейке стен обоями эмиссия радона уменьшается почти на треть.
Однако в конце концов все сводится к концентрации радона, которая в закрытом помещении может доходить, как показывает опыт, до 5... 10 Бк/л. Это при том, что на уровне земной поверхности в воздухе континентальных областей она равна 37 • 10"4 Бк/л, в прибрежных районах и на островах — 3,7 • 10"4 Бк/л, а над океаном и в арктических областях — 0,37 ■ 10’4 Бк/л.
Поскольку хозяйственная деятельность различных организаций основывается обычно на «научно обоснованных» нормативах, укажем их для радонового загрязнения жилых помещений в нашей стране: до 0,1 Бк/л — для новостроек, до 0,2 Бк/л — для старых зданий. Или, иными словами, даже самые строгие из действующих сегодня у нас нормативов допускают почти 30-кратное (0,1/37 ■ 10"4 = 27) увеличение концентрации радона в жилом помещении.
Выразимся определеннее: норматив — это спущенная руководством в свой НИИ цифра, которую требуется лишь научно обосновать. Анализ сколько-нибудь отдаленных последствий такого «нормирования» не по силам не только такому НИИ, но и всем им, вместе взятым...
Будем отличать норму — то есть природное соотношение вещей, сложившееся во времена малого влияния человека на природные процессы, — от значительно более высоких в части допустимых загрязнений окружающей среды ведомственных нормативов.
О радоне мы говорим не только потому, что его вклад в радиационное облучение человека велик (близок к 50%), но и потому, что в нашей власти принять в отношении его и весьма эффективные меры самозащиты.
Калий-40. Этот р- и у-излучающий радиоизотоп входит в состав любого калия. Период его полураспада — Т|/2 = 1,32 • 109лет — так 18
велик, что можно говорить о практически неизменном его содержании (-0,0118%) в любом калии и соответственно постоянной радиоактивности «чистого» калия Ск = 29600 Бк/кг.
Калий, входящий почти во все продукты питания, в той или иной мере делает радиоактивными и их. Но эта активность, сопровождавшая род человеческий всегда, должна быть отнесена, конечно, к естественной норме. Калий человеку жизненно необходим, и попытки уменьшать его долю бескалиевой диетой, например, были бы в высшей степени неосмотрительными. Однако при некоторых радиационных измерениях нам потребуется учитывать в них и калиевую составляющую.
Среди других продуктов распада урана и тория, так или иначе попадающих в организм человека и вносящих свой вклад в его облучение, отметим свинец-210 и полоний-210. В некоторых случаях их вклад может быть значительным. Так, например, концентрация полония-210 в зимнем пищевом рационе жителей Крайнего Севера (цепочка: лишайники — мясо оленей) может в 30...35 раз превысить обычный его уровень. А в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана облучение человека, употребляющего в пищу мясо овец и кенгуру, может увеличиться и в 75 раз.
Но все эти неравномерности распределения и особенности концентрации радионуклидов естественного происхождения теряют свою важность на фоне того, что человек может сделать и уже делает своими руками...
Техногенные источники
В процессе создания и совершенствования атомного оружия в среду обитания человека начали поступать радиоизотопы искусственного происхождения, в том числе и совершенно неизвестные экосистеме нашей планеты.
Другой их источник — ядерные реакторы различного назначения. В том. числе и реакторы АЭС, в тепловыделяющих сборках (ТВС) которых со временем накапливается множество самых разных радионуклидов. Однако лишь очень немногие из них пред-
ставляют интерес для самих атомщиков. И ненужным стали искать применение в «народном хозяйстве». Радиоизотопами насытили медицину (кобальтовые пушки, изотопные аппликаторы, инъекции и пр.). Радиационной аппаратурой снабдили геологоразведку (радиационный каротаж) и промышленность (радиоизотопные толщиномеры и т. п.). Радиоизотопы стали вводить в светящиеся в ночи краски, в пожарные датчики и др. Что-то получили даже сыщики и контрразведка.
См. к/ф «Два билета на дневной сеанс»... Не будь это киношной сценой, по скорости счета дозиметра и расстоянию, с которого был зафиксирован выезд автомобиля со «светящимся» продуктом, можно было бы вычислить дозу, которую получили оказавшиеся поблизости совершенно посторонние люди...
Если верить описанному в [6], то «...спецслужбы, в том числе и КГБ, использовали напыление радиоактивных материалов на подошвы ботинок для облегчения слежки за объектом». Впрочем, о том же пишет и другой автор [7], служивший в том же ведомстве.
А остальное, следуя известному принципу, тихо сливали в ближайшую речку (унесет), в озеро (оно большое) или в море (оно еще больше).
Но не все. Некоторую часть помещали в специальные хранилища, которые, в отличие от рек, озер и морей, становились предметом постоянных забот. Забот, которые постоянными и достаточными не бывают в принципе...
В 1957 году на Урале, вблизи Кыштыма, произошел тепловой взрыв хранилища радиоактивных отходов и в окружающую среду были выброшены радионуклиды, суммарную активность которых оценивают от 2 [25, с. 17] до 1.38 млн кюри (включая и прежние выбросы) [26, с. 293]. Чернобыльский взрыв 1986 года добавил к ним свои 50 млн.
Это не считая радиоактивности, попавшей в окружающую среду при испытаниях ядерного оружия (более 500 воздушных взрывов общей мощностью 266 мегатонн [27, с. 31] и «вышедших из-под контроля» источников ионизирующей радиации из числа многие годы насыщавших медицину, промышленность и др.
Но если радиационные загрязнения, возникшие при испытаниях атомного и водородного оружия, шли по разряду военной тайны, то сокрытие загрязнений, возникших на «мирных» ядерных Объектах, требовало иных форм...
О «неизвестном» Кыштыме и государственной тайне...
Сколько-нибудь значительные аварийные выбросы радионуклидов в атмосферу, происходившие в нашей стране, становились известными всему миру в считанные дни и часы. Это бы,о не так уж трудно сделать: регулярный контроль воздушной среды в прилегающих к нашим границам областях, который осуществлялся самолетами США и НАТО, позволял определить и характер аварии, и ее район (интенсивной прокачкой воздуха рассеянные в нем микровзвеси осаждали на специальных фильтрах и подвергали спектральному анализу). Так, первый наш атомный взрыв под Семипалатинском 29 августа 1949 года был обнаружен 3 сентября американским самолетом, взявшим на высоте 18 тыс. футов пробы дождевой воды у побережья Камчатки...
Но об этих выбросах не должно было знать собственное население. И сведениям о них был придан статус государственной тайны.
«Тайна от своих» позволяла нашим руководителям на совершенно законных основаниях скрывать свою непопулярную, неумную, а подчас и прямо преступную (нарушающую собственные законы) деятельность. Скрывать от людей, на благо которых, как полагалось считать, они работают...
Не узнали бы мы и о Чернобыле, не совпади он по времени с развалом советской власти, с ее готовностью передать накопившийся груз ответственности кому-нибудь другому.
...Но кыштымская авария 1957 года произошла задолго до этого, и оповещать о ней население не было никакой надобности. И в качестве государственной тайны она просуществовала многие годы.
Впервые и явно о ней было сказано в фильмах Е. С. Саканяи, посвященных Н. В. Тимофееву-Ресовскому, гранипскому Зубру («Рядом с Зубром», «Охота па Зубра» и др.). Хотя поначалу одного лишь упоминания в них о Кыштыме было достаточно, чтобы на показ этих фильмов был наложен строжайший запрет. И лишь после прямого обращения Елены Саркисовны к входившему тогда во власть и искавшему расположения народа Ельцину они были показаны по телевидению... Так мы узнали о событиях, о которых не знали и не должны были знать... Но это, заметим еще раз, могло произойти лишь при агонии советской власти.
Но весь остальной мир знал о кыштымском взрыве не только по результатам инструментального контроля. Этот взрыв признавался и нашими официальными лицами. Но только за рубежом, да и то в узком кругу... Признавших это немедленно осудили «за раз-
глашение»? Нет, конечно. Практика ознакомления заграницы с «секретами от своих» имеет у нас давние традиции. Разве не возили на Байконур самых разных президентов и премьеров с их свитами во времена, когда для всех нас Байконур был наисекретнейшим объектом? Многие ли и сегодня знают, где находится тот же всемирно известный Звездный городок?.. Произвести на заграницу лучшее впечатление своей осведомленностью и глубоким пониманием проблем, оставив свое собственное население в неведении о том же, — норма поведения наших руководителей во все времена. Правда, сегодня их зарубежная «разговорчивость» диктуется иными мотивами: будешь врать в глаза и молоть пустопорожнее, как привык это делать дома, так дома и останешься...
Наиболее полно радионуклиды представлены в [4], в этом справочнике их около двух тысяч. Однако для нас будут представлять интерес радионуклиды, имеющие не слишком малый период полураспада — те, с которыми мы можем встретиться в обыденной жизни. Среди них есть и особо «знаменитые», с которыми мы познакомимся сразу.
Прежде всего, это, конечно, «чернобыльские» цезий-137 (13% активности чернобыльского выброса), стронций-90 (4%) и плуто- ний-239 (3%) [3, с. 247].
Цезий-137 (137Cs) — р-, у-излучатель с периодом полураспада Т|/2 = 30 лет. Такого рода изотопы, при достаточной их активности (а в чернобыльском выбросе доля l37Cs уступала лишь доле радиоактивного йода), опасны тем, что период их полураспада близок к «периоду полураспада» человека. В отличие от радиоизотопов с малым Т,/2, под облучение которых человек может и не попасть (был в другом месте), или изотопов с большим Т,/2, которые просто из-за краткости человеческой жизни не успевают на него полностью «разрядиться», изотопы с Т|/2 = 30 лет имеют самый неприятный для человека период полураспада.
По физиологическому действию цезий близок калию. Поэтому организм, не испытывающий «калиевого» голодания, менее расположен к проникновению в него радиоизотопов цезия. В обстановке радионуклидного загрязнения местности обычное суточное потребление калия 2—2,5 г/сутки увеличивают до 3,5—4 г. Но делать это рекомендуется не медикаментозно (можно передозировать), а за счет калийсодержащих продуктов питания [3, с. 147—150].
До недавних пор было принято считать, что цезий равномерно распределяется по тканям человека. Однако патологоанатомические исследования белорусского ученого Ю. Бандажевского показали, что «если в среднем в организме умерших было обнаружено
100 беккерелей на килограмм, то в сердце — 1000, а в почках — 3000...» (АиФ. № 40. 2001. С. 22). Это делает более понятным механизм связи с облучением того же инфаркта миокарда (необходимый сердечной мышце калий замещается ненужным ей цезием).
Стронций-90 (90Sr). Это практически чистый р-излучатель с периодом полураспада Т|/2 = 28,6 года (тоже, заметим, близким к «полужизни» человека). Распадаясь, 90Sr превращается в иттрий-90 (9еу) — также практически чистый р-излучатель. Поскольку период полураспада иттрия-90 относительно мал (64,1 ч), этот радиоизотоп, постоянно сопровождая стронций-90, образует с ним комплексный стронций-иттриевый излучатель 90Sr + 90Y.
Сказанное про цезий в большой мере относится и к стронций- иттриевому излучателю. Разница — в характере повреждений, наносимых p-излучением, в меньшей его «дальнобойности» (об этом ниже).
Стронций по физиологическому воздействию на организм близок к кальцию. Поэтому при нехватке кальция в пищевом рационе стронций-90 легко входит в состав костей скелета и становится, таким образом, постоянным облучателем, наносящим поражение не только скелету, но и другим внутренним органам человека.
Плутоний-239 (239Ри) — практически чистый а-излучатель с Т|/2 = 24 тыс. лет. Столь медленный распад должен, казалось бы, несколько нас успокоить (радионуклид с таким периодом полураспада в полной мере покажет свое человеческой цивилизации в целом, если, конечно, она столько просуществует). Но благодушному отношению к этому радиоизотопу мешает одно: каждая из его а-частиц разрушает «по дороге» свыше 100 тыс. нормальных до того молекул.
Как источник внешнего облучения плутоний-239 довольно безопасен: излучаемые им а-частицы, даже если не будут полностью поглощены воздухом (достаточно 4 см), затормозятся в омертвевших слоях кожных покровов. А если толщина огрубевшей на ладонях кожи достигает 0,04 мм, то плугоний-239 можно взять даже голой рукой.
...Так и держал его Анатолий Петрович Александров, когда к нему на ночь глядя вошла очередная проверочная комиссия... «А вы уверены, что это плутоний?» — спросила комиссия. «Да, — сказал А. П., — я знаю технологию производства, к тому же он горячий...» «А может, это просто нагретый кусок железа?» — париро-
23
вала комиссия. «Поступим так, — сказал А. П., — вот кресла, располагайтесь. К утру остынет — поговорим...»
Но ситуация кардинально изменится, если плутоний-239 поступит с пищей или с воздухом непосредственно в организм человека. Предельное сближение с живыми тканями, прямое вхождение в них может иметь куда более серьезные последствия, чем при внешнем облучении человека (см. приложение 5). В радиационной медицине это обстоятельство попытались отразить в коэффициенте к, которым рекомендуется пользоваться при оценке поглощенной дозы (см. определение зиверта, к максимален для а-излу- чения).
Плутоний не растворяется в морской воде. И если начнется его выхот из реакторов и ядерных торпед затонувших атомных лодок, то он будет осаждаться на сравнительно небольшом участке морского дна. Однако какая-то его часть, несомненно, будет перенесена в верхние слои моря и в прибрежные воды. В сравнении с сотнями килограммов плутония, осевшего в океане после ядерных взрывов [25, с. 216], это, конечно, немного, но...
В послечернобыльские времена на эти три радионуклида — радиоцезий (тогда к цезию-137 добавляли почти распавшийся сегодня цезий-134), стронций-90 и плутоний-239 — составлялись карты распределения на местности. Но сегодня эти карты представляют лишь исторический интерес: ветры, пожары, различные эрозионные процессы рассеяли прежние их компактные образования. Хотя сами по себе эти радионуклиды мало что утеряли: цезий-137 и стронций-90 сохранили примерно 70% своей первоначальной активности, а ослабления излучения плутония-239 мы не увидим никогда...
Но этим картам не следовало верить и тогда...
— Посмотри, как радиационные загрязнения обходят наши города, — обращает мое внимание председатель Госкомприроды Н. Н. Воронцов на карту, которую демонстрировал Госкомгидро- мег «представителям общественности».
Действительно, вокруг города — высокое загрязнение, в самом городе — все чисто. Удивительно? Да нет, зачем нужна морока с многотысячным городским населением, если в твоих руках указующее перо... Удивляет не нарисованное, а уверенность этих людей в безнаказанности. Впрочем, и это не удивляет — у них же опыт многих десятилетий...
Однако не расходится ли это утверждение с тем, что «видят» наши дозиметры... Показывавшие когда-то уровни радиации, в сотни и тысячи раз превышавшие естественный радиационный фон, они сегодня демонстрируют почти полное благополучие.
Гамма-излучение вблизи разрушенного чернобыльского реактора превышало естественный радиационный фон в миллионы раз: в кабинах вертолетов, летавших над реактором, — в 10—20 млн (до 400 Р/ч; см. [9, с. 84]), на крыше здания реактора — в 80 млн (до 1700 Р/ч; см. [9, с. 85]), в нескольких километрах от реактора — в 2—3 тыс. раз (40 мР/ч; см. [9, с. 105]. Даже в Киеве оно достигало 2200 мкР/ч [9, с. 141], то есть превышало естественный радиационный фон в 100—150 раз.
Источниками радиации становились и сами пострадавшие. Гамма-излучение в палатах, где находились чернобыльские «ликвидаторы», превышало уровень естественного радиационного фона в тысячи раз [9, с. 89].
Но это благополучие лишь видимость... Заметим, что радиационный «пресс», воздействующий на население, представляет собой произведение трех составляющих: [интенсивность облучения] х [длительность облучения] х [число облученных]. В этой триаде снижение интенсивности облучения из-за рассеяния источников очевидным образом компенсируется увеличением числа облучаемых: рассеянное излучение коснется, в самом прямом смысле этого слова, большего числа людей...
Обратим внимание еще на один радиоизотоп — йод-131 (1311) — самый активный излучатель чернобыльского выброса — 271 ■ 1015 Бк [3, с. 247]. Это р-, у-излучатель с периодом полураспада всего 8 дней. Но именно йод-131 оказал наибольшее воздействие на находившихся тогда там людей. Причем не только как внешний облучатель. При йодном дефиците в организме он на законных правах накапливался в йодном депо человека — в его шитовидной железе и становился на все время своего распада внутренним облучателем.
Наблюдая дефекты щитовидной железы — морфологические последствия облучения, медики могут судить о полученной этим человеком в те дни «йодной» дозе (следы самого чернобыльского 13Ч сегодня уже не обнаружишь). А зная долю |311 в чернобыльском «букете», можно судить и об общей полученной им тогда дозе. Такая «обратная дозиметрия» призвана компенсировать практически полное отсутствие дозиметрической техники на месте события.
Конечно, о таком поведении радиоактивного йода нетрудно было догадаться и даже заблаговременно принять меры: организм и до радиационной аварии не должен испытывать нехватку йода.
Такого рода «промахи» принято либо маскировать, либо на худой конец объяснять недоработками местного руководства. Причину, однако, надо искать выше. Посвященных в секреты, а тем более в атомные, всегда мало. Но расширять круг осведомленных, а тем более предупреждать население о возможных последствиях того, что делалось, отказывалась именно центральная власть, видевшая в этом подрыв своего непререкаемого авторитета и права распоряжаться жизнью подвластных ей людей. «Они же солдаты, обязаны выполнять свой долг»,— так пояснил свою позицию министр обороны Язов, отправивший солдат на дезактивационные работы в Чернобыле даже без защитных костюмов.)
Кстати, радиоизотопы йода выдали оттого и недолго просуществовавший секрет: они позволили шведским ученым довольно точно определить время взрыва на ЧАЭС. Поскольку в работающем реакторе соотношение |331/|311 = 2,14, а период полураспада этих радиоизотопов различен, то по изменившемуся отношению i33i/i3q в Пробе (чернобыльское радиоактивное облако достигло Швеции через 58—60 часов) было нетрудно вычислить время прекращения работы реактора.
Вычислим вес «чернобыльского» 1311 — самого мощного излучателя тех дней:
m = С ■ А ■ Т|/2 /4,17 ■ 1023 = 271 ■ 1013 • 131 • 694656 /4,17 • 1023 г 59 кг,
где Т1/2 = 8,04 сут = 694 656 с.
Итак, менее ста килограммов радионуклидов (просуммируем все выброшенное Чернобылем) стали причиной техногенной катастрофы мирового масштаба. «Но зачем приводить эти цифры, — спросят люди, оберегающие наш покой, — мало нам того, чем нынешние террористы уже располагают?..»
Скрывая что-то от себя, мы мало помешаем в «образовании» современных бандитов. А вот то, что и нашим «органам» в их столь малоуспешной борьбе с бандитизмом мешает собственное население, — удивительно. Им тоже почему-то нужен неосведомленный, лишенный средств самозащиты обыватель...
Еще один радионуклид — радий-226 (226Ra) — имеет иную биографию. Этот многокомпонентный а-, р-, у-излучатель (за счет дочерних) с довольно большим периодом полураспада (1600 лет) долгое время пользовался популярностью у приборостроителей в качестве возбудителя люминофоров в светящихся красках. И хотя
сами люминофоры в этих красках давно «выгорели» и не светят, активность радия в них осталась практически неизменной. Правда, вот уже свыше 30 лет такое использование радия-226 у нас запрещено (ни о разрешении, ни о запрете население, разумеется, не оповещалось). И хотя все последние годы тихо, не волнуя население, из этих приборов изымали радиоактивные детали (при ремонте часов — стрелки и циферблаты), и сегодня радий-226 — самый «вышедший из-под контроля» источник ионизирующей радиации.
...Однако подобное делали далеко не все. «Изготовление люминесцентных красок без применения радия» — так командующим авиацией нацистской Германии Г. Герингом была сформулирована задача № 2 для немецких физиков [10]... Конечно, выяснение «какая из диктатур лучше» — занятие не первостепенной важности, но...
...Но полвека спустя, после публикации в «АиФ» заметки «Дозиметр сделаем сами» [11], автор был приглашен в институт на ул. Расплетина, где ему, предварительно погрозив уголовным преследованием за всю его деятельность, показали «правильные» приборы. Однако, к искреннему удивлению институтских профессионалов, они почему-то почти не реагировали на излучение тумблера, снятого со щитка немецкого бомбардировщика, сбитого под Москвой в 1941 году. «Какой в нем радиоизотоп?» — спрашивали они автора...
Можно было бы, казалось, и раньше сообразить, что полторы тысячи лет многовато для любого прибора. Но уж очень соблазняла технологическая простота извлечения радия. И очень хотелось принести «пользу»...
Здесь уместно заметить, что шкалы и стрелки современных светящихся приборов светят не хуже прежних. И их люминофоры также возбуждаются радионуклидами. Но, конечно, не радием- 226... Уже давно в этом качестве используют источники очень мягкого p-излучения, имеющие к тому же и небольшой период полураспада. Один из них — тритий (в «твердотельных» соединениях, конечно), другой — прометий-147. Их излучение полностью поглощается в слое наносимого на краску прозрачного покрытия.
Конечно, вероятность войти в непосредственный контакт с радиоизотопами, «вышедшими из-под контроля», тем выше, чем обширнее область их применения. В немалой степени это относится к радиоизотопам, которые используются в медицинской практике [8]. Нижеследующий перечень поможет сориентироваться и среди них:
Натрий-22 используется для определения скорости кровотока и проницаемости сосудов. Цезий-137 — источник -/-излучения для лучевой терапии и радиационной стерилизации. Серебро-111 — для лучевой терапии, злокачественных опухолей. Стронций-85 и -89 используется в качестве аппликаторов для лечения кожных и глазных болезней. Радий-226 используется для получения радона- 222. Галлий-72 применяют для диагностики и лечения костных опухолей. Таллий-199, -201 — при исследованиях нарушений сердечно-сосудистой системы, для венографии. Таллий-204 применяют в качестве аппликаторов в дерматологии и офтальмологии. Ит- грий-90 используется в виде коллоидных суспензий, микросфер, гранул при лучевой терапии опухолей кожи и подкожной клетчатки, для терапии злокачественных новообразований, расположенных на поверхности тела, опухолей мозга, основания черепа, гипофиза. Церий-144 применяют как аппликатор при лечении рака кожи. Европий-155 используется для медицинской гаммаграфии; европием-152 лечат новообразования. Тулий-170 — медицинская радиография, лечение опухолей. Лютепий-177 используется в виде коллоидных растворов для лечения опухолей. Калифорний-252 — контактная терапия злокачественных опухолей, нейтронная радиохирургия. Фосфор-32 — диагностика и лечение злокачественных опухолей. Висмут-206 используется в виде коллоидного раствора для лечения лимфогранулематоза и лимфатической лейкемии. Тантал-182 применяют для внутритканевой у-терапии в виде отрезков проволоки, покрытых слоем золота или платины («отрезающего» р-излучение тантала). Кислород-15 используется для исследования легочной вентиляции, скорости кровотока, процесса поглощения кислорода в сердечной мышце и головном мозге. Молибден-99 используется в качестве материнского радионуклида (генератора) технеция-99ш. Последний в форме различных фармакологических препаратов используют для визуализации внутренних органов, оценки состояния щитовидной железы, слюнных желез, сердца, крупных сосудов, скелета, головного мозга и пр. (вводимое человеку количество технеция-99ш при исследовании почек и печени — 37 МБк, щитовидной железы — 9 МБк, головного мозга — 185 МБк, при определении минутного объема сердца — 74 МБк). Бром-82 используется для лечения некоторых злокачественных опухолей. Йод-131, -125 — диагностика (широкое применение) и лечение. Радон-222 используют при лечении ряда хронических заболеваний в виде радоновых ванн, орошений и ингаля- 28
ций (с этой целью используют радоновые воды с активностью от 185 до 4450 Бл/л и более). Кобальт-60 используется в качестве источника у-излучения в технике и медицине, «заряда» кобальтовой пушки. Рутений-106 применяют в аппликаторах при лучевой терапии злокачественных опухолей глаза.
В медицинской практике используются также: сера-35, селен-35, хром-51, фтор-18, хлор-36, ксенон-133, железо-52... И этот ряд, конечно, постоянно чем-то пополняется.
Одно из самых первых применений радионуклидов состояло в том, что их стали использовать в качестве своего рода «метки». Суть этого метода — его стали называть методом меченых атомов — чрезвычайно проста. Радиоизотоп, добавленный в стабильный элемент, может сделать «видимым» распределение этого элемента в той или иной структуре, поскольку как химический элемент он ничем от своего стабильного собрата не отличается. Так, добавка калия-42 в почву, питающую растение, позволит увидеть, как именно распределяется калий в его листьях (лист прижимают к фотопластинке, на которой и отпечатывается «фотопортрет» калия). В качестве меток могут быть использованы, конечно, самые разные радиоизотопы. Но чаще других встречаются следующие: калий-42, магний-28, кальций-45, стронций-85 и -89, цинк-65, кадмий-109, ртуть-203, алюминий-26, скандий-46, углерод-14, олово-113 и -121, свинец-212, гафний-175 и -181, фосфор-32, сурьма-125, висмут-206, -207, -210 и -213, ванадий-48 и -49, нио- бий-95, тантал-182, теллур-122 и -129, хлор-36, бром-80ш и -82, рений-183 и -186, рутений-97, -103 и -106, осмий-191 и -193, палладий-103, иридий-190, -192 и -194, платина-197.
Радионуклиды используются и в так называемом активационном анализе. Этот метод определения качественного и количественного состава вещества основан на измерении излучения радиоактивных ядер изотопов, образовавшихся в этом веществе под воздействием потока нейтронов, заряжен чныхастиц (протонов и др.) или у-квантов, излучаемых специальным источником. Иными словами, вещество, реагируя на внешнее облучение, само становится источником ионизирующего излучения, спектр которого его и выдает.
Такого рода источники используют в разведке полезных ископаемых (радиационный каротаж), в промышленности, в,химическом производстве и пр. Заметим, что из-за высокой активности (ею компенсируют малую чувствительность радиационного детектора, принимающего переизлучение) они представляют особую опасность.
В том или ином конструктивном оформлении источник ионизирующей радиации может использоваться для просвечивания ответственных изделий, для снятия статического электричества, для непрерывного контроля толщины проката и т. п. Радиоактивной «начинкой» таких источников могут быть самые разные радио- нуклиды: тритий (в соединениях) используется для непрерывного контроля серы в керосине. Натрий-22 — в качестве позитронного источника. Цезий-137 используется в гамма-дефектоскопах. Магний-21 — генератор протонов. Барий-133 и -137m — стандартные излучатели в гамма-спектроскопии. Радий-226 используют для изготовления радий-бериллиевых источников нейтронов, в гамма- дефектоскопии металлов, в генераторах радона. Ртуть-205 — в активационном анализе. Алюминий-28 и таллий-206 — в активационном анализе. Европий-152 — в гамма-дефектоскопах. Плуто- ний-239 применяют для изготовления атомных электрических батарей, в качестве источников питания электрокардиостимуляторов, в нейтронных источниках. Америций-241 применяется в дефектоскопах, плотномерах, толщиномерах; в качестве источника мягких у-квантов, при изготовлении источников энергии с низкой тепловой мощностью, а также источников a-излучения, применяемых для снятия статических зарядов. Кюрий-242 и -244 используют в легких и компактных источниках тепла и электроэнергии. Калифорний-252 — в нейтронно-активационном анализе, в геологоразведке и при добыче полезных ископаемых, в сталелитейной, химической, нефтеперерабатывающей и угледобывающей промышленности. Титан-51 — в активационном анализе. Азот-13 — в активационном анализе сталей. Сурьма-124 применяется в качестве источника нейтронов (фотоядерная реакция На бериллии) и у-излучения. Ванадий-52 — в активационном анализе. Нио- бий-94т — в активационных детекторах. Тантал-182 — в мощных источниках промышленного использования (измерители толщины, гаммаграфия). Полоний-210 используется для изготовления полоний-бериллиевых источников нейтронов, в изотопных генераторах электроэнергии (спутники «Космос-84» и «Космос-85»), 30
в источниках тепла («Луноход-1» и «Луноход-2»), Кобальт-60 — в качестве источника у-излучения в технике и медицине.
Об активности радиоизотопных источников, входящих в такого рода приборы, можно судить по информации, приведенной в [12]. Все это довольно старые приборы. А это значит, что вероятность встретиться с любым из них особенно велика.
РРП-4 — релейный радиоизотопный взрывозащищенный прибор.
Источник: 90Sr + 90Y, активность — до 9,25 • 106Бк.
ППГР-1 — плотномер поверхностно-глубинный радиоизотопный. Источник: 137Cs, активность — 1,28 ■ 107 Бк.
Прибор используется при изысканиях под мелиоративное, гидротехническое, водохозяйственное, гражданское и промышленное строительство, при строительстве автомобильных дорог, в орошаемом и осушаемом земледелии, почвоведении.
ПР-1025М — плотномер радиоизотопный. Рабочий источник: l37Cs, активность — 6,35 ■ 10'° Бк; контрольный: l37Cs, активность — 3,20 ■ 108 Бк.
Прибор используется при измерении плотности жидких сред и пульп в металлургической, угольной, нефтяной и других областях промышленности. Может использоваться в качестве датчика в системах автоматического регулирования.
РПП-1 — радиоизотопный плотномер переносный. Источник: 137Cs, у-поле на расстоянии 1 м — 2,3 ■ 10"8 Р/с.
Прибор используется для измерений плотности в элементах строительных и промышленных конструкций в полевых условиях.
РПП-2 — радиоизотопный плотномер переносный. Источник: 137Cs, у-поле на расстоянии 1 м — 5,8 • 10"8 Р/с.
Прибор используется для измерения плотности бетонов и грунтов в поверхностном слое глубиной до 30 см.
ВПГР-1 — влагомер поверхностно-глубинный радиоизотопный.
Источник: плутоний-бериллиевый, излучающий 5 ■ 104нейтрон/с.
Используется для измерения объемной влажности грунтов, бетонов и других материалов неорганического происхождения в гидромелиоративном и гидротехническом строительстве.
ПРИЗ-1 — пылемер радиоизотопный переносный. Источник: |4С, активность — 5 ■ 104 Бк.
Используется для определения концентрации нерадиоактивной пыли в атмосфере (по осадку на фильтре).
ПРИЗ-2 — концентратомер пыли радиоизотопный переносный. Источник: |47Рш, активность — 1О7...1О8 Бк.
РВПП-1-ШВ1 — влагомер-плотномер радиоизотопный переносный. Источники: 137Cs, у-поле на расстоянии 1 м — 5,8 • 10 s Р/с; плутоний-бериллиевый, излучающий 5 • 104 нейтрон/с.
РТК-1 — прибор радиоизотопный многоцелевой. Источник: 137Cs, активность — 1,3 ■ 1010 Бк.
РИД-6М — радиоизотопный извещатель дыма. Активность а-ис- точника 1,85 • 105 Бк. Рентгеновское и у-поле на поверхности прибора — 0,3 мР/ч.
Прибор предназначен для обнаружения очагов загорания по появлению дыма.
Среди «вышедших из-под контроля» источников радиации извещатели дыма опасны не только своей массовостью, но и тем, что после демонтажа попадают, как правило, в обычный мусор. РИД-6М относительно безопасен лишь там, где он и должен стоять, то есть — на потолке. Опасность радиационного поражения от этого источника быстро увеличивается при приближении к нему. А сама его капсула с а-излучающей «начинкой», разбитая по неосторожности или из любопытства, это уже по-настоящему опасный источник радиации.
«...Целый ящик пожарных извещателей, содержащих радиоактивный порошок, обнаружен на пустыре у платформы Северянин» [25, с. 58].
Но вышеперечисленные излучатели вовсе не самые мощные из того, что выпускала наша промышленность. В приложении 3 приведен далеко не полный список излучателей, активность которых много выше.
В какой мере может быть опасен такой источник? Извлеченный из своего свинцового контейнера — в высшей мере (эта «расстрельная» формула здесь вполне уместна). Но если в неповрежденном виде такой излучатель смертельно опасен ближайшему окружению, то разрушенный и рассеянный он нанесет всему живому не менее серьезные, а лишь менее очевидные повреждения.
Радионуклиды входят и в криминальный оборот...
В 1977 году правительство США недосчиталось 3,5 т плутония и высокообогащенного урана... Более того, вообще неизвестно, сколько призведено плутония на самом деле: расхождения в данных Департамента энергетики США составили 20 т...
В декабре 1991 года на перерабатывающем заводе в г. Даунри (Шотландия) недосчитались 10 кг обогащенного урана...
В Японии обнаружено 70 кг неучтенного оружейного плутония...
В 1994 году в Удмуртии раскрыта группировка, через руки которой прошло предположительно 100 кг металлического урана. 5,5 кг урана-238 изъято у сотрудника Федерального ядерного центра, 1 кг урана обнаружен в Сочи...
В аэропорту Мюнхена задержаны три пассажира, прилетевшие из Москвы, у которых обнаружено 350 г плутония-239... [25, с. 132, 133].
BD1BD1+Unnr+UnnrРис. 4. Схема включения счетчика ГейгераРис. 4. Схема включения счетчика Гейгера
BD1
BD1
+Unnr
+Unnr
Рис. 4. Схема включения счетчика Гейгера
Рис. 4. Схема включения счетчика Гейгера
Радиационные детекторы
Практически единственным доступным радиолюбителю датчиком ионизирующей радиации является счетчик Гейгера (Гейгера- Мюллера). Этот на удивление простой прибор, изобретенный в 1908 году для нужд зарождавшейся ядерной физики, не утерял своей актуальности и сегодня.
Счетчик Гейгера представляет собой вакуумированный баллон с двумя электродами, в который введена газовая смесь, состоящая из легкоионизируемых неона и аргона с небольшой добавкой галогена — хлора или брома. К электродам прикладывают высокое напряжение, которое само по себе не вызывает каких-либо разрядных явлений (рис. 4).
В этом состоянии счетчик будет пребывать до тех пор, пока в его газовой среде не возникнет центр ионизации — след из ионов и электронов, порождаемый пришедшей извне ионизирующей частицей. Первичные электроны, ускоряясь в электрическом поле, ионизируют «по дороге» другие молекулы газовой среды, порождая все новые и новые электроны и ионы. Развиваясь лавинообразно, этот процесс завершается образованием в межэлектродном пространстве электронно-ионного облака, резко увеличивающего его проводимость. В газовой среде счетчика возникает разряд, видимый (если баллон прозрачный) даже простым глазом.
Обратный процесс — возвращение газовой среды в ее исходное состояние — происходит под действием содержащегося в ней галогена, который способствует интенсивной рекомбинации зарядов. Но этот процесс идет значительно медленнее. Отрезок времени, необходимый для восстановления радиационной чувст-
вительности счетчика и фактически определяющий его быстродействие — так называемое «мертвое» время, — является важной паспортной характеристикой счетчика.
Галоген — расходуемая часть газовой среды счетчика. Но эта часть столь велика, что в режиме фонового счета ее хватило бы на столетия (наработка по гало-
гену, например, счетчика СБМ20 составляет не менее 2 • 10ю импульсов).
Счетчики такого типа называют галогеновыми самогасящими- ся. Отличаясь самым низким напряжением питания, превосходными параметрами выходного сигнала и достаточно высоким быстродействием, они оказались особенно удобными для применения в качестве датчиков ионизирующего излучения в бытовых приборах радиационного контроля.
Счетчики Гейгера способны реагировать на самые разные виды ионизирующего излучения — а, р, у, ультрафиолетовое, рентгеновское, нейтронное. Но реальная спектральная чувствительность счетчика зависит от его конструкции.
Чаще встречаются счетчики с цилиндрическим баллоном, выполненным из нержавеющей стали толщиной 0,05....0,06 мм. Баллон в таком счетчике является и его катодом. Спектральная чувствительность такого тонкостенного счетчика ограничена у- и жестким р-излучением.
Счетчики со стеклянным баллоном чувствительны лишь к у-из- лучению (стекло толщиной в 1 мм для p-излучения является почти непреодолимой преградой). Катодом в таких счетчиках служит тонкий проводящий слой, нанесенный на внутреннюю поверхность стекла. Практически полностью теряет чувствительность к P-излучению и счетчик с толстостенным (более 0,2 мм) металлическим баллоном.
В счетчиках Гейгера, предназначенных для регистрации мягкого p-излучения, делают специальные окна из очень тонкой слюды.
Окно рентгеновского счетчика изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового — из кварцевого стекла.
В счетчик нейтронов вводят бор, при взаимодействии с которым поток нейтронов преобразуется в легкорегистрируемые а-ча- стицы. Фотонное излучение — ультрафиолетовое, рентгеновское, у-излучение — счетчики Гейгера воспринимают опосредованно: через фотоэффект, комптон-эффект, эффект рождения пар; в каждом случае происходит преобразование взаимодействующего с веществом катода излучения в поток электронов.
Каждая фиксируемая счетчиком Гейгера частица возбуждает в Нем короткий (доли миллисекунды) импульс тока. Число импульсов, возникающих в единицу времени — скорость счета счетчика Гейгера, — зависит от уровня ионизирующей радиации и напря-
Рис. 6. Зависимость скорости счета в счетчике Гейгера от уровня ионизирующей радиации при ие слишком высоких ее уровняхРис. 6. Зависимость скорости счета в счетчике Гейгера от уровня ионизирующей радиации при ие слишком высоких ее уровняхРис. 7. «Ход с жесткостью» в счетчике СБТ9Рис. 7. «Ход с жесткостью» в счетчике СБТ9Рис. 5. Типичная зависимость скорости счета от напряжения питания в галогеновых самогасящихся счетчиках Гейгера (а); она же в счетчике СБМ20 (б)Рис. 5. Типичная зависимость скорости счета от напряжения питания в галогеновых самогасящихся счетчиках Гейгера (а); она же в счетчике СБМ20 (б)
Рис. 6. Зависимость скорости счета в счетчике Гейгера от уровня ионизирующей радиации при ие слишком высоких ее уровнях
Рис. 6. Зависимость скорости счета в счетчике Гейгера от уровня ионизирующей радиации при ие слишком высоких ее уровнях
Рис. 7. «Ход с жесткостью» в счетчике СБТ9
Рис. 7. «Ход с жесткостью» в счетчике СБТ9
Рис. 5. Типичная зависимость скорости счета от напряжения питания в галогеновых самогасящихся счетчиках Гейгера (а); она же в счетчике СБМ20 (б)
Рис. 5. Типичная зависимость скорости счета от напряжения питания в галогеновых самогасящихся счетчиках Гейгера (а); она же в счетчике СБМ20 (б)
жения на его электродах. Типичный график зависимости скорости счета от напряжения питания Unm показан на рис. 5, а. Здесь UHC — напряжение начала счета; Umin и Umax — нижняя и верхняя границы рабочего участка, так называемого плато, на котором скорость счета почти не зависит от напряжения питания счетчика. Рабочее напряжение Up обычно выбирают в середине этого участка. Ему соответствует N(UP) — скорость счета в этом режиме. На рис. 5, б приведена зависимость N(Unm) для счетчика СБМ20, находящегося в поле ионизирующей радиации, примерно в 1000 раз превышающей уровень естественного радиационного фона.
Зависимость скорости счета от уровня радиационного облучения счетчика — важнейшая его характеристика. График этой зависимости имеет почти линейный характер, и поэтому нередко радиационную чувствительность счетчика выражают через 36
имп/мкР (импульсов на микрорентген; эта размерность следует из отношения скорости счета — имп/с — к уровню радиации — мкР/с). На рис. 6 приведен график этой зависимости для счетчика СБМ20.
В тех случаях, когда она не указана (нередких, к сожалению), судить о радиационной чувствительности счетчика приходится по другому его, тоже очень важному параметру — собственному фону. Так называют скорость счета, причиной которой являются две составляющие: внешняя — естественный радиационный фон, и внутренняя — излучение радионуклидов, оказавшихся в самой конструкции счетчика, а также спонтанная электронная эмиссия его катода.
Еще одной важной характеристикой счетчика Гейгера является зависимость его радиационной чувствительности от энергии (жесткости) ионизирующих частиц. На профессиональном жаргоне график этой зависимости называют «ходом с жесткостью». В какой мере эта зависимость важна, показывает график на рис. 7. «Ход с жесткостью» будет влиять, очевидно, на точность проводимых измерений.
Не обсуждая вопрос о том, нужна ли высокая точность измерений бытовому радиометру, заметим, что подобные приборы про-
Рис. 8. Включение трехэлектродного счетчика Гейгера (а); зависимость его радиационной чувствительности от напряжения на управляющем электроде (6)Рис. 8. Включение трехэлектродного счетчика Гейгера (а); зависимость его радиационной чувствительности от напряжения на управляющем электроде (6)рекомендуют справочникирекомендуют справочникиРис. 9. Включение многосекционного счетчика Гейгера для работы в полях нонизнрующей радиации высокой интенсивностиРис. 9. Включение многосекционного счетчика Гейгера для работы в полях нонизнрующей радиации высокой интенсивности(рис. 9). Постоянная(рис. 9). Постоянная
Рис. 8. Включение трехэлектродного счетчика Гейгера (а); зависимость его радиационной чувствительности от напряжения на управляющем электроде (6)
Рис. 8. Включение трехэлектродного счетчика Гейгера (а); зависимость его радиационной чувствительности от напряжения на управляющем электроде (6)
рекомендуют справочники
рекомендуют справочники
Рис. 9. Включение многосекционного счетчика Гейгера для работы в полях нонизнрующей радиации высокой интенсивности
Рис. 9. Включение многосекционного счетчика Гейгера для работы в полях нонизнрующей радиации высокой интенсивности
(рис. 9). Постоянная
(рис. 9). Постоянная
мышленного изготовления отличаются от любительских лишь коррекцией счетчика Гейгера по жесткости. Для этого на него надевают «рубашку» — пассивный фильтр. Этот фильтр должен, во- первых, «отрезать» посторонние излучения (прежде всего, р-излу- чение), и, во-вторых, своей приблизительно обратной по отношению к счетчику жесткостной характеристикой скомпенсировать «ход с жесткостью» самого счетчика. Некоторые из промышленных дозиметров учитывают также и спонтанную активность счетчика Гейгера.
То, что счетчик Гейгера является лавинным прибором, имеет и свои минусы — по реакции такого прибора нельзя судить о первопричине его возбуждения. Выходные импульсы, генерируемые счетчиком Гейгера под действием ос-частиц, электронов, у-квантов (в счетчике на все эти виды излучения реагирующем), ничем не различаются. Сами частицы, их энергии совершенно исчезают в порождаемых ими лавинах-близнецах.
В принципе регулировать радиационную чувствительность счетчика Гейгера можно изменением напряжения питания в пределах от напряжения начала счета до выхода на плато: ипИте[инс, Umin]. Но этот режим весьма неустойчив, и в сколько-нибудь серьезных случаях полагаться на него нельзя.
Стабильная регулировка чувствительности возможна лишь в трехэлектродном счетчике Гейгера, в котором от напряжения на управляющем электроде зависят конфигурация и объем пространства, в котором возможны лавинные вспышки. На рис. 8, а показана схема включения такого счетчика, а на рис. 8, б — зависимость его радиационной чувствительности от напряжения на управляющем электроде.
Однако трехэлектродные счетчики Гейгера широкого распространения не получили. Причина в генераторе Uynp. Электроника, учитывающая реальную радиационную чувствительность двухэлектродного счетчика Гейгера, оказалась проще, нежели этот высоковольтный источник.
В бытовых дозиметрических приборах быстродействие счетчика Гейгера не является сколько-нибудь лимитирующим фактором (человек должен обнаружить источник радиации до того, как это быстродействие ему потребуется). Поэтому нет необходимости включать многоанодный счетчик Гейгера так, как это обычно
времени при прямом объединении даже всех десяти анодов счетчика СБТ10, самого многосекционного из отечественных, остается еще достаточно малой (R • п • Са = 15 • 106 ■ 10 • 5 ■ 10"12 = 0,75 мс), чтобы практически никак не влиять на результат измерений даже в полях, тысячекратно превышающих уровень естественного радиа
ционного фона.
Есть ли счетчики Гейгера, способные реагировать на а-излуче- ние — одного из самых опасных для человека?
Оценим способность счетчиков, имеющих слюдяные окна (другие можно и не рассматривать), реагировать на а-излучение того же плутония-239 (Еа = 5,16 МэВ). Пробег в воздухе его ос-частиц около 3,5 см. Слюда плотностью 2,8 г/см3 (она плотнее воздуха примерно в 2200 раз) и толщиной 10 мкм (10"3см) эквивалентна воздушной «подушке» толщиной 2200 ■ 10"3 = 2,2 см. То есть, счетчик со слюдяным окном 10-микронной толщины сможет обнаружить излучение плутония-239, если сблизится с ним практически вплотную. Во всяком случае, «зазор» между излучателем и счетчиком должен быть меньше 3,5 — 2,2 = 1,3 см.
Из счетчиков отечественного производства слюду примерно такой толщины имеют СБТ7 и СБТ11. Еще тоньше слюда в счетчике СБТ9 (4...5 мкм), но из-за маленького окна (0,2 см2) его сс-чув-
ствительность очень невелика. Но — и это важно! — не равна нулю, как у многих других.
Практически непригодны для обнаружения a-излучения счетчики СБТ10 (воздушный эквивалент его слюды — 2,6...3,7 см), СИ8Б (3,1...3,7 см), СИ13Б и СИМБ (2,9...3,1 см) и тем более металлические счетчики Гейгера (более 40 см).
В приложении 2 приведены основные параметры самогася- щихся галогеновых счетчиков Гейгера отечественного производства. О реальном существовании и доступности приведенных здесь «-чувствительных счетчиков СИ9А-М, «Бета-1» и Бета-2», судить пока трудно: в «железе» их мало кто видел...
Счетчик Гейгера — ключевой элемент в приборе радиационного контроля. Но это понимали и в Средмаше...
ИЗ ОБРАЩЕНИЯ АВТОРА К ДЕЛЕГАТАМ СЪЕЗДА НАРОДНЫХ ДЕПУТАТОВ(06 июня 1989 г.)
...Мы говорим об общедоступных приборах радиационного контроля уже более трех лет. И без видимых результатов. Нетрудно, конечно, догадаться об истинных причинах такого положения дел — об интересах ведомств, не желающих здесь для себя никаких перемен. Но нам, поудивлявшись и повозмущавшись, следовало бы познакомиться и с техникой их противодействия.
Как известно, любой прибор радиационного контроля должен содержать датчик ионизирующей радиации. Самый простой из них — так называемый счетчик Гейгера — представляет собой баллон с двумя электродами, наполненный газом. Так вот, этот простейший датчик ионизирующей радиации никогда не был у нас в свободной продаже. По нынешний день включительно. Более того, вскоре после чернобыльской катастрофы магазин-монополист «Изотопы» прекратил продажу счетчиков Гейгера и предприятиям. Вот и вся техника противодействия: ведомства сохранили за собой абсолютный контроль над производством и распределением этого ключевого элемента.
Но это препятствие, после снятия разного рода секретностей, — последнее. Общедоступность датчиков ионизирующей радиации поставит атомно-изотопные ведомства под общественный контроль немедленно. Даже если наша электронная промышленность ничего более не сделает, тысячи и тысячи приборов радиационного контроля будут изготовлены буквально в считанные часы: благо у нас миллионы людей обладают достаточной для того квалификацией. И пусть это будут не дозиметры, а лишь простые приборы, способные только обнаружить радиационную «грязь». Оставим дозиметрию дозиметристам, если они того и на самом деле хотят...
Товарищи! Пригласите на «ковер» съезда атомных, электронных и медицинских министров. Пригласите и потребуйте объяснений. И задайте им простой вопрос: «Почему у них (здесь можете назвать любую цивилизованную страну мира) можно, а у нас — нельзя?» А от тех, кто их заменит, потребуйте немедленного расширения производства этой буквально копеечной по себестоимости продукции. И свободной ее продажи с завтрашнего дня, начав с уже имеющихся запасов.
Еше раз обращаю ваше внимание на то, что общедоступность датчиков ионизирующей радиации — это ключ к разрешению множества проблем, связанных с радиационным загрязнением среды, здоровьем ныне живущих и будущего поколения. Но ключ этот по сей день находится в чужих руках...
ФРАГМЕНТЫ СОВЕЩАНИЯ В СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР (1990 г.)
...Автор: Я могу назвать не менее 25 предприятий, начиная с Зеленограда и кончая Фрунзе, готовых немедленно начать выпуск приборов радиационного контроля для населения. Проблема одна — счетчики Гейгера, они не могут купить их нигде...
Представитель Средмаша: Просто их не хватает...
А.: Странно... Один только Саранск производит несколько сот тысяч в год... Не говоря уж о выпущенных за последние 10—20 лет... Но, может быть, тогда не следует продавать счетчики Гейгера за границу (демонстрируется СБТ9 в экспортном исполнении)?..
Представитель Средмаша: Ну, это ничего не значит...
А.: Один из последних зарубежных покупателей, узнав о наших трудностях, готов вернуть свою партию (после публикации в АиФ [11] автор получил множество писем от людей, имевших прямое отношение к производству и распределению счетчиков Гейгера, и был явно информированней многих своих собеседников). Что мешает это сделать?..
Представитель Средмаша: ..?
Ю. А. Израэль, председатель Госкомитета по гидрометеорологии: Ваши индикаторы — это плохие приборы...
А.: Юрий Антониевич, это не плохие, а совсем другие приборы. Органолептические и измерительные приборы вообще нельзя сравнивать, у них разное назначение. Заметьте, что человек как вид сформировался, пользуясь только (!) органолептической оценкой окружающего. Согласитесь, в этом что-то есть... Постоянный радиационный контроль и минимизация облучения — это плохо? Ваша уверенность в том, что дозиметры лучше радиационных индикаторов, имеет очевидные последствия: население не имеет ни тех, ни других. Бытовых дозиметров нет потому, что они сложны и дороги,
а радиационных индикаторов потому, что они «плохие». Сориентировав таким образом нашу промышленность, вы внесли свой вклад в нынешнее положение дел: не было у населения приборов дозиметрического контроля до Чернобыля, нет их и сегодня...
...Сегодня счетчики Гейгера уже доступны радиолюбителям. Хотя эйфория на этот счет, пожалуй, преждевременна: практически единственное место в Москве, где можно их приобрести, — это Митинский радиорынок (обретший наконец статус законного — преследуемый милицией, он многие годы кочевал по Рижской железной дороге от Покровского-Стрешнева до Малиновки). Здесь счетчики Гейгера появились сразу после публикации в журнале «Радио» описания самодельного дозиметра [15] и не исчезают вот уже более 10 лет. Правда, есть и еще один продавец — все тот же магазин «Изотопы». Но, назначив за те же счетчики непомерно высокую цену, магазин явно незаинтересован в их реализации. Похоже, что прежний административный запрет на продажу счетчиков Гейгера населению лишь модифицировался — он стал экономическим...
Однако профессионалы чаще используют другой тип радиационного детектора — сцинтиллятор. Его основой служат некоторые вещества — их называют фосфорами, — реагирующие на проникающую в их толщу ионизирующую частицу короткой вспышкой света. Вот некоторые из таких веществ: NaJ • Tl (йодистый натрий, модифицированный таллием), KJ • Tl, CaJ • Tl, CsJ, LiJ • Tl, CdWO4, CaWO4, ZnS • Ag, CdS • Ag.
Вспышка фосфора преобразуется в электрический импульс приближенным к нему фоточувствительным прибором. Как правило, в этом качестве используют фотоумножители (ФЭУ).
Сцинтилляционный детектор, не являющийся лавинным прибором, имеет перед счетчиками Гейгера ряд важных преимуществ. Во-первых, по амплитуде и длительности вспышки можно судить о типе и энергии породившей ее частицы (очень легко, например, отличить вспышку, порожденную а-частицей, от вспышки, вызванной электроном). Во-вторых, он способен различать импульсы, разделенные очень малыми временными интервалами, то есть имеет, как говорят, высокую разрешающую способность. В-третьих, фосфоры являются, как правило, значительно более эффек-
тивными регистраторами ионизирующих частиц, нежели счетчики Гейгера того же объема.
Но сцинтиллятор не просто фосфор. Для того чтобы фотоприемник мог зарегистрировать возможно большее число вспышек фосфора, его помещают в светонепроницаемый металлический баллон, внутренняя поверхность которого имеет хорошо отражающее свет покрытие (обычно это магнезия). Баллон должен иметь очень тонкое «дно», возможно меньше ослабляющее проникающее в фосфор ионизирующее излучение, и прозрачное выходное окно, защищающее его от неблагоприятных воздействий внешней среды. Оптические потери, набегающие на внутрибалонных отражениях и на переходе фосфор-ФЭУ, всемерно минимизируют. Иными словами, сцинтилляционный детектор уже сам по себе является оптико-электронным прибором.
Сцинтилляторы с различными фосфорами, большие и малые по объему, с «окнами» диаметром от 10...15 мм до 100 мм и более выпускались нашей промышленностью многие годы. Но если счетчики Гейгера стали в конце концов нам доступны (хотя их выпуск в открытую продажу тормозился еще несколько лет и после Чернобыля), то со сцинтилляторами этого так и не случилось...
Для радиолюбителя могут представлять интерес сцинтилляционные детекторы с жидкими фосфорами, которые нетрудно изготовить самому. В табл. 1 приведен перечень веществ, которые, будучи растворенными в ксилоле (концентрация — несколько граммов на литр), становятся такими фосфорами.
Таблица 1 Относительная эффективность преобразования фосфоров, растворенных в ксилоле (за единицу принята эффективность преобразования кристалла антрацена) [13, с. 354]
Вещество
Эффективность преобразования
Антрацен
0,060
Антраиловая кислота
0,15
Дифенилбутадиен
0,12
Дифенилгексатриен
0,14
Дюрен
0,048
Флуорантен
0,075
Метил р-амитнобензоат
0,062
Окончание табл. 1
Вещество
Эффективность преобразования
Фенил а-нафтиламин
0,23
р-терфенил
0,48
т-терфенил
0,20
Карбазол
0,12
Флуорен
0,15
Нафталин
0,032‘
а-нафтиламин
0,17
р-нафтиламин
0,13
Пирен
0,086
Стильбен
0,038
Но сцинтилляционный детектор с жидким фосфором замечателен не только своей простотой. Если в этот раствор поместить, например, подозрительное на a-загрязнение зерно, то в соприкасающемся с ним тончайшем слое фосфора возникнут световые вспышки, которые легко зарегистрирует фотоумножитель (а-излу- чение с поверхности объекта сложной конфигурации счетчиком Гейгера, скорее всего, вообще не удастся обнаружить).
Электронная часть дозиметрического прибора со сцинтилляционным детектором не представляет для радиолюбителя каких-то особых трудностей (с. 141—143, рис. 79—81).
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля можно разделить на три типа. Первый — радиационные индикаторы — своего рода «органолептические» приборы, включающие в спектр воспринимаемого человеком и ионизирующую радиацию. Второй — пороговые дозиметры, способные работать в автоматизированных системах. Третий — измеряющие дозиметры того или иного назначения.
Радиационные индикаторы
К радиационным индикаторам может быть отнесен любой прибор, информирующий человека об ионизирующей радиации «органолептически», подобно тому, как это делают наши органы чувств.
Важность таких приборов обычно недооценивают. Хотя только с их помощью человек обретает способность реагировать на новую опасность так, как это принято в мире живого: что-то сомнительное должно обнаруживаться заблаговременно, на большом удалении, на следовом уровне малых концентраций.
Укажем на важнейшие отличия прибора, реагирующего на радиационную опасность «органолептически». Прежде всего, он должен обладать высокой, «подфоновой» чувствительностью, то есть, способностью реагировать не только на появление источников радиации, но и на естественный радиационный фон. Высокая радиационная чувствительность прибора не только позволит заметить источник радиации на большом удалении, но и даст уверенность в том, что прибор находится в рабочем состоянии, — весьма своеобразный радиационный фон работает здесь своего рода тест- генератором.
Прибор должен быть чувствительным к самым разным ионизирующим излучениям, то есть установленный в нем радиационный Детектор должен обладать возможно большей спектральной «ши- Рокополосностью». Во всяком случае, спектр его восприятия не
Рис. 10. Зависимость акустической активности (числа щелчков в единицу времени)в радиационном индикаторе от уровня ионизирующей радиацииРис. 10. Зависимость акустической активности (числа щелчков в единицу времени)в радиационном индикаторе от уровня ионизирующей радиацииРис. 11. Принципиальная схема радиационного индикатораРис. 11. Принципиальная схема радиационного индикатора
Рис. 10. Зависимость акустической активности (числа щелчков в единицу времени)в радиационном индикаторе от уровня ионизирующей радиации
Рис. 10. Зависимость акустической активности (числа щелчков в единицу времени)в радиационном индикаторе от уровня ионизирующей радиации
Рис. 11. Принципиальная схема радиационного индикатора
Рис. 11. Принципиальная схема радиационного индикатора
должен быть чем-то искусственно ограничен (в измеряющих приборах это делают почти всегда).
Энергопотребление индикатора должно быть сведено к величине, обеспечивающей непрерывную его работу так долго, как это может потребоваться. Надо сказать, что запас средств у радиоконструктора здесь невелик: это КМОП-микросхемы и мик- ромощные компараторы.
Как функциональный преобразователь радиационный индикатор должен быть линеен. То есть уровень ионизирующей радиации на его «входе» должен трансформироваться в величину какой- то другой природы на «выходе» так, например, как это показано на графике (рис. 10), где D — уровень ионизирующей радиации, а N — плотность акустических импульсов.
И еще. Деление воспринимаемого на «можно» и «нельзя» не может быть функцией радиационного индикатора (этого не делают и органорецепторы). Его обязанность — лишь довести до сведения. Только это!..
Простой радиационный индикатор
Его принципиальная схема показана на рис. 11.
Здесь BD1 — датчик ионизирующей радиации — счетчик Гейгера типа СБМ20. Высокое напряжение на его аноде формирует блокинг-генератор (VT1, Т1 и др.). На повышающей обмотке I трансформатора Т1 периодически с частотой в несколько герц (f s 1/R6C5) возникают импульсы напряжения, амплитуда которых близка к Цшп = (Uc6 - 0,5) ■ n,/n2 = (9 - 0,5)420/8 = 450 В (Uc6 = 9 В — напряжение питания блокинг-генератора, 0,5 В — импульсное напряжение насыщения транзистора КТ3117А; п, и п2 — число витков в обмотках I и II трансформаторов). Эти импульсы через диоды VD1 и VD2 заряжают конденсатор С1, который и становится таким образом источником питания счетчика Гейгера. Диод VD3, демпфируя обратный импульс напряжения на обмотке II, препят- 46
ствует переходу блокинг-генератора в режим значительно более высокочастотного ЕС-генератора.
При возбуждении счетчика Гейгера р-частицей или у-квантом в нем возникает импульс тока с коротким фронтом и затянутым спадом. Соответственно импульс напряжения такой же формы возникает на его аноде. Его амплитуда — не менее 50 В.
Назначение одновибратора, выполненного на элементах DD1.1 и DD1.2, состоит в том, чтобы преобразовать импульс, снятый с анода счетчика Гейгера, в «прямоугольный» импульс цифрового стандарта длительностью 1ИМП = 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 106 • 0,01 • 10"6 = 7 мс. В его формировании важную роль играет резистор R2 — он ограничивает ток в защитных диодах микросхемы до величины, при которой «нулевое» напряжение на входе 8 DD1.1 остается в пределах [Uo].
Этот 7-миллисекундный «единичный» импульс поступает на вход 6 мультивибратора, выполненного на элементах DD1.3 и
Рис. 12. Печатная плата индикатораРис. 12. Печатная плата индикатораб)б)Рис. 13. Монтаж оксидного конденсатора (а) и резистора (б)Рис. 13. Монтаж оксидного конденсатора (а) и резистора (б)
Рис. 12. Печатная плата индикатора
Рис. 12. Печатная плата индикатора
б)
б)
Рис. 13. Монтаж оксидного конденсатора (а) и резистора (б)
Рис. 13. Монтаж оксидного конденсатора (а) и резистора (б)
ный к его выходам пьезоизлучатель трансформирует это возбуждение в короткий акустический щелчок.
Печатную плату индикатора изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 12, а показана монтажная ее сторона, а на рис. 12, б — конфигурация фольги под деталями (нуль-фольги).
Почти все резисторы в индикаторе МЛТ-0,125 (R1 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: Cl — К73-9; С2 — КД-26; СЗ, С7 и С8 — КМ-6 или К10-17-25; С4 и С6 - К50-40 или К50-35; С5 - K53-3O. Монтируют эти элементы на печатной плате так, как показано на рис. 13. Черными квадратами на рис. 12, б показаны соединения их «заземляемых» выводов с нуль-фольгой; черными квадратами со светлой точкой в центре — соединения с нуль-фольгой некоторых фрагментов печатного монтажа (рис. 14, г?) и вывода 7 микросхемы (рис. 14, б).
Счетчик СБМ20 фиксируют в нужном положении с помощью контактных стоек, которые можно изготовить, например, из канцелярских скрепок (рис. 15). Их внатяг надевают на выводы счетчика и припаивают к печатной плате (для прочности — с обеих сторон).
DD1.4, и создает нужные для его самовозбуждения условия*. Мультивибратор возбуждается на частоте F = 1/2 ■ 0,7 ■ R7 ■ С7 = = 1/2 • 0,7 ■ 51 - 103 - 0,01 • 10 6 = 1400 Гц, и парафазно подключен-
МикросхемаМикросхемамикросхемы К561ЛА7 (б)микросхемы К561ЛА7 (б)1 При U6e[Uo): ГДеНМ, UjelUoJ и мультивибратор может оставаться в этом состоянии неопределенно долго. И хотя к пьезоизлучателю ВА1 приложено напряжение, ток в нем отсутствует и соответственно энергопотребление мультивибратора в этом режиме будет близко к нулю.
Микросхема
Микросхема
микросхемы К561ЛА7 (б)
микросхемы К561ЛА7 (б)
Рис. 15. Крепление счетчика СБМ20 и платы на лицевой панели индикатора
Во избежание перегрева, возможного при пайке толстой стальной проволоки, рекомендуется пользоваться хорошим флюсом.
Трансформатор Т1 наматывают на кольцевом сердечнике М3000НМ (никель-марганцевый феррит) типоразмера К16 х 10 х 4,5 мм (внешний диаметр х внутренний диаметр х высота). Острые ребра сердечника заглаживают шкуркой и покрывают электрически и механически прочной изоляцией, например, обматывают тонкой лавсановой или фторопластовой лентой.
Первой наматывают обмотку I, она содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сторону, оставляя между ее началом и концом промежуток в 1...2 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и поверх наматывают обмотку II — 8 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в любой изоляции — и обмотку III — 3 витка тем же проводом. Обмотки II и III должны быть распределены по сердечнику возможно равномернее. Расположение обмоток и их выводов должно соответствовать рисунку печатной платы, а их фазировка — указанной на
Рис. 17. Лицевая панель индикатора принципиальной схеме (синфазные концы обмоток — входящие в отверстие сердечника с одной стороны — обозначены точками).
Изготовленный трансформатор покрывают слоем гидроизоляции, например, обматывают узкой полоской липкой изоленты ПВХ. На плату трансформатор крепят винтом М3 с использованием двух эластичных (не продавливающихся обмоток) шайб (рис. 16).
Смонтированную плату крепят на передней панели (рис. 17), изготовленной из ударопрочного полистирола толщиной 2 мм, к которой приклеен уголок-выгородка для размещения «Корунда» (во избежание последствий разгерметизации источники питания не рекомендуется размещать непосредственно в электронной части приборов). На этом уголке приклеены полоски того же полистирола, между которыми вводится печатная плата. Плата крепится винтом М2 к стойке-опоре, приклеенной к передней панели (рис. 15).
В передней панели вырезают отверстие диаметром 30 мм под пьезоизлучатель ЗП-1 (в образовавшееся таким образом гнездо ЗП-1 может быть вклеен или зафиксирован в нем как-то иначе).
Рис. 16. Монтаж трансформатора блокинг-генератора
С внешней стороны это отверстие может быть закрыто декоративной решеткой. На передней панели размещают и выключатель питания типа ПД9-1.
Полностью смонтированную переднюю панель вводят в корпус прибора — коробку соответствующих размеров, изготовленную из того же полистирола. В стенке корпуса, примыкающей непосредственно к счетчику Гейгера, необходимо вырезать прямоугольное отверстие размером 10 х 85 мм, которое во избежание ослабления контролируемого излучения (табл. 2) можно перекрыть лишь редкой решеткой.
Таблица 2
Материал
Толщина, мм
Кратность ослабления
Дюралюминий
1,4
9,5
Фольгированный стеклотекстолит
1,5
7
Ударопрочный полистирол
2,0
4
Изолента ПВХ
0,25
1,3
Полиэтиленовая пленка
0,05
1,1
Алюминиевая фольга
0,02
1,02
О возможных заменах. Счетчик СБМ20 выпускается в трех модификациях, различающихся, лишь оформлением выводов. Близок по своим характеристикам к СБМ20 и выпускавшийся ранее счетчик СТС5.
Может быть заменен и пьезоизлучатель ЗП-1: излучатель ЗП-22, имеющий те же размеры, практически ни в чем ему не уступает.
В блокинг-генераторе можно использовать любой среднечастотный кремниевый транзистор, имеющий импульсное напряжение насыщения не выше 0,5 В (при токе в коллекторе 1...2 А) и коэффициент усиления по току не менее 50.
Диоды VD1 и VD2 можно заменить столбом КЦ111А. При каких-либо других заменах необходимо обращать внимание на обратный ток диода — он не должен превышать 0,1 мкА. В противном случае радиационный индикатор, утеряв энергоэкономичность, превратится в весьма заурядный прибор.
Индикатор преобразует кратковременный импульс тока, возникающий в счетчике Гейгера под действием ионизирующей частицы, в акустический щелчок. И если реакция счетчика СБМ20 на 52
естественный радиационный фон составляет, скажем, 18...25 импульсов в минуту1, то именно такое пощелкивание прибора и будет слышать его владелец. Если же он приблизится к источнику радиации настолько, что интенсивность поля ионизирующего излучения, например, удвоится, то удвоится и частота этих щелчков2.
Малогабаритные радиационные индикаторы
Принципиальная схема одного из них приведена на рис. 18. Меньший по габаритам счетчик Гейгера (СБТ9) и миниатюрный источник питания (батарея 476) позволили выполнить этот инди-
1 Хф = 18...25 имп/мин для СБМ20 — величина, полученная в результате многочисленных экспериментов. И хотя указанная в справочниках фоновая скорость счета Хф < 1 имп/с (см. приложение 2) формально не расходится с этими измерениями, она поначалу вводит в заблуждение.
2 Термин «частота» здесь не совсем подходящ, поскольку возбуждение счетчика носит случайный характер. Правильнее было бы говорить о числе импульсов в единицу времени. Выражение «скорость счета», которым тоже часто пользуются, имеет именно этот смысл.
Рис. 20. Печатная плата индикатора
катор в виде значительно более компактной конструкции. Но малые размеры — не главное отличие этого прибора. Счетчик СБТ9 (рис. 19) имеет тонкое слюдяное «окно», которое делает его чувствительным не только к у- и жесткому (3-излучению (оно восприни- 54
мается через тонкостенный металлический корпус-катод), но и к мягкому р- и даже a-излучению. Правда, площадь этого окна очень невелика (~0,2 мм2) и соответственно чувствительность счетчика к мягким излучениям тоже невелика. Но она и не равна нулю, как в СБМ20.
Печатную плату индикатора изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,3—1,5 мм по описанной выше технологии Разводка проводников на одной ее стороне показана на рис. 20, а, а размещение деталей — на другой (рис. 20, б).
Счетчик СБТ9 крепят на плате проволочной скобкой, надетой внатяг на вывод анода счетчика (ее изготавливают из канцелярской скрепки и распаивают в отверстии а с двух сторон) и охватывающей его корпус-катод тонкой проволочной дужкой (отверстия б—б — для ее распайки).
Почти все резисторы в индикаторе типа МЛТ-0,125 (R1 — КИМ-0,125). Конденсаторы: Cl — К73-9; С2 — КД-26; СЗ, С7 и С6 — КМ-6 или К10-17-26; С4 — Gloria (или любой другой габаритами 06 х 13 мм); С5 — К53-30.
Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе, составленном из двух склеенных стопкой колец М3000НМ типоразмера К12 х 8 х 3 мм (то есть высота магнитопровода равна 6 мм). Его подготавливают к намотке так, как описано на с. 50.
Первой наматывают обмотку I, она содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сторону, оставляя между ее началом и концом промежуток примерно в 1 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и поверх нее наматывают обмотку II — 6 витков провода диаметром 0,15.„О,2 мм в произвольной изоляции — и обмотку III — 2 витка тем же проводом. Обмотки II и III должны быть распределены по сердечнику возможно равномернее и с учетом рисунка печатной платы. Фази- ровка обмоток должна соответствовать указанной на принципиальной схеме: синфазные выводы обмоток (входящие в отверстие сердечника с одной стороны) обозначены точками.
Изготовленный трансформатор обматывают узкой полоской липкой изоленты ПВХ и крепят на плате винтом М2,5 между двумя эластичными шайбами, подобно тому как это показано на РИС. 16.
Переднюю панель прибора и его корпус изготавливают по описанной выше технологии (рис. 17). Диаметр отверстия в передней панели под пьезоизлучатель ЗП-12 — 24 мм.
Рис. 21. Принципиальная схема индикатора
Во избежание полной потери a-чувствительности, в стенке корпуса, примыкающей к слюдяному окну счетчика Гейгера, должно быть вырезано отверстие так, как, например, показано на рис. 19, а или б. Это отверстие может иметь специальную сдвижную шторку, которую открывают лишь при сканировании поверхностей, подозрительных на загрязнение радиоизотопами мягкого излучения.
Для сохранения радиационной чувствительности индикатора к жестким излучениям, в боковой стенке корпуса, примыкающей к 56
счетчику Гейгера, нужно сделать вырез 45 х 9 мм (сплошной или состоящий из двух-трех «окон»), который может быть затянут тонким пластиком или алюминиевой фольгой (см. табл. 1).
Источник питания индикатора — б-вольтовая гальваническая батарея типа 476 — имеет диаметр 13 и высоту 25 мм. Электрическая емкость батарей этого типа от 95 до 160 мА ■ ч. Поскольку потребляемый индикатором ток не превышает 0,2 мА (в фоновых радиационных полях), то такой батареи хватит по крайней мере на 500 часов непрерывной работы.
Мощность акустического щелчка в этом индикаторе будет примерно вдвое меньше, нежели в описанном выше индикаторе с 9-вольтовым питанием: (ипит|/ипит2)2 = (9/6)2 = 2. В малогабаритном индикаторе, принципиальная схема которого приведена на рис. 21, это снижение в значительной мере компенсировано схемотехнически.
Для этого предназначена микросхема К561ЛН2, позволившая многократно уменьшить выходное сопротивление генератора, работающего на пьезоэлемент ВА1 (его электрическая емкость может доходить до 105 пФ), сократить время его перезарядки и, как следствие, насытить щелчок обертонами, сделать его значительно более четким и громким.
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фо- льгированого стеклотекстолита, используя описанные выше приемы (с. 48). Разводка проводников на одной ее стороне и размещение деталей на другой показаны на рис. 22.
Счетчик СБТ9 крепят на плате так, как это было сделано в предыдущей конструкции (отверстия б—б — для распайки проволочной дужки, охватывающей корпус счетчика).
Почти все резисторы в индикаторе МЛТ-0,125 (R1 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: С1 - КД-26; С2 - К73-9; СЗ - К53-30; С4, С6иС7 — КМ-6 или К10-17-26; С5 — Gloria или любой другой габаритами 06 х 13 мм.
Трансформатор Т1 наматывают на кольцевом ферритовом магнитопроводе М3000НМ типоразмера К16 х Юх 4,5 мм. Его подготовка описана на с. 50.
Первой наматывают обмотку I. Она содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сторону, оставляя между ее началом и концом промежуток в
SA1SA1Рис. 23. Лицевая панель индикатораРис. 23. Лицевая панель индикатораРис. 22. Печатная плата индикатораРис. 22. Печатная плата индикатораРис. 24. «Окна» в корпусе индикатораРис. 24. «Окна» в корпусе индикатора
SA1
SA1
Рис. 23. Лицевая панель индикатора
Рис. 23. Лицевая панель индикатора
Рис. 22. Печатная плата индикатора
Рис. 22. Печатная плата индикатора
Рис. 24. «Окна» в корпусе индикатора
Рис. 24. «Окна» в корпусе индикатора
..2 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и по ней наматывают обмотку II — 6 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в произвольной изоляции и обмотку III — 2 витка тем же проводом. Обмотки II и III должны быть распределены по сердечнику возможно равномернее и с учетом рисунка печатной платы. Фа- зировка обмоток должна соответствовать указанной на принципиальной схеме: синфазные выводы обмоток (входящие в отверстие сердечника с одной стороны) обозначены точками.
Изготовленный трансформатор обматывают узкой полоской липкой изоленты ПВХ и крепят на плате винтом М2,5 между двумя эластичными шайбами так, как это показано на рис. 16.
Передняя панель прибора показана на рис. 23. Здесь 1 — сама панель; 2 — приклеенная к ней П-образная выгородка для батареи питания, на которую наклеены фиксирующие печатную плату пазы 3 (все из ударопрочного полистирола); 4 и 5 — контакты для подключения батареи питания; 6 — приклеенная к передней панели полистироловая стойка с запрессованным в нее вкладышем с резьбой М2; 7 — декоративная решетка, закрывающая вырез под пьезоизлучатель ВА1 типа ЗП-12; 8 — выключатель питания типа ПД9-1.
Коробку-корпус изготавливают по описанной выше технологии (с. 51). В его стенках, примыкающих к счетчику Гейгера, де-
59
С2 2,2 500В R2 75кС2 2,2 500В R2 75кBD1BD1С4 0,01мкС4 0,01мкDD1 3DD1 388И змИ змR9 2МR9 2МR12 2,4kR12 2,4kRI Q —j— r.qRI Q —j— r.qI2MI2M0,22мк0,22мкVD4VD4R4 1МR4 1МR11 390кR11 390кВА1ЗП-1ВА1ЗП-1R7 430R7 430С716ВС716ВR5* 51 кDD1.4R5* 51 кDD1.4С6 0,22мкС6 0,22мк-L-C8-L-C80,22мк0,22мкDD1.1DD1.1+ СЮ 16В+ СЮ 16В2\ VD12\ VD12yVD2_2yVD2_VD3VD399DD1.2 сз 12 0.01мкDD1.2 сз 12 0.01мкHL1 КИПМ01А-1КHL1 КИПМ01А-1К
С2 2,2 500В R2 75к
С2 2,2 500В R2 75к
BD1
BD1
С4 0,01мк
С4 0,01мк
DD1 3
DD1 3
8
8
И зм
И зм
R9 2М
R9 2М
R12 2,4k
R12 2,4k
RI Q —j— r.q
RI Q —j— r.q
I2M
I2M
0,22мк
0,22мк
VD4
VD4
R4 1М
R4 1М
R11 390к
R11 390к
ВА1
ЗП-1
ВА1
ЗП-1
R7 430
R7 430
С7
16В
С7
16В
R5* 51 к
DD1.4
R5* 51 к
DD1.4
С6 0,22мк
С6 0,22мк
-L-C8
-L-C8
0,22мк
0,22мк
DD1.1
DD1.1
+ СЮ 16В
+ СЮ 16В
2\ VD1
2\ VD1
2yVD2_
2yVD2_
VD3
VD3
9
9
DD1.2 сз 12 0.01мк
DD1.2 сз 12 0.01мк
HL1 КИПМ01А-1К
HL1 КИПМ01А-1К
лают вырезы, показанные на рис. 24. Их можно заклеить тонкой алюминиевой фольгой. Круглый вырез, открывающий доступ к слюдяному «окну» счетчика и позволяющий контролировать мягкие излучения, не может быть перекрыт ничем. Во всяком случае, во время работы — при сканировании поверхностей, подозрительных на загрязнение мягкоизлучающими радиоизотопами. Во избежание повреждения слюды счетчика (ее толщина 4...5 мкм) в конструкции корпуса может быть предусмотрена специальная защитная задвижка (ее положение почти никак не скажется на чувствительности прибора к у- и жесткому р-излуче- нию).
Источник питания индикатора —- б-вольтовая гальваническая батарея типа 476. Ее хватит примерно на 500 часов непрерывной' работы прибора.
Индикатор с тревожной сигнализацией
В послечернобыльские времена были приняты разного рода «временно допустимые уровни» радиационных загрязнений. Их ионизирующее излучение, существенно превышающее естественный радиационный фон (ЕРФ), полагалось считать безопасным. Одним из самых «безопасных» был уровень 60 мкР/ч, превышавший ЕРФ примерно в 4—5 раз.
Не принимая в принципе норм казенной «безопасности», заметим, что пороговую оценку уровня радиационных излучений, позволяющую «привязать чувства к цифре» — к тем же 60 мкР/ч, — не помешало бы иметь и в радиационном индикаторе.
На рис. 25 приведена принципиальная схема радиационного индикатора, в дополнение к основной своей функции формирующего и тревожный световой сигнал в полях, превышающих 4—5 ЕРФ. Устройство повторяет описанный выше простой радиационный индикатор, отличаясь от него лишь схемой формирования тревожного сигнала.
Здесь элементы R8, С8, R9, R10 и С9 образуют интегрирующую цепочку, напряжение на выходе которой UC9 (на конденсаторе С9 и
DD1 К561ЛА7 ОО2К176ЛП1 VD1.VD2.VD4 КДЮ2А VD5Kfl510A
R1 С1 15М 2200 630В
сз _ц. З.Змк Т 16В
R6
VT1 130к
КТ3117А
Рис. 25. Принципиальная схема индикатора с пороговой сигнализацией
соответственно на входе 6 микросхемы К176ЛП11) зависит лишь от средней частоты следования импульсов, поскольку каждый из них имеет неизменную амплитуду, близкую к питанию и длительность 1ИМП = 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 106 • 0,01 • 10"6 = 7 мс. Если частота «вспышек» счетчика Гейгера превысит обычную фоновую в 4—5 раз, напряжение UC9 превысит напряжение отсечки входного транзистора в DD2 и работающий в режиме ключа выходной транзистор этой микросхемы включит светодиод HL1.
Светодиод практически никогда не загорается в условиях естественного радиационного фона (вероятность появления нужной ДЛЯ этого частотной флуктуации фона практически равна нулю).
K10DD1.1
Рис. 27. Узел световой сигнализации на ОУ КР140УД1208
>к+9В
Рис. 26 Печатная плата индикатораРис. 26 Печатная плата индикатора
Рис. 26 Печатная плата индикатора
Рис. 26 Печатная плата индикатора
Почти все резисторы в индикаторе МЛТ-0,125 (R1 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: Cl — К73-9; С2 — КД-26; СЗ, С4, С6, С8, С9 - КМ-6 или К10-17-26; С5 - K53-3O; С7 - К50-35; СЮ - Gloria (или любой другой габаритами 06 х 13 мм).
Трансформатор Т1 не отличается от описанного на с. 50.
Редкие короткие вспышки светодиода означают, что прибор находится в поле ионизирующей радиации, уровень которой близок к 4—5 ЕРФ. Если вспышки и паузы примерно одинаковы, то это уже 8—10 ЕРФ. Почти сплошное свечение светодиода означает, что прибор находится в поле ионизирующей радиации, уровень которой превышает 50 ЕРФ. Хотя эти «измерения» и не заменяют настоящих, для грубой оценки радиационной ситуации они годятся.
Монтаж этого прибора никаких особенностей не имеет. Но может оказаться проблемой приобретение микросхемы К176ЛП1. В таком случае узел световой сигнализации можно выполнить так, как показано на рис. 27. Здесь DA1 — операционный усилитель К140УД1208; HL1 — светодиод красного свечения и повышенной яркости (КИПМ01А, АЛЗО7КМ и т. п.); VT2 — любой кремниевый транзистор структуры р-п-р, с усилением по току h2i3 ^ 50. В печатную плату потребуется, конечно, внести соответствующие изменения.
При желании порог включения светодиода может быть изменен. Это можно сделать подбором резистора R8 или иным отношением R9/R10 (при сохранении R9 + R10 = 4 МОм).
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фо- льгированого стеклотекстолита, используя описанные выше приемы. Разводка проводников на одной ее стороне показана на рис. 26, а, размещение деталей на другой — на рис. 26, б. 62
а, р, у-индикатор
В радиационном индикаторе, принципиальная схема которого показана на рис. 28, в качестве датчика ионизирующей радиации используется счетчик Гейгера типа СЕТИ — один из лучших счет- чиков отечественного производства.
Рис. 28. Принципиальная схема экономичного индикатора
Этот счетчик имеет тонкое (9...11 мкм) слюдяное окно значительной площади (5,6 см) и поэтому обладает достаточно высокой чувствительностью не только к у- и жесткому p-излучению, но и к мягкому р- и даже к а-излучению1.
Об особой опасности «-излучения мы уже говорили («-частица обладает чрезвычайно высокой ионизирующей способностью). Однако быстрое торможение «-частиц в средах (даже в воздухе) предъявляет к «-чувствительному счетчику Гейгера особое требование: он должен иметь очень тонкое, пробиваемое «-частицей «окно». Так, например, для регистрации излучения плутония-2392, самые энергичные «-частицы которого полностью поглощаются воздушной «подушкой» толщиной 3,5 см, не годятся счетчики со слюдяным окном толщиной 3,5/2200 > 16 мкм (слюда плотнее воздуха примерно в 2200 раз).
Из счетчиков Гейгера, выпускавшихся нашей промышленностью на протяжении многих лет (см. приложение 2), «-чувствительными могут быть признаны только СЕТИ, СБТ7 и СБТ9. Но счетчик СБТ7 уже давно, похоже, не производится, а площадь слюдяного окна в СБТ9 так мала (около 0,2 см2), что его чувствительность к a-излучению оказывается очень небольшой (по сравнению с СЕТИ меньше примерно в 30 раз). Правда, судя по литературе [14], наша промышленность приступила к выпуску новых «-чувствительных счетчиков (см. табл. П2.6 в приложении 2), но будут ли они доступны на самом деле?
Другой, тоже очень важной характеристикой радиационного индикатора является его способность работать без смены источника питания настолько долго, насколько это может потребоваться. Так как основным энергопотребителем во всех здесь описанных приборах является блокинг-генератор, преобразующий напряжение батареи в нужное счетчикам Гейгера высокое напряжение, оценим КПД этого преобразователя.
Примем длительность импульса тока, возникающего в счетчике при его возбуждении ионизирующей частицей, равной
Un < 0,25 мс, его амплитуду — 1ИМ;1 = LU/(U41 = 100/15 ■ 10U = 7 мкА (при иимп > 100 В счетчик гаснет, Rliarp = 15 ■ 106 МОм — обычная нагрузка в описанных здесь приборах) и оценим импульсное энергопотребление счетчика Гейгера:
Р„мП = 1„.мпипмп = 7 ■ IO"6 • 100 = 7 • 10"4 Вт.
Примем фоновую скорость счета Нф = 0,3 имп/с и оценим энергопотребление счетчика в фоновых полях:
Рср < Рима Un / N» = 7 ■ 10"4.0,25 . 10"3 / 0,3 = 6 ■ 10"7 Вт.
Поскольку энергопотребление самого блокинг-генератора Рпотр = ипнт1потр = 9 ■ 0,2 • 10"3 = 1,8 • 10"3 Вт, то КПД такого преобразователя 1] = РСр/РпотР = 6 • 10"7/1,8 ■ К)"3 = 3 • 10"4, то есть г| = 0,03%! А это значит, что КПД преобразователя наверняка может быть повышен.
Несложно заметить, что основным энергопотребляющим элементом в преобразователе, основой которого является классический бло- кинг-генератор, является времязадающий резистор. Но пауза между импульсами в блокинг-генераторе может быть сформирована и без столь значительных энергозатрат. Так, как сделано в этом приборе.
Заметим, что здесь U2 DD2 g [Uo] и ток в резисторе R9 отсутствует на протяжении почти всей паузы tnay3 = R11 ■ С8 = 10 • 106 • • 0,068 • 10"6 = 0,7 с. И лишь после того как напряжение на резисторе R11 станет ниже 2 В (напряжения отсечки полевого транзистора в DD3.1), напряжение на выходе DD2.6 станет «единичным» — U2 DD2 е [и,], — и блокинг-генератор, начав работать в своем обычном режиме, сформирует очередной импульс.
Однако столь редкая подпитка конденсатора С2 может оказаться недостаточной: появление источника радиации высокой активности может «посадить» UC2 и снизить напряжение питания счетчика Гейгера до недопустимого уровня.
Чтобы этого не случилось, введена цепь формирования блокинг- генератором внеочередного импульса подпитки конденсатора С2. При возбуждении счетчика Гейгера ионизирующей частицей на выходе DD1.2 возникает напряжение из [Uo] и на входе 3 DD3.1 создаются условия для внеочередного возбуждения блокинг-генератора.
Такой способ формирования паузы позволил снизить ток, потребляемый радиационным индикатором в фоновых полях, до 20 мкА и соответственно увеличил продолжительность непрерывной работы прибора без смены источника питания до 3—4-х лет.
HL1-9В к SA1HL1-9В к SA1Рис. 29. Печатная плата индикатораРис. 29. Печатная плата индикатора
HL1-9В к SA1
HL1-9В к SA1
Рис. 29. Печатная плата индикатора
Рис. 29. Печатная плата индикатора
Печатную плату индикатора изготавливают из двустороннего фольгированого стеклотекстолита, используя описанные выше приемы. Разводка проводников на одной ее стороне показана на рис. 29, а, размещение деталей на другой — рис. 29, б.
Почти все резисторы в приборе МЛТ-0,125 (R1 и R11 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: С1 — КД-26; С2 — К73-9; СЗ, С4, С6, СЮ, СП - КМ-6 или КЮ-17-26; С7 - К53-30; С5, С9 - К50-35 или К50-40.
Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе, составленном из двух склеенных стопкой колец М3000НМ типоразме-
Рис. 30. Цоколевка счетчика СБТ11Рис. 30. Цоколевка счетчика СБТ11Рис. 31. «Врезка» счетчика СЕТИ в корпус прибораРис. 31. «Врезка» счетчика СЕТИ в корпус прибора
Рис. 30. Цоколевка счетчика СБТ11
Рис. 30. Цоколевка счетчика СБТ11
Рис. 31. «Врезка» счетчика СЕТИ в корпус прибора
Рис. 31. «Врезка» счетчика СЕТИ в корпус прибора
pa К12 х 8x3 мм (то есть общая его высота 6 мм). Магнитопровод подготавливают к намотке так, как описано на с. 50. Первой наматывают обмотку I, она содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07. Намотку всд^т почти виток к витку, в одну сторону, оставляя между ее началом и концом промежуток примерно в 1 мм. Обмотку 1 покрывают слоем изоляции и по ней наматывают обмотку 11 — 8 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в произвольной изоляции и обмотку III — 3 витка тем же проводом. Обмотки II и 111 должны быть распределены по сердечнику возможно равномернее и с учетом рисунка печатной платы. Фазировка обмоток должна соответствовать указанной на принципиальной схеме: синфазные выводы обмоток (входящие в отверстие ферритового кольца с одной стороны) обозначены точками.
Изготовленный трансформатор обматывают узкой полоской липкой изоленты ПВХ и крепят на плате винтом М3 между двумя эластичными шайбами так, как это показано на рис. 16.
Счетчик СЕТИ состоит из четырех секций, его цоколевка приведена на рис. 30 (аноды двух секций объединены в самом счетчике и имеют общий вывод). При низких скоростях счета (до 1000 ■ Кф) все секции этого счетчика обычно включают параллельно.
Корпус прибора может быть выполнен по-разному. Но в стенке, примыкающей к слюдяному окну счетчика, нужно сделать вырез так, чтобы минимизировать воздушную «подушку» между слюдой и поверхностью, подозрительной на a-излучение. Так, например, как это показано на рис. 31. Во избежание возможного повреждения слюды при хранении прибора окно перекрывают сдвижной или откидывающейся шторкой.
Индикаторы скрытого ношения
В совсем еще недавние времена лучшим средством, позволявшим администрации предприятия скрывать что-то неблаговидное, была «секретность» ведущихся работ. Соответствующим грифом стремились обзавестись и те из них, деятельность которых не да- вала, казалось бы, никаких к тому оснований...
«А это что у вас?» — спросили автора, показывая на фотоаппарат, когда он в числе других сотрудников пришел на плодоовощную базу перебирать гниющую картошку. «Сдать», — распорядился охранник. Сдал. Картошку перебрал. На выходе получил фотоаппарат обратно. Пришел домой, проявил. Вся пленка засвечена...
Хозяин — барин, говорили когда-то. Но эга формула не имеет времени. А хозяином может быть и владелец гнилой картошки. Впрочем, на самом ли деле на плодоовощной базе нет секретов? А разве горы гниющего урожая, который совсем недавно после «ударного труда» везли «с полей родины» в эти ее «закрома», не секрет?..
Что уж говорить о предприятиях, которые имели пусть и самое отдаленное отношение к атомным делам. Человек со своим дозиметром недалеко уйдет там и сегодня.
В таких случаях может быть полезен радиационный индикатор скрытого ношения. В этом качестве можно использовать любой из вышеописанных приборов. Нужно лишь довольно громкий пьезоизлучатель заменить вставляемым в ухо телефонным капсюлем, и, разумеется, не выставлять прибор напоказ.
Подключить такой капсюль к радиационному индикатору можно так, как показано на рис. 32. Вход В подключают к тому выходу его «звукового» мультивибратора, на котором в паузе между импульсами устанавливается лог. О — напряжение низкого уровня. В простом радиационном индикаторе, например, это выход
Рис. 32. Схема подключения телефонного капсюляРис. 32. Схема подключения телефонного капсюлялогического элемента DD1.4 (выв. 3 на рис. 11).
Рис. 32. Схема подключения телефонного капсюля
Рис. 32. Схема подключения телефонного капсюля
Но энергопотребление радиационного индикатора с электромагнитным излучателем должно быть, очевидно, выше. Оценим его.
Импульсный ток 1погр имп, потребляемый «звуковой» частью индикатора от источника питания при формировании «щелчка», составит:
1потр. ими = ипит/2(Н2 + НВА|).
Усредненный ток в фоновых полях — Inorp ср s [потр имп • 1ИМП/1Ф, где t„Mn — длительность щелчка (почти во всех приборах tmm = 7 мс), а1ф — длительность паузы между щелчками в фоновых полях (для счетчика СБМ20 1Ф = 3 с, для СБТ9 — 1ф = 7 с).
Итак, в индикаторе с ипит = 9 В, R2+RBAi = 200 Ом и 1Ф = 3 с (счетчик СБМ20) имеем 1потр имп = 9/2 • 200= 23 мА и 1потр. ср = = 23 • 0,007/3 = 53 мкА. А в индикаторе с ипит = 6 В, R2 + RBai = = 1000 Ом и 1Ф = 7 с (счетчик СБТ9) — 1П0Тр. имп = 6/2 • 1000 = 3 мА и 1потр ср = з • 0,007/7 = 3 мкА. То есть, в обоих этих почти крайних случаях увеличение потребляемого прибором тока — соответственно на 53 и 3 мкА — оказалось достаточно малым, чтобы сказаться на продолжительности работы прибора.
Включим изготовленный прибор, положим его в верхний карман и займемся своими делами... Сначала его фоновое пощелкивание мы будем слышать, а потом... перестанем. Но не потому, что в приборе что-то сломалось. Одна из фундаментальных особенностей нашего восприятия окружающего замечательна тем, что психически здоровый человек довольно быстро перестает обращать внимание на ФОН в самом общем смысле этого слова — на все, остающиеся неизменным. И пощелкивание прибора, вместе с уличным шумом, шарканьем шагов и т. п., довольно быстро становится этим фоном.
Но подобно тому как обращают на себя внимание вообще какие-то перемены, немедленно будет замечено и увеличение скорости счета. То, ради чего и создан этот прибор...
«И это все? — спросит разочарованный читатель. — А как же отличить опасное от неопасного?»
Ну, во-первых, как мы уже выяснили, безопасной радиации не существует. А во-вторых... Что мы делаем с отвратительным по запаху блюдом? Как относимся к совершенно незнакомому по вкусу? Не настораживаемся ли при возникновении странного звука? Остаемся ли в прежнем благодушии, увидев надвигающийся автомобиль или подползающую змею? Так ли уж нам комфортно на краю крыши?..
Прибор показывает увеличение уровня радиации... Как быть? Идти дальше?.. Вернуться назад?.. Обойти?.. Постоять?.. А так, как представляется правильным. Это та самая свобода выбора, когда человек сам решает, что ему делать. Лишь в дополнение к тому, что он имеет от природы, мы снабдили его «органом чувств», позволяющим точно так же ориентироваться и в полях ионизирующих излучений. Впрочем, выбросив этот прибор, можно тотчас же вернуться в первобытное состояние...
«Но что, — спросят, — такой примитивный прибор может обнаружить?»
Начнем с дома...
Первое, пожалуй, что он заметит, — это старые, когда-то светившие в ночи часы: радий-226, входящий в их уже давным-давно выгоревшую краску, будет «светить» еще несколько тысяч лет... А радиолюбитель может найти у себя и другие предметы такого рода, поскольку светящуюся краску с радиоактивной «начинкой» приборостроители любили наносить на движки тумблеров, стрелки приборов, разрисовывали ими шкалы, различные указатели и т. п.
Полезно просканировать свою минералогическую коллекцию: там могут обнаружиться ничем не замечательные до того минералы...
Конечно, радиационный индикатор не оставит без внимания и оказавшейся в бетоне стены «вышедший из-под контроля» источник радиации. Тот, о котором в свое время писали газеты (похоже один из перечисленных в приложении 3), будет обнаружен любым из вышеописанных радиационных индикаторов не только в самой квартире, но даже на подходе к дому.
Но встречи с «радиацией» происходят и вне дома...
...Как-то обнаружилось, что рентгеновский аппарат в зубоврачебном кабинете «светит» пациенту не только в зубы: затрещал индикатор, находившийся в портфеле. Рентгенологи об этом, конеч-
но, знают и поэтому включают аппарат, отойдя от него на почтительное расстояние и забаррикадировавшись защитными экранами...
...В медицинском центре «светились» ручки дверей, кнопки лифтов, швабры, медсестры. И конечно, сами пациенты... Особенно велика была «яркость» пациента, «светящегося» технецием-99т... Дело в том, что низкую чувствительность воспринимающих устройств можно компенсировать высокой активностью вводимого препарата и его жесткостью — повышенной «пробивной» способностью (4-сантиметровый чугунный утюг ослабил излучение этого накачанного технецием пациента лишь в четыре раза). Правда, посторонней организации для использования столь мощных источников потребовалось бы разрешение Минздрава. Но нужно ли оно самим себе?
Как-то странным своим ритмичным пощелкиванием радиационный индикатор обратил внимание на то, что ускоритель ФИАНа обслуживает не только своих сотрудников, но и людей вполне посторонних; прямо на тротуаре улицы Ляпунова фиксировались радиационные импульсы немалой мощности (потом были произведены и измерения...).
...А как-то радиационный индикатор оживился в совсем уж, казалось бы, неподходящем месте — в Палеонтологическом музее Академии наук. Кости динозавров, оказывается, могут быть и радиоактивными (индикатор мгновенно отличал музейные муляжи позвонков диплодока от настоящих). Правда, сотрудники музея об этом знают и самых уж радиоактивных своих «зверей» публике не показывают...
(По данным американских палеонтологов, это уран. Его накопление связывают с преобразованием легкорастворимых солей урана, тысячелетиями омывавших эти кости, в труднорастворимые, а потому «застревающие» в них фосфаты. Но если это так, то индикатор заметил лишь малую часть того, что эти экспонаты излучают на самом деле...)
Сказал свое слово, конечно, и Чернобыль. Не мог не сказать — 26 апреля 1986 года в окружающую среду была выброшена масса самых разных радионуклидов (только ядерного топлива в изуродованном реакторе было около двухсот тонн).
И вот спустя несколько дней, в Москве, индикатор обнаружил, что цветочный горшок, стоявший за окном, стал радиоактивным. Но его радиоактивность была какой-то странной. Целиком оказавшаяся в ложке земли (горшок тут же обрел первозданную чистоту) она никак не желала делиться и потом — радиоактивность всегда
оказывалась в какой-то одной кучке. Кончилось это тем, что радиоактивная «кучка» стала невидимой даже на белой тарелке и была снята с нее миниатюрным влажным тампоном...
Так автор познакомился с тем, что профессионалы стали называть «горячими» частицами. Это были микронных размеров спекшиеся частицы ядерного топлива, замедлителя, элементов конструкции чернобыльского реактора и др. Ветры разносили эти легчайшие частицы на тысячи и тысячи километров...
Объект был очень интересным. Тем более что в прессе о «горячих» частицах Чернобыля не упоминалось...
Если к «горячей» частице подносили дозиметр на расстояние около 1 см, то его показания превосходили уровень естественного радиационного фона в сотни раз. То есть на таком расстоянии эта невидимая частица создавала радиационное поле порядка 1—2 мР/ч. Много это или мало? Вроде бы мало. Ведь достаточно было отодвинуть измерительный прибор на 30—50 см — и присутствие «горячей» частицы вообще не обнаруживалось... А если, наоборот, сблизиться к ней, скажем, до 0,01 мм? Пусть и умозрительно... Поскольку интенсивность облучения D «мишени» связана с расстоянием г до нее как D = k/r2 , то такое сближение поведет к тому, что уровень облучения любого предмета, столь неосмотрительно приблизившегося к «горячей» частице, увеличится в миллион раз, то есть достигнет 1000...2000 Р/ч. Ионизирующее излучение такой интенсивности может просто физически сжечь этот предмет. Но возможно ли такое сближение? Вполне. Достаточно проглотить или вдохнуть «горячую» частицу. Но если вошедшие с ней в тесный контакт клетки живого организма будут просто уничтожены, то это еще полбеды. Хуже, если они будут лишь повреждены. Повреждены так, что нормальное их деление — деление, лишь компенсирующее естественное отмирание клеток, — сменится делением быстрым и неподконтрольным. Тем, что мы называем раковым заболеванием2.
Следующая встреча с «горячей» частицей произошла чуть позже — принесенная с Черемушкинского рынка клубника «свети-
лась», казалось бы, совсем немного (привозимые в Москву продукты проходили тройной, как тогда утверждалось, радиационный контроль). Но наученные опытом, проводим эксперимент: рассыпаем клубнику в один слой и медленно перемещаем над ней радиационный индикатор («окном» вниз, конечно). И в каком-то месте лишь оживленное его пощелкивание сменяется сплошным треском. Таким образом была найдена ягода — единственная ягода! — излучение которой превышало уровень естественного фона в сотни раз. Однако, как и полагается для точечного источника, с расстояния в несколько десятков сантиметров ее излучение почти не замечалось.
Что сделает с такой клубникой человек, не имеющий радиационного индикатора? Прежде всего, наверное,, накормит ею детей. А как поступит человек, обнаруживший ее легкое радиационное загрязнение, но не подозревающий о существовании «горячих» частиц? Может быть обругав себя за покупку вслепую, все это выбросит. А может, и съест — не пропадать же добру из-за какой-то малости. Ведь в Москве, как заверяли ее жителей «ответственные товарищи», все было в норме (один из приемов «работы с населением» состоял в том, что неразглашаемый ведомственный норматив называли нормой)...
Но лучше, очевидно, третье: съесть все, за исключением этой одной ягоды (потом она не раз демонстрировалась «ответственным товарищам»).
Со временем острый интерес к «горячим» частицам поубавился (еще несколько штук было снято с того же окна), но урок остался. И когда в разговоре с Г. X., ведущей ТВ, я заметил, что интересуется ею и мой радиационный индикатор, то полюбопытствовал: не была ли она в Чернобыле. Была, оказывается... Но как ни интересен был дальнейший разговор, внимание мое отвлекал индикатор... Вел он себя как-то странно — то оживлялся, то лениво пощелкивал, хотя дистанция между нами оставалась практически неизменной. Тогда, извинившись, я принялся за поиски возможного источника радиации уже проверенным способом — сканированием «объекта». И не зря: излучатель — и весьма активный — оказался под ключицей моей собеседницы.
Но урок уроком, а учиться, как выяснилось, никогда не поздно. И когда спустя некоторое время (группа приехала брать интервью у председателя Госкомприроды Н.Н. Воронцова) я вновь обратился к декольте Г. X., то никакого источника там уже не оказалось. Это как надо понимать? А так как собравшиеся стали поглядывать на меня с некоторым сомнением, то, оставив приличия на потом, я стал сканировать свою даму уже самым тщательным образом. И нашел «беглеца», но совсем в другом месте...
То, что Г. X. «схватила» дозу, она знала (хотя и была в Чернобыле лишь несколько дней). Но то, что радиоактивный источник существует в ней до сих пор, что он весьма компактен и подвижен, не знала. Думаю, что его можно было бы извлечь, дождавшись, когда он войдет в подходящий для операции (отсоса) кровеносный сосуд. Посоветовал обратиться к хирургу, предложил свою помощь, но этим все и кончилось... Однако, опыт.
А как-то на прогулке (с радиационным индикатором в кармане, конечно) был обнаружен завод цветных металлов, на который когда-то завезли что-то радиоактивное...
Наверное, для демонстрации полезности приборов, контролирующих радиацию «органолептически», то есть не прибегающих к каким-либо измерениям, сказанного достаточно...
Пороговые дозиметры
Для автоматического контроля радиационной обстановки нужны приборы, формирующие сигнал тревоги при возникновении ионизирующего излучения, уровень которого превышает некоторое заданное значение. Это значение — его называют пороговым — тем или иным способом выставляют в самом приборе. Расположенный в удалении, подчас в труднодоступном месте, такой прибор должен заблаговременно предупредить человека о надвигающейся радиационной опасности.
Что может стать ее источником? Например, любой из перечисленных в приложении 3 излучателей, которыми обзавелись медицина, геологоразведка, промышленность и др. И которые рано или поздно, но обязательно (!) «выйдут из-под контроля».
Своевременное, возможно, более раннее обнаружение таких источников в пока еще неповрежденном виде является важнейшей задачей служб радиационного контроля. Но по силам ли им эта задача? Ведь для того, чтобы заметить даже самый «дальнобойный» из таких излучателей — у-излучатель высокой активности, — нужно оказаться от него на расстоянии, не превышающем нескольких сотен метров. Располагают ли казенные службы нужными средствами? Могут ли они регулярно, достаточно часто сканировать немалую нашу страну хотя бы с таким «шагом»?.. Они не могли этого делать и в лучшие свои времена.
Остается позаботиться о себе самим... Да и так ли уж трудно изготовить прибор, способный обнаружить мощный источник ионизирующей радиации, если он, обретя свободу, объявится поблизости сам? Пусть даже на короткое время — проследовав, например, в автомобиле. Или, что хуже, проникнув в качестве обычного мусора на местную свалку'. Или, что еще хуже, оказавшись в фабричном или заводском сырье, ожидающем переработки.
Такой источник необходимо обнаружить в любом случае. Но особенно важно найти его до того, как он обретет практически неизвлекаемую форму. Предназначенные для этих целей два прибора — стационарный и патрульный — описаны ниже.
Стационарный дозиметр-автомат
Принципиальная схема порогового дозиметра, способного обнаружить среди перемещающихся перед ним предметов источник у-излучения, а в подходящих условиях — и p-излучения, изображена на рис. 33.
Его радиационный детектор BD1 — счетчик Гейгера типа СБМ20. Необходимое для его питания высокое напряжение формируется как обычно: высоковольтные импульсы, возникающие на обмотке I трансформатора Т1 блокинг-генератора, через диоды VDI и VD2 заряжают конденсатор С2 до напряжения 400—450 В, который и становится источником питания счетчика Гейгера.
Импульсы напряжения, возникающие на аноде счетчика в момент его возбуждения у-квантом, приводятся к цифровому «стандарту'» одновибратором, выполненным на элементах DDL!, DDI.2. Длительность этих импульсов — tn DDL2 5 0,7 • R4 • С5 = = 0,7 ■ 24 ■ 105 ■ 4700 • 10"12 = 0,1 мс — меньше «мертвого» времени счетчика СБМ20 и не ограничивает его быстродействия. Сформированные импульсы поступают на вход С (выв. 1) счетчика-накопителя DD4 и суммируются в нем.
Но время их суммирования ограничено 1-секундным интервалом: ежесекундно с таймера (микросхема DD3) на вход R счетчика DD4 поступают короткие, длительностью tR DD4 = 0,7 • R9 • СЮ = 0,7 • 12 • 103 • 15 • 10"9 = 0,1 мс, импульсы сброса2, возвращающие его в нулевое состояние.
Если за время между двумя импульсами сброса в счетчик DD4 поступит такое число импульсов, что на его выходе, подключен-
Рис. 33. Принципиальная схема стационарного дозиметраРис. 33. Принципиальная схема стационарного дозиметраK7DD1-DD4K8DD5K7DD1-DD4K8DD5
Рис. 33. Принципиальная схема стационарного дозиметра
Рис. 33. Принципиальная схема стационарного дозиметра
K7DD1-DD4
K8DD5
K7DD1-DD4
K8DD5
ном к конденсатору С13 (на рис. 33 это выход 8 DD4), появится напряжение высокого уровня, то фронтом этого импульса триггер, выполненный на элементах DD2.1 и DD2.2, будет переведен в «единичное» состояние, и низкое напряжение на выходе DD2.1 сменится высоким. Это напряжение откроет транзисторный ключ (VT2, VT3), и на пьезосирену ВА1 поступит питание.
Длительность звучания пьезосирены зависит от того, к какому из выходов счетчика DD5 будет подключен конденсатор С12. Получив разрешение (напряжение высокого уровня на входе CN), DD5 начнет счет прямоугольных импульсов, поступающих с таймера на его вход СР с частотой 1 Гц. Это будет продолжаться до тех пор, пока спад напряжения на закоммутированном выходе счетчика DD5 (на рис. 33 это выход 9) не преобразуется на выходе DD2.4 в короткий «единичный» импульс общего сброса, переводящий все запоминающие элементы прибора в нулевое состояние. Общий сброс системы может быть осуществлен и вручную — кнопкой SB1 «Старт».
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. 34, а показана разводка проводников на одной ее стороне, на рис. 34, б — расположение деталей. Технология изготовления, приемы монтажа, принятые обозначения описаны выше (см. рис. 12—14).
Почти все резисторы в приборе типа МЛТ-0,125 (R1 и R7 — КИМ-0,125). Конденсаторы: С1 - КД-26; С2 - К73-9; СЗ - К53-30; С4, С5, СИ - КМ-б или К10-17-26; СЮ, С12, С13 - КМ-5; С8, С9 — КД-1; Сб, С7 — Gloria или любой другой оксидный приемлемых габаритов. ВА1 — любая 12-вольтовая пьезосирена, потребляющая ток не более 1 А. Счетчик BD1 — СБМ20 в двухцокольном исполнении.
Трансформатор Т1 отличается от трансформатора простого радиационного индикатора (см. с. 50) лишь обмоткой I: здесь она имеет 310 витков, намотанных проводом ПЭВ-2-0,07.
В собранном без ошибок приборе потребуется лишь правильно выставить порог его срабатывания. С одной стороны, он должен надежно зафиксировать появившийся источник радиации, с другой — вероятность ложного срабатывания прибора должна быть достаточно малой.
а)б)Рис. 34. Печатная плата дозиметраа)б)Рис. 34. Печатная плата дозиметра
а)б)
Рис. 34. Печатная плата дозиметра
а)б)
Рис. 34. Печатная плата дозиметра
Радиационная чувствительность прибора — уровень наведенного источником поля, при котором он включит сигнал тревоги, — зависит от коммутации счетчика DD4. Если это будет сделано так, как показано на рис. 33 (конденсатор С13 подключен к выходу 8 DD4), то Nnop = 8, и прибор включит сигнал тревоги, если уровень наведенного поля превысит уровень естественного радиационного фона Оф = 15 мкР/ч примерно в 24 раза (Nnop • 60/N4> = 8-60/20). 80
Рис. 35. Коммутация DD4 для Nnop=10Рис. 35. Коммутация DD4 для Nnop=10Можно было бы, казалось, без особых затруднений снизить порог включения тревожного сигнала: простым переключением конденсатора С13 на выход 4 (выв. 5) счетчика DD4, то есть установив порог Nnop = 4. Но это поведет к тому, что время от вре
Рис. 35. Коммутация DD4 для Nnop=10
Рис. 35. Коммутация DD4 для Nnop=10
мени прибор будет подавать сигнал тревоги без каких-либо на то оснований. Причина — флуктуации естественного радиационного фона, способные при такой короткой экспозиции вывести счетчик DD4 в позицию выставленного порога. И хотя ложная тревога не исключается и при Nnop = 8, вероятность того, что на 1-секундном интервале появятся восемь фоновых импульсов (при том, что среднее их число Нф/60 = 20/60 = 0,3 имп), очень невелика.
Конечно, порог включения тревожного сигнала может быть и более высоким — достаточно переключить конденсатор С13 на выход 16 или 32 DD4. А если элементы DD1.3 и DD2.1 включить так, как показано на рис. 35, то по-разному подключая входы DD1.3 к выходам счетчика DD4, мы сможем закоммутировать в приборе и некоторые другие пороги. Например, Nriop = 9 (закоммутированы выходы 8 и 1 DD4), Nnop = 10 (закоммутированы выходы 8 и 2) или Nnop = 12 (закоммутированы выходы 8 и 4).
Компоновка прибора зависит от поставленной задачи и места его расположения. Если пьезосирена будет установлена около электронного блока, то своим включением она укажет на появившийся поблизости источник радиации. Укажет тем, кого это в первую очередь и касается (чтобы не подрывать «трудовой энтузиазм масс», можно, конечно, поставить не слишком громкую сирену лишь у себя в кабинете).
В качестве источника питания можно взять герметичный кислотный аккумулятор ¥1.2-12 (напряжение 12 В, емкость 1,2 А • ч, габариты 97 х 43 х 57 мм, вес 0,52 кг), никель-кадмиевый аккумулятор (например, ЮКНГ-3,5) и даже батарею, составленную из гальванических элементов (например, из восьми последовательно включенных элементов 373). Вообще подойдет любой 12-вольто- вый источник, если его емкость будет достаточной для продолжительной работы прибора в дежурном режиме (потребляемый им в этом режиме ток не превышает 1,5...2 мА), а наибольший отдавае-
К коллекторуVT3R1 270К коллекторуVT3R1 270кикиHI 7 HL1"HL3HLZ U500U4FHI 7 HL1"HL3HLZ U500U4FHL3HL3Рис. 36. Световая тре-вожная сигнализацияРис. 36. Световая тре-вожная сигнализациямый ток будет достаточен для питания пьезосирены (для АС-10 — 0,25 А).Тревожный акустический сигнал можно продублировать световым, например, красными светодиодами большой яркости, включив их так, как показано на рис. 36. Поскольку потребляемый такой цепочкой ток невелик (около 20 мА), их может быть несколько.Если прибор может оказаться в очень сильном радиационном поле, способном за счет большой скорости счета «посадить» относительно маломощный источник питаниямый ток будет достаточен для питания пьезосирены (для АС-10 — 0,25 А).Тревожный акустический сигнал можно продублировать световым, например, красными светодиодами большой яркости, включив их так, как показано на рис. 36. Поскольку потребляемый такой цепочкой ток невелик (около 20 мА), их может быть несколько.Если прибор может оказаться в очень сильном радиационном поле, способном за счет большой скорости счета «посадить» относительно маломощный источник питания
К коллекторуVT3
R1 270
К коллекторуVT3
R1 270
ки
ки
HI 7 HL1"HL3
HLZ U500U4F
HI 7 HL1"HL3
HLZ U500U4F
HL3
HL3
Рис. 36. Световая тре-вожная сигнализация
Рис. 36. Световая тре-вожная сигнализация
мый ток будет достаточен для питания пьезосирены (для АС-10 — 0,25 А).
Тревожный акустический сигнал можно продублировать световым, например, красными светодиодами большой яркости, включив их так, как показано на рис. 36. Поскольку потребляемый такой цепочкой ток невелик (около 20 мА), их может быть несколько.
Если прибор может оказаться в очень сильном радиационном поле, способном за счет большой скорости счета «посадить» относительно маломощный источник питания
мый ток будет достаточен для питания пьезосирены (для АС-10 — 0,25 А).
Тревожный акустический сигнал можно продублировать световым, например, красными светодиодами большой яркости, включив их так, как показано на рис. 36. Поскольку потребляемый такой цепочкой ток невелик (около 20 мА), их может быть несколько.
Если прибор может оказаться в очень сильном радиационном поле, способном за счет большой скорости счета «посадить» относительно маломощный источник питания
счетчика Гейгера, в схему прибора можно ввести цепь R15VD4 (показана штриховой). В режиме тревоги она увеличит частоту блокинг-генератора и соответственно частоту подпитки конденсатора С2. Номинал R15 — 10...15 кОм.
Блок питания счетчика Гейгера в этом приборе можно выполнить и так, как это сделано в микромощном радиационном индикаторе (рис. 28). В этом случае подпитка высоковольтного конденсатора будет происходить при каждом срабатывании счетчика Гейгера, что позволит иметь и высокую энергоэкономичность прибора в дежурном режиме, и нормальное питание счетчика в мощных радиационных полях.
В приборе могут быть задействованы практически любые 400-вольтовые счетчики Гейгера, имеющие как меньшую по сравнению с СБМ20 радиационную чувствительность (СБМ21, СБМ10 и др.), так и большую (СБМ19, СБТ10А и др.). Потребуется лишь, руководствуясь изложенными выше соображениями, установить нужное включение счетчика DD4.
Прибор располагают около перемещающихся предметов. Это может быть конвейерная лента с гравием и песком на бетонном заводе, узкоколейка для вагонеток, загружающих печь, и т. п. Он может быть установлен даже на стреле экскаватора — источник радиации может обнаружиться при рытье траншеи или погрузке строительного мусора. Установленный у ворот завода, он предупредил бы и случай, произошедший в Подольске... Вот что тогда писал об этом «Московский комсомолец»:
«Беда пришла на Подольский завод цветных металлов (ПЗЦМ) внезапно, хотя, по мнению специалистов, ее следовало ожидать. При очередном радиометрическом обследовании Подмосковья здесь были обнаружены участки с высокой радиацией. Поиск ис
точника показал, что вместе с металлоломом — сырьем, на котором работает завод, кто-то «сплавил» сюда около 200 т радиоактивных материалов. Кто — сказать сейчас почти невозможно, так как лом поступает со всех концов страны. Прокуратура ведет расследование...»
Радиоактивный лом был бы обнаружен таким прибором мгновенно и, конечно, не попал бу в переплавку. А прокуратура уже на следующий день допрашивала бы поставщика...
И заметим, что этот «светящийся» завод был обнаружен лишь после Чернобыля, то есть во времена необыкновенно высокой активности наших дозиметрических с^ужб. Беда не пришла внезапно, а была лишь внезапно обнаружена — между радиационным загрязнением завода и его обнаружением могли пройти годы. Это при том, что владелец даже самого простого радиационного индикатора заметил бы «свечение» этого завода уже на дальних к нему подступах. В чем, собственно, автор убедился сам.
При контроле автотрассы прибор рекомендуется устанавливать около мест естественного торможения автомобилей: у железнодорожных переездов, около светофоров, у естественных или намеренно созданных дефектах дорожного покрытия и т. п. Причина понятна — нужна хотя бы одна полноценная экспозиция.
При контроле пешеходов прибор располагают в местах их естественной концентрации и неспешного перемещения: у эскалатора метрополитена, на трапе самолета, в дверях, у турникетов и т. п.
Однако в некоторых случаях широковещательная тревога может быть нежелательна и на самом деле, например, по оперативным соображениям. Тогда пьезосирену выносят в сторону и связывают с радиационным блоком той или иной линией связи. Обычно проводной, но если сделать это не удается (проблемой может стать, например, прокладка проводов под бетонным полотном шоссе), то выбирают одну из разновидностей беспроволочной связи: радио (см. приложение 8), лазерный (приложение 9) или инфракрасный канал связи (приложение 10).
Патрульный дозиметр
Этот прибор также предназначен для обнаружения мощных источников ионизирующего излучения. Он отличается от стационарного лишь тем, что выполнен в виде легкой и компактной конструк-
DD1.1C5 4700 DD1.2DD4.1DD1.1C5 4700 DD1.2DD4.1Рис. 37. Принципиальная схема патрульного дозиметраРис. 37. Принципиальная схема патрульного дозиметраR12 3MR12 3M
DD1.1C5 4700 DD1.2DD4.1
DD1.1C5 4700 DD1.2DD4.1
Рис. 37. Принципиальная схема патрульного дозиметра
Рис. 37. Принципиальная схема патрульного дозиметра
R12 3M
R12 3M
ции, которая может использоваться подвижными патрульными службами.
Принципиальная схема прибора приведена на рис. 37. Здесь VT1, Т1 и др. — блокинг-генератор, заряжающий конденсатор С2 до напряжения, достаточного для питания счетчика Гейгера BD1. На элементах DD1.1, DD1.2 собран одновибратор, который преобразует импульсы, возникающие на аноде счетчика Гейгера в момент его возбуждения ионизирующей частицей, в импульс цифрового «стандарта» длительностью tH DDL2 = 0,7 • R4 • С5 = = 0,7 • 24 • 103 • 4700 • 10"12 = 0,08 мс («мертвое» время счетчика СБМ20, напомним, около 0,19 мс). Эти импульсы поступают на СР — счетный вход счетчика DD4.1 — и суммируются в нем в течение одной секунды. Этот 1 -секундный интервал формируется таймером, выполненным на микросхеме DD5, —- спады прямоугольных импульсов, следующих с частотой 1 Гц (выход SI DD5), преобразуются на выходе DD1.4 в импульсы длительностью tR = 0,7 • R9 • С9 = 0,7 • 12 • 103 • 15 • 10"9 = 0,13 мс, возвращающие счетчик DD4 в нулевое состояние.
Порог Nnop = 9 — 9 импульсов в 1-секундном измерительном интервале — закоммутирован подключением входов элемента DD1.3 к выходам 8 (выв. 4) и 1 (выв. 11) счетчика DD4.1. По достижении этого порога по спаду напряжения на выходе DD1.3 триггер, составленный из элементов DD2.1 и DD2.2, будет переведен в «единичное» состояние, и на выходе DD2.1 установится напряжение высокого уровня. Это напряжение разрешит возбуждение элементов микросхемы DD3 1024-герцовым меандром, поступающим с выхода F счетчика DD5, и пьезоэлемент ВА1, парафазно подключенный к выходам DD3.3 и DD3.4, выдаст тревожный акустический сигнал.
Продолжительность звучания тревожного сигнала — 2...3 с. Именно такое время потребуется для формирования спада на выходе 2 (выв. 4) счетчика DD4.2, ведущего с момента перехода триггера в «единичное» состояние счет прямоугольных импульсов с частотой следования 1 Гц. По спаду этого напряжения будет сформирован импульс общего сброса системы («нулевой» — на выходе DD2.3 и «единичный» — на выходе DD2.4), возвращающий счетчики и триггер прибора в исходное состояние.
Печатную плату изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм: на рис. 38 показана разводка проводников и расположение деталей. Технология изго-
Рис. 38. Печатная плата патрульного дозиметраРис. 38. Печатная плата патрульного дозиметраОпил В1потр. деж1 мАМотр. Tpi мА100,8590,65580,44570,29460,21,5Опил В1потр. деж1 мАМотр. Tpi мА100,8590,65580,44570,29460,21,5Таблица 3Таблица 3+9В+9ВРис. 39. Варианты включения телефонного капсюля: а — с сохранением DD3; б — без DD3Рис. 39. Варианты включения телефонного капсюля: а — с сохранением DD3; б — без DD3
Рис. 38. Печатная плата патрульного дозиметра
Рис. 38. Печатная плата патрульного дозиметра
Опил В
1потр. деж1 мА
Мотр. Tpi мА
10
0,8
5
9
0,65
5
8
0,44
5
7
0,29
4
6
0,2
1,5
Опил В
1потр. деж1 мА
Мотр. Tpi мА
10
0,8
5
9
0,65
5
8
0,44
5
7
0,29
4
6
0,2
1,5
Таблица 3
Таблица 3
+9В
+9В
Рис. 39. Варианты включения телефонного капсюля: а — с сохранением DD3; б — без DD3
Рис. 39. Варианты включения телефонного капсюля: а — с сохранением DD3; б — без DD3
товления, приемы монтажа, принятые обозначения описаны выше (см. простой радиационный индикатору
Почти все резисторы здесь типа МЛТ-0,125 (R1 и R7 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: С1 - КД-26; С2 - К73-9; СЗ - К53-30; С4, С5, С8, CH, С12 - КМ-6 или К10-17-26, С9 - КМ-5; С6, С7 — КД-1; СЮ, С13 — Gloria или любой другой оксидный приемлемых габаритов. ВА1 — ЗП-1 или ЗП-22. Счетчик BD1 — двухцокольный СБМ20.
Трансформатор Т1 не отличается от описанного на с. 50.
Источником питания прибора может служить любая 9-вольто- вая батарея. В табл. 3 приведена зависимость 1потр деж и 1П0Тр. тр — токов, потребляемых прибором в дежурном режиме и в режиме тревоги, от напряжения источника питания ипит.
Рис. 40. Фрагмент печатной платы (под вариант б, см. рис. 39)
С обычным «Корундом» прибор проработает не менее 1000 ч, а с его литиевым аналогом SLV9V — не менее 2000 ч.
Пьезоэлемент можно заменить миниатюрным вставляемым в ухо телефонным капсюлем. Возможная схема его подключения показана на рис. 39, а. Но телефонный капсюль можно включить и так, как показано на рис. 39, б. В этом варианте его включения микросхема DD3 не нужна и ее можно удалить (в плату должны быть внесены изменения, см. рис. 40).
...Но не зря ли мы пугаемся? Ведь источники, которые мы собрались обнаруживать, находятся в многокилограммовых свинцовых контейнерах и не должны «светить» так уж сильно. Не зря... Дело именно в свинце, которому нынешние «деловые люди» находят иное применение. А выброшенный источник начинает самостоятельное существование...
Это — если сам он никому не нужен. А если нужен, то опять- таки в «голом» виде он представляется значительно более удобным для тайного хранения и транспортировки. Ведь тот же РЖ55.Р01Г.И (прил. 3) со своими шестистами миллиардами (!!!) распадов в секунду и габаритами 014 х 0,6 мм не сразу обнаружится и среди мелких монет...
Конечно, хранение или транспортировка такого источника без контейнера — акция самоубийственная. Но ведь наши «деловые люди», не отягощенные излишним образованием, народ смелый...
Мощный источник ионизирующей радиации, подвергшийся разрушению, войдя в большие объемы до того нейтральной материи, делает радиационно опасной и ее. Обнаружение больших объемных и поверхностных загрязнений имеет свои особенности. С одной стороны, здесь уже нет таких высоких уровней радиации, как это бывает при контакте с еще не разрушенным «точечным» источником, с другой — большие и медленно перемещающиеся 88
«облака» таких загрязнений проще обнаружить. Активность такого «облака» может довольно медленно расти и еще медленнее убывать.
Ниже мы рассмотрим пороговые дозиметры, предназначенные для обнаружения как точечных источников ионизирующей радиации, так и объемных.
Высокочувствительный дозиметр-автомат
Этот прибор самостоятельно ведет непрерывный радиационный контроль и формирует сигнал тревоги при появлении источника радиации, создающего радиационное поле, лишь немного превышающее естественный радиационный фон.
Дозиметр состоит из двух частей: выносной радиационной головки и анализирующего блока.
ААССDD1.4DD1.4VD4 VVD4 VС5С5VD3VD347мк —^47мк —^т«4П-н змИт«4П-н змИDD1.1DD1.116В16В1111С6 2.2 500ВС6 2.2 500В1313R3 75кR3 75кR5 ЮОкR5 ЮОкС7 1000 10 иС7 1000 10 иVT1 КТ3117АVT1 КТ3117АR1 62кR1 62кС4СЗ 220мк0,1мк 16ВС4СЗ 220мк0,1мк 16Вс2 R215Мс2 R215М3300 “Г 630В3300 “Г 630ВВ i DD1.3В i DD1.3\/VD2VvD1\/VD2VvD1DD1 2DD1 2BD1BD1BD5BD5Принципиальная схема головки приведена на рис. 41. В качестве датчика ионизирующей радиации BD1 в ней используются пять счетчиков Гейгера типа СБМ20. Высокое напряжение на их анодах (все они включены параллельно) формирует блокинг-ге- нератор (транзистор VT1, трансформатор Т1 и др.) так, как это уже было описано. Это напряжение близко к высшему рабочему (диапазон рабочих напряжений СБМ20 — его «плато», на котором скорость счета почти не зависит от напряжения на аноде счетчика, — 350...450 В), а потому оно может уменьшаться (это
А
А
С
С
DD1.4
DD1.4
VD4 V
VD4 V
С5
С5
VD3
VD3
47мк —^
47мк —^
т«4П
-н змИ
т«4П
-н змИ
DD1.1
DD1.1
16В
16В
11
11
С6 2.2 500В
С6 2.2 500В
13
13
R3 75к
R3 75к
R5 ЮОк
R5 ЮОк
С7 1000 10 и
С7 1000 10 и
VT1 КТ3117А
VT1 КТ3117А
R1 62к
R1 62к
С4
СЗ 220мк
0,1мк 16В
С4
СЗ 220мк
0,1мк 16В
с2 R215М
с2 R215М
3300 “Г 630В
3300 “Г 630В
В i DD1.3
В i DD1.3
\/VD2
VvD1
\/VD2
VvD1
DD1 2
DD1 2
BD1
BD1
BD5
BD5
С1 3,3мк 16В VD1.VD2 КД102А VD3 КД510А
VD4 Д9Б BD1-BD5CBM20 DD1 К561ЛА7
Рис. 41. Принципиальная схема выносной радиационной головкивысокочувствительного дозиметра
будет происходить по мере разряда питающей батареи) без сколько-нибудь заметного снижения радиационной чувствительности прибора.
При возбуждении счетчика Гейгера ионизирующей частицей в нем возникает быстрый лавинный разряд, ионизирующий почти всю газовую среду счетчика, а затем идет относительно медленная ее деионизация (в этом назначение галогена — хлора или брома, содержащегося в самогасящихся. счетчиках), по окончании которой счетчик опять становится непроводящим. Однако возникающий на его аноде «треугольный» высокоимпедансный импульс непригоден для прямого управления элементами цифровой техники и должен быть приведен к цифровому «стандарту».
Для этого предназначена микросхема DD1, на элементах DD1.1 и DD1.2 которой собран одновибратор, формирующий при каждом срабатывании счетчика Гейгера импульс длительностью 1имп = 0,7 • R5 • С7 = 0,7 ■ 100 • 103 • 109 = 0,07 мс. На элементах DD1.3 и DD1.4 собран усилитель-инвертор, имеющий малое (около 100 Ом) выходное сопротивление и снимающий тем самым практически все ограничения на длину трехпроводной линии, которой радиационная головка будет связана с анализирующим блоком (А и В — питание, С — сигнал; емкость проводника С может доходить до 0,02 мкФ; то есть при погонной емкости около 200 пФ/м длина этой линии может достигать 100 м).
В схеме использованы резисторы типа МЛТ-0,125 (R2 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: Cl — К53-30; С2 — К73-9; СЗ, С7 — КМ-6; С4, С5 — К50-40 или другие оксидные подходящих размеров; С6 - КД-26.
Трансформатор Т1 не отличается от описанного на с. 50.
Печатную плату головки изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5... 2 мм. На рис. 42, а показана разводка проводников на одной ее стороне, на рис. 42, б — расположение деталей. Технология изготовления платы, приемы монтажа и принятые обозначения описаны выше (см. рис. 12—14).
Принципиальная схема анализирующего блока приведена на рис. 43. На микросхеме DD4 выполнен таймер, на выходах S1 (выв. 4) и F (выв. 11) которого формируются прямоугольные импульсы, следующие соответственно с частотой 1 Гц и 1024 Гц. Счетчик DD5 переключается спадами одногерцовых импульсов. Если конденсатор С4 будет подключен к выходу 3 счетчика DD5 — так, как показано на рис. 43, то через 3,5 с на выходе элемента DD2.4 будет сфор- 90
Рис. 42. Печатная плата выносной головки
мировая короткий (tc6p = 0,7 • С4 • R6 = 0,7 • 27 • 103 • 10 9 = 19 мкс) «единичный» импульс, возвращающий все счетчики прибора в исходное состояние. Так формируется (1ИЗМ = 3,5 с) измерительный интервал заданной длительности.
Подключением входов логического элемента DD1.2 к тем или иным выходам счетчика DD3 задают Nnop — порог срабатывания прибора. Если это сделано так, как показано на рис. 43 то NnOp = 18.
Если общее число импульсов, поступающих на счетный вход DD3, за время tH3M окажется меньше выставленного порога — n(t„3M) < Nnop, то очередной импульс сброса вернет DD3 в нулевое состояние, и счет начнется заново. Это обычный режим работы прибора в подпороговых радиационных полях.
Если же n(t < tH3M) = Nnop, то дальнейший счет в DD3 будет заблокирован (на входе 9 DD1.1 — сигнал лог. 0) и возникший на входе 12 DD2.1 сигнал 1 разрешит прохождение прямоугольных импульсов частотой 1024 Гц на базу транзистора VT1. Динамиче-
eaa llQQeaa llQQРис. 43. Принципиальная схема анализирующего блокаРис. 43. Принципиальная схема анализирующего блокаб)б)Рис. 44. Печатная плата анализирующего блокаРис. 44. Печатная плата анализирующего блока
eaa llQQ
eaa llQQ
Рис. 43. Принципиальная схема анализирующего блока
Рис. 43. Принципиальная схема анализирующего блока
б)
б)
Рис. 44. Печатная плата анализирующего блока
Рис. 44. Печатная плата анализирующего блока
ская головка ВА1, включенная в его коллекторную цепь, воспроизведет этот тон акустически.
Так формируется сигнал тревоги, который будет звучать до появления очередного импульса сброса. После чего цикл — ожидания или тревоги — повторится. Для того чтобы сигнал тревоги был не слишком коротким, введены конденсатор СЗ и резистор R4, задерживающие счет в DD5 на время t^ = 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 3 • 106 • 10'6 = 2 с.
Печатную плату анализирующего блока изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. 44, а показана разводка проводников на одной ее стороне, на рис. 44, б — расположение деталей. Технология из-
готовления платы, приемы монтажа, принятые обозначения и пр. описаны выше (см. с. 46—52).
Почти все используемые резисторы типа МЛТ-0,125 (R2 — КИМ-0,125). Конденсаторы: Cl, С2 — КД-1; СЗ, С4 — КМ-6 или К10-176; С5, С6 — любые оксидные конденсаторы подходящих размеров.
Динамическая головка ВА1 мощностью не менее 0,5 Вт должна иметь сопротивление звуковой катушки не менее 25 Ом.
В работе прибора определяющими являются два параметра: длительность измерительного интервала t„3M и порог включения тревожной сигнализации Nnop.
Каким быть 1ИЗМ, зависит от поставленной задачи. Измерительный интервал должен быть очень коротким, если под радиационный контроль ставится, например, автотранспорт на трассе (лучше — в местах естественного его подтормаживания). Но может быть и продолжительным, если подозрительный источник не столь подвижен. Подключив конденсатор С4 к выходу 3 (выв. 7) счетчика DD5, выставим Тизм = 3,5 с (после сброса DD4 на его выходе S1 устанавливается напряжение высокого уровня, и первый спад, переключающий DD5, возникнет через 0,5 с после общего сброса).
При выборе Nnop приходится учитывать два обстоятельства. Во- первых, с увеличением Nnop увеличивается радиационный порог прибора, то есть теряется его способность замечать относительно слабые источники радиации, наведенные ими поля. Но чрезмерное понижение порога также нежелательно, поскольку время от времени прибор будет подавать сигнал тревоги только потому, что флуктуации радиационного фона (они тем больше по отношению к среднему значению, чем короче tH3M) будут иногда выводить счетчик DD3 в положение Nnop.
Не вдаваясь в детали расчета вероятностей тех или иных событий в заданных временных интервалах, заметим, что вероятность ложной тревоги в приборе с выставленными здесь tH3M = 3,5 с и Nnop = 18 будет настолько мала (строго нулевой она не может быть в принципе), что это вряд ли произойдет за все время эксплуатации прибора.
Оценим радиационный порог прибора — уровень поля, по достижении которого включится сигнал тревоги. Примем фоновую активность пяти счетчиков СБМ20 — их реакцию на естественный радиационный фон (ЕРФ) — равной N^ = 90 имп/мин и определим среднее число фоновых импульсов Кф' на интервале 94
t113M = 3,5 с: Nф’ = Мф • 1изм/60 = 90 • 3,5/60 = 5,25 имп. Отсюда нетрудно вычислить и радиационный порог включения тревожного сигнала: Ктр = Мпор/5,25 = 18/5,25 = 3,4 ЕРФ.
Итак, если чувствительная головка прибора окажется в поле ионизирующей радиации с уровнем 50...55 мкР/ч (около 3,5 ЕРФ), то прибор отреагирует на это включением тревожного сигнала.
Порог его включения можно понизить до 2,5 ЕРФ, если выставить Nnop = 24 (входы 5 и 6 элемента DD1.2 подключают к выв. 10 и 11 счетчика DD3) и t„3M = 6,5 с (конденсатор С4 подключают к выв. 5 счетчика DD5). Вероятность появления 24-х фоновых импульсов в 6,5-секундном интервале (среднее число фоновых импульсов примерно 9,8) также будет достаточно мала.
Анализирующий блок прибора никаких особых забот конструктору не доставит. Но условия эксплуатации радиационной головки — нередко под дождем и снегом, в пыли и т. п. — потребуют отнестись к ее конструкции с особым вниманием. Безусловно должны быть обеспечены как механическая ее прочность, так и влагозащита. Но и то и другое затруднено здесь тем, что сами счетчики Гейгера должны быть открыты для контакта с источником и самого мягкого из доступных им ионизирующих излучений. Так, если мы не хотим ограничивать спектральную чувствительность счетчика СБМ20, он может «смотреть» на источник радиации лишь через очень тонкий — <0,05 мм — слой пластика или алюминия.
Возможная конструкция головки показана на рис. 45. Здесь 1 — корпус головки (ударопрочный полистирол); 2 — плата счетчиков; 3 — электронная плата; 4 — алюминиевая фольга или пластик толщиной не более 0,05 мм.
В работоспособности прибора следует убедиться.
В открытую коробку насыпают поташ (К2СО3) или бромистый калий (КВг) и, приближая к ней сверху радиационную головку, отмечают такое ее положение, при котором прибор переходит в режим формирования сигнала тревоги. Затем в это же положение устанавливают обычный бытовой дозиметр и делают несколько замеров. Их среднее значение Dcp, отнесенное к Вф - к уровню радиационного фона, измеренного этим же прибором, — DCp/Do = Ктр и есть порог включения сигнала тревоги.
Экспериментальная оценка выставленного временного интервала t„3M требует времени. Будем считать 1ИЗЧ пригодным, если, скажем, за неделю непрерывной работы в условиях радиационного фона прибор ни разу не выдаст ложной тревоги. В противном случае либо увеличивают Nnop, либо уменьшают 1ИЗМ. А поскольку и то и другое ведет к увеличению Ктр — порога включения сигнала тревоги, то описанный выше эксперимент по определению радиационной чувствительности прибора потребуется повторить.
Важным параметром для автономно работающих приборов является их энергоэкономичность. В табл. 4 приведены зависимости 1ДСЖ и 1тр — токов, потребляемых прибором в дежурном режиме и в режиме тревожной сигнализации — от напряжения источника питания прибора ипит.
Таблица 4
Опит, В
!деж! мА
1тр, мА (Rbai = 50 Ом)
10
0,75
88
9
0,56
83
8
0,4
72
7
0,3
62
6
0,2
53
Если прибор будет использован в качестве патрульного, то источником его питания может быть батарея, составленная из шести гальванических элементов типа 316. А если принять RBA1 = 150...200 (включив, например, низкоомную головку через понижающий 96
Рис. 46. Включение пьезосирены и питание дозиметра от источника + 12 В
трансформатор), то годится и «Корунд» — его емкости хватит как минимум на 1000 часов непрерывной работы.
Если прибор будет использоваться в качестве стационарного, то сигнал тревоги можно сделать очень громким (рис. 46). При этом используют ВА2 — пьезосирену типа АС-10. Нужный для ее питания 12-вольтовый источник должен быть способен отдать ток 0,25 А. Это может быть герметичный кислотный аккумулятор Y1.2-12 (емкость 1,2 А-ч, габариты 97 x 43 x 57 мм, вес 0,52 кг) или никель-кадмиевая аккумуляторная батарея типа ЮНКБН-3,5. Подойдет и батарея, составленная из восьми последовательно включенных гальванических элементов 373, 343 и даже тех же 316.
От 12-вольтового источника можно питать и сам дозиметр. Необходимое для этого напряжение UmiT = +8...9 В можно сформировать так, как показано на рис. 46 (если нет необходимости минимизировать ток, потребляемый прибором в дежурном режиме, то работающие на микротоках стабилитроны КС106А можно заменить одним обычным 9-вольтовым, например Д814Б; в этом случае R10 = 1 кОм).
Такому прибору найдется применение не только в цехах заводов или в борьбе с криминалом...
Традиционный у нас способ наведения порядка сжиганием ненужного хлама, не слишком умный вообще, сегодня становится по-настоящему опасен. Попавший в костер радионуклид не только не утеряет своей радиоактивности, но и обретет самую опасную для человека форму — станет аэрозолем, летучей взвесью, проникнет в его легкие и нанесет такие повреждения, какие не могли бы возникнуть и при самом сильном внешнем облучении.
Рис. 47. Установка дозиметра на оконной раме
Добавим к этим «очистительным» кострам пожары в лесах, загрязненных радионуклидами (того же Чернобыля); пожары на предприятиях, имеющих дело с радиоактивными препаратами; не исключим и «деловых» хозяйственников, тайно сжигающих загрязненные радионуклидами отходы своих производств (спецути- лизация стоит денег). Одним словом, контроль дымов, подозрительных на радиоактивность, может оказаться делом вполне актуальным для любого из нас.
...Прибор монтируют на раме окна так, как показано на рис. 47. На внешней стороне рамы 8 устанавливают радиационную головку 1, помещенную в защитный колпак без дна 2; на внутренней — анализирующий блок 4, в нижней части которого располагают источник питания 5. Для проверки на радиоактивность дождя под головкой можно укрепить лоток-ванночку 3 с дренажным отверстием 7. Для пропуска трехпроводной линии 6 достаточно в раме окна сделают отверстие диаметром 2...3 мм.
Дозиметр с радиоканалом
Эффективность радиационного контроля будет зависеть от размещения контролирующего дозиметра и, прежде всего, от его близости к месту возможного радиационого выброса. А потому по своим параметрам и конструктивному оформлению он должен удовлетворять ряду довольно жестких требований.
98
Первое — прибор должен быть всепогодным. Ни дождь, ни снег, ни температурные перепады, ни естественные механические воздействия не должны выводить его из рабочего состояния.
Второе — энергопотребление. Лишь предельной его минимизацией, и особенно в дежурном режиме, может быть обеспечена длительная автономная работа прибора. Ведь электрическая емкость его собственного источника питания редко превышает 1 Ач. Конечно, этот источник должен сохранять свою работоспособность во всем диапазоне возможных температур.
Третье — габариты. Прибор должен быть небольшим, его размещение и камуфляж не должны вызывать особых проблем.
Четвертое — дозиметр должен иметь канал адресной передачи тревожного сигнала. Даже в тех редких случаях, когда удается проложить проводную линию, она остается ненадежной, подверженной случайным и намеренным обрывам. И конечно, демаскирующей всю систему наблюдения.
И притом прибор должен быть недорогим: безнадзорное у нас принято присваивать. Не говоря уж об особом «интересе» к этой технике администрации контролируемого предприятия.
Принципиальная схема дозиметра, при конструировании которого были учтены перечисленные факторы, приведена на рис. 48.
Здесь BD1 — датчик ионизирующей радиации — счетчик Гейгера типа СБМ20. Высокое напряжение на его аноде формирует блокинг-генератор. Периодически возникающие на обмотке I его трансформатора импульсы высокого напряжения через диоды VD1 и VD2 заряжают конденсатор С1, который и становится, таким образом, источником питания счетчика Гейгера.
Частота подпитки конденсатора С1 не остается постоянной. Она очень невелика (F = 1/1,4 • R8 • С5 = 1/1,4 • 107 • 0,033 • 10~6= 2 Гц) в фоновых радиационных полях, обеспечивая тем самым чрезвычайно малое энергопотребление прибора в дежурном режиме. Но при каждом срабатывании счетчика Гейгера «нулевой» импульс на входе 2 DD1.4 переводит одновибратор, выполненный на элементах DD1.3, DD1.4, в состояние, которому соответствует напряжение высокого уровня на выходе DD1.4, и тут же срабатывающий блокинг-генератор формирует внеочередной импульс подпитки конденсатора С1. Такая «следящая» подпитка С1 позволяет держать напряжение на аноде счетчика Гейгера неизменным практически в любых радиационных полях.
Резистор R1 — нагрузка счетчика. С нее снимается импульс напряжения, который приводится к цифровому «стандарту» одно-
Рис. 48. Принципиальная схема автономного дозиметра с радиоканаломРис. 48. Принципиальная схема автономного дозиметра с радиоканаломКТ3117АDD1 К561ЛА7, DD2 К561ЛН2, DD3 К176ИЕ5, DD4 К561ИЕ18VD1, VD2, VD4 КД102А; VD3, VD5, VD6 КД510А; VD7 КВ102ГКТ3117АDD1 К561ЛА7, DD2 К561ЛН2, DD3 К176ИЕ5, DD4 К561ИЕ18VD1, VD2, VD4 КД102А; VD3, VD5, VD6 КД510А; VD7 КВ102Г
Рис. 48. Принципиальная схема автономного дозиметра с радиоканалом
Рис. 48. Принципиальная схема автономного дозиметра с радиоканалом
КТ3117АDD1 К561ЛА7, DD2 К561ЛН2, DD3 К176ИЕ5, DD4 К561ИЕ18
VD1, VD2, VD4 КД102А; VD3, VD5, VD6 КД510А; VD7 КВ102Г
КТ3117АDD1 К561ЛА7, DD2 К561ЛН2, DD3 К176ИЕ5, DD4 К561ИЕ18
VD1, VD2, VD4 КД102А; VD3, VD5, VD6 КД510А; VD7 КВ102Г
вибратором, выполненным на элементах DD1.1, DD1.2. При каждом элементарном возбуждении счетчика Гейгера на выходе DD1.2 возникает «нулевой» импульс, поступающий на счетный вход С (выв. 10) счетчика DD4.
Каждый такой импульс увеличивает хранящееся в DD4 число на единицу. Но время от времени этот счетчик возвращается в нулевое состояние импульсами сброса, поступающими на его вход R. Их источник — микросхема DD3, работающая в режиме генератора инф- ранизкой частоты. Период следования импульсов на ее выходе 15 (выв. 5) - TR(c) = R9(MOm) • С9(пФ)/7 • 103 = 15 • 0,033 • 106/7 • 103 = = 70 с. Длительность импульсов сброса, возникающих на выходе DD2.1, — tR = 0,7 • R7 • С7 = 0,7 • 20 • 103 • 1000- 10i2s14mkc.
Порог включения тревожного сигнала зависит от того, к какому из выходов счетчика DD4 будет подключен вход DD2.2. Если это 2П, а за время t < TRсчетчик DD4 успеет набрать число N = 2П, то возникшее на этом выходе напряжение высокого уровня снимет запрет на возбуждение низкочастотного мультивибратора (DD2.5, DD2.6 и др.). Этот мультивибратор, формируя импульсы с частотой FH4s 1/1,4- R13 -СИ = 1/1,4 • 3 • 106 • 0,1 • Ю^ 0,3 Гц, начинает периодически включать—выключать питание радиопередатчика (ключ — транзистор VT2) и звуковой мультивибратор (DD2.3, DD2.4 и др.), формирующий сигнал с частотой Езч = 1/1,4 ' RI 1 ' СЮ = 1/1,4-51 • 103 -0,01 ■ 10 6 = 1400 Гц.
Радиопередатчик собран на транзисторах VT4 (задающий генератор) и VT5 (усилитель мощности). Частота его несущей задана кварцевым резонатором ZQ1, а ее девиация (используется частотная модуляция несущей) зависит от изменения напряжения на варикапе VD7, то есть от напряжения на выходе звукового мультивибратора.
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. 49 показана разводка проводников и расположение деталей. Технология изготовления платы, приемы монтажа, принятые обозначения и прочее описаны выше (см. рис. 12—14).
Почти все резисторы здесь типа МЛТ-0,125 (R1 и R8 — КИМ-0,125). Конденсаторы: Cl - К73-9; С2 - КД-26; СЗ - К53-30; С4 - С7, С9 - СИ, С13, С17 - КМ-6 или К10-17-26; С12, С14 - С16 - КД-1; С8 — Gloria или любой другой габаритами 0 6x13 мм.
9В9ВРис. 49. Печатная плата дозиметраРис. 49. Печатная плата дозиметраК антеннеК антенне
9В
9В
Рис. 49. Печатная плата дозиметра
Рис. 49. Печатная плата дозиметра
К антенне
К антенне
Трансформатор Т1 наматывают на ферритовом кольцевом магнитопроводе М3000НМ типоразмера К16 х 10 х 4,5 мм. Его подготавливают к намотке так, как описано на с. 50.
Первой наматывают обмотку I, она содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сторону, оставляя между ее началом и концом промежуток в 1,5...2 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и поверх нее наматывают обмотку II — 8 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в любой изоляции — и обмотку III — 3 витка тем же проводом. Обмотки II и III должны быть распределены по сердечнику возможно равномернее, с учетом рисунка печатной платы. Фазировка обмоток должна соответствовать указанной на принципиальной схеме: синфазные выводы обмоток (входящие в отверстие сердечника с одной стороны) обозначены точками.
Изготовленный трансформатор обматывают узкой полоской липкой изоленты ПВХ и крепят на плате винтом М3 между двумя эластичными шайбами, подобно тому как это показано на рис. 16.
Контуры крупных деталей — трансформатора, счетчика Гейгера, кварцевого резонатора и контурной катушки передатчика — показаны на рис. 49 штриховыми линиями.
Габариты каркаса, на котором намотаны катушки L2 и L3, и их монтаж на плате показаны на рис. 50. Катушку L1 (ее каркас на рис. 51) наматывают в ряд проводом ПЭВ-2-0,07, она имеет 60 витков. Катушку L2 наматывают проводом ПЭВ-2-0,45, она имеет 14 витков с отводом от середины. Катушку связи L3 — 3 витка, провод ПЭВШО 0,15...0,2 наматывают поверх L2 у «холодного» (по в/ч) ее конца. Катушки подстраивают карбонильными сердечниками М3 х 8 мм.
Для подключения антенны на печатной плате монтируют металлический уголок (см. рис. 52) под гнездо разъема СР-50-73Ф, в которое будет включаться либо антенна от портативной Си-Би радиостанции (Dragon SY-101 и др.), либо вилка разъема СР-50-74Ф, смонтированная на конце фидера полноразмерной Си-Би антенны.
Для настройки передатчика потребуется частотомер и высокочастотный (>30 МГц) вольтметр со шкалой до 3 В, а в заключительной фазе — Си-Би радиостанция, имеющая канал с частотой fZQi и FM детектор.
Передатчик переводят в режим настройки: соединяют проволочной перемычкой эмиттер и коллектор транзистора VT2 (тем самым подают на передатчик постоянное питание); соединяют с «землей» левый (рис. 48) вывод кварцевого резонатора ZQ1, исключая тем самым «увод» его частоты еще не настроенными эле-
Рис. 50. Установка катушек L2/L3 на платеРис. 50. Установка катушек L2/L3 на платеРис. 51. Каркас Рис. 52. Уголок для установки катушки L1 на плату гнезда антенного разъема СР-50-73Рис. 51. Каркас Рис. 52. Уголок для установки катушки L1 на плату гнезда антенного разъема СР-50-73
Рис. 50. Установка катушек L2/L3 на плате
Рис. 50. Установка катушек L2/L3 на плате
Рис. 51. Каркас Рис. 52. Уголок для установки катушки L1 на плату гнезда антенного разъема СР-50-73
Рис. 51. Каркас Рис. 52. Уголок для установки катушки L1 на плату гнезда антенного разъема СР-50-73
ментами VD7, С12 и L1 и подключают к L3 эквивалент антенной нагрузки — резистор МЛТ-1 сопротивлением 51 Ом.
Включив питание, убеждаются в том, что сигнал на антенном эквиваленте имеет частоту кварцевого резонатора (терпимо отклонение в 200...300 Гц, в противном случае меняют резонатор), а его мощность РВЬ]Х = U2/50 после настройки контура L2C16 на частоту задающего генератора близка к Рвых (табл. 5).
Таблица 5
Опит> В
Рвых, мВт
^потр. тр) мА
1потр.деж> МКА
10
10,5
10
41
9
8,2
8
35
8
5,4
6
30
7
3
4,5
24
6
1,2
3,6
20
Если мощность передатчика оказалась недостаточной, уточняют емкость конденсатора С14 — существует такое ее значение, при которой Рвых достигает максимума.
Затем снимают перемычку с кварцевого резонатора, и сместившуюся из-за этого частоту задающего генератора возвращают к прежнему значению подстройкой индуктивности L1 (если ZQ1 возбуждается на основной гармонике, число витков в L1 уменьшают до 20...25).
Для того чтобы передатчик работал в режиме генерации тревожного сигнала, снимают перемычку с транзистора VT2, а вход 3 DD2.2 подключают к шине +9 В. Качество излучаемого сигнала контролируют Си-Би радиостанцией, имеющей FM-детектор и канал с частотой несущей fZQ1, — по наилучшему качеству звучания уточняют окончательное положение подстроечного сердечника в катушке L1.
Для контроля режима работы к шине питания передатчика можно подключить светодиод HL1 (на рис. 48 показан штриховой).
Работа самого дозиметра зависит от 1ИЗМ — временного интервала между импульсами сброса счетчика DD4 (то есть от номиналов R9 и С9 в генераторе инфранизкой частоты) и 2П — того выхода счетчика DD4, к которому подключен вход элемента DD2.2.
Поскольку этот прибор рассчитан на обнаружение относительно медленно изменяющихся уровней радиационного загрязнения, измерительный интервал t„3M в нем может быть значительно более длительным, нежели в описанных выше приборах. Здесь принят t„3M = TR=70с.
Такой относительно большой измерительный интервал позволил увеличить радиационную чувствительность прибора. В дозиметре с большим t„3M может быть выставлено Nnop — пороговое число импульсов в счетчике DD4, — лишь ненамного превышающее число фоновых импульсов Nф. Причина в том, что по мере увеличения tH3M измерение Nф становится все более точным (АНФ = kЛ/Nф) и соответственно все меньшей становится вероятность ложной тревоги — выхода прибора, находящегося в поле фоновой радиации, в тревожный режим.
При Nф = 20 имп/мин (счетчик СБМ20) за время t„3M s 70 с счетчик DD4 будет выводиться фоновыми импульсами в состояние, близкое к «23» (20 • 70/60 = 23). Этот счетчик будет лишь изредка оказываться в состоянии 32 (100000 — лог. 1 на выходе 25, на других его выходах — лог. 0 ), чрезвычайно редко — в 64 (1000000 — лог. 1 на выходе 26) и практически никогда не окажется в состоянии 128 (10000000 — лог. 1 на выходе 27 DD4).
142142Рис. 53. Внешний вид дозиметраРис. 53. Внешний вид дозиметраКакой из выходов счетчика DD4 следует задействовать? Если 25, то время от времени прибор будет подавать сигнал тревоги без каких-либо на то оснований. Правда, отличить такую тревогу от настоящей несложно: при появлении реального загрязнения тревожные сигналы будут следовать один за другим. Преимущество же такого включения в том, что прибор будет реагировать даже на относительно небольшое превышение наведенного радиационного поля над фоновым: D/Пф = 32/23 = 1,4.
142
142
Рис. 53. Внешний вид дозиметра
Рис. 53. Внешний вид дозиметра
Если будет задействован выход 26 DD4, то порог тревожной сигнализации увеличится до D/Вф = 64/23 = 2,8, но зато ложные срабатывания прибора будут чрезвычайно редкими. А закоммутировав выход 27, получим порог D/Оф = 128/23 = 5,7. Но сигнал ложной тревоги в таком приборе не возникнет, скорее всего, никогда.
Дозиметр может быть скомпонован так, как показано на рис. 53. Его корпус можно склеить из ударопрочного полистирола неброского цвета. Во избежание последствий возможных протечек источ
ник питания («Корунд» и т. п.) размещают в нижней части прибора. В стенке корпуса, примыкающей к счетчику Гейгера, нужно сделать вырез, который можно затянуть фольгой или пластиком толщиной не более 0,05 мм.
В боковой части корпуса могут быть сделаны проушины для крепления прибора к стволу дерева. В «донной» его части может быть укреплен металлический штырь длиной 20...25 см; такой прибор можно просто воткнуть в землю. Конечно, должны быть приняты меры для защиты от влаги. Весь прибор может быть полностью заварен в тонкий полиэтилен (внутрь его можно положить мешочек с силикагелем).
Для приема радиосигналов дозиметра годится любая Си-Би радиостанция с ЕМ детектором, имеющая радиоканал с несущей fZQ1. Если станция будет снабжена полноразмерной антенной (GP, полуволновый штырь или др.), а к корпусу антенного разъ-
ема дозиметра будет подключен кусок монтажного провода длиной 1...1,5 м (он может быть просто брошен на землю), то дальность связи и при такой «игрушечной» мощности его передатчика может достигнуть 1... 1,5 км. Дальность связи увеличится еще больше, если к дозиметру будет подключена полноразмерная Си-Би антенна.
«Водяной» дозиметр
Еще один путь поступления радионуклидов в окружающую среду — различные водные стоки: от канализационных труб до ручьев и рек. Но если радиационное загрязнение воздушной среды может быть и не умышленным, то загрязнение стоков почти всегда имеет адресата: где-то находится предприятие, избавляющееся от своей радиоактивной «грязи» водным путем.
Принципиальная схема дозиметра, предназначенного для непрерывного контроля водной среды, показана на рис. 54 (радиационная головка) и рис. 55 (анализирующий блок и радиопередатчик).
Принципиальная схема радиационной головки почти не отличается от соответствующего фрагмента автономного дозиметра-автомата (см. рис. 48). Здесь он дополнен лишь микросхемой (DD2), формирующей «низкоомный» выходной сигнал, который может быть передан по длинной линии.
Печатную плату головки изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 56 показана разводка проводников и расположение деталей. Технология изготовления платы, приемы монтажа, принятые обозначения и прочее описаны выше (см. с. 46—52).
Почти все резисторы здесь МЛТ-0,125 (R1 и R7 — КИМ- 0,125). Конденсаторы: Cl - К73-9; С2 - КД-26; СЗ - К53-30, С4—С6 — КМ-6 или К10-17-26; С7 — Gloria или любой другой габаритами 06 х 13 мм.
Трансформатор Т1 ничем не отличается от трансформатора в дозиметре с радиоканалом (с. 103).
Радиационная головка выполняется в виде герметичной конструкции, способной продолжительное время находиться в воде, причем сам счетчик Гейгера ничем от нее не должен быть изолирован.
DD2.3DD2.3Рис. 54. Принципиальная схема головки «водяного» дозиметраРис. 54. Принципиальная схема головки «водяного» дозиметраРис. 55. Наземный блок дозиметраРис. 55. Наземный блок дозиметрак 7 DD1 к 8 DD2-DD4к 7 DD1 к 8 DD2-DD4
DD2.3
DD2.3
Рис. 54. Принципиальная схема головки «водяного» дозиметра
Рис. 54. Принципиальная схема головки «водяного» дозиметра
Рис. 55. Наземный блок дозиметра
Рис. 55. Наземный блок дозиметра
к 7 DD1 к 8 DD2-DD4
к 7 DD1 к 8 DD2-DD4
Возможная конструкция головки показана на рис. 57. Ее корпус склеивают из листового ударопрочного полистирола, обращая особое внимание на герметичность двух узлов: места выхода счетчика Гейгера из корпуса головки (оно может быть выполнено так, как показано на рис. 58) и места ввода в ее корпус трехпроводного шнура (рис. 59). Оба эти узла изготавливают из того же полистирола и приклеивают к корпусу прибора по срезам а—а.
Не меньшее внимание должно быть обращено и на герметичность самого шнура. Совершенно непригодны обычные самодельные — несколько монтажных проводников, втянутых в виниловую трубку. Малейшее ее повреждение закончится тем, что головка будет заполнена водой.
Полностью собрав головку и убедившись в ее работоспособности, герметизацию завершают тем, что в свободное место укладывают небольшой мешочек с силикагелем (влагопоглотитель) и наклеивают крышку. Если герметизация проходных узлов и все
R5 VT1 СЗ
Рис. 56. Печатная плата головки
склейки выполнены доброкачественно, то головка может быть опущена в воду на глубину до 1,5...2 м.
На рис. 55 показана принципиальная схема наземной части прибора — блока, анализирующего сигналы, которые поступают от радиационной головки, и в особых случаях формирующего тревожный радиосигнал.
Измерительный интервал t„3M — время, на протяжении которого будет выясняться радиоактивность воды, — формируют микросхемы DD3 и DD4. Если входы элемента DD1.3 будут включены так, как показано на рис. 55, то есть к выходу 3 счетчика DD4, то t„3M = 2 мин 39 с (первый спад на выходе М DD3 происходит через 39 с после сброса этого счетчика; счетчик DD4 «считает» спады на своем входе СР). С таким ийтервалом на входах R счетчиков DD2, DD3 и DD4 будут возникать короткие импульсы, возвращающие эти счетчики в исходное состояние.
Если за время 1ИЗМ число импульсов, поступивших на вход С счетчика DD2, достигнет 2П, а входы элемента DD1.2 будут подключены к выходу 2n DD2, то на выходе DD1.2 возникнет сигнал О, который заблокирует поступление новых импульсов на DD2 и,
НО
Рис. 57. Конструкция корпуса головкиРис. 57. Конструкция корпуса головкиРис. 58. Герметизация счетчика ГейгераРис. 58. Герметизация счетчика ГейгераРис. 59. Герметизация шнураРис. 59. Герметизация шнура
Рис. 57. Конструкция корпуса головки
Рис. 57. Конструкция корпуса головки
Рис. 58. Герметизация счетчика Гейгера
Рис. 58. Герметизация счетчика Гейгера
Рис. 59. Герметизация шнура
Рис. 59. Герметизация шнура
открыв транзистор VT1, подаст питание на радиопередатчик. Передатчик возбудится на частоте Г202', которая будет промодулиро- вана (узкополосная FM модуляция) импульсами частотой 1024 Гц, поступающими с выхода F счетчика DD3.
Оценим порог включения тревожного сигнала. Если фоновую активность счетчика СБМ20 принять равной Nф = 20 имп/мин, то среднее число фоновых импульсов, возникающих на интервале t„3M = 159 с, составит m = Иф ■ t„3M/60 = 20 ■ 159/60 = 53 имп. Но так как входы элемента DD1.2 подключены к выходу 27счетчика DD2, то К = 27/53 = 2,4 и для включения сигнала тревоги уровень наведенного поля должен превысить уровень радиационного фона в 2,4 раза. Тоже, разумеется, в среднем.
Порог включения тревожной сигнализации можно повысить, переключив входы DD1.2 на выход 28 DD2 (выв. 12). Тогда К = 28/53 = 4,8. И если при К = 2,4 ложная тревога будет возникать очень редко, то при К = 4,8 этого не произойдет, скорее всего, никогда. Но нужно ли это? Ведь отличить ложную тревогу — единичный сигнал — от настоящей — серии сигналов — довольно просто. А то, что прибор время от времени будет подавать «признаки жизни», не так уж и плохо. При том условии, конечно, что они адресованы человеку, знакомому с этой особенностью прибора.
Как уже отмечалось, пока в охранных системах разрешено использовать лишь два частотных канала: 26945 кГц и 26960 кГц.
Рис. 60. Печатная плата наземного блока
Рис. 61. Конструкция наземного блока
Тревожная радиопередача будет продолжаться до прохождения очередного импульса сброса. И если это не та редкая случайность, которая в принципе не может быть исключена, то в следующем цикле измерения все это повторится: какое-то время из 1ИЗМ будет потрачено на измерение, остальное — на излучение тревожного радиосигнала.
Цепочка R6C3 формирует на выходе элемента DD1.4 импульс сброса всех счетчиков при включении питания прибора.
Печатную плату анализирующего блока изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. 60, а показана разводка проводников, на рис. 60, б — расположение деталей. Технология изготовления платы, приемы монтажа, принятые обозначения и прочее описаны выше (см. рис. 12—14).
Почти все используемые резисторы — МЛТ-0,125 (R2 — КИМ-0,125). Конденсаторы: С1, С2, С5, С8-С10 — КД-1; СЗ, С4, С7, СП — КМ-6 или К10-17-26; С6 — Gloria или любой другой габаритами 06 х 13 мм.
Катушки L1 и L2, L3 наматывают на одинаковых каркасах (см. рис. 50). Их моточные данные: L1 — 60 витков ПЭВ-2-0,07 (для ZQ2, работающих на основной гармонике, L1 — 20...25 витков), L2 — 14 витков с отводом от середины, провод ПЭВ-2-0,45, L3 — 3 витка, провод ПЭВШО 0,15...0,2 — наматывают поверх L2 у «холодного» (по в/ч) ее конца. Катушки подстраивают карбонильными сердечниками М3 х 8 мм.
Для подключения антенны на печатной плате крепят уголок (см. рис. 52) с гнездом СР-50-73Ф, к которому может быть подключена либо антенна от портативной Си-Би радиостанции, либо вилка СР-50-74Ф фидера полноразмерной антенны.
Компоновка этой части прибора показана на рис. 61. Габариты (без антенны) — 215 х 30 х 27 мм. Переднюю панель и корпус изготавливают из неброского по цвету ударопрочного полистирола. Для защиты от осадков всю конструкцию, включая антенну от Си- Би «портативки», можно заварить в полиэтиленовый «чулок».
Дозиметры
Обнаружив радиационное загрязнение, следует обратиться в ближайшую санэпидемстанцию и ожидать помощи. А пока она будет «идти», исследования можно продолжить.
Следующая естественная задача: оценка интенсивности поля, создаваемого обнаруженным источником, и, если окажется возможным, оценка удельной активности самого источника. Приборы, способные это делать, принято называть дозиметрами. Хотя это и неверно...
Сумма повреждений, которые «мишень» получит от источника ионизирующей радиации, зависит от интенсивности ее облучения D и его продолжительности Т. Произведение В х Т называют дозой. Существуют истинные дозиметры — их называют накапливающими, — которые действительно измеряют дозу. И если человек постоянно носит такой прибор при себе, то по его показаниям судят и о дозе, полученной «носителем».
С накапливающими дозиметрами — приборами профессионалов — обычные люди почти не встречаются. А известные нам дозиметры на самом деле являются лишь измерителями D — интенсивности поля ионизирующей радиации. Собственно, бытовой прибор и должен быть таким: измерение D и быстрый выход из зоны, где D » Вф (Вф — уровень естественного радиационного фона) — это то, что может позволить себе человек, не обязанный по долгу службы находиться «под лучом».
Еще меньше оснований называть дозиметром прибор, измеряющий активность источника радиации...
Но так уж получилось, что дозиметрами у нас стали называть любые приборы, реагирующие на ионизирующую радиацию, в том числе и радиационые индикаторы, вообще не являющиеся измерительными приборами. Можно, конечно, этим возмущаться. Но опыт показывает, что попытки ввести в живой язык строгую терминологию принимаются им далеко не всегда.
К таким приборам относится и описываемый ниже радиолюбительский дозиметр, измеряющий D в мкР/ч, и продуктовый дозиметр, оценивающий радиационное загрязнение продуктов питания в Бк/кг.
Радиолюбительский дозиметр
Принципиальная схема прибора приведена на рис. 62. Здесь BD1 — счетчик Гейгера типа СБМ20, чувствительный ку- и р-из- лучениям широкого спектра. Схема преобразователя напряжения, формирующего необходимое счетчику высокое напряжение, аналогична рассмотренным выше.
То же назначение и у одновибратора, выполненного на элементах DD8.1, DD8.2: при каждом срабатывании счетчика Гейгера на выходе одновибратора (выв. 11 DD8.1) формируется «единичный» импульс длительностью 1Ф = 0,7 • R6 • С6 = 0,7 • 200 • 103 • 1000 • 10'12 = = 0,14 мс — близкой к «мертвому» времени этого счетчика.
Основной блок дозиметра — 4-разрядный десятичный счетчик — собран на микросхемах DD4-DD7. Состояние этого счетчика отображается на жидкокристаллическом табло HG1.
Тактовый генератор прибора собран на микросхеме DDL Его опорная частота FZQI = 32768 Гц задана кварцевым резонатором ZQ1. На выходе S1 (выв. 4) формируются меандры, следующие с частотой 1 Гц, на выходе ТЗ (выв. 15) — 128-герцовые меандры, на выходе F (выв. 11) — 1024-герцовые.
Работа прибора начинается с перевода всех его счетчиков в нулевое состояние «единичным» импульсом, который возникает на выходе элемента DD9.4 при включении прибора. Длительность этого импульса 1сбр = 0,7 • R11 ■ Cl 1 = 0,7 • 3 • 106 • 0,15 • 10"6 = 0,3 с.
Первые поступающие со счетчика Гейгера импульсы воздействуют лишь на счетчик DD3.1. Он переходит из состояния 0 в состояние 7 после первого импульса, в состояние 2 — после второго и так пока на его входе CN (выв. 1) не возникнет напряжение из [UJ. Если диоды из VDn будут включены так, как показано на рис. 62, то это произойдет после поступления третьего импульса. Высокое напряжение на входе CN этого счетчика останавливает дальнейший его счет и одновременно разрешает (лог. 1 на входе 2 DD8.3) поступление импульсов на основной счетчик прибора.
Счетчик DD2, состояние которого ежесекундно увеличивается на единицу (на его входе С — прямоугольные импульсы частотой 1 Гц), задает tH3M — длительность измерительного интервала. Он будет переключаться до тех пор, пока на выходе конъюнктора, образованного резистором R10 и диодами VDm (выход этого конъюнктора — анодная шина его диодов), не возникнет напряжение из [UJ. Так, например, если в наборе VDm будут задействованы только три нижние диода (см. рис. 62), то это произойдет, как только
DD1 К176ИЕ12
DD2 К176ИЕ1
DD3 К561ИЕЮ
DD4-DD7 К176ИЕ4
DD8, DD9, К561ЛА7
ОО1ОК561ЛЕ5
VD1.VD2 КД102А
VDn, VDm КД522Б; VD3 КД5ЮА
HG1 ИЖЦ5-4/8
DD7
13
2£v°2
AVD1
VD3
R3 3M
R5 360
C4 0,15mk
C1
2.2 R2
5008 66k
C3 _ * З.Змк “Г 168
R4 39к
A R1 Й15М С2 Т 2200
630В
DD8.3
DD8.1
DD8.2
12
VDn
DD3.1
R
2
C6 1000
R6 200k
12 4
135
L~L CN
CP
— R
R7 91k
DD1
DD5
с
86
2
11 10
12 11
13 12
8 13
109
98
4 R
Л S
10 16
11 17
6
6
12 18
13 19
8 20
5
5
14
21
R
9 15
R
2
9 22
10 24
11 25
12 26
DD9.1
R13 Зк
VT2 КТ3102ЕМ
HL1 АЛ307КМ
к 16 DD1, DD3 K14DD2, DD4-DD10
_L C7
10
VT1 KT630B
-U C5
T 220mk
168
9
_ C8 -гзо
ZQ1 JL R8 32768 Гц S ЗЗМ
R9 470k
T3
F
Z
R1
< Л R2
S1 i-
DD8.4
15
4
13 27
DD10.4
R12
ЗОк
Рис. 62. Принципиальная схема
счетчик DD2 окажется в состоянии 56 (32+16+8 = 56), то есть через 55,5 секунды после начала счета (первый спад на выходе S1 DD1 возникает через 0,5 с после сброса этого счетчика). Как толь-
радиолюбительского дозиметра
ко это состояние будет достигнуто, дальнейший счет и в DD2, и в DD4-DD7 будет заблокирован (лог. 0 на входе б DD8.4 и входе 2 DD8.3), а в счетчике DD3.2, наоборот, начат (лог. 1 на входе 8
777
Рис. 63. ПечатнаяРис. 63. Печатнаяплата дозиметраплата дозиметраDD9.2). Но продолжаться это будет лишь 3 с (этого достаточно для прочтения зафиксированного на табло результата): с появлением «единичного» напряжения на входе 13 DD3.2 (и соответственно «нулевого» напряжения на входе 4 DD9.3) на выходе элемента DD9.4 возникнет сигнал лог. 1, возвращающий все счетчики прибора в исходное состояние. И начнется новый цикл измерения.
Рис. 63. Печатная
Рис. 63. Печатная
плата дозиметра
плата дозиметра
Внимание оператора к результату измерения привлекает тональный сигнал: лог. О, возникший на входе 9 DD10.2, разрешает прохождение 1024-герцовых импульсов на DD10.3 и парафазно подключенный к нему пьезоизлучатель ВА1.
В больших радиационных полях возможно переполнение счетчика DD4-DD7 еще до окончания измерительного интервала. Для
84
того, чтобы владелец прибора обратил на эту потенциально опасную ситуацию особое внимание, введены элементы DD9.1 и DD10.4. Нетрудно видеть, что при появлении на табло числа 9000 (это произойдет, если наведенное поле превысит естественный радиационный уровень примерно в 600 раз) на выходе элемента DD10.4 возникнет напряжение, которое включит светодиод HL1 и тональный сигнал. В этот момент на табло будет зафиксировано число 9000.
Дозиметр монтируют на двух платах: большой (рис. 63) и малой (рис. 64), на которой монтируют табло HG1 и микросхемы DD4- DD7. Платы изготавливают из двустороннего фольгированного 120
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Технология изготовления плат, приемы монтажа, принятые обозначения и прочее описаны выше (см. с. 46—52); заметим лишь, что фольга под деталями на малой плате используется не только в качестве «земли».
Почти все резисторы в схеме МЛТ-0,125 (R1 и R8 — КИМ-0,125). Конденсаторы: С1 — КД-26; С2 — К73-9; СЗ — К53-30; С4, С6, С9 - КМ-б или К10-17-26; С5, СЮ - Gloria или любой другой габаритами 06 х 13 мм; С7, С8 — КД-1.
Трансформатор Т1 не отличается от описанного на с. 50.
Плату табло крепят на основной плате винтами М2 х 15 (отверстия М2 в ней для крепления), используя трубчатые опоры высотой 10... 12 мм. Для соединений между платами используют тонкий гибкий монтажный провод.
Основную плату устанавливают на переднюю панель прибора — пластину 120 х 90 х 2,5 мм, изготовленную из ударопрочного полистирола, к которой приклеен уголок-выгородка для «Корунда» и опора для закрепления печатной платы прибора. На передней панели монтируют также выключатель питания типа ПД-9-1 и пьезоизлучатель ВА1. По месту в ней делают и отверстие для пропуска светодиода HL1.
Корпусом дозиметра служит коробка стандартного размера 124 х 94 х 24 мм, например, из-под шашек.
Собранный без ошибок дозиметр начнет работать сразу. Но в нем есть два диодно-резисторных конъюнктора — VDn и VDm, расположение и число диодов в которых, возможно, потребуется уточнить.
Как известно, некоторая часть формируемых счетчиком Гейгера импульсов обязана не внешней радиации, а внутренним причинам — спонтанной эмиссии катода, микроизлучениям элементов конструкции и др. No — число этих импульсов — в хороших счетчиках Гейгера относительно невелико и составляет No/N$ = 0,15...0,25, где N$ — общее число импульсов, возникающих в счетчике Гейгера, находящегося в поле естественной радиации (ПФ= 15 мкР/ч).
Техника учета No проста. Так, если фоновая скорость счета счетчика Гейгера равна 18 имп/мин, из которых 3 импульса не имеют отношения к внешней радиации (No = 3), то при одноминутной экспозиции достаточно заблокировать прохождение на счетчик DD4-DD7 первых трех импульсов. Это число и должно быть набрано в конъюнкторе VDn. Соответственно, экспозиция
Рис. 65. Вариант включения конъюнкторов для VDn= 2 и VDm= 34Рис. 65. Вариант включения конъюнкторов для VDn= 2 и VDm= 34DD2DD2tH3M = 60 с должна быть набрана в конъюнкторе VDm. То есть нужно закоммутиро- вать оба эти конъюнктора так, как показано на рис. 62.
Рис. 65. Вариант включения конъюнкторов для VDn= 2 и VDm= 34
Рис. 65. Вариант включения конъюнкторов для VDn= 2 и VDm= 34
DD2
DD2
Но это частный случай. В общем случае это делают так. В конъюнкторе VDn набирают число No, а в конъюнкторе VDm — экспозицию 60 с.
И с таким прибором направляются к уличному табло, на котором указан Вф — уровень радиационного фона в данном месте (датчик обычно находится где-то поблизости) и в данный момент. И фикси
руется N„3M — среднее значение нескольких сделанных здесь измерений. Для того чтобы на шкале прибора была цифра, соответствующая Оф (а не N„3M), время измерения должно быть равно t„3M = Вф • 60/N„3M, а вместо N'o должно быть набрано число No = No • tH3M/60.
Так, например, если на месте измерения уровень радиационного фона был Вф = 12 мкР/ч, а прибор с выставленным No = 4 показал N„3M = 21, то длительность измерительного интервала должна быть сокращена до t„3M = Вф • 60/N„3M = 12 • 60/21 = 34 с, а «слепыми» должны быть лишь N'o = Not„3M/6O = 4 • 34/60 г 2 импульса. То есть, конъюнкторы R7, VDn и RIO, VDm должны быть закомму- тированы так, как показано на рис. 65.
Продуктовый дозиметр
Интенсивность поля ионизирующей радиации D, создаваемого точечным источником, зависит от г — расстояния до него, как D = k/r2 (к — коэффициент, в который вошло все, что влияет на D, но не касается интересующей нас здесь геометрии). Это если радиационных потерь нет «по дороге». Иными словами, сближение даже относительно слабого источника радиации с «мишенью» может повести к сильнейшему ее облучению, пусть и очень локальному, почти точечному. Но может ли такое быть?
О «горячих» частицах, разносимых ветрами микрофрагментов Чернобыльского реактора и легко проникающих в организм человека, тогда не писали. Да и теперь об этом мало что известно. А потому не будет лишним процитировать следующее:
...«Как правило, доза радиации, полученная людьми в результате Чернобыльской катастрофы, ничтожна — 0,1—0,2 бэр, то есть в 100 раз меньше, чем люди получают при рентгеноскопии желудка. Но среди здоровых клеток в организме жителей загрязненного региона оказались клетки с десятками хромосомных нарушений, таких, как если бы человек попал под безусловно смертельное облучение мощностью в тысячи рад. По всей видимости, в организме таких людей есть альфа-излучатель, скорее всего, крупица плутония, настолько маленькая, что ее присутствие невозможно зарегистрировать современными приборами. Альфа-частицы, пролетая сквозь клетки, находящиеся на их пути, «рвут» множество хромосом. Никто сейчас не знает, опасно ли это и к каким последствиям может привести в будущем». (Директор Гематологического научного центра РАМН акад. А. Воробьев. Чернобыль — это взрыв неве- жества//Общая газета. 2001. 26.04—7.05)
Итак, опасно ли это?
В живом есть две как минимум структуры, микроповреждение которых может стать началом самых нежелательных процессов, дальнейший ход которых с радиацией уже никак не будет связан.
Прежде всего, это относится к клетке — структурной основе всего живого. Клетки постоянно делятся, но в сформировавшемся организме появление новых клеток призвано лишь компенсировать отмирание старых. Однако облучение клетки может расстроить этот отслеживающий механизм деления, может заменить его другим, примитивным, порождающим новые клетки автоматически, без какой-либо надобности в них. Этот процесс называют раковым ростом ткани. Между первопричиной — ракообразующим повреждением клетки (группы клеток) — и следствием — формированием несовместимой с жизнью опухоли — могут пройти годы и десятилетия.
Другая биологическая структура — ген, большая молекула — носитель наследственной информации. Интенсивное его облучение может повести к новому состоянию гена, к его мутации, с которой будет связано дефективное развитие потомства облученного. Здесь время, отделяющее первопричину от следствия (рождение дауна, например), исчисляется уже поколениями.
И хотя все это носит вероятностный характер, а задержка «наказания» не позволяет в каждом отдельном случае с уверенностью связывать причину и следствие, накопившийся статистический материал никаких сомнений в той и другой связи уже не оставляет...
Но каким образом может произойти столь нежелательное сближение источника радиации с живыми структурами? Основных путей два: радионуклиды могут попасть в организм человека с пищей или вдыхаемым воздухом. Возможно их попадание и через кожные покровы, особенно поврежденные.
Из всего этого следует, что даже слабое по обычным меркам радиационное загрязнение продуктов питания не может быть оставлено без внимания. И то, что обычный бытовой дозиметр, поднесенный к сомнительному продукту, ничего особенного не показывает, вовсе не означает, что этот продукт и на самом деле «чист». И хотя «нормы» допустимого радиационного загрязнения продуктов питания с тысяч Бк/кг, которые были законными совсем недавно, сегодня снижены до 300, 100, 40 и даже 8 Бк/кг, но и они далеки от первозданной радиационной чистоты пищевых продуктов (см. табл. П4.2 в прил. 4).
Конструктивно продуктовый дозиметр выполняют обычно в виде измерительной головки, расположенной над кюветой с исследуемым продуктом, и электрически связанного с ней анализирующего блока.
Измерительные головки
Все рассмотренные ниже радиационные головки выполнены по принципиальной схеме, приведенной на рис. 66.
Высокое напряжение, нужное для питания счетчика Гейгера, формируется подобно тому, как это сделано в описанных выше приборах. Отличие лишь в том, что здесь напряжение питания блокинг-генератора стабилизировано. Стабилизатор выполнен на транзисторах VT1 и VT2 и стабилитроне VD4, работающем на микротоках. Напряжение на выходе стабилизатора +6 В.
На микросхеме DD1 построен формирователь, преобразующий высокоимпедансный импульс напряжения, возникающий на аноде счетчика Гейгера в момент его возбуждения ионизирующей частицей, в прямоугольный импульс длительностью t„Mll = 0,7 ■ R.10 • С7 = 0,7 • 120 • 103 • 4700 • 10"12 = 0,4 мс на низкоомном выходе, который может быть передан без заметных искажений по длинной проводной линии.
Рис. 66. Принципиальная схема головки продуктового дозиметра
Измерительные головки продуктового дозиметра отличаются лишь счетчиками Гейгера (СБТ10, СИ8Б или блок из шести СБМ20), конфигурацией печатной платы, конструкцией корпуса и измерительной кюветы. В остальном они идентичны.
Почти все резисторы МЛТ-0,125 (R7 — КИМ-0,125). Конденсаторы: Cl, С7 — КМ-6 или К10-17-26; С2 —• Gloria или любой другой габаритами 06 х 13 мм; СЗ — К50-40; С4 — К73-9; С5 — КД-26; С6 - К53-30.
Обмотка I трансформатора Т1 содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07, обмотка II — 6 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в произвольной изоляции, обмотка III — 2 витка тем же проводом. Технология изготовления трансформатора и особенности его монтажа описаны выше (см. рис. 16).
Счетчик СБТ10 — лучший счетчик Гейгера для продуктового лизиметра. Печатная плата для головки с этим счетчиком (ее изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм) показана на рис. 67 (а — монтажная ее сторона, б — размещение деталей). Монтаж производят как обычно (см. рис. 12—14).
Корпус головки склеивают из листового ударопрочного полистирола толщиной 2 мм (рис. 68). Корпус имеет внутреннюю перегородку, к одной стороне которой крепят счетчик Гейгера, к
б)б)Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик СБТ10Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик СБТ10
б)
б)
Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик СБТ10
Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик СБТ10
другой — винтом М2 к стойке А — смонтированную и вставленную в пазы С плату. Габариты корпуса: в плане — 93 х 73 мм (ширина самого счетчика — 68 мм), высота корпуса — 57 мм. Расстояние между обрезом корпуса и самим счетчиком не должно превышать 1...2 мм. С внешней стороны на корпус наклеивают полоски полистирола (А на рис. 69), которыми он будет опираться на выступы В на измерительной кювете.
Счетчик СБТ10 имеет 10 отдельных секций. Но поскольку в продуктовом дозиметре он не будет работать на предельных скоростях, то к выводам 1 — 10 припаивают объединяющую его аноды тонкую проволочку. Вывод 11 счетчика (катод) соединяют с нуль- фольгой платы.
Линией, связывающей измерительную головку с анализирующим блоком, может служить любой достаточно мягкий трехжиль- 126
Рис. 69. Головка дозиметра и измерительная кюветаРис. 69. Головка дозиметра и измерительная кювета
Рис. 69. Головка дозиметра и измерительная кювета
Рис. 69. Головка дозиметра и измерительная кювета
ный кабель. Его нетрудно изготовить и самому. В снятую с какого-либо провода экранирующую оплетку вводят два многожильных провода в тефлоновой изоляции, и все это вводят в виниловую трубку подходящего диаметра.
Измерительную кювету изготавливают из того же листового полистирола, что и корпус головки (рис. 69). В плане она имеет те же размеры — 93 х 73 мм. Глубина кюветы должна быть не менее 25 мм.
В процессе измерения головка будет стоять на кюве-
те, опираясь на В — наклеенные на ее бока полоски полистирола. В кювете такой конструкции нетрудно выгладить поверхность продукта, срезав его излишки, например, линейкой.
Счетчик СИ8Б по эффективности почти не уступает счетчику СБТ10. Этот счетчик также имеет большое слюдяное «окно», но
поскольку он круглый, то соответствующую форму имеет печатная
плата этой головки и ее корпус.
Хотя принципиальная схема головки изменений не претерпела, логические элементы микросхемы DD1 здесь включены по-другому (рис. 70).
Рис. 70. Вариант включения микросхемы DD1Рис. 70. Вариант включения микросхемы DD1Печатную плату изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 72, а показана монтажная ее сторона, на рис. 72, б — размещение деталей.
Рис. 70. Вариант включения микросхемы DD1
Рис. 70. Вариант включения микросхемы DD1
В плату с двух сторон впаивают четыре гнезда под 2,5-мм штыри от подходящего разъема (два штыря в СИ8Б — холостые). Их доста
точно и для механического крепле
ния счетчика.
Корпус головки изготавливают из круглой коробки, имеющей внутренний диаметр не менее 81 мм и глубину 37 мм (рис. 71). Полностью смонтированная плата со вставленным счетчиком крепится тремя длинными (>15 мм) винтами М2,5.
Диаметр измерительной кюветы должен быть примерно равен диаметру корпуса головки (больше диаметра счетчика и не больше диаметра корпуса). На корпус и на кювету должны быть наклеены
Рис. 72. Печатная плата головки под счетчик СИ8Б
опоры, фиксирующие зазор между корпусом и срезом кюветы в пределах 1...2 мм, подобно тому как это сделано в предыдущей конструкции.
Счетчик СБМ20 также может быть использован в продуктовом дозиметре. Правда, для компенсации относительно невысокой его радиационной чувствительности потребуется использовать несколько таких счетчиков. К сожалению, резкое снижение чувствительности металлических счетчиков в области мягких р-излучений ничем не может быть компенсировано.
Плата, на которой устанавливают шесть счетчиков СБМ20, показана на рис. 73. Ее изготавливают из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Электронную часть головки размещают на другой плате (изменения в принципиальной схеме, показанные на рис. 70, относятся и к ней). Ее изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 74 показана монтажная ее сторона (а) и размещение деталей (б).
110
Рис. 74, а. Печатная плата электронного блокаРис. 74, а. Печатная плата электронного блока
Рис. 74, а. Печатная плата электронного блока
Рис. 74, а. Печатная плата электронного блока
Рис. 74, 6. Печатная плата электронного блока
плата счетчиков
Рис. 75. Компановка головки со счетчиками СБМ20
Электронную плату устанавливают на плату счетчиков на четырех трубчатых опорах А высотой 14 мм и крепят винтами М2,5 х 16 мм. Собранный блок устанавливают в корпус на опорах В (рис. 75) и крепят четырьмя винтами М2,5 х 10 мм. Материал корпуса — листовой ударопрочный полистирол толщиной 2 мм.
Анализирующий блок
Его принципиальная схема приведена на рис. 76. Основа блока — пятиразрядный счетчик, выполненный на микросхемах DD2-DD6. Состояние четырех его младших разрядов отображается на жидкокристаллическом табло HG1 как обычно — четырьмя десятичными символами, а состояние старшего (счетчика DD6) — в двоичном коде на децимальных точках (заметим, что такая не слишком наглядная его индикация потребуется лишь при калибровке прибора — при обычных измерениях счетчик DD6 почти всегда остается в нулевом состоянии).
HG1 ИЖЦ5-4/8HG1 ИЖЦ5-4/8Рис. 76. Принципиальная схема анализирующего блока продуктового дозимеграРис. 76. Принципиальная схема анализирующего блока продуктового дозимегра
HG1 ИЖЦ5-4/8
HG1 ИЖЦ5-4/8
Рис. 76. Принципиальная схема анализирующего блока продуктового дозимегра
Рис. 76. Принципиальная схема анализирующего блока продуктового дозимегра
Тактовый генератор анализатора, работающий на частоте кварцевого резонатора ZQ1, выполнен на микросхеме DDL На ее выходе ТЗ (выв. 15) формируются прямоугольные импульсы, следующие с частотой 128 Гц. Они используются для управления жидкокристаллическим табло. С выхода F (выв. 11) снимаются импульсы, следующие с частотой 1024 Гц, которые необходимы для формирования звукового сигнала. С выхода М (выв. 10) — импульсы, период следования которых — 1 мин (первый фронт — переход их из 0 в 1 — появляется через 39 с после сброса DD1).
Измерительный интервал формирует счетчик DD8: сигнал 1 на его выходе 32 (выв. 12) появится через 31 мин 39 с после общего сброса системы. Это поведет к тому, что, во-первых, сигналом 0 на входе 12 DD9.1 будет остановлен дальнейший счет в DD2-DD6, а во-вторых, сигнал 1 на входе 2 DD9.4 разрешит возбуждение акустической головки ВА1. То есть, прибор зафиксирует результат измерения и пригласит ознакомиться с ним.
В том случае, если активность у измеряемого продукта будет чрезмерно высока (чрезмерно — для прибора, поскольку максимальное число, которое может быть на его табло, — 159 999), на выходе 16 DD6 возникнет сигнал 1, что приведет к немедленному включению тревожного красного светодиода HL1 и звукового сигнала.
Общий сброс системы и начало нового цикла измерения осуществляют нажатием кнопки SB1 (на входах R всех счетчиков дозиметра возникает «единичный» импульс длительностью tc6p = 0,7 ■ R4 • СЗ = 0,7 • 100 • 103 • 0,1 • 10'6 = 7 мс).
На стабилитроне VD1, работающем в режиме микротоков, и операционном усилителе DA1 собрано пороговое устройство, включающее светодиод HL2 при снижении напряжения питающей батареи до уровня +6,3...б,5 В (это минимальное напряжение на входе стабилизатора измеряющей головки, при котором напряжение на его выходе остается неизменным).
Печатную плату анализирующего блока изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. 77, а она показана со стороны печатных проводников, на рис. 77, б — со стороны деталей. Почти вся фольга под деталями используется в качестве «земли», и лишь ее часть под ЖКИ табло (на рис. 77, б эта часть выделена прямоугольником с подштриховкой) используется для формирования нужных здесь проводников.
Рис. 77, и. Печатная плата анализирующего блока
Передней панелью прибора служит пластина размером 122 х 92 мм, изготовленная из ударопрочного полистирола толщиной 2,5 мм (рис. 78), к которой приклеена перегородка для «Корунда» и стойка с запрессованным в нее металлическим вкладышем, имеющим резьбу под винт М2.
В передней панели делают вырез диаметром 30 мм под пьезоизлучатель ЗП-1 или ЗП-22, к которому снаружи приклеивают декоративную решетку В. Против табло в панели делают прямо- 134
Рнс. 77, 6. Печатная плата анализирующего блока
угольный вырез, к которому приклеивают сужающуюся бленду А, нижний срез которой, во избежание повреждения табло, должен немного до него не доходить. На рисунке не показаны отверстия под светодиоды HL1, HL2 и кнопку SB1 — их уточняют по месту. На передней панели монтируют и выключатель SA1. Его крепят короткими винтами М2 (резьба в панели).
Полностью смонтированную плату вводят в пазы — короткие полистироловые полоски, приклеенные к выгородке, — и крепят к стойке единственным винтом М2.
Рис. 78. Передняя панель дозиметра
Корпусом анализирующего блока служит коробка стандартного размера 125 х 95 х 23 мм (автор использовал коробку из-под шашек), в боковой части которой делают отверстие для пропуска трехжильного кабеля, соединяющего блок с измерительной головкой.
В правильно собранном приборе остается лишь выставить напряжение питания блокинг-генератора в измерительной головке: подбором сопротивления резистора R5 (см. рис. 66), его устанавливают в пределах +6...6,2 В. Светодиод HL2 должен включаться при снижении напряжения питания до ипит = +6,4...6,6 В. Этот порог устанавливают подбором сопротивления резистора R8 или R6 (см. рис. 76).
Собранный прибор необходимо откалибровать, то есть как-то связать его показания с радиоактивностью находящегося в кювете продукта. Сделаем это, не прибегая к посторонней помощи.
Метод измерения, которым мы воспользуемся, называется измерением «в толстом слое». Его идея состоит в том, что в достаточно толстом слое продукта ионизирующее излучение из нижних его слоев, будучи поглощенным верхними, уже мало что будет значить.
Поставим измерительную головку на пустую или наполненную водой (радиационно чистой, разумеется) кювету и выполним одно за другим не менее десяти измерений. Вычислим Nф — среднее значение полученных величин, а по отклонениям каждого измерения от Nф — среднюю квадра тичную ошибку измерения AN®.
Итак, имеем N® ± AN®, где N® — число, соответствующее уровню естественного радиационного фона, a AN® — неточность определения N®, первопричиной которой является краткость замера.
В ходе эксперимента были получены следующие результаты:
Для дозиметра со счетчиком СБТ10Иф =3500, ДИф = 60,
Для дозиметра со счетчиком СИ8БИф =3203, AN® = 52,
Для дозиметра со счетчиками СБМ20Иф =3370, AN® = 60.
Для оценки радиационной чувствительности прибора нам потребуется образцовый источник радиации. В этом качестве используем вещество, богатое калием. Как уже указывалось, природная смесь изотопов калия содержит и калий-40 (0,0118%) — р-, у-излу-
чающий радиоизотоп с периодом полураспада свыше миллиарда лет. Его высокая и стабильная активность, отнесенная ко всей массе калия, составляет 29 600 Бк/кг. Именно это обстоятельство и позволяет использовать химическое соединение с известным и достаточно большим «долевым» содержанием калия в качестве тест-обьекта при калибровке такого рода измерительных приборов. Вот некоторые из таких веществ: КС1 — хлористый калий, его активность СКа= 15 700 Бк/кг; КВг — бромистый калий, Сквг= 9700 Бк/кг; К2СО3 — углекислый калий (поташ), Сксо = 16 800 Бк/кг. Все, разумеется, без кристаллизационной и адсорбированной воды.
Заполним измерительную кювету до краев образцовым излучателем (излишки снимем линейкой), например, бромистым калием, и выполним ряд измерений. После усреднения результатов и вычисления средней квадратичной ошибки будем иметь Nф+квr± ANф+KBr. В результате эксперимента получено:
Дозиметр со счетчиком СБТ10Мф + КВг= 31570, ДМф + КВг = 120, Дозиметр со счетчиком СИ8БПф + Квг = 25512, ДМФ + КВг = 140, Дозиметр со счетчиками СБМ20 ....Мф + КВг = 18140, ДМф + КВг = ПО.
Определим радиационную чувствительность прибора, К = СКВг/ (Нф + КВгг — Кф):
Дозиметр со счетчиком СБТ10. . К = 9700/(31570 - 3500) = 0,35 Бк/кгипм. Дозиметр со счетчиком СИ8Б . . . К = 9700/(25512 - 3203) а 0,44 Бк/кгипм. Дозиметр со счетчиками СБМ20 . К = 9700/(18140 - 3370) - 0,67 Бк/кгипм.
Оценим погрешность измерения активности слабых излучателей, К ■ ЛНФ:
В дозиметре с счетчиком СБТ100,35■ 60=20Бк/кг,
В дозиметре с счетчиком СИ8Б0,44■ 52=23Бк/кг,
В дозиметре со счетчиками СБМ200,67■ 60s40 Бк/кг.
Таким образом, зафиксировав Nnpoa — показание дозиметра, имеющего, например, головку со счетчиком СИ8Б, в кювете которого находится исследуемый продукт, и No — уровень фона «на сегодня», и вычислив их разность, например, Йпрод — N® = 1000, мы установим, что расчетное радиационное загрязнение продукта со- 138
ставляет K(Nnpoa - Nф) = 0,44 • 1000 = 440 Бк/кг, а действительное отличается от расчетного не более, чем на К • 2дNф = ±46 Бк/кг.
Такая точность для бытового продуктового дозиметра вполне достаточна. Но ее можно увеличить. Один из способов состоит в том, что измерения проводят в условиях пониженного радиационного фона. Например, под землей на глубине 30...40 м. Пониженный фон можно создать и лишь в объеме самого измерительного блока, поместив головку с исследуемым продуктом в толстостенный свинцовый контейнер. Разумеется, и подземелье, и свинец должны быть радиационно чистыми.
Точность измерений может быть увеличена и за счет их числа. Сделав п измерений, мы увеличим его точность в 4п. Этот способ особенно пригоден в быту, где человек не стеснен во времени. К тому же саму процедуру измерений вряд ли можно отнести к трудоемкой: прибор лишь изредка приглашает пользователя ознакомиться с возникшим на табло результатом очередного измерения.
Но, повторим еще раз, в увеличении точности прибора нет особой нужды: для обнаружения «грязного» продукта и аргументированных претензий к службам, взявших на себя труд заботиться о здоровье населения, она вполне достаточна...
...Если, конечно, мы не забудем о калии, входящем в те же самые продукты питания. Но это естественная их радиоактивность, которую следует лишь учитывать. В приложении 8 (табл. П8.1) приведена «калиевая» радиоактивность многих пищевых продуктов. Из полученных результатов измерений ее нужно, конечно, вычесть.
А если радиоактивность, например, какао оказалась равной 200 Бк/кг, то это значит, что продукт фальсифицирован. Ведь только «калиевая» радиоактивность какао должна быть не менее 700 Бк/кг.
Конечно, такой продуктовый дозиметр сможет оценить и те негласные «нормы», которыми заинтересованные организации покроют следующую радиационную аварию. Так, как они это уже делали:
«...Когда в критические дни начала мая 1986 года в сто раз увеличился радиоактивный фон в воде Киевского водохранилища, Минздрав, Минводхоз и Госкомгидромет СССР туг же повысили в сто раз нормы предельно допустимой концентрации и заявили, что все соответствует нормам и поводов для тревоги нет» (Комсомольская правда. 1989. 5 мая).
Но нет нужды обращаться даже не к столь отдаленному прошлому:
«...Вчера сотрудники Службы радиационно-аварийных работ Мос- НПО «Радон» на семи столичных рынках Западного, Юго-Западного и Северо-Восточного округов изъяли 155 кг радиоактивной черники. Самый высокий показатель заражения ягод составлял 2000 беккерелей на 1 кг при норме 40 беккерелей. Черника была отправлена на спецполигон для захоронения вместе с другими радиоактивными отходами. По словам продавцов, она была привезена из Тверской и Владимирской областей, а также из Белоруссии...» (Табагари Т. Конфискована радиоактивная черника// Известия. 2001. 3 июля).
Такую публикацию нельзя было оставить без внимания... Однако измерения, выполненные автором, не могли ни подтвердить ее, ни опровергнуть: купленная им на разных рынках черника оказалась радиационно чистой...
Сцинтилляционный детекторв продуктовом дозиметре
В бытовой дозиметрической технике, не имеющей, как правило, дела с источниками радиации высокой интенсивности (а это значит, что не нужна высокая разрешающая способность детектора), сцинтилляционный детектор привлекателен двумя своими особенностями: высокой радиационной чувствительностью (число зарегистрированных им ионизирующих частиц и квантов обычно бывает на порядок больше того, что заметил бы счетчик Гейгера того же объема) и способностью регистрировать a-излучение объекта произвольной формы (в жидких сцинтилляторах).
Структурная схема дозиметра с сцинтилляционным детектором изображена на рис. 79, а. Если выходное окно сцинтиллятора существенно больше оптического окна ФЭУ (обычно это так; с увеличением объема фосфора растет радиационная чувствительность детектора), то между ними вводят концентратор — конус-переходник, изготовленный из плексигласа, зеркально гладкие боковые 140
Рис. 79. Сцинтилляционный детектор в продуктовом дозиметре (а); согласование ФЭУ и сцинтиллятора (б)
стенки которого переотражают световые вспышки в фосфоре па светочувствительный катод ФЭУ (рис. 79, б). Конечно, принимают все меры, чтобы весь оптический тракт был изолирован от какой-либо посторонней подсветки.
Поскольку ФЭУ «чувствует» и магнитное поле, принято закрывать его магнитным экраном, который можно изготовить в виде стакана из пермаллоя, отожженного мягкого железа и т. п. Правда, поскольку сцинтиллятор работает в импульсном режиме, то нередко магнитной экранировкой ФЭУ пренебрегают.
Иногда на сам сцинтиллятор надевают толстое свинцовое кольцо, ослабляющее его «подсвет» фоновым излучением сбоку, на рис. 79, а оно показано штриховым контуром. Более основательной эта защита будет, конечно, в том случае, если в толстостенный свинцовый бокс будет помещено все устройство.
На рис. 80 приведена принципиальная схема самой фоточувст- вительной головки. Напряжение питания ФЭУ подают обычно на его катод. Это позволяет связать анодную цепь ФЭУ с электронным анализатором гальванически, без каких-либо высоковольтных переходных конденсаторов.
Напряжение питания ФЭУ, его распределение между динодами и соответственно соотношения номиналов резисторов R2—R13, составляющих динодный делитель, зависят от типа фотоумножителя. Но поскольку режим работы ФЭУ в сцинтилляционных детекторах близок к темновому, сопротивления динодных резисторов могуг быть и значительно выше рекомендованных, однако их соотношение рекомендуется сохранить [24, с. 409|.
ФЭУ-85ФЭУ-85-сИ1000-сИ1000Ь1фэу=-1кВЬ1фэу=-1кВwillwill8866995510104411113312,12,2213,13,С4 33001,6кВС4 33001,6кВR3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13R2R2С2 2,2мкС2 2,2мкR1 R14 820к680R1 R14 820к680R15 22кR15 22кVT1 кпзозгVT1 кпзозг13к 413к 47733992.62.6DA1 К554САЗDA1 К554САЗR17 ЮкR17 ЮкC3-L-C3-L-R18 ЮкR18 ЮкVT2 КТ3107КVT2 КТ3107К> + 9В> + 9В
ФЭУ-85
ФЭУ-85
-сИ
1000
-сИ
1000
Ь1фэу=-1кВ
Ь1фэу=-1кВ
will
will
8
8
6
6
9
9
5
5
10
10
4
4
11
11
3
3
12,
12,
2
2
13,
13,
С4 3300
1,6кВ
С4 3300
1,6кВ
R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13
R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13
R2
R2
С2 2,2мк
С2 2,2мк
R1 R14 820к680
R1 R14 820к680
R15 22к
R15 22к
VT1 кпзозг
VT1 кпзозг
13к 4
13к 4
7
7
3
3
9
9
2.
6
2.
6
DA1 К554САЗ
DA1 К554САЗ
R17 Юк
R17 Юк
C3-L-
C3-L-
R18 Юк
R18 Юк
VT2 КТ3107К
VT2 КТ3107К
> + 9В
> + 9В
R2, R3 3,3M; R4-R11 ЗМ
R12, R13 6,2М
Рис. 80. Принципиальная схема сцинтилляционной головки
Единственная здесь оперативная регулировка — подстроечный резистор R14 — выполняет важную функцию: на компараторе DA1 им задают пороговое напряжение U3.4. Лишь импульсы с амплитудой иимп > U3.4 откроют компаратор, и на его выходе (выв. 9) будет сформирован лог. 0, а на коллекторе транзистора VT2 — лог. 1 — «единичный» импульс, который может быть подан на вход описанного выше анализирующего блока.
В головке используются резисторы: R1-R13 типа КИМ-0,125; R14 — любой подстроечный; R15-R19 — МЛТ-0,125. Конденсаторы: С1-СЗ - КМ-б или К10-176; С4 - К15-5-Н70.
В автономной аппаратуре, использующей ФЭУ, возникает проблема их питания. Необходимое высокое напряжение (здесь ифэу = 1 кВ), требования к его стабильности (фоточувствительность ФЭУ довольно сильно зависит от напряжения питания) предъявляют к устройству, формирующему это напряжение, довольно жесткие требования.
Основу высоковольтного преобразователя, принципиальная схема которого показана на рис. 81, составляет блокинг-генератор, формирующий на обмотке I трансформатора Т1 импульсы напряжения с амплитудой иимп = ифэу. Через диодный столб VD1 они заряжают конденсатор С5, который становится, таким образом, источником питания фотоумножителя. Пульсации ифэу (они имеют форму «пилы» с временными интервалами между «зубцами» tn = R7 • С4) снимает RC-фильтр (R8, Сб, R9, С7).
Рис. 81. Высоковольтный источник питания ФЭУ
В цепь питания блокинг-генератора введен транзистор VT2, коллекторный ток которого зависит от тока базы, зависящего, в свою очередь, от тока стока полевого транзистора VT3. Напряжение на затворе этого транзистора зависит от ифэу, напряжения на стабилитроне VD1 (транзистор VT1 — его токозадающий «резистор») и соотношения «плечей» делителя R3 + R4, R6 (резистором R3 выставляют нужное ифэу). Легко видеть, что при понижении ифэу (по абсолютной величине), возникшем по какой-либо дестабилизирующей причине, напряжение питания блокинг-генератора увеличится и воздействие дестабилизирующего фактора будет тем самым в значительной мере компенсировано.
Трансформатор блокинг-генератора наматывают на ферритовом кольце М3000МН типоразмера К20 х 12 х 6 мм. К намотке его подготавливают так, как это описано выше (см. с. 50).
Первой наматывают обмотку I, содержащую 800 витков провода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут в одну сторону, почти виток к витку, оставляя между началом и концом обмотки «зазор» 2...3 мм. Обмотку I также покрывают слоем изоляции. Обмотку II (8 витков ПЭВШО 0,15...0,25) и обмотку III (3 витка тем же проводом) укладывают по сердечнику возможно равномернее.
Фазировка обмоток (точками на Т1 отмечены их синфазные концы) должна быть соблюдена уже при монтаже трансформатора. Подбирать ее методом проб и ошибок нельзя.
В преобразователе могут быть использованы резисторы R4, R6 — КИМ-0,125, R3 — любые подстроечные, остальные — МЛТ-0,125. Конденсаторы СЗ, С4 — КМ-б или К10-176; С5-С7 — К15-5-Н70 или другие керамические на напряжение не менее 1 кВ; С1 и С2 — любые оксидные конденсаторы подходящих габаритов. Диодный столб 2Ц111А-1 можно заменить четырьмя последовательно включенными диодами типа КД 102А. При каких-либо иных заменах следует обращать внимание на ток утечки входящих в VD3 диодов: при обратном напряжении ифэуон не должен быть выше 0,1 мкА.
На транзисторе VT5 и стабилитроне VD4 собран повторитель, питающий как электронику фотоголовки, так и описанный выше анализирующий блок (здесь не измеряющая головка питается от анализирующего блока, а наоборот: нужные для питания блока +9 В формируются в фотоголовке).
Ток, потребляемый высоковольтным преобразователем от источника питания, будет зависеть, конечно, от нагрузки. С описанной здесь фотоголовкой он не превышал 8,5...9 мА.
Контроль радона и радиоактивных газов
Среди источников естественной радиации наибольшую опасность для всего живого представляет невидимый, не имеющий вкуса и запаха химически инертный газ радон — его вклад в радиационное облучение населения близок к 50%. По некоторым оценкам, радон ответственен за 10...40% рака легких [8, с. 377].
Природный источник радона — урановые и ториевые руды, миллиарды лет полураспада которых делают и радон постоянным нашим спутником. На рис. 2 приведена схема распада урана-238, в процессе которого возникает самый важный для нас его изотоп — радон-222.
Но обнаружить радон не так просто. Его a-излучение не может быть зарегистрировано ни одним из известных сегодня бытовых дозиметров и далеко не всяким из профессиональных. Однако, как это видно на схеме распада, радон можно обнаружить по
его «следу» — по свинцу-214 и висмуту-214, (3- и у-излучение которых в принципе может быть зарегистрировано обычными счетчиками Гейгера.
Но спектральной совместимости свинцово-висмутового следа со счетчиком Гейгера еще недостаточно — рассеянное излучение можно и не заметить. Необходимо продукты распада радона сконцентрировать в небольшом объеме, придав ему форму, позволяющую приблизить этот концентрат к высокочувствительному счетчику Гейгера на предельно малое расстояние, с тем чтобы в экспозиции, близкой к периоду полураспада следа, могло быть проведено измерение его активности.
Для контроля радона не требуется какого-то особого прибора, для этого вполне годится описанный выше продуктовый дозиметр. Он пригоден как по спектру (любая из его головок «чувствует» излучение и свинца-214, и висмута-214), так и по близкой к оптимальной для свинцово-висмутового следа экспозиции (около 32 мин). А для того чтобы придать этому следу конфигурацию, подходящую, например, для измерительной головки со счетчиком СБТ10, изготовим фильтр, конструкция которого показана на рис. 82.
Размеры коробки фильтра 1 в плане 93 х 73 мм (как и продуктовой кюветы к этой головке). К донной ее части, имеющей отверстие диаметром 20...30 мм, крепят патрубок 2, внутренний диаметр которого должен соответствовать штуцеру шланга домашнего пылесоса. К перфорированной по всей площади пластине 3 крепят четыре коротких ножки 4, формирующие зону равномерного отсоса. Все это может быть выполнено из ударопрочного полистирола (клей — растворенные в дихлорэтане кусочки этого же полистирола).
Сам фильтр представляет собой трехслойный «пирог»: слой толщиной 2...3 мм толченого активированного угля помещают
между двумя слоями тканного или нетканного материала (байка, тонкий фетр, войлок и т. п.). Для того чтобы фильтр не рассыпался, его скрепляют несколькими протыкающими его насквозь булавками*.
Наденем фильтр на шланг пылесоса, во избежание постороннего подсоса обмотаем место их соединения двумя-тремя витками пластиковой изоленты и включим пылесос на всасывание. Прогнав через фильтр некоторый объем воздуха, мы получим в нем продукты распада радона-222 — мельчайшие (примерно 10'4 мкм) частицы свинца-214 и висмута-214. Снимем фильтр с пылесоса, установим на него счетную головку дозиметра и первым же отсчетом зафиксируем его радиоактивность. Она будет связана с концентрацией радона в воздухе.
Радиоактивность фильтра будет зависеть, конечно, от объема пропущенного через него воздуха. Но при фиксированной скорости прокачки (она зависит от мощности пылесоса; автором использовался старый «Вихрь») по мере увеличения радиоактивности фильтра наступает время, когда принесенная активность становится равна теряющейся из-за распада уже накопленной. Это время (оно составляет несколько периодов полураспада контролируемого вещества), по достижении которого радиоактивность фильтра достигает предела и дальнейшая прокачка воздуха через него уже теряет смысл. Но если некоторое снижение чувствительности прибора допустимо, то время прокачки можно сократить до 1/2... 1/3 от периода полураспада следа.
Чтобы убедиться в том, что фильтр содержит лишь следы радона-222, продолжим измерения. Поскольку период полураспада свинца-214 равен 26,8 мин, а висмута-214 — 19,9 мин, то через 3...4 часа от начальной радиоактивности фильтра уже мало что должно остаться.
Рассмотрим в качестве примера результаты измерений, выполненных в самом обычном московском доме — в квартире на третьем этаже панельной пятиэтажки. На графике рис. 83:
Рис. 83. Распад свинцово-внсмугового «следа» радона-222
t — время, Nф = 3600 ±60 — уровень естественного радиационного фона (здесь и далее — в числе импульсов за время измерения Тизм = 31 мин 39 с), N — результат измерений (точки на графике) радиоактивности фильтра после 15-минутной прокачки через него застоявшегося в квартире воздуха (окна и форточки были закрыты на 8 часов).
Первое измерение — NKB = 10600 ±100. Соответственно имеем приращение ДМКВ = N^ — Nф = 7000 ±(<160). Много это или мало?’ Профессионал заметил бы, что прибор нужно сначала проградуировать в единицах, принятых в оценке радиоактивных газов — в Бк/л (в беккерелях на литр), — и потом сравнить его показания с сегодняшними нормативами. Но мы поступим по-другому." измерим NyJ — «уличный» радон и сравним его с «квартирным». Прямыми измерениями получено NyB = 5200 ±70 и соответственно, ANyi = Ny„ - Кф = 5200 - 3600 = 1600 ± (<130).
Способность жилого помещения накапливать уличный радон и генерировать свой собственный (особенность ряда стройматериа-
1 Экспериментальное подтверждение тех или иных величин затрудняет сам радон — его концентрация очень непостоянна. Она зависит от дождя (сильный ливень способен уменьшить ее в 2...3 раза), времени суток (максимум — в полночные часы, минимум — в полуденные), атмосферного давления (с его увеличением концентрация радона падает), толщины снежного покрова (затрудняющего выход радона) и многого другого.
лов) характеризует отношение ЛМкв/дМул. В нашем случае ЛМкв/дМул = 4...5. Много это или мало? Естественно, казалось бы, потребовать, чтобы это отношение было близко к единице. Но за блага цивилизации (теплый дом, водопровод, газ и пр.), за желание иметь все это за умеренную цену (дешевый стройматериал, нередко — отходы производства) приходится платить «радоновую» цену. Но какова она? Судя по литературе, совсем неплохо, если в доме ANkb/AN^ = 4...6. В подвалах может быть и ДМКВ/ДМ>Л = 8...25. Если концентрация радона в воздухе Нью-Йорка 4,8 • 10"3 Бк/л, а допустимая в США норма радонового загрязнения 0,15 Бк/л [8, с. 371], то там, очевидно, терпят и ДМкв/дМул = 30...
Рис. 84. Поступление радона с водойРис. 84. Поступление радона с водойКоротко о путях проникновения радона в жилище. Основной — через грунт, как в форме непосредственной диффузии, так и через естественные в нем разломы и трещины (и в доме тоже). Радон в 7,5 раза тяжелее воздуха и поэтому концентрируется по преимуществу в приземных слоях атмосферы. Если принять за 100% его концентрацию у земли, то на высоте 10 м она составляет 87%, а на высоте 100 м — 69%.
Рис. 84. Поступление радона с водой
Рис. 84. Поступление радона с водой
Другой путь — вода. Радон, растворенный в ней, движется к нам прямо по водопроводу. График изменения концентрации радона в воздухе ванной комнаты, показанный на рис. 84 [1, с. 29], наглядно это демонстрирует.
«...В Подмосковье обнаружено 37 радиологических аномалий, связанных с источниками подземных вод. Это явление обусловлено следующими причинами: во-первых, территория области на западе, юго-западе и юге примыкает к Подмосковной ураноносной зоне; во-вторых, фосфоритоносные отложения могут быть источником обогащения подземных вод радоном, ураном и радием.
В Серебрянопрудском, Зарайском и Коломенском районах было выявлено более 80 источников (родников, скважин, колодцев) с содержанием радона выше нормы — более 74 Бк/л («нормы» нашего Минздрава. — Ю.В.у При этом в 25 водопунктах содержание
радона в воде превышало 370 Бк/л, в 10 — 740 Бк/л, в 6 — 1110 Бк/л. Наиболее высокий уровень содержания радона в воде в Серебрянопрудском районе был зарегистрирован в роднике в деревне Особо — 1400...1650 Бк/л. В Зарайском районе максимальное содержание радона в воде зафиксировано в деревне Белиничи —- 950 Бк/л» (Анфилова Ю., Савин А. Подмосковный Чернобыль//Изве- стия. 2000. 20 мая).
Сравним это с естественной концентрацией радона в различных водах [8, с. 370]:
«...В обычных питьевых и речных водах содержится около 3,7 Бк/л, в морской воде —1,11 Бк/л. Концентрация 0,37 Бк/л характерна для озер и рек (озерных стоков, надо полагать. — Ю.В.), концентрация 3,7...370 Бк/л — для грунтовых вод— Концентрацию порядка 37 Бк/л часто определяют в водопроводной воде из артезианских скважин».
Еще один путь, вернее, источник — стройматериалы. Особенно много радия и тория, «прародителей» радона-222 и радона-220, в глиноземе (500...1400 Бк/кг), фосфогипсе (около 600 Бк/кг) и кальций-силикатном шлаке (более 2000 Бк/кг). Не говоря уж об отходах урановых обогатительных предприятий (более 4500 Бк/кг), которые из-за их дешевизны и недопонимания опасности также использовались в качестве строительного материала (в тех же США). Не так мало радия и тория в граните (около 170 Бк/кг) и в кирпиче (около 130 Бк/кг). Для сравнения: у дерева — 1,1 Бк/кг (особая комфортность деревянного дома дополняется и низкой его радиоактивностью).
Самое радикальное средство борьбы с радоном, оно же и самое простое — проветривание. Зависимость концентрации радона в
помещении, показанная на рис. 85 [1, с. 24], демонстрирует эффективность этого столь доступного средства.
Но почему мы отказываемся от градуировки прибора в Бк/л?
Потому что, во-первых, это совсем не так просто. А главное потому, что казенные нормативы, на которые нам предлагают ориентироваться, не являются нормой в изначальном смысле этого слова (норма для радона — природная его концентрация). Нормативы компромиссны в самой своей основе и зависят от готовности государства потратить на преодоление возникшей опасности большие или меньшие средства. Принцип этого компромисса предельно прост: меньше средств — выше допустимый норматив! Именно поэтому нормативы на одно и то же, в частности, на допустимую концентрацию радона, столь различны в разных странах. А могут и вообще отсутствовать...
В начале 90-х в телевизионной передаче, посвященной наукоемким самоделкам, о «пылесосном» методе контроля радона рассказывал Рутений Михайлович Полевой — сотрудник ИАЭ им. Курчатова. Может быть, стремление сохранить в бытовом приборе идеологию профессионального (прибор должен был иметь, конечно, и измеритель воздушного потока) не позволил нам тогда реализовать все это в общедоступном «железе»...
Описанный прибор пригоден, конечно, для обнаружения и других газообразных источников радиации — дымов, тонких аэрозолей и т. п. Такое его использование определенно затруднит деятельность людей, по старой привычке уничтожающих сжиганием и радиационные отходы. И поможет осознанию того, что «газификация» радиационно загрязненных материалов не только никак их не уничтожает, но переводит в самую опасную для человека форму.
Правда, фильтр, насыщенный долгоживущими радионуклидами, повторно не используешь. Но его нетрудно восстановить: корпус фильтра и его перфорированный поддон тщательно моют с мылом, а ткань и уголь заменяют новыми.
Заметим, что накопленная в фильтре «грязь» может представлять большой интерес для служб радиационного контроля. И даже не только интерес: не исключено, что поиск «вышедших из-под контроля» источников радиации является их обязанностью...
Защита от ионизирующих излучений
Интенсивность у-излучения, его способность что-либо ионизировать ослабляется как 1/г2, где г — расстояние между у-источником и облучаемым объектом. То есть с удалением от источника радиации опасность подвергнуться его облучению довольно быстро убывает.
Еще в большей мере это относится к источникам 0-излучения, которое не только ослабляется с расстоянием, но и интенсивно поглощается «по дороге». Так, 0-излучение даже родия-106 (Ер = 3,54 МэВ) будет полностью поглощено воздушной «подушкой» толщиной 16 м.
Но особенно резко ослабляется a-излучение. Даже а-частицы полония-216, имеющие энергию Еа = 6,78 МэВ (самые энергичные из попавших в приложение 1), будут полностью поглощены 6-сантиметровым слоем воздуха. Хотя в безвоздушном пространстве космоса а-частица может пропутешествовать миллионы лет и покрыть миллионы километров.
Итак, очевидная защита от радиации — удаление от ее источника. Так что один из основополагающих поведенческих рефлексов, рекомендующий человеку (и не только человеку) держаться подальше от чего-то неясного, потенциально опасного, не обманывает его и здесь...
Однако власть, мыслящая иными категориями, относится к такому поведению человека неодобрительно. Ибо нет в нем ни самопожертвования (затыкания амбразур подручными средствами), ни самоотверженного труда (и экономии на его оплате)... А если человек уходил от опасности не только быстро, но и не спрашивая разрешения, то это называлось паническим бегством.
Фольклор не заставил себя ждать:
— При атомной бомбардировке нужно завернуться в белое и тихо ползти на кладбище...
— В белое — понятно, на кладбище — тоже... А почему тихо?
— Чтобы не было паники...
Однако воспользоваться методом «дистанционного» ослабления радиации удается не всегда. В первую очередь это относится, конечно, к профессионалам, вынужденным оставаться на своих рабочих местах. И тогда остается лишь одно — установить между человеком и источником радиации защитный экран.
И здесь основная проблема — защита от у-излучения. И хотя полностью оно не поглощается ничем, его интенсивность может быть снижена до приемлемой величины защитным экраном, изготовленным из подходящего материала и имеющего достаточную толщину. В приложении 7 приведены таблицы (П7.1—П7.3), в которых связаны жесткость у-излучения, кратность его ослабления и нужная для такого ослабления толщина экрана [17].
В отличие от у-, p-излучение может быть полностью поглощено в слое вещества достаточной толщины. В приложении 7 (табл. П7.4, П7.5) приведены величины максимального пробега электронов с энергией ЕР в воде, в воздухе, в биологической ткани и в некоторых металлах.
Лишь у немногих р-излучаюших радионуклидов, вошедших в приложение 1, энергия излучения превышает 3 МэВ (самые энер- тичные электроны излучает родий-106: Ер тах = 3,54 МэВ). А это значит, что практически 100%-ную защиту от p-излучения радионуклидов, с которыми мы можем встретиться, обеспечит железный лист толщиной 3...3,5 мм.
Такой экран может быть полезен и в другом качестве — при эк- спресс-анализе обнаруженного. Так, если показания прикрытого им дозиметра уменьшаются до обычных фоновых, то это значит, что мы, скорее всего, имеем дело с каким-то из р-излучателей. А излучение стронций-иттриевого источника (Ер тах = 2,27 МэВ), самого массового из «чистых» р-излучателей, будет «отрезано» листом железа толщиной лишь 2 мм.
Поглотителем p-излучения и своего рода экраном, защищающим внутренние органы человека, может быть и сама биологическая ткань: следствием мощного электронного облучения бывает обычно лишь ожог кожи и подкожных тканей. Если это «свежевыпавший» стронций-90, то ожог будет поверхностным (глубина 0,15...0,2 мм), если уже полежавший (и накопивший иттрий-90), ожог затронет ткани на глубину до 5... 10 мм.
Конечно, при определении толщины экрана, полностью поглощающего электронное излучение, ориентируются на ЕР тах — самые энергичные электроны спектра.
Еще меньший пробег в веществе имеют а-частицы, но на этом коротком пути они производят множество ионизаций (табл. П7.6).
Очевидно, внешнее a-излучение для человека почти не представляет опасности: a-излучение любого радионуклида из числа приведенных в приложении 1 будет полностью поглощено 5...6-сантиметровым слоем воздуха. На худой конец его энергия израсходуется на относительно безопасную ионизацию ороговевших слоев кожных покровов.
Но картина поражения резко изменится, если а-излучатель окажется в дыхательном или пищеварительном тракте человека. По поражающей способности — числу ионизированных молекул на одну а-частицу — это излучение относится к числу самых разрушительных.
Заметим, что малый пробег а-частицы затрудняет и ее обнаружение: «окно» в a-чувствительных счетчиках Гейгера должно быть очень тонким (< 10 мкм).
Упомянем и еще об одном виде радиационной «защиты» — радиопротекторах. Так называют некоторые вещества, которые, будучи введенными в организм человека (обычно перед облучением), способны несколько поднять уровень его сопротивления ионизирующей радиации. Малоэффективные, с одной стороны, и опасные сами по себе — с другой, радиопротекторы предназначены в первую очередь для поддержания боеспособности войск после ядерного удара. Хотя бы на короткое время. Конечно, последствия такой «защиты» никого особенно не интересуют...
Был опыт применения радиопротекторов и в «мирных» целях: при глушении чернобыльского реактора. Вот что пишет об этом академик Минздрава Л. Ильин [9, с. 84, 85]:
«...Другой группе летчиков предполагалось назначить бывший на снабжении МО СССР табельный препарат противорадиационной защиты — цистамин. Тем не менее от этой акции военные медики вскоре отказались, так как после приема цистамина у летчиков возникала тошнота и рвота — характерные для большинства радиопротекторов осложнения...»
И еще об одном «радиопротекторе»...
...Говорят, что «Столичная» очень хороша от стронция... Этот невеселый юмор Галича возник не на пустом месте. Вот что пишут по этому поводу командиры наших атомных подводных лодок [17, с. 48, 49]:
— Основным лекарством считалось (и считается до сих пор) спиртное. Утверждалось, что 150 граммов водки после работы снимает всю полученную радиацию и улучшает обмен веществ.
И там же:
— При серьезных авариях сварщик из заключенных знал, что дозу он получит огромную. Он имел право отказаться — и отказывался. Убедить его можно было только таким аргументом: «Получишь стакан спирта! Половину — до начала работы и половину — после».
Но спиртом «лечились» от радиации не только на флоте:
— Мне привозили контейнеры с радиоактивными изотопами... сотрудники Министерства госбезопасности. Им нравилась эта работа потому, что к этому времени распространилось мнение, воплощенное в служебную инструкцию, что против излучения помогает спирт. Им полагалась бутылка водки на двоих... (Шноль С.Э. Герои, злодеи, конформисты российской науки. — 2-е изд. М.: Крон-пресс. 2001. С. 592).
...Методы «работы с населением» могут быть самыми разными. Но описанный может быть отнесен к самым эффективным в России: пить не только можно, но и нужно, и притом за казенный счет... Это вершина творчества атомного Агитпропа...
Хотя способность стакана водки ликвидировать последствия ионизирующего облучения любого уровня, то есть независимость спиртовой дозы от радиационной, должна была бы вызывать сомнения. Но, похоже, зависимость все же есть...
А. Яковлев в своей книге (Омут памяти. Вагриус. М.: 2000. С. 254), касаясь обсуждения на Политбюро событий в Чернобыле, воспроизводит разговор между президентом АН СССР А.П. Александровом и министром Средмаша Е.П. Славским:
— Ты помнишь, Ефим, сколько рентген мы с тобой схватили на Новой Земле? И вот ничего, живем.
— Помню, конечно. Но мы тогда по литру водки оприходовали...
О радиационных авариях
Почему люди как-то по-особенному относятся к радиационным авариям? Сгорают поезда, тонут корабли, падают самолеты... — гибнут сотни и сотни людей. Но кто, кроме родственников и друзей погибших, помнит об этом? Почему вот уже пятнадцать лет всех нас все еще волнует Чернобыль с его лишь одним погибшим на месте аварии?..
Причина в том, что радиационные аварии отличаются от всего того, с чем человечество сталкивалось до сих пор. Прежде, что бы ни случилось, люди, пережив трагедию и похоронив погибших, продолжали жить, как жили. Теперь этого уже не будет: даже внешне ничем не примечательная радиационная авария будет длиться без конца. И потери, которые понесут люди в последующие годы, в том числе и люди вполне посторонние (еще одна особенность этих аварий), многократно перекроют то, что обычно выясняют аварийные комиссии, разбирая обломки...
Даже если люди обо всем забудут, а письменные свидетельства опять станут недоступными, след каждой из этих аварий будет наносить поражение всему живому многие сотни и тысячи лет. Такими временами, как известно, измеряют жизнь цивилизаций...
Но это не производит на нас особого впечатления... То ли потому, что человек на своем довольно коротком жизненном пути видит ситуацию почти неизменной. То ли потому, что «вклад» каждой новой аварии на фоне уже состоявшихся представляется все менее и менее значимым.
Как ни странно, но техногенная грязь — следствие технического «прогресса» — ему же и способствует. Ибо, как показывает опыт, убедить общество в полезности нового производства проще там, где хуже. И не только потому, что именно эти люди хотят жить в лучших условиях, но и потому, что связанное с новым производством дополнительное загрязнение среды представляется им не таким уж пугающим. Появление мощного завода, изрыгающего дымы, скажем, в Сочи, вызвало бы бурю протестов, а в Дзержинске его просто не заметят...
Но может быть, в результате технического прогресса прежнее грязное производство будет заменено современным чистым, и
тогда... Это «тогда» уже состоялось: новое не заменило старое, а составило ему компанию — новая грязь дополнила старую...
Хотя о чем мы, собственно, говорим? Разве может быть грязь на атомном предприятии, где все в белых халатах?..
Здесь верхом опасности, катастрофой кажется атомный взрыв. Но разгерметизация крупного хранилища радионуклидов может собрать с человечества и большую «жатву». А менее крупных, но двух? А разгерметизация многих малых?..
Но может быть, все эти возможные потери, помноженные на малые свои вероятности, суммарно будут невелики и их надлежит принять в качестве платы за прогресс?
Когда-то Андрей Дмитриевич Сахаров задался вопросом: сколько человек погибнет от болезней, спровоцированных радиацией, сколько не родится из-за генетических повреждений, полученных родителями, сколько родится нежизнеспособных уродов и т. п. в результате воздушного взрыва одной мегатонной бомбы? Разумеется, взрыва на испытательном полигоне; без тех потерь, на которые этот взрыв, собственно, рассчитан... И вычислил — 10 тыс. человек. Только за счет поражающего действия возникших при взрыве трех радионуклидов — 14С, l37Cs и 90Sr — человечество не досчитается этих десяти тысяч [27, с. 31].
Оставим другим сравнивать активность радионуклидов, возникших при атомном «испарении» нескольких десятков килограмм ядерной начинки в бомбе, с активностью радионуклидов, наработанных в том же чернобыльском реакторе. Не забудем лишь, что вес ядерного топлива в четвертом блоке ЧАЭС был около 200 тонн.
Но пусть радиоактивный след того же Чернобыля изведет в конце концов миллион человек. Много ли это с «государственной» точки зрения? Даже с нашей, не говоря уж о китайской? Да нет, скажут, это не так много... К тому же произойдет это не сразу, а значит — незаметно. Да и распределится этот миллион между многими странам, и будет у нас почти как у всех. А потом, разве не несет современная цивилизация такие же, а то и большие потери от дел, вообще не имеющих отношения к ионизирующей радиации?..
И поэтому власть не разделяет какой-то особенной озабоченности своих граждан в связи с радиационными авариями. Ведомая ей статистика и «государственный» подход не дают к тому особых оснований.
Но отдельного человека статистика не убеждает. Тысячи и тысячи лет своего становления в качестве Homo sapiens он строил свое поведение, ориентируясь лишь на себя и ближайшее свое окружение. Человек даже физически не мог смотреть на себя как на среднестатистическую единицу.
Однако авторитарная власть, которой довольно быстро обзавелось человечество, далеко не всегда терпела несогласие какой-то отдельной личности с ее — власти — точкой зрения. Поначалу крамола уничтожалась вместе с самим «носителем». Позже, в уже относительно цивилизованные времена, власть принимала меры к тому, чтобы человек просто не мог иметь какую-то иную точку зрения. С этой целью она стремилась ликвидировать каналы поступления информации, подрывающей ее авторитет. Будь эта информация хоть трижды правдивой...
«А зачем нужна нам эта правда?» — заметил как-то начальник Главного политического управления Советской армии и ВМФ генерал Епишев...
К сожалению, в делах радиационных природа оказала авторитарным правителям очень серьезную услугу: человек не имеет органорецептора, который мог бы ориентировать его в полях ионизирующей радиации. И долгие годы люди в нашей стране не имели ни малейшего представления о том, что их касалось в самом прямом смысле этого слова... Надо ли говорить, что любые попытки дать в руки населения технические средства радиационного контроля незамедлительно пресекались. И лишь после Чернобыля и развала Советского Союза здесь что-то начало меняться...
Как это было...
Атомные ведомства нашей страны не только не были заинтересованы в общественном контроле над тем, что они выбрасывают в окружающую среду, но и успешно этому контролю сопротивлялись. Даже в самые последние годы. Но как они это делали?.. Что позволяло им смотреть на своих красноречивых оппонентов, мечущих громы и молнии, без всяких опасений?..
Из интервью автора, которое так и не увидело света (1990 г.):
— После Чернобыля прошло уже четыре года, а в Союзе нет, если я не ошибаюсь, общедоступных приборов радиационного контроля. В чем дело ?
— Нет, вы не ошибаетесь — общедоступных приборов радиационного контроля в нашей стране не было и нет.
Что же касается причин... Для меня несомненно, что первопричина — в нежелании. В нежелании руководителей ряда влиятельнейших ведомств. Ведь дав в руки населения приборы радиационного контроля, они обретут массу неприятностей и лишней работы. Ну а то, что они — люди влиятельные, говорит Чернобыль, который оказался недостаточен для того, чтобы позиция этих людей претерпела сколько-нибудь заметные изменения.
Предвижу возражение: у нас, мол, уже налажено производство бытовых дозиметров... К сожалению, это не производство, а лишь его демонстрация: делается очень и очень мало. Можно предъявить серьезные претензии и к тому, что делается — что именно считают нужным делать.
— Но все-таки, сколько сделано и сколько вообще нужно таких приборов?
— По моим оценкам, в этом году у нас выпущено не более 60— 80 тысяч бытовых дозиметров — приборов, являющихся в своем большинстве ухудшенными вариантами профессиональных. Но они не только хуже. В новом применении они порочны в самой своей основе — ведь нормальный человек прежде всего стремится к тому, чтобы избежать облучения. Избежать, а не узнать, какую именно дозу он получает. Тем более лишь в области гамма-излучений. Но об этом — отдельный разговор...
Сколько нужно? Этот вопрос был задан на одном правительственном совещании представителям Белоруссии, Украины и России. Поглядев друг на друга и, похоже, на потолок, они назвали цифры, суммарно не достигающие и 500 тысяч. Что такое 500 тысяч для европейской части Союза (его азиатскую часть считают «чистой») при таких темпах производства? Это значит, что через 5—7 лет, может, чуть раньше каждый начальник сможет положить в свой сейф персональный дозиметр. И не более того...
На этот же вопрос отвечал как-то Николай Николаевич Воронцов — Председатель Госкомприроды СССР. «Сколько нужно? 50 миллионов, — ответил он, — столько, сколько термометров».
Вот так, в этих пределах...
— Но, может быть, есть какие-то объективные трудности в производстве этой техники? Экономические, например?
— На этом совещании был задан, естественно, и этот вопрос. Руководитель, отвечающий за выпуск бытовых дозиметров, заявил, что производство сдерживается нехваткой датчиков ионизирующей радиации, так называемых счетчиков Гейгера.
Как ни странно, но это объяснение всех удовлетворило, обсуждался даже вопрос об их закупке за рубежом... А странно потому, что лишь в этом году завод, принадлежащий Средмашу, выпустил примерно 700 тысяч счетчиков Гейгера. А если к тому же иметь в виду, что счетчики Гейгера — продукция копеечной себестоимости — производятся в нашей стране лет сорок, что они сохраняют свою работоспособность двадцать—тридцать лет, то все это, согласитесь, и в самом деле странно...
Счетчик Гейгера — ключевой элемент в приборе радиационного контроля. Все остальное — обычная электроника, очень близкая к той, что в электронных часах. Более того, прибор, способный контролировать радиационный фон, способный обнаружить его превышение над естественным уровнем, способный мгновенно (а не спустя месяцы и годы) обнаружить все то, о чем писали наши газеты, мог бы сделать себе каждый мало-мальски разбирающийся в электронике человек. Этому мешает одно — абсолютная недоступность счетчиков Гейгера, невозможность законного их приобретения.
— Здесь какая-то странная арифметика... Если в этом году произведено, как вы говорите, 60—80 тысяч бытовых дозиметров, а счетчиков Гейгера — 700 тысяч, то о какой их нехватке может идти речь? Не по десять же счетчиков ставят в один прибор?
— Нет, конечно, вполне достаточно и одного... А арифметика и в самом деле озадачивающая. Даже с учетом тех примерно 80 тысяч счетчиков, которые требуются профессионалам. Где остальное?
Неужто экспортируем? (Демонстрируется счетчик Гейгера в необычно красочной упаковке, на которой нет ни слова по-русски...) Но не сотнями же тысяч?! Увы, западное радио не оставило сомнений — речь шла именно о таких количествах... По-своему подтвердили это и наши чиновники, дававшие на вопрос: «Сколько счетчиков Гейгера продаете за границу?» — виртуозно уклончивые ответы.
Такая вот получается занимательная арифметика...
— И какой же вы видите выход из этого положения? Что вы предлагаете?
— Есть у меня, конечно, и предложения. Хотя главное мы делаем сейчас, здесь: мы говорим об этом публично. Кажется, впервые...
Что же касается предложений, то их четыре. И все они — на это я обращаю особое внимание! — не требуют от казны ни денег, ни материальных вложений. Вот они:
Немедленно начать открытую продажу счетчиков Гейгера на внутреннем рынке страны. Все, что еще не продано за границу и не поставлено в дозиметрические приборы отечественного производства, должно лечь на прилавки магазинов.
Немедленно наложить запрет на поставки счетчиков Гейгера за границу. Прекратить все переговоры о новых поставках. Просить зарубежных партнеров о расторжении уже заключенных контрактов. А если такие предложения уже сделаны самими партнерами, немедленно их принять.
Принудительно изъять из Минатомэнергопрома всю технологическую документацию на производство счетчиков Гейгера и предложить ее всем желающим наладить производство этой продукции.
Снять все запреты (если они остались) на изготовление самодельных приборов радиационного контроля.
Если это будет сделано, то первые приборы появятся у населения через несколько дней. Массовое же производство приборов всех типов, включая и измеряющие, начнется не позже, чем через два-три месяца.
— Итак, вы полагаете, что никаких производственных или экономических препятствий для выпуска общедоступных приборов радиационного контроля нет. Но, может быть, есть какие-то другие? Нетрудно, например, представить себе, что люди, обнаружившие радиационное загрязнение тех же продуктов питания, откажутся от их употребления и тем самым осложнят разрешение наших нынешних и так непростых проблем?
— Уверен, что такого рода соображения имеют место. Но давайте рассмотрим контрпример, уже не умозрительный. Летом 1986 года в Москве на Черемушкинском рынке покупают клубнику. Дома,
с помощью самодельного обнаружителя радиации устанавливают, что покупка немного «светится» — ее излучение в 2—3 раза превышает естественный радиационный фон. Выбрасывать? Или, махнув рукой на такую малость, съесть? Однако возможно и третье: покупку выкладывают на стол в один слой и еще раз сканируют тем же прибором. Тут-то и выясняется, что «светится» всего лишь одна ягода, но ее излучение превышает фоновое в несколько сот раз. Эта ягода — перед вами, все остальное съедено. Решение, как мне представляется, лучше первых двух. Для всех.
Уж если нам приходится жить в мире искусственной радиации, то лучше это делать с открытыми глазами. Никак этим не мешая государственным службам делать свое дело. Но и не надеясь на них так уж безоглядно и безрассудно — не будем забывать о «тройном контроле» поступавших тогда в Москву продуктов...
— И последний вопрос: об опасных и безопасных уровнях радиации. Существуют, как известно, сторонники пороговой и беспороговой концепции воздействия на живое ионизирующего излучения. Какова ваша точка зрения ?
— Для меня несомненно, что безопасных уровней радиации нет. Или, если говорить о порогах, их столько, сколько в живом систем, подсистем, надсистем и пр.
Небезразличен для всего живого даже естественный радиационный фон. Как-то в разговоре с Н.В. Тимофеевым-Ресовским (теперь уже многим известным гранинским Зубром) я спросил: «Николай Владимирович, а какова доля естественного радиационного фона в общем комплексе мутагенных факторов?» На что незамедлительно последовало: «Одна шестидесятая». Мало? Можно, конечно, удесятерить эту величину, а новых мутантов передать Минздраву...
Люди, идущие на сделку, обещающую обществу лишь видимость выгоды, — не редкость. Сегодня они требуют от науки указать «безопасные» для человека уровни радиационных загрязнений — те самые пороги, о которых вы говорите. Их можно понять. Ведь тогда процедура дезактивации сведется к очень простой операции: достаточно что-то излишне радиоактивное развести чистым продуктом, довести радиоактивность этой смеси до подпороговой, и вот уже нет никакого радиационного загрязнения. Понимают ли эти люди, что делают? Те, кто понимает, появляется в этой стране лишь эпизодически...
Везде, и в науке тоже, находятся люди, с готовностью откликающиеся на любую команду, особенно на следующую с самого «верха». Да и трудно, наверное, человеку в академических чинах на вопрос: «Сколько можно?» — ответить: «Не знаю». «За что, — спросят, — мы тебе деньги платим?..» Так что будут появляться «научно
обоснованные» рекомендации в части безопасных для человека уровней радиации. С недоступной конечно же простому смертному техникой измерения этой «безопасности». После чего обыватель, пристыженный своей необразованностью, должен стушеваться и отойти в сторону. И все вернется к добрым старым средмашевским временам...
Надо полагать, что этого уже не случиться...
Из интервью автора телевидению (эфир — декабрь 1993 г.):
— ...Вернемся к разговору о приборах радиационного контроля. Есть ли в них нужда? Ведь бытовые дозиметры теперь общедоступны и даже уже не пользуются, кажется, прежним спросом...
— У нас совсем мало времени, поэтому начнем сразу с демонстрации. У меня в руках бытовой дозиметр, который выпускает наша промышленность, способный — и это нам сейчас потребуется — работать в режиме оперативного поиска источников радиации. А на столе — три таких источника. Попробуем их «найти»...
Итак, обнаруживается лишь один. Это цезий-137, источник гамма- и бета-излучения. Среди необнаруженных остался стронций-90, его «оружие» — весьма энергичные электроны, и плутоний-239 — источник альфа-излучения, его «снаряды» — ядра гелия — почти в 7 тысяч раз тяжелее электронов. После Чернобыля эти три радионуклида приобрели мировую известность; для каждого из них составлялись тогда карты распределения на местности.
Итак, казенный дозиметр никак не реагирует на источники альфа- и бета-излучения, даже столь известные. Не «видит» их в упор. Вас это не смущает?
— Но может быть, альфа- и бета-излучения не так уж и опасны. Ведь у них, кажется, небольшая проникающая способность?
— Медики относят источники гамма- и бета-излучения к группе примерно равноопасных. Иное дело — альфа-. При внешнем облучении оно не представляет для человека сколько-нибудь серьезной опасности: пробег альфа-частиц в тканях исчисляется десятками микрон и приходится обычно на омертвевшие слои кожных покровов. Но все меняется, когда такой защиты нет. Попав в организм человека через дыхательные пути, по пищевому тракту или повреждения кожи, источник альфа-излучения становится опаснее гамма- или бета-излучателей примерно в 50 раз. Это по нынешним оценкам. Кстати, недавно считалось, что «только» в 20...
Согласитесь, что пренебрегать источниками альфа- и бета-излучения было бы в высшей степени неосмотрительно.
— Но может быть, эти источники обнаруживаются как-то иначе? Есть же у нас службы радиационного контроля...
— Достаточно мощный гамма-источник может быть обнаружен с расстояния в несколько сот метров. Низколетящим вертолетом можно «прочесать» довольно значительную территорию, автомобилем — дороги и примыкающую к ним местность. Максимальное расстояние, с которого обнаруживается тот же стронций-90 (и то по дочернему иттрию-90), — 9... 10 метров, а альфа-излучатель не будет замечен и с 10 сантиметров. Иными словами, службы радиационного контроля смогут обнаружить эти источники, лишь уперевшись в них. Куда вероятнее, что в таком близком соседстве эти источники окажутся не с дозиметрическими службами, а с людьми, даже не подозревающими об этом.
Нет, в обнаружении альфа- и бета-излучателей службы радиационного контроля нам не помощники. Даже при всем их желании. Впору им рассчитывать на помощь населения...
— Но не возникают ли при создании бета- и альфа-чувствительных бытовых приборов какие-то трудности, технические или даже просто экономические... Представьте себе бытовой прибор с «небытовой» ценой.
— Нет, не возникают. Вот этот прибор. Давайте повторим нащ эксперимент...
Как видите, технических проблем с обнаружением гамма-, бета- и альфа-источников нет. Что же касается стоимости, то этот прибор просто обязан быть дешевле казенного дозиметра. А причина проста — в его основании совсем другая, не казенная «идеология». У нас нет, к сожалению, времени обсуждать это в деталях. Заметим лишь, что этот прибор предназначен для непрерывного контроля радиационной обстановки, что он способен предупредить владельца, занятого своим делом (не дозиметрией, разумеется), о его сближении с источником радиации, что в этом состоянии — состоянии непрерывного контроля — прибор может находиться годы... В общем, это нечто функционально напоминающее «технику» рецепторного контроля, которой Господь Бог снабдил своих беспутных детей. Чем-то похожим на нее, скажем так...
— Так почему же наша промышленность выпускает бытовые приборы с такими ограниченными возможностями ? Неужто то, что вы нам здесь рассказали и показали, не знают специалисты — разработчики этой техники?
Конечно же знают. Хотя, возможно, и не осознают... Заметим, что профессионал — это не только человек, в какой-то области много знающий. Настоящий его «хлеб» — многочисленные ТУ, ОЖО, ГОСТы и ОСТы. Способность увязать пожелания заказчика с ныне действующими нормативами и безразличие к тому, что из этого получится (форма соблюдена — претензий быть не может), — это тоже профессионализм... Так что не будем так уж очаровываться этими словами — квалифицированный специалист, профессионал. С ними жестко коррелированы узость мышления, социальная индифферентность и самая примитивная меркантильность...
Но в данном случае я не винил бы разработчиков нынешних дозиметров — работа как работа... Интереснее заказчик. Попробуйте посмотреть на эти приборы его глазами... Прибор-слепец — не то ли это, что ему нужно? Человек купил прибор, измерил раз, измерил два... Все одно и то же — естественный радиационный фон... Причем ведь сам измерял, не чужой дядя... А то, что гамма-излучение лишь сопровождает радиационный распад, что в энергетике этого распада оно может составлять лишь пренебрежимо малую долю, обывателю знать необязательно.
Так что все это не так глупо, как представляется на первый взгляд...
А в заключение давайте посмотрим на источники радиации, которые облучают не кого-то другого (есть такая форма утешения), а, возможно, нас. Это может произойти в самых разных местах: дома, на работе, в поликлинике, в вагоне поезда и т. п... (демонстрируются часы со светящимися под воздействием радия-226 циферблатами и стрелками; пожарный датчик, содержащий радиоактивную «начинку» и уже побывавший, судя по внешнему виду, под колесами грузовика; тумблер со сбитого под Москвой в 1941 году германского бомбардировщика и др.).
...Только вот с желанием все это тут же уничтожить придется повременить. К сожалению, радиация уничтожается только сама по себе, нередко — очень медленно. Так, источник, содержащий радий-226, станет вдвое слабее только через 1600 лет, а другой — с плутонием-239 — через 24 тысячи лет... Не поможет даже костер — традиционный у нас способ уничтожения чего угодно (с глаз долой...). Но сжечь — и жечь!!! — радионуклид нельзя! Он не только полностью сохранит свою радиоактивность, но обретет самую опасную для человека форму: став аэрозолем, окажется в легких человека и нанесет ему такие повреждения, какие не могли бы возникнуть и при самом сильном внешнем облучении.
Правда, есть и иная точка зрения...
— Топить печь радиоактивными дровами можно, — отвечал по ТВ на вопрос обеспокоенных чернобыльцев академик Минздрава Л. Ильин, — только нужно поплотнее закрывать чугунок. Но вот золу нужно обязательно собрать и закопать... — тут академик задумался — в углу периметра двора.
Это — цитата. Комментариями ее можно лишь испортить...
Вместо послесловия
Радиация, радиация, поморщится читатель, сколько можно? С Чернобылем давно разобрались, и профессионалы заверяют нас, что такая авария уже не повторится...
Что ж, вера помогает жить (и умереть, впрочем, тоже), но она редко возникает сама по себе. Обычно ее культивируют...
На территории нашей страны находится множество захоронений радиоактивных отходов, по своим потенциальным возможностям вполне сопоставимых с Чернобылем (он уже становится единицей измерения). Иногда это серьезные инженерные сооружения, учитывающие особенности того, что хранят, построенные на века (для ряда радионуклидов это совсем не комплимент). А иногда...
Так, в окрестностях Красноярска-26 свыше 4 млн кубометров жидких радиоактивных отходов общей активностью 700 млн кюри (14 Чернобылей) закачано просто в подземные полости. В Томске-7 больше — 40 млн кубометров активностью более миллиарда кюри (20 Чернобылей)...
Что подсказывает нам вера в отношении непроницаемости подобных хранилищ?..
Около 100 выведенных из эксплуатации российских атомных подводных лодок с невыгруженным ядерным топливом (40 Чернобылей) ждут у причалов (нередко — в черте города) своей участи [25, с 19]. В 1986—1991 годах в Японском и Охотском морях утоплено около 7000 контейнеров с радиоактивными отходами. Там же утоплены 38 судов и более 100 других крупногабаритных объектов с радиоактивной «начинкой» [25, с. 39]. На мелководье (18—350 м) у берегов Новой Земли захоронено около 14 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, 12 реакторов (3 — с ледокола «Ленин»), утоплена атомная подводная лодка (К-27) с двумя реакторами [26]. Это при том, что в отличие от АЭС, использующих топливо 3%-ного обогащения, в корабельные реакторы шло топливо с обогащением по урану-235 до 35—40%, уже приближающееся по своей кондиции к ядерной взрывчатке [25, с. 140].
В период с 1946 по 1970 год США сбросили в океан около 100 тыс. контейнеров с радиоактивными отходам, а также атомный 166
реактор с подводной лодки «Си Вулф». Их суммарная активность составила около 100 тыс. кюри. Радиохимические заводы Франции (Ла-Ате) и Англии (Селлафильд) до 1986 года сбросили в Ирландское море еще 20 тыс. кюри [26, с. 297].
Будем верить, что морская вода никогда не доберется до их содержимого?..
Суммарное заражение местности в районе челябинского «Маяка», многие десятилетия нарабатывавшего плутоний для наших ядерных бомб, торпед, снарядов, оценивают сегодня в 138 млн кюри [26, с. 293]. Это уже состоявшееся загрязнение эквивалентно примерно трем Чернобылям. За 30 лет в воды Балтийского, Барен- цевого, Белого и Карского морей было вылито около 100 тыс. кубометров жидких радиоактивных отходов активностью 24,4 тыс. кюри [25, с. 39]. По неполным данным (официальным отчетам), 12,3 тыс. кюри жидких радиоактивных отходов вылито в дальневосточные моря... Сколько и куда вылито в разных странах на самом деле — большой секрет. Потому что прямой выброс радионуклидов в окружающую среду, даже без каких-либо попыток изобразить защиту от них — акция, с авторами которой многие захотели бы познакомиться лично...
Но специалисты говорят, что в этом нет ничего страшного. Поверим?..
Отдельный — очень оживленный сегодня — разговор об отработанном ядерном топливе (ОЯТ), которого к 2000 году было накоплено в мире 250 тыс. тонн. Из них 14 тыс. тонн — в России [27, с. 19]'.
Когда специалисты говорят нам, что ОЯТ являются не отходами, а ценным сырьем, то это верно. Но если в качестве примера порчи хорошего продукта плохим приводят обычно бочку меда, в который попала ложка дегтя, то проблема разделения радионуклидов, составляющих ОЯТ, куда сложнее. А в части опасности ей мало равных. Но главное даже не в разделении. Полученный по его завершении радиоактивный «деготь» нужно где-то хранить.
Для грубых оценок воспользуемся параметрами взорвавшегося чернобыльского реактора: 1 т ЯТ => 5 МВт => 250 тыс. Ки. То есть каждые 5 МВт полезной мощности генератора, пристыкованного к ядерному реактору, обеспечиваются одной тонной «горящего» в нем ядерного топлива, которое, сделав свое дело и накопив продукты ядерных реакций, превращается в 250 тыс. кюри радиоактивных отходов.
Но это — оптимистическая оценка. К радионуклидам, уже вышедшим в окружающую среду при взрыве четветого блока ЧАЭС, нужно добавить активность других, пока еще находящихся под его развалинами...
Ведь ни о каком его использовании в сколько-нибудь обозримой перспективе нет и речи! И не дай бог, если он, покинув место своего заточения, начнет перемещаться сам...
Существует лишь несколько стран, и Россия в их числе, где умеют выделять из отработанного реакторного «варева» основное топливо и некоторые представляющие тот или иной интерес радионуклиды. Правда, выведенная из эксплуатации тепловыделяющая сборка должна еще лет 10—15 просто полежать. Лишь к концу этого срока в ней «выгорят» особо активные радионуклиды и ее сумасшедшая активность снизится до приемлемой для транспортировки и переработки.
Но если отработанные тепловыделяющие сборки все эти годы еще можно где-то хранить (обычно их держат в бассейне с водой на самой АЭС), то где и в каком виде хранить отходы от их переработки?.. В том, какими получились? Или выпаренными, заключенными в битум, в стекло, во что-то еще?.. А где хранить?.. На дне моря, в толще земли, на астероиде (он далеко), на Солнце (оно этого, наверное, не заметит)? И вообще, велик ли у нас опыт тысячелетнего хранения даже самых стабильных, не рвущихся наружу веществ? Можно ли доверять нашим представлениям о ходе столь длительных процессов, учитывающим наверняка не все? Достаточно ли нам заверений ученых, прошлые дела которых говорят о них больше, чем им бы самим хотелось?
Если человечество не рассчитывает на длительное существование, то обо всем этом можно, конечно, не думать. Да и кто, собственно, будет оплачивать сегодня благополучие этих неясно чьих потомков? Ну, на три-четыре поколения нашей благотворительности иногда хватает, но чтоб на 40—50... Впрочем, поскольку в тонкостях финансирования мы мало что понимаем, самое время обратиться за советом к деловым людям...
...Раз этого ОЯТ у вас так много, сказали деловые люди, и уже есть какой-то опыт его хранения, то, надо полагать, ничего не случится, если добавить к нему еще...
И бывшая советская научно-техническая элита, обрисовав нынешнее свое бедственное положение, попросила товарищей из Госдумы срочно принять закон, разрешающий ей ввоз в Россию 20 000 т выжженного ядерного топлива из-за границы. А срочно потому, что эту чрезвычайно привлекательную сделку (к каждому килограмму ОЯТ поставщик прикладывает тысячу долларов и ничего не требует взамен) могут, конечно же, перехватить конкуренты...
Оставим в стороне публичные клятвы и обещания, которые, сменяя друт друга, давали нам атомные министры: ввезенная ядерная «грязь» останется у нас навсегда. Возможно, в пока еще нетронутых тепловыделяющих сборках (им еще лежать и лежать...). Возможно, в виде того, что остается от их переработки. То есть — той самой радиоактивной «грязи», из-за которой эта сборка была снята с эксплуатации и с доплатой нам подарена.
Что будет дальше? А дальше эта никому не нужная радиоактивность «выйдет из-под контроля». Рано или поздно, но обязательно. И не по какому-то злому умыслу (он, конечно, не исключается), а по естественному ходу событий. Просто потому, что закон «все, что может сломаться, — ломается» относится и к хранилищам радиоактивных отходов. При любой о них заботе. А «гарантии» целостности этих хранилищ, которые нам дают самые разные люди, следует относить — по жанру — к заклинаниям...
Когда может произойти что-то подобное Чернобылю? На этот вопрос у профессионалов ответа нет. Они заменяют его другим: «Какова вероятность такого события?» И отвечают: очень маленькая, иногда даже называют какую-то тайным образом полученную цифру. А о том, что и эта «очень маленькая» вероятность может реализоваться буквально завтра (этим замечательны вероятностные события), стараются не говорить. Заметим лишь, что «очень маленькой» была и вероятность взрыва четвертого блока ЧАЭС...
И совсем неважно, какие деньги будут под эту акцию получены и на что они будут потрачены. Будут ли они на самом деле использованы для переработки наших и не наших ядерных отходов, или потрачены на еще какие-то не менее важные государственные нужды, или, сменив хозяев, просто вернутся в те же заграничные банки, — все это может волновать лишь участников этой сделки. Для нас же важен ее «сухой остаток»: наша радиоактивная «грязь» дополнится заграничной (это примерно 100 Чернобылей) и навсегда останется на территории России.
А мы будем лишены даже традиционного удовольствия обругать тех, кто все это сделал. И депутата, уверенного, что после его объяснений люди выстроятся в очередь, чтобы забрать свою долю заграничной радиации для домашнего хранения. И другого, уверенного в том, что ядерные свалки на территории России сделают ее неприступной для агрессора. И подбираемых под тон дискуссии ; атомных министров... Поскольку к тому времени на их местах бу- | дут уже другие люди, которые в части критики предшественников |160
тут же во всем с нами согласятся. Не забыв, разумеется, переложить на них всю ответственность. Возможно, даже расскажут нам кое-какие подробности дележа того давнего денежного «пирога»...
Такие перспективы... А будем ли мы относиться к нашему ближайшему будущему с прежним эпическим безразличием или примем меры хотя бы к самосохранению — это вопрос, который пора уже себе задать...
Эта книга написана для читателя, не склонного к пассивному созерцанию событий. Многое из того, что он найдет здесь для себя, прежде вряд ли было ему известно, особенно в части инструментальных средств. Ведь разного рода профессионалы — от туманно выражающихся политиков до угадывающих их мысли ученых — твердо знали, что можно сказать народу, а чего нельзя. Публично призывая этот народ к активной деятельности, они и мысли не допускали, что он и на самом деле будет что-то делать сам, без их команды и контроля. Именно эти люди, знающие, как надо «управлять массами» и имевшие немалую в том практику, привели нас в нынешнее состояние. Слегка смутившись («светлое будущее» почему-то разительно отличалось от обещанного...), но еще раз убедившись в том, что в этой стране народ зла не помнит, они обещают нам сегодня еще что-то... Что именно — неважно. Но если, основываясь на своем «праве» управлять людьми и на профессионализме находящихся у них на содержании ученых, они опять примут меры к ограничению общественного контроля до нуля, то произойти это может лишь при полном нашем безразличии. Тогда эта книга не нужна...
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Радионуклиды
В табл. Ш.1 включены радиоизотопы, встречающиеся в практике радиационного контроля и имеющие достаточно большой период полураспада. В графе «Виды и энергия излучения» радиоизотопы разнесены по трем группам: альфа-, бета- и гамма-. Указанные здесь Еа, Ер и EY — излучения, имеющие наибольший выход на распад (в скобках указан % выхода на распад). Полная картина излучений — в [4].
Заметим, что если энергии EY и Еа дискретны — у-кванты и а- частицы имеют строго определенные энергии (а-частицы — на выходе из ядра), то p-излучение имеет непрерывный спектр. В нем принято отмечать Еср — среднюю энергию р-частиц радионуклида и Етах — их максимальную энергию. Для большинства радионуклидов Етах/Еср = 2,5...4. Но это отношение может быть и значительно большим. Так, для кобальта-60 — Етах/Еср = 16, а для европия-158 — Етах/Еср = 44.
Таблица П1.1 Радионуклиды, основные характеристики
Радионуклид
Символ
Tl/2
Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Америций-241
241Ат
433 года
Еа = 5,49(85);Е, = 0,06(36)
Аргон-41
41Аг
1,83ч
Ер - слаб.; Е,= 1,293(99)
Барий-131
131ва
11,8 сут
Еу = 0,124(28); Е, = 0,216 (19)
Барий-140
’«Ва
12,7 сут
Ер = 1,02; Еу = 0,537 (34)
Бериллий-7
7Ве
53,4 сут
Е, =0,477(10,3)
Бром-82
82Вг
35,3 ч
Ер = 0,444; Е, = 0,777 (83); Е, = 0,554 (66)
Висмут-207
207Bi
38 лет
Еу = 0,570(98); Еу= 1,064(77)
Висмут-210
210Bi
5,01 сут
Ер= 1,160
Висмут-212
212Bi
60,6 мин
Е« = 6,05 (25); Ер = 2,26 (55); Е, = 0,727(7)
Продолжение табл. Ш.1Продолжение табл. Ш.1
Продолжение табл. Ш.1
Продолжение табл. Ш.1
Продолжение табл. П1.1
Радионуклид
Символ
Tl/2
Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Висмут-214
214 Bl
19,9 мин
Ер = 3,26; Е, = 0,609 (47); Ет = 1,12 (17)
Вольфрам-185
185 уу
75cyr
Ер = 0,429
Вольфрам-187
187W
23,9 ч
Ер = 1,31 (15); Еу = 0,686 (27); Еу = 0,479 (23)
Гадолиний-153
153 Gd
242 сут
Еу = 0,099 (55)
Галлий-68
68 Ga
68,1 мин
Ер= 1,9; £, = 0,511; £,= 1,078
Галлий-72
72 Ga
14,1 ч
Ер = 3,15; Б, = 0,835 (96); Еу = 0,630 (27)
Гафний-181
181 Hf
42,4сут
Ер= 1,41; Еу = 0,482 (81); Еу = 0,133 (48)
Гельмий-166
166 Ho
26,8 ч*
Ер = 1,84; Еу - слаб.
Диспрозий-159
159 Dy
144 сут
Е, = 0,348; Еу= 0,058 (4)
Европий-152
152 EU
13,3 года
Ер = 1,48; Еу = 0,344 (Л); Е, = 0,122 (37)
Европий-154
154 EU
8,8 года
Ер = 0,87; Ер = 1,85 (10); Е, = 0,123 (38); Еу = 1,278 (37)
Европий-155
155 EU
4,96 года
Ер = 0,25; Еу = 0,087 (32); Еу = 0,105 (20)
Железо-59
59 Fe
44,5 сут
Ер = 0,475; Еу = 1,095 (56); Еу = 1,292 (44)
Золото-195
^Au
183 сут
Еу = 0,099 (10); Е, =0,129(1)
Золото-198
198 Ди
2,70 сут
Ер = 0,962; Е, = 0,412 (95); Еу = 0,676 (1)
Золото-199
199 Ди
3,14 сут
Ер = 0,46; Ер = 0,30; Еу = 0,158 (37); Еу = 0,208 (8)
Индий-113m
113m[n
1,66ч
Еу = 0,392
Индий-114
44 In
71,9 с
Ер= 1,988; Еу - слаб.
Индий-114m
'14m In
45,5 сут
Еу = 0,190 (17); Е, = 0,558 (3,5); Еу = 0,724 (3,5)
Йод-125
1251
60,14 сут
Е, = 0,035 (7)
Йод-129
1291
1,57-Ю7 лет
Ер = 0,150; £, = 0,040 (9)
Йод-130
1301
12,4ч
Ер= 1,04; Еу= 0,669 (100); Еу = 0.538 (99)
Йод-131
131 ।
8,04 сут
Ер = 0,606 (89); Еу = 0,364 (82);
Иридий-192
192 IT
73,8 сут
Ер = 0,67; Е, = 0,317 (81); Еу = 0,468 (49);
Иридий-194
194 IT
19,2ч
Ер = 2,24; Еу = 0,368 (10); Еу = 0,64 (1)
Иттербий-169
169yp
32,0 сут
Еу = 0,063 (45); Е, = 0,198 (35); Е, = 0,1 Л (22)
Иттрий-90
*Y
64,1ч
Ер = 2,27
Иттрий-91
91у
58,5 сут
Ер = 1,545; Еу - слаб.
Радионуклид
Символ
T1/2
Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Калий-40
40 К
1,28-109 лет
Ер= 1,314(89); £,= 1,46(10,7)
Калий-42
42 К
12,4ч
Ер = 3,52; Еу= 1,524(18)
Кальций-45
^
164 сут
Ер = 0,252
Кальций-47
47 Са
4,54 сут
Ер = 1,98(18); Ер = 0,67; Е, = 1,308 (74)
Кадмий-109
i”Cd
464 сут
Еу = 0,088 (4)
Кадмий-115
115Cd
53,46 ч
Ер = 1,11; Б, = 0,53 (26); Еу = 0,49 (10)
Кадмий-115m
115mcd
44,6 сут
Ер = 1,62; Еу = 0,935 (1,9)
Кобальт-57
57Со
271 сут
Еу = 0,122 (86); Еу = 0,136 (11); Еу = 0,014 (10)
Кобальт-58
мСо
70,8 сут
Е, = 0,810 (99); £, = 0,511(30)
Кобальт-60
“Со
5,27 года
Ер = 0,314(99); Еу = 1,173 (100); Еу = 1,332(100)
Криптон-85
85 Кг
10,7 года
Ер = 0,67; Еу - слаб.
Ксенон-133
133 Хе
5,29 сут
Ер = 0,346; Еу = 0,081 (37)
Лантан-140
i40ia
40,3 ч
Ер = 2,175 (6); Ер = 1,69 (15); Ер = 1,36; Еу = 1,596 (96)
Лютеций-1Л
177 Lu
6,71 сут
Ер = 0,497; Еу = 0,208 (6,1); Е, = 0,113 (2,8)
Магний-28
28 Mg
21,1 ч
Ер = 0,9; Ер = 0,46; Е, = 0,031 (96); Еу = 1,35 (70)
Марганец-54
54 Мп
313 сут
Еу = 0,835 (100)
Медь-64 -
«Си
12,7ч
Ер = 0,573 (38); Ер = 0,656 (19); Е, = 0,511 (38)
Молибден-99
"Мо
66,0 ч
Ер = 1,23; £, = 0,704 (12); Еу =0,181(7)
Мышьяк-74
74As
17,78 сут
Ер = 1,36 (32); Ер = 0,95 (26); Еу = 0,596 (61); Еу = 0,511 (59)
Мышьяк-76
76As
26,32 ч
Ер = 2,97 (32); Еу = 0,559 (43); Е, = 0,657 (6)
Мышьяк-Л
^As
38,83 ч
Ер = 0,68; Еу = 0,239 (2,5)
Натрий-22
^Na
2,60 года
Ер = 0,545; Еу = 0,511 (180); Еу = 1,275 (100)
Натрий-24
24Na
15,0ч
Ер = 1,389 (100); Е,= 1,369 (100); Е,= 2,754 (100)
Неодим-147
,47Nd
11 сут
Ер = 0,9; Ер = 0,81; Еу = 0,091 (28); Е, = 0,533 (13)
Никель-63
“Ni
100 лет
Ер = 0,067
Ниобий-95
“Nb
35 сут
Ер = 0,160; Еу = 0,765 (99,8)
Осмий-191
iai Os
15,4 сут
Ер = 0,143; Е, = 0,129 (25)
Палладий-103
103pd
16 сут
Еу = 0,362 (0,06)
Продолжение табл. П1.1Продолжение табл. П1.1
Продолжение табл. П1.1
Продолжение табл. П1.1
Продолжение табл. П1.1
Радионуклид
Символ
Tl/2
Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Палладий-109
109pd
13,5ч
Ер = 1,028; Е,= 0,088 (5)
Плутоний-238
238pu
87,7 года
Еа = 5,50 (72); Еа = 5,46 (28); Еу - слаб.
Плутоний-239
239pu
24119 лет
£« = 5,15 (88); Еа = 5,10 (11,5); Еу = 0,039 (0,007); Еу = 0,052 (0,020); Еу = 0,129 (0,005); Еу = 0,375 (0,0012); Еу = 0,414 (0,0012);
Полоний-210
210ро
138 сут
Еа = 5,305 (100); Еу = слаб.
Полоний-216
216р0
0,15с
Еа = 6,78 (100)
Полоний-218
218р0
3,05 мин
Еа = 6,00 (100)
Празеодим-142
142рг
19,1 ч
Ер = 2,16; Еу = 1,57(3,7)
Празеодим-143
143рг
13,6 сут
Ер = 0,933
Празеодим-144
144РГ
17,3 мин
Ер = 2,99; Еу = 0,695 (1,5)
Прометий-147
147Pm
2,62 года
Ер = 0,224
Протактиний-233
233ра
27 сут
Ер = 0,568 (5); Еу = 0,31 (44)
Протактиний-234
234ра
6,7 ч
Ер = 1,13 (13); Еу = 0,90 (70); Еу = 0,100 (50)
Радий-226
226Ra
1600 лет
Еа = 4,78 (95); Еу =0,186(4)
Радон-220
^Rn
55,6 с
Еа = 6,29 (100); Еу = 0,55 (0,07)
Радон-222
222Rn
3,82 сут
Еа = 5,49 (100); Еу = 0,510 (0,07)
Рений-186
,86Re
90,6 ч
Ер= 1,07; Еу = 0,137 (9)
Родий-106
,06Rh
28,8 с
Ер = 3,54; Еу = 0,512 (21); Еу = 0,622 (11)
Рубидий-86
“Rb
18,7 сут
Ер= 1,78; Еу= 1,078(8,8)
Рубидий-87
87Rb
4,8-1010 лет
Ер = 0,274
Рутений-97
97Ru
2,9 сут
Еу = 0,215 (91) Еу = 0,324 (8)
Рутений-106
106ru
372 сут
Ер = 0,039
Ртуть-197
,97Hg
64,1 ч
Еу = 0,077 (18); Еу = 0,191 (2)
Ртуть- 197m
l97mHg
28,8 ч
Еу = 0,134 (42); Еу = 0,279 (7)
Ртуть-203
^Hg
46,6 сут
Ер = 0,214; Еу = 0,278 (81,5)
Самарий-151
151Sm
90 лет
Ер = 0,076; Еу = 0,022 (4)
Самарий-153
153Sm
46,7 ч
Ер = 0,80; Еу = 0,103 (28)
Радионуклид
Символ
Tl/2
Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Селен-75
75Se
120 сут
Еу = 0,265 (60); Еу = 0,136 (57)
Серебро-110
1,0 Ад
24,6 с
Ер = 2,87; Е, = 0,658 (4,5)
Серебро-110m
ПОтдд
250 сут
Еу = 0,658 (96); Е, = 0,885 (71); Еу = 1,384 (21)
Серебро-111
"'Ад
7,45 сут
Ер = 1,05; Еу = 0,342 (6)
Сера-35
35S
87,2 сут
Ер = 2,3; Е, = 1,57
Свинец-210
210 т
22,3 года
Ер = 0,061; Е, = 0,047 (4)
Свинец-212
212рЬ
10,64 ч
Ер = 0,346 (81); Ер = 0,586 (14); Еу = 0,239 (47)
Свинец-214
214рь
26,8 мин
Ер = 0,65 (50); Еу = 0,352 (36); Еу = 0,295 (19)
Скандий-46
«Sc
83,8 сут
Ер = 0,357; Еу = 0,889 (100); Еу = 1,120 (100)
Стронций-85
85Sr
64,8 сут
Еу = 0,514 (100)
Стронций-87т
85mSr
2,81 ч
Еу = 0,388 (80)
Стронций-89
89Sr
50,6 сут
Ер = 1,46; Еу - слаб.
Стронций-90
"Sr
28,6 лет
Ер = 0,546
Сурьма-122
122Sb
2,7 сут
Ер = 2,0; Ер = 1,4; Еу = 0,564 (66);
Сурьма-124
,24Sb
60,2 сут
Ер = 2,31; Еу = 0,603 (97); Еу = 1,691 (50)
Сурьма-125
125Sb
2,73 года
Ер = 0,61; 1 Еу = 0,427 (31); Еу = 0,599 (24)
Таллий-204
2047]
3,78 года
Ер = 0,766
Тантал-182
182га
115 сут
Ер = 0,522; Еу = 0,068 (42); Еу = 1,121 (34)
Теллур-132
132те
78,2 ч
Ер = 0,22; Еу = 0,230 (90); Еу = 0,053 (17)
Тербий-160
1бОть
72,3 сут
Ер = 0,86; Еу = 0,603(97); Е, = 1,691(50)
Технеций-99
"Те
2,13-105лет
Ер = 0,292
Технеций-99т
99пт[с
6,02 ч
Еу = 0,1426 (90)
Титан-44
47,3 года
Ер = 1,04; Еу = 0,078 (98); Еу = 0,068 (90)
Торий-232
232^
М.Ь^лет
Е„ = 4,01 (77); £« = 3,95 (23)
Тритий
Зн
12,4 года
Ер = 0,005
Тулий-170
17»Tm
129 сут
Ер = 0,97; Еу = 0,084 (3,3)
Уран-234
234ц
2,45-105 лет
Еа = 4,77 (72); Е,, = 4,72 (28); Еу = 0,053 (0,2)
Окончание табл. П1.1
Радионуклид
Символ
Tl/2
Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Уран-235
235Ц
7,038-108 лет
Еа = 4,58 (8); Еа = 4,40 (62); Е„ = 4,36 (18); fc = 4,22 (6); Еу = 0,143 (11); Еу = 0,185 (54); Е, = 0,204 (5)
Уран-238
238Ц
4,468-109 лет
Е„ = 4,20 (77); ^ = 4,15(23)
Углерод-14
,4С
5730 лет
Ер = 0,156
Фосфор-32
32р
14,7 сут
Ер = 1,710
Хлор-36
ЖС1
3,01-Ю5 лет
Ер = 0,714; Еу - слаб.
Хром-51
5,Сг
27,7 сут
^ = 0,320(10)
Цезий-134
,MCs
2,06 года
Ер = 0,662 (70); Еу = 0,796 (99); Е, = 0,605 (98)
Цезий-137
'З^Сз
30,0 лет
Ер = 1,176(5); Ер = 0,514(95); Е, = 0,662 (85)
Церий-141
14’Се
32,5 сут
Ер = 0,581 ;ЕУ = 0,145 (48)
Церий-144
144Се
285 сут
Ер = 0,31; Еу = 0,134(11)
Цинк-65
65Zn
241 сут
Еу=1,115(49); Еу = 0,511(3,4)
Цинк-69
69Zn
55,6 мин
Ер = 0,90
Цирконий-95
95Zr
64 сут
Ер = 0,396; Е, = 0,724 (49); Е, = 0,756 (49)
Эрбий-169
169&
9,4 сут
Ер = 0,34; Еу - слаб.
Приложение 2. Счетчики Гейгера
Таблица П2.1
Счетчики Гейгера для жесткого р- и у-излучения (металлические, тонкостенные)
Тип
СБМ19
СБМ20
СБМ21
СБМ10
Рабочее напряжение, В
350-475
350-475
350-475
370-480
Фон, имп/с, не более
2
1
0,2
0,13
Радиационная чувствительность, имп/мкР
310
78
7,5
12
Межэлектродная емкость, пФ
6,5
4,2
2
2
Амплитуда импульса, В, не менее
50
50
-
-
Мертвое время (ЦПИ1 = 400 В), мкс
250
190
32
64
Таблица П2.2
Счетчики Гейгера для мягкого р- и у-излучения (слюдяное окно)
Тип
СБТ7
СБТ9
СБТ10
СБТ11
СИ8Б
Рабочее напряжение, В (плато, В)
380(70)
380(80)
350-475
390(80)
390(80)
Фон, имп/с, не более
0,6
0,17
2,1
0,7
2
Радиационная чувствительность, имп/мкР
-
40
330
50
350-500
Амплитуда импульса, В, не менее
20
40
5
10
20
Толщина слюды, мкм
10-11
4-5
12-17
9-11
14-17
Размеры слюдяного окна, мм
021
05
55 х 55
ЗЗх 17
065
Таблица П2.3
Медицинские счетчики Гейгера для жесткого р- и у-излучения
Тип
СБМ9
СБМ11
СБМ12
Рабочее напряжение, В
350-600
370-480
370-480
Фон, имп/с, не более
0,13
0,13
0,13
Радиационная чувствительность, имп/мкР
12
3,5
2,5
Амплитуда импульса, В, не менее
50
50
-
176
1177
Таблица П2.4
Счетчики Гейгера для у-излучения
Таблица П2.7
Счетчики а- и p-излучения «Бета-1» и «Бета-2»
Тип
СИ37Г
СИ34Г
СЙ19Г
СИ20Г
РИ21Г
СИ22Г
Рабочее напряжение, В (плато, В)
390(100)
390 (80)
390(100)
400(100)
400(100)
390(100)
Фон, имп/с, не более
0,25
0,08
0,33
1
1,3
1,3
Радиационная чувствительность, имп/мкР*
-
-
-
-
540
Мертвое время, (Up = 400 В), мкс
-
-
-
-
-
120
Амплитуда импульса, В
50
10
-
-
-
50
* По кобальту-60.
Таблица П2.5
Трехэлектродные счетчики
Тип
СИ23БГ
СИ24БГ
СИ29БГ
СИ12Б
Рабочее напряжение, В
350-475
350-475
350-480
-400
Фон, имп/с, не более
2
0,5.
0,5
-
Радиационная чувствительность, имп/мкР
200-400
50-100
48
-
Амплитуда импульса, В
-
-
-
-
Напряжение на управляющем электроде, В
Z 200-340
200-340
-
-
Таблица П2.6
Газоразрядный счетчик a-излучения СИ9А-М
Эффективность регистрации a-излучения с Ед =5,15 МэВ, %
24-32
Рабочее напряжение, В
500
Протяженность плато счетной характеристики, В
100
Наклон плато счетной характеристики, %/В
0,2
Допустимый фон у-излучения, мкР/с
104
Габариты, мм
044x35
Масса, г
25
Температурный диапазон, °C
-40...+50
W
Характеристика
«Бета-1»
«Бета-2»
Эффективность регистрации a-излучения (233 Ри), %
25
25
Эффективность регистрации р-излучения, % 905г + 90у
65
65
204 "П
50
50
14С
10
10
Рабочее напряжение, В
400
400
Протяженность плато счетной характеристики, В
200
200
Наклон плато счетной характеристики, %/В
0,25
0,25
Чувствительность к у-излучению мСо, имп/мкР
120
200
Собственный фон, имп/с
0,25
0,35
-50...+60
-50...+60
Температурный диапазон, °C
Приложение 3. Промышленные источникиионизирующего излучения
Таблица П3.1
Высокоактивные (> 3,71010 Бк) источники гамма-излучения [19, с. 22-33]
Тип
Радионуклид
Активность источника, Бк
Габариты (0 х высота), мм
ГИК-1-3
Кобальт-60
1,1-10"
6x7
ГИК-2-3
——
6,2-10’°
6x7
ГОК-2-4
——
1,610"
6 х7
ГИК-2-5
——
3,1-10"
6x7■
ГИК-2-6
——
1,6-Ю’2 '
6x7
ГИК-2-16
——
5,3-10’°
6x7
ГИК-2-17
—-
1,1-10"
6x7
ГОК-2-18
—•—
5,3-10"
6x7
ГИК-3-1
—
1,6-10"
6 х 11,5'
ГИК-4-1
—
6,4-10"
11 х 12
ГИК-4-2
—
5,1-Ю’2
11 X 12
ГОК-5-1
—"—
1,6-1012
11 х 16,5
ГИК-5-2
—
3,2-10’2
11 х 16,5
ГИК-5-3
6,3-Ю'2
11 х 16,5
ГОК-5-4
—"—
1,6-Ю13
11 х 16,5
ГОК-6-1
——
1,2-Ю’3
26x27
ГОК-6-2
-—
7,4-Ю’3
26x27
ГОК-6-3
1,1-Ю14
26x27
ГИК-7-1
—
6,2-Ю12
11 х81
ч
Продолжение табл. П3.1
Тип
Радионуклид
Активность источника, Бк
Габариты (0 х высота), мм
ГОК-7-2
Кобальт-60
2-Ю’3
'11x81
ГОК-7-3
—н—
4,5-Ю13
11 х81
ГИК-7-4
9-Ю’3
11 х 81
ГИК-7а-1
—
2-Ю’3
12,8 х 86
ГИК-7а-2
—
4,9-Ю’3
12,8x86
ГОК-7а-3
—*—
6,21 О*3
12,8x86
ГОК-7а-4
—"—
1Ю14
12,8x86
ГОК-8-1
-..-
7,3-Ю’3
23x22,5
ГОК-8-2
— п—
1,2-Ю’4
23x22,5
ГОК-8-3
—и—
1,6-Ю14
23x22,5
ГОК-8-4
—"—
1,9-Ю’4
23 х 22,5
ГИК-9-1
—
1,6-Ю’4
23x33
ГОК-9-2
—"—
1,6-Ю’4
23x33
ГОК-9-3
—
2,5-Ю’4
23x33
ГОК-9-4
— " —
3,2-Ю’4
23x33
ГОК-12а-4
—
1 10’4
11 х 99
ГИК-13-1
7,9-10’°
4x5
ГИК-14-1
—
6,8-Ю’3
19x22
ИГО-Се-4-1
Селен-75
7,8-10’°
12,5 х 12,5
ИГО-Се-4-3
—"—
1,6-10"
12,5 х 12,5
ИГИ-Се-5-1
—.I—
3,1-10"
16,5x16,5
ИГИ-Се-5-2
4,7-10"
16,5 х 16,5
ИГО-Се-5-3
—
6,3-10"
16,5 х 16,5
ИГО-Су-7
Сурьма-124
13-10’°
6,7 х 55
ИГО-Су-8
—
2,4 Ю’2
10x95
ИГО-Це-3-1
Цезий-134
1,5-10"
12x10
ИГИ-Ц-4-4
Цезий-137
6,1-10’°
8х 12
Продолжение табл. П3.1
Окончание табл. П3.1
Тип
Радионуклид
Активность источника, Бк
Габариты (0 х высота), мм
ИГИ-Ц-4-5
Цезий-137
1,2-10”
8x12
ИГИ-Ц-4-6
—
2,4-10”
8х 12
ГИД-Ц-2
—и—
2,6-10”
8х 12
гид-ц-з
—
4,2-10”
Юх 13
ГИД-Ц-4
2,6-10”
14x19
ИГИ-Ц-5-1
2,6-10”
16 х 18
ИГИ-Ц-5-2
—"—
1,2-1012
16 х 18
ИГИ-Ц-6
2,5-10”
16x24
ГИД-Ц-5
—„—
1,3-10”
22x26
ИГИ-Ц-8-1
3-10”
35 х48
ИГИ-Ц-8-2
—
6-10”
35x48
ИГИ-Ц-9-1
—•'—
810”
38 х 49
ИГИ-Ц-9-2
—и —
1,1 10” '
38 х 48
ИГИ-Ц-14-1
_„ —
1,110”
11,5x84
ИГИ-Ц-14-2
—
6,4-10”
11,5x84
ИГИ-Ц-14-3
—
2,7-10”
11,5x84
ИГИ-Ц-7-1
—
7-10”
19x31
ИГИ-Ц-7-2
—п—
1,2-10”
19x31
ГИД-Ц-6
—
2,7-10”
27x31
ИГИ-Ц-10
-,.-
8,5-10”
11 х 16,5
ГИД-Ц-1
—
5-10™
6х 10
ИГИ-Ц-11
—..—
5-10”
15x25
ИГИ-Ц-13
—
3,7-10”
20 x 83,5
ИГИ-Ц-12
—
2-10”
15 х 81,5
Фатон-Ц2Н/1
—
7,22-10”
18x23,5
Фотон-Ц2Н/2-1
—
4,22-10”
15x21
ФОГОН-Ц2Н/2-3
——
1,41 -10”
15x21
к
Тип
Радионуклид
Активность источника, Бк
Габариты (0 х высота), мм
ИГИ-Цр-1
Церий-144 + празеодим-144
4(8)-10”
8х 12
ИГИ-Цр-2
2,4(4,7)-10”
16х 18
ИГИ-Цр-3
—
2,5(5)10”
19x31
ИГИ-Цр-4
1,2(2,8)-10”
35x42
ИГИ-Е-1-1
Европий-152
4,8-10”
7,5x8
ИГИ-Е-1-2
—
9,6-10”
7,5x8
ИГИ-Е-1-3
1,9-10”
7,5x8
ИГИ-Ту-0-2
Тулий-170
4,6-10”
4,5 х 5
ИГИ-Ту-0-3
9,1-10”
4,5 х 5
ИГИ-Ту-0-4
2,3-10”
4,5 х 5
ИГИ-Ту-1-1
—"—
4,6-10”
7,5x8
ИГИ-Ту-1-2
—
2,3-10”
7,5x8
ИГИ-Ту-3-1
—
1,210”
12х 10
ИГИ-Ир-0-3
Иридий-192
6,6-10”
4,5 х 5
ИГИ-Ир-0-4
-—
2,7-10”
4,5x5
ИГИ-Ир-0-5
-и-
6,6-10”
4,5x5
ИГИ-Ир-1-1
—"—
1,4-10”
7,5x8
ГИИД-0
—
5,7-10”
2,8 х 4,5
ГИИД-1
—
8,4-10”
4x5
ГИИД-2
-и-
2,8-10”
4x5
гиид-з
—"—
8,5-10”
4x5
ГИИД-4
—
1,4-10”
.4x5
ГИИД-5
—„—
2,8-10”
5x6
ГИИД-6
—
8,5-10”
6x7
ГИИД-7
—п—
1,4-10”
8x9
ИГИА-5-1
Америций-241
7,1 10”
20x6
Приложения
Таблица TI3.2
Высокоактивеные (> 3,7-10’° Бк) источники рентгеновского излучения [19, с. 34-41]
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
РЖ55.Р01А.И
Железо-55
3,7-10'°
6x0,6
'РЖ55.Р01Б.Е
—„—
3,7 10’°
8x0,6
РЖ55.Р01Б.Ж
— п—
6-10’°
8x0,6
РЖ55.Р01Б.И
—"—
9,5-10'°
8x0,6
РЖ55.Р01В.Г
3,7-Ю10
10x0,6
РЖ55.Р01В.Д
——
6-Ю10
10x0,6
РЖ55.Р01В.Е
—
9,5-Ю10
10x0,6
РЖ55.Р01В.Ж
—
15-10'°
10 х 0,6
РЖ55.Р01В.И
—
24-1010
10x0,6
РЖ55.Р01Г.Б
—
3,7-Ю10
14 х 0.6
РЖ55.РО1Г.В
6-Ю10
14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Г
—
9,5-10'°
14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Д
15-Ю10
14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Е
—
24-10'°
14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Ж
37-10'°
14x0,6
РЖ55.Р01Г.И
60-10'°
14 х 0,6
РЖ55.Р01Д.А
—
3,7-10'°
18x0,6
РЖ55.Р01Д.Б
6-10'°
18x0,6
РЖ55.Р01Д.В
—
9,5-10'°
18x0,6
РЖ55.Р01Д.Г
-—
15- 10'°
18 х 0,6
РЖ55.Р01Д.Д
—
24-10'°
18x0,6
РЖ55.Р01Д.Е
—
37-10'°
18x0,6
РЖ55.Р01Д.Ж
—
60-10'°
18x0,6
РЖ55.Р01Д.И
—
95-10'°
18 х 0,6
РЖ55.Р01Е.А
6-10'°
23 х 0,6
Приложения
Продолжение табл. П3.2
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
РЖ55.Р01Е.Б
Железо-55
9,5-10'°
23x0,6
РЖ55.Р01Е.В
—
15-10'°
23 х 0,6
РЖ55.Р01Е.Г
24-10'°
23 х 0,6
РЖ55.Р01Е.Д
—
37- 10'°
23 х 0,6
РЖ55.Р01Е.Е
—
60-10'°
23 х 0,6
РЖ55.Р01Е.Ж
—
95-10'°
23 х 0,6
РЖ55.Р01Е.И
—
150-10'°
23 х 0,6
РЖ55.Р01ЖА
—"—
9,510'°
30 х 0,6
РЖ55.Р01Ж.Б
—„—
15-10'°
30 х 0,6
РЖ55.Р01Ж.В
—
24-10'°
30 х 0,6
РЖ55.Р01Ж.Г
—
37-10'°
30 х 0,6
РЖ55.Р01Ж.Д
—
60-10'°
30 х 0,6
РЖ55.Р01Ж.Е
—
95-10'°
30 X 0,6
РЖ55.Р01Ж.Ж
—
150-10'°
30 X 0,6
РЖ55.Р01Ж.И
—
240-10'°
30 X 0,6
РЖ55.Р01И.А
—
24-10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.Б
—
37-10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.В
—
60- 10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.Г
—
95-10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.Д
—
150-10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.Е
240-10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.Ж
—
370-10'°
38 х 0,6
РЖ55.Р01И.И
—
600-10'°
38x0,6
РЖ55.Р02А.И
3,7-10'°
8x2,5
РЖ55.Р02Б.Е
—
3,7-10'°
10x2,5
РЖ55.Р02Б.Ж
—
6-10'°
10x2,5
РЖ55.Р02Б.И
9,5-10'°
10x2,5
Окончание табл. П3.2Окончание табл. П3.2
Окончание табл. П3.2
Окончание табл. П3.2
Продолжение табл. П3.2
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
РЖ55.Р02В.Г
Железо-55
3,7-10™
12x2,5
РЖ55.Р02ВД
—н—
6-10™
12x2,5
РЖ55.Р02В.Е
— *~
9,5-10™
12x2,5
РЖ55.Р02В.Ж
—-—
15 10™
12x2,5
РЖ55.Р02В.И
—
24 10™
12x2,5
РЖ55.Р02Г.Б
—
3,7-10™
16x2,5
РЖ55.Р02Г.В
-„-
6-10™
16x2,5
РЖ55.Р02Г.Г
—и—
9,5-10™
16x2,5
РЖ55.Р02ЕД
—*—
15-10™
16x2,5
РЖ55.Р02Г.Е
—*—
24-10™
16x2,5
РЖ55.Р02Г.Ж
-—
37-10™
16x2,5
РЖ55.Р02Г.И
60-10™
16x2,5
РЖ55.Р02ДА
—*—
3,7-10™
18x2,5
РЖ55.Р02Д.Б
—
6-10™
18x2,5
РЖ55.Р02Д.В
—п—
9,5-10™
18x2,5
РЖ55.Р02Д.Г
—
15-10™
18x2,5
РЖ55.Р02ДД
—и—
24-10™
18x2,5
РЖ55.Р02Д.Е
—
37-10™
18x2,5
РЖ55.Р02Д.Ж
60- 10™
18x2,5
РЖ55.Р02Д.И
——
95-10™
18x2,5
РЖ55.Р02ЕА
—
6-10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Б
——
9,5-10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.В
-"-
15-10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02ЕГ
24-10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02ЕД
—
37-10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Е
—„—
60-10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Ж
—
95-10™
25 х 2,5
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
РЖ55.Р02Е.И
Железо-55
150- 10™
25 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.А
9,5-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Б
15-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.В
-..-
24-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Г
37-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Д
—
60-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Е
—
95-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Ж
—
150-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.И
—
240-10™
32 х 2,5
РЖ55.Р02И.А
— н—
24-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.Б
—
37-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.В
—
60-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.Г
—
95-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.Д
—
150-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.Е
—
240-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.Ж
—
370-10™
40x2,5
РЖ55.Р02И.И
—
600-10™
40x2,5
ИРИС-1
Стронций-90 + иттрий-90
5,5-10™
14,2 х 17,6
ИРИС-2
— и —
25-10™
14,2 х 17,6
ИРИС-3
—
125- 10™
14,2 х 17,6
И РИП-2
Прометий-147
12-10™
10 х 14
ИРИП-3
—
60-10™
10x14
ИРИП-4
—
160-10™
Юх 14
ИРИТ-1
Таллий-204
3,8-10™
15,5x8,5
ИРИТ-4
—
3,8-10™
15,5x8,5
Таблица ПЗ.З Высокоактивные (> 3,71010Бк) источники р-излучения (закрытые радионуклидные) [19, с. 7—21]
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
БИТр-М-2
Тритий
4,29-10’°
40x20
БИТр-М-3
—и—
8,99-10’°
40 х 40
БИТр-М-4
—"—
14,32-10’°
70x35
ИРУС-1-1
Стронций-90 + иттрий-90
50-Ю’0
38x9
ИРУС-1-2
—"—
150-10’°
38x9
ИРУС-1-3
—п—
300-Ю’0
38x9
БИС-10
—*—
4,4-10’°
22х 10
БИС-20
—
4,4-10’°
36х 15
БИС-20
6,6-10’0
36 х 15
БИС-20
—п—
9,5 1О’°
36х 15
БИС-20
11-Ю’0
36 х 15
БИС-20
—"—
22-10’°
36х 15
БИС-30
—"—
4,4-Ю’О
46 х 15
БИС-30
-н-
6,6-10’0
46 х 15
БИС-30
—*—
9,5-Ю’0
46 х 15
БИС-20
—
9,5-10’0
36 х 15
БИС-30
—
11-Ю’0
46 х 15
БИС-30
—
23-Ю10
36х 15
БИС-40
— —
4,4-Ю’О
58 х 16
БИС-40
—
6,6-10’0
58х 16
БИС-40
——
9,5-Ю’О
58 х 16
БИС-40
—*—
11-Ю’О
58 х 16
БИС-40
—"—
23-Ю10
58х 16
БИС-50
—"—
4,4-Ю’О
70 х 16
БИС-50
—
6,6-10’0
70 х 16
БИС-50
—-
9,5-Ю’О
70 х 16
Окончание табл. ПЗ.З
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
БИС-50
Стронций-90 + иттрий-90
11-10’°
70 х 16
БИС-50
—
23-10’°
70 х 16
БИР-50
Рутений-106 + родий-106
6,2-10’°
70х 16
БИЦ-10
Церий-144 + празеодим-144
4,4-10’°
22 х 10
БИЦ-20
—
4,4-10’°
36 х 15
БИЦ-20
—"—
6,2-10’°
36 х 15
БИЦ-20
—
9,5-101°
36 х 15
БИЦ-20
11-10’°
36 х 15
БИЦ-20
—
22-10’°
36х 15
БИЦ-30
—
4,4-10’°
46 х 15
БИЦ-30
—
6,2-10’0
46 х 15
БИЦ-30
—
9,5-10’°
46x15
БИЦ-30
—
11-10’°
46x15
БИЦ-30
—"—
22-10’°
46 х15
БИЦ-40
—
4,4-10’°
58 х 16
БИЦ-40
—п—
6,2-10’°
58 х 16
БИЦ-40
—
9,5-10’°
58 х 16
БИЦ-40
—
11-10’°
58 х16
БИЦ-40
—
22-10’°
58 х16
БИЦ-50
—
4,4-10’°
70x16
БИЦ-50
—п —
6,2-10’°
70x16
БИЦ-50
—" —
9,5-10’°
70x16
БИЦ-50
—
11-10’°
70x16
БИЦ-50
--
22-10’°
70x16
БИП-50х150
Прометий-147
5,2Ю’°
160 X 60 X 6
БИТ-40
Таллий-204
5,5-10’°
58 х 16
Таблица П3.4
Высокоактивные (> 3,71010 Бк) источники нейтронного излучения [19, с. 44-47]
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
НП210.Г01.206
Полоний-210 с бериллием
4,2-Ю10
20x40
НП210.Г01.506
—1—
и-ю”
20x40
НП2Ю.Г01.706
— п—
1,5-10"
20x40
НП210.Г01.107
2,1-10"
20x40
НП2Ю.Г01.207
—
4,3-10"
20x40
НП210.Г01.507
—— ,
1,1-Ю12
20x40
НП2Ю.Г01.707
——
1,5-Ю12
20x40
НП2Ю.Г01.Ю8
2,1-Ю12
20x40
НП2Ю.Г02.206
—
4,2-Ю10
8x40
НП2Ю.Г02.506
—
1,1-10"
8x40
НП210.Г02.706
1,5-10"
8x40
НП2Ю.Г02.Ю7
2,1-10".
8x40
НП2Ю.Г02.207
——
4,2-10"
8x40
НП210.Г03.206
——
4,2-Ю10
8x60
НП2Ю.Г03.506
—-
1,1-10"
8x60
НП2Ю.Г03.706
1,5-10"
8x60
НП2Ю.Г03.Ю7
—
2,1-10"
8x60
НП210.Г03.207
—
4,2-10"
8x60
НП2Ю.Г03.507
—
1,1-Ю12
8x60
НП2Ю.Г04.206
—-
4,2-Ю10
8х ЮО
НП2Ю.Г04.506
-,.-
1,1-10"
8х 100
НП2Ю.Г04.706
-.,-
1,5-10"
8x100
НП2Ю.Г04.Ю7
—и—
2,1-10"
8х 100
НП210.Г04.207
-н-
4,2-10"
8 х 100
НП2Ю.Г04.507
—
1,1-Ю12
8х 100
НП2Ю.Г04.707
—
1,5-Ю12
8х 100
НП210.Г05.106
Полоний-21 Ос бором
2-10"
20x40
Продолжение табл. П3.4
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
НП2Ю.Г05.206
Полоний-210 с бором
4-10"
20x40
НП2Ю.ГО5.506
——
МО12
20x40
НП2Ю.Г05.706
-»-
1,4Ю12
20x40
НП2Ю.Г05.Ю7
—п—
2-Ю12
20x40
ИБН-8
Плутоний с бериллием
5-Ю10
24x36
ИБН-9
—
1,3-10"
29x39
ИБН-10
2,5-10"
35 х 45
ИБН-11
—
5-10"
42x52
ИБН-12
—*—
1,3-Ю12
54x64
ИБН-23
—
5-Ю10
24x30
ИБН-24
— п—
12,5-Ю10
29x33
ИБН-25
—
2,5-10"
35x39
ИБН-26
5-10"
42 х 46
ИБН-27
12,5-10"
54 х 58
ИБН-8-3
Плутоний-238
4,8Ю10
15х 18
ИБН-8-4
—
1,2-10"
15x20
ИБН-8-5
-И-
2,4-10"
18x22
ИБН-8-6
—
4,8-10"
21 х 25
ИБН-8-7
——
1,2-Ю12
19x40
ИБН-8-8
—"—
1,2-Ю12
24x30
ИБН-8-9
——
1,2-Ю12
30x24
ИБН-241-5
Америций-241
4,8-Ю10
15x20
ИБН-241-6
—
1,2- 10"
18x22
ИБН-241-7
—
2,4-10"
21 х 25
ИБН-241-8
—и—
4,8-10"
24x30
ИБН-241-9
——
1,2-Ю12
29x33
ИБН-241-В-1
—
1,3 10"
25x46
ИБН-241-В-2
—-
2,1-10"
25x46
Окончание табл. П3.4
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Габариты (0 х высота), мм
ИБН-241-В-3
Америций-241
2,510”
25 х 46
ИБН-241-В-4
2,510”
35x45
ИБН-241-К-1
(2,5-2,8)10”
50,5 х 56,5
ИБН-241-К-2
(5,5-6,1)-10”
50,5 х 56,5
Таблица П3.5
Образцовые источники «-излучения (> 1106 Бк) [19, с. 49—63]
Тип источника
Радионуклид
Активность, Бк
Площадь активной поверхности, см2
ЗП9-106
Плутоний-239
1-106
10
4П9-106
1-Ю6
40
4П9-166
—
1,6-106
40
4П9-256
—
2,5-106
40
4П9-406
——
4 106
40
5П9-401
—.-
4 106
100
5П9-106
1106
100
5П9-166
—
1,6-106
100
5П9-256
—
2,5-106
100
5П9-406
4-106
100
5П9-636
6,3-106
100
5П9-107
1-107
100
6П9-106
1-Ю6
160
6П9-166
—
1,6-106
160
6П9-256
— П —
2,5 106
160
6П9-406
4-106
160
6П9-636
—
6.3-106
160
6П9-107
1-Ю7
160
6П9-167
1,6-107
160
Приложение 4. Нормативы на радиационноезагрязнение продуктов питания цезием-137и стронцием-90
Нижеследующее — извлечение из официального документа, снабженного таким предупреждением [20, с. 7]):
Издание официальное. Настоящие Санитарные правила и нормы не могут быть полностью или частично воспроизведены, тиражированы и распространены без разрешения Госсанэпиднадзора Департамента Минздрава России.
Поскольку с самим этим изданием ознакомиться практически невозможно (для этого приняты меры), то этим, по существу, запретом Минздрав поставил себя выше права человека знать о грозящих ему опасностях. А согласиться с тем, что его защищают сами «нормы» Минздрава, невозможно — все говорит лишь о номенклатурном их происхождении. Так, например, «цезиевое» загрязнение ягод по ВДУ-91 (ВДУ — временные допустимые уровни, 91 — год их утверждения; эти «нормы» действовали 6 лет) — 1480 Бк/кг, но теперь — по СанПиН 2.3.2.560-96 — допустимо лишь 40 Бк/кг. То есть простым ведомственным распоряжением эта «норма» была изменена (сегодня — понижена) в 37 раз!
Познакомим читателя с действующими в настоящее время «нормами» радиационного загрязнения продуктов питания.
Таблица П4.1 Радиоактивность (допустимые уровни) цезия-137 (137Cs) и стронция-90 (90Sr) в продовольственном сырье и пищевых продуктах, Бк/кг [20, с. 22-124]
Продукты
137Cs
90s,
Мясо без костей; субпродукты (печень, почки и др.); колбасные изделия из мяса, копчености и др.; изделия с использованием субпродуктов (паштеты, ливерные и кровяные колбасы, зельцы, студни); консервы из мяса и субпродуктов; мясо сублимационной и тепловой сушки. (Все - без оленины и мяса диких животных.)
160
50
Птица, в том числе полуфабрикаты; изделия и консервы из мяса птицы
180
80
Яйца и продукты их переработки; яичный порошок
80
50
Молоко и сливки (сырые, пастеризованные, стерилизованные); сметана; кисломолочные напитки; творог и творожные изделия
50
25
Консервы молочные (молоко сгущенное и концентрированное)
200
100
Сухие молоко и сливки, смеси для мороженого
360
200
Сыры сычужные и плавленые
50
100
Рыба (живая, фарш, филе, копченая, соленая, маринованная, консервы и пресервы); икра, молоки, печень
130
100
Рыба сушеная, вяленая
260
200
Моллюски, ракообразные, земноводные, пресмыкающиеся, морские водоросли
200
100
Зерно продовольственное, в том числе пшеница, рожь, овес, ячмень, просо, гречиха, рис, кукуруза, сорго
80
140
Мука пшеничная, ржаная, кукурузная, ячменная, просяная, рисовая, гречневая, гороховая, сорговая, соевая; крупа, толокно, хлопья; семена зернобобовых, в том числе горох, фасоль, чечевица, соя
60
100
Макаронные изделия
60
80
Хлеб, булочные и сдобные изделия
40
70
Баранки, сухари, хлебные палочки, соломка и др.
50
80
Сахар; сахаристые кондитерские изделия (карамель, конфеты, ирис, халва, пастила, зефир, мармелад и др.); шоколад и изделия из него
140
100
Какао-бобы и какао-продукты; мед
100
80
Мучные кондитерские изделия
50
80
Свежие и свежезамороженные овощи, картофель, бахчевые, фрукты, ягоды, грибы; овощные, фруктовые, ягодные и грибные консервы; соки, напитки:
картофель
овощи, бахчевые
320
130
60
50
Окончание табл. П4.1
Продукты
137Cs
“Sr
фрукты, ягоды, виноград грибы
40
500
50
50
Сухие овощи, картофель, фрукты, ягоды, грибы: картофель овощи, бахчевые фрукты, ягоды, виноград грибы
1200
600
200
2500
240
240
240
250
Джемы, варенье, повидло, конфитюры, сиропы, плоды и ягоды, протертые с сахаром и др. плодоягодные концентраты с сахаром
80
70
Сухие специи и пряности; орехи
200
100
Чай (черный, зеленый, плиточный)
400
100
Кофе (в зернах, молотый, растворимый)
300
100
Масло растительное (все виды); продукты переработки растительных масел, в том числе маргарины, кулинарные жиры, кондитерские жиры, майонезы
60
80
Шпик свиной
100
50
Масло коровье
100
60
Рыбий жир в качестве лечебно-профилактического средства (все виды)
60
80
Питьевая вода
8
8
Пиво, вино, другие спиртные напитки; безалкогольные напитки на настоях и эссенциях
70
100
Крахмалы, патока
400
100
Бульоны пищевые сухие
160
50
Желатин
160
80
Дрожжи пищевые
100
80
Ксилит, сорбит, маннити, др. сахароспирты
200
100
Соль поваренная
300
100
Детское питание (молоко, молочные смеси, кисломолочные продукты)
40
25
Мука и крупа для детского питания (рисовая, гречневая, манная, пшеничная, кукурузная, овсяная); каши
50
40
Мясо-растительные консервы для детей
70
30
Рыбо-растительные консервы для детей
100
60
Но и эти «нормы» оставили радиационное загрязнение продуктов питания на уровнях, многократно превышающих то, что было до чернобыльской катастрофы 1986 года. Во втором столбце таблицы П4.2 приведено содержание цезия-137 в пищевых продуктах до их загрязнения чернобыльским выбросом. Измерения были проведены в Дании в 1984 году [3, с. 41]. Во втором — допустимое загрязнение этих продуктов по нынешним «нормам» (см. СанПин 2.3.2.560-96) и К — отношение этих величин — в третьем столбце:
Таблица П4.2
Загрязнение продуктов питания цезием-137 [3, с. 41]
Продукт
Содержание 137Cs, Бк/кг
К
1984 г., Дания
Сегодняшняя «норма» в России
Хлеб ржаной
0,091
40
440
Хлеб пшеничный
0,019
40
2100
Мясо говяжье
0,24
160
670
Мясо свиное
0,149
160
1100
Яйца
0,027
80
2900
Картофель
0,43
320
740
Капуста
0,024
130
5400
Морковь
0,022
130
5900
Фрукты
0,012
40
3300
Орехи (фундук)
0,24
200
830
Окончание табл. П4.3
Продукт
Белоруссия
Россия
Б/Р
Мука
370
60
6,2
Сахар
370
140
2,6
Мед
370
100
3,7
Картофель
370
320
1,2
Фрукты, ягоды
185
40
4,6
Грибы сухие
3700
2500
1,5
Овощи консерв.
185
130
1,4
Жир животный
185
60
3,1
♦ Радиоцезием называют смесь двух радиоизотопов цезия — l37Cs + l34Cs. Но если в выбросах разрушенного чернобыльского реактора их активности были близки (2:1), то за прошедшие 15 лет активность цезия-134 снизилась в 180 раз (Т]/э = 2 года), в то время как цезия-137 — лишь в 1,4 раза (Т|/2 = 30 лет). То есть современный радиоцезий чернобыльского происхождения — это практически «чистый» цезий-137.
Эта таблица — наглядное подтверждение основ казенного «нормирования». Если внесенная «грязь» не может быть устранена физически или для ее устранения требуются финансовые средства, которые жалко на это тратить, то такое загрязнение объявляется «нормальным».
Примечание. Концентрации l37Cs 1984 года тоже нельзя отнести к природным — им предшествовали многие годы испытаний ядерного оружия.
Таблица П4.3 Допустимые нормы содержания радиоцезия* в продуктах питания, принятые в Белоруссии (РДУ-92) [3, с. 24] и в России (СанПиН 2.3.2.560-96), Бк/кг или Бк/л; Б/Р — их соотношение
Продукт
Белоруссия
Россия
Б/Р
Вода
18,5
8
2,3
Мясо
600
160
3,8
Молоко
111
50
2,2
Молоко сухое
740
360
2,1
Окончание табл. П5.1
Приложение 5. Нормативы на годовое поступлениев организм человека некоторых радионуклидов
Конечно, продукты питания могут быть загрязнены и другими радионуклидами, но «нормы» на них имеют другой формат: в [21, 22] приведен список примерно двухсот радионуклидов, для каждого из которых указана «Величина предельного годового поступления с водой и пищей, в Бк/год». Как это может быть учтено человеком в его повседневной жизни, остается совершенно неясным. Тем не менее познакомимся и с этими «нормами»...
Таблица П5.1
Предел годового поступления (ПГП) в организм человека некоторых радионуклидов с водой и пищей, Бк/год*
Радионуклид
ПГП96"
ПГП99“*
к = ПГП96/ПГП99
,4С-углерод-14
1.7-106
6.3-105
2,7
Ж - калий-40
1,6- 105
2,4-10*
6,7
^Со - кобальт-60
1,7-10»
6.3-105
7,8
»Sr - стронций-90
3,6-10*
1,3-10*
2,8
^Y - иттрий-90
3,7-105
5-10*
7,4
,3,1 - йод-131
4,5-10*
5,6-103
8
,37Cs - цезий-137
7,7-10*
7,7-10*
1
2,0РЬ-свинец-210
830
280
3
225Ra - радий-225
10000
830
12
226Ra - радий-226
3600
670
5,4
^Ra - радий-228
1500
190
7,9
231 Ра- протактиний-231 '
1400
770
1,8
^^Пт - торий-232
4300
2200
2
Радионуклид
ПГП96"
птээ***
к = ПГП96/ПГП99
“U - уран-235
2700
7700
0,35
^U - уран-238
600
600
1
^ри - плутоний-239
4000
2400
1,7
248Ст - кюрий-248
910
710
1,3
^т - кюрий-250
6300
120
53
^f - калифорний-254
2500
380
6,6
* Для человека, профессионально не связанного с техникой ионизирующих излучений.
** По нормам радиационной безопасности 1996 года [21, табл. 2].
*** По нормам радиационной безопасности 1999 года [22, П-2].
Таблица П5.2
Предел годового поступления (ПГП) в организм человека отдельных радионуклидов с воздухом, Бк/год*
Радионуклид
ПГП96“
ПГП99*“
к = ПГП96/ПГП99
,4С - углерод-14
1.7-106
4-105
4,3
Ж - калий-40
4,8- 105
5,9-10*
8,1
60Со - кобальт-60
1-105
8,3-10*
1,2
^Sr - стронций-90
4,2-10*
2-10*
2,1
soy - иттрий-90
7,1-Ю5
1.1-105
6,5
,3,1-йод-131
1.3-105
1,4-10*
9,3
,37Cs-цезий-137
2,1 105
2,2-105 ,
1
2,0РЬ-свинец-210
1100
770
1,4
225Ra - радий-225
170
130
1,3
226Ra - радий-226
63
220
0,28
^Ra - радий-228
380
230
1.7
231 Ра - протактиний-231
31
7,1
4,4
232Р1 - торий-232
43
40
1,1
^U-уран-235
2000
270
7,4
Окончание табл. П5.2
Радионуклид
ПГП96"
ПГП99‘“
к = ПГП96/ПГП99
238U - уран-238
2000
290
6,9
^Ри - плутоний-239
67
20
3,4
248Ст - кюрий-248
5
6,7
0,75
250Ст - кюрий-250
-
1,2
-
254С1 - калифорний-254
27
14
2
* Для человека, профессионально не связанного с техникой ионизирующих излучений.
** По нормам радиационной безопасности 1996 года [21, табл. 2].
*** По нормам радиационной безопасности 1999 года [22, П-2].
**Указанное в табл. П5.2 предельное годовое поступление урана- 238 с воздухом означает, что при многолетней урановой экспозиции в легких человека может распадаться в среднем менее одного атома урана в сутки.
*
*
В последнее время активно обсуждается (и осуждается) использование в военных конфликтах бронебойных снарядов с сердечниками из урана. Но если политиков на самом деле волнуют здоровье людей, то они могли бы задуматься об этой опасности пораньше... Вот что пишет о таком использовании урана министр вооружений нацистской Германии А. Шпеер [23]:
«Летом 1943 года прекращение импорта вольфрама из Португалии поставило под угрозу производство определенного вида боеприпасов, и я распорядился использовать для этого урановое сырье. Мы передали на военные заводы 1200 тонн урана...»
Приложение 6. «Калиевая» радиоактивностьпродуктов питания
Таблица П6.1
Естественная (по калию-40) удельная радиоактивность пищевых продуктов, Бк/кг [3, 18]
Хлеб
20-70
Картофель
170
Капуста белокочанная
55-140
Морковь
60
Помидоры
70-90
Огурцы
40
Свекла
70
Лук
40-70
Чеснок
70-80
Тыква
50
Редька
110
Редис, перец сладкий
70-80
Хрен
170
Укроп, петрушка
100
Щавель
150
Топинамбур
440
Соя
480
Кукуруза
90
Пшено, гречка
60-70
Крупа рисовая
16
Крупа овсяная
130
Чечевица
200
Горох
240-260
Фасоль, бобы
310-330
Окончание табл. П6.1
Сметана, сливки
30-40
Яйца куриные
35-45
Мясо
60-130
Гуси, куры, утки, индейки
50-70
Рыба
50-100
Кальмары, креветки
110
Масло рафинированное: подсолнечное хлопковое соевое
190
330
480
Масло сливочное
30
Молоко, кефир, творог, сыр
30-60
Яблоки, ягоды
20-110
Вишня, виноград, крыжовник
80
Абрикосы
90
Хурма, апельсины, слива
60
Лимон
50
Малина
70
Чернослив
260
Ананасы, бананы
90-110
Калина
120
Клубника
50
Рябина обыкновенная
110
Курага, урюк
500-530
Изюм
230-260
Сухофрукты
170-560
Финики
110
Молоко сухое
300
Чай
730-770
Кофе (зерна)
440
Какао-порошок
700-1000
Орехи
200-400
Халва
100
Приложение 7. Защитные экраны
Таблица П7.1
Зависимость толщины экрана из свинца, мм, от энергии у-излучения и кратности ослабления [17, с. 246, 247]
Еу, МэВ
Кратность ослабления
2
10
100
1000
0,1
1
3
5
7
0,2
2
5,5
10
15
0,3
3
9
16
24
0,4
4
13
23
33
0,5
5
16
30
44
0,6
7
21
38,5
57
0,7
8
26
47
69,5
0,8
10
30,5
55
81
0,9
11,5
35
63
92
1,0
13
38
70
102
1,5
17
51
96,5
141
2,0
20
59
113
165
3,0
21
65
122
180
Таблица П7.2
Зависимость толщины экрана из железа, мм, от энергии у-излучения и кратности ослабления [17, с. 244, 245]
Еу, МэВ
Кратность ослабления
1,5
10
100
1000
0,1
5
21
38
50
0,2
10
34
59
80
0,3
13
45
75
105
Окончание табл. П7.2
Е,, МэВ
Кратность ослабления
1,5
10
100
1000
0,4
16
54
90
127
0,5
18
62
102
147
0,6
17
68
112
162
0,7
21
73
122
175
0,8
22
78
131
186
0,9
23
82
140
195
1,0
23
85
147
204
1,5
23
100
176
246
2,0
25
110
197
280 ,
3,0
29
122
223
319
Таблица П7.3
Толщина слоя воды, см, в зависимости от кратности ослабления и энергии у-излучения [17, с. 240]
Е,, МэВ
Кратность ослабления
2
10
100
1000
0,1
21
30
46
58
0,2
27
44
67
89
0,3
28
51
80
105
0,4
28
54
86
113
0,5
28
57
89
119
0,6
27
57
93
125
0,7
27
58
96
131
0,8
27
60
100
136
0,9
28
61
115
152
1,0
28
62 ■
118
156
1,5
29
70
135
182
2,0
30
78
152
204
3,0
34
88
179
245
Таблица П7.4
Пробег* р-частиц [17, с. 260]
Ер, МэВ
Железо, мм
Медь, мм
Свинец, мм
0,05
8,36-10"3
7,73-10"3
8,91 103
0,10
2,69-10"2
2,48-10"2
2,73-10"2
0,30
0,153
0,14
0,145
0,50
0,316
0,228
0,291
0,70
0,492
0,448
0,444
1,00
0,763
0,695
0,673
1,50
1,22
1,1
1,04
2,00
1,67
1,5
1,38
3,00
2,52
2,28
2,02
4,00
3,34
3,0
2,58
5,00
4,11
3,69
3,1
7,00
5,57
4,98
4,02
9,00
6,92
6,17
4,82
10,00
7,55
6,73
6,18
* Преодолев это расстояние, частица теряет способность что-то ионизировать.
Таблица П7.5
Пробег р-частиц [17, с. 259]
Ер, МэВ
Биоткань, г/см2
Вода, см
Воздух, см
Алюминий, мм
0,01
2,54-104
2,16-1О4
0,223
1,3-10"3
0,05
4,37-10'3
4,32-10'3
3,805
2,11-Ю"2
0,10
1,42-Ю"2
1,4-Ю'2
12,61
0,07
0,30
8,56-Ю"2
8,42-10"2
19,64
0,4
0,50
0,178
0,174
154,7
0,83
0,70
0,276
0,277
242,8
1,3
1,00
0,441
0,436
379,5
2,03
2,00
0,98
0,979
835,3
4,48
3,00
1,52
1,50
1276,1
6,85
Окончаниее табл. П7.5
Ер, МэВ
Биоткань, г/см2
Вода, см
Воздух, см
Алюминий, мм
4,00
2,06
2,00
1709,2
9,19
5,00
2,56
2,55
2095,9
11,4
7,00
3,58
3,55
2100,2
15,7
9,00
4,50
4,50
3650,4
19,7
10,00
5,03
4,97
4013,9
21,6
Таблица П7.6
Пробег а-частиц и полная ионизация в ткани плотностью р = 1 г/см3 [16, с. 33]
Е,,, МэВ
Воздух, см
Биоткань, мкм
Алюминий, мкм
Полная ионизация, число пар ионов
4
2,5
31
16
1,1-Ю5
4,5
3,0
37
20
1.3-105
5
3,5
43
23
1.4-105
5,5
4,0
49
26
1.6-105
6
4,6
56
30
1,7-Ю5
6,5
5,2
64
34
1.9-105
7
5,9
72
38
2,0-105
7,5
6,6
81
43
2.1-105
8
7,4
91
48
2,3-Ю5
8,5
8,10
100
53
2,4-105
9
8,9
110
58
2,6 105
9,5
9,8
120
64
2,7-105
10
10,6
130
69
2,9-105
Приложение 8. Радиоканал
Принципиальная схема микромощного радиопередатчика, способного обеспечить передачу тревожного сигнала на значительное расстояние, изображена на рис. П8.1. Задающий генератор передатчика собран на транзисторе VT2. Его частота1 fZQl = 26945 кГц задана и стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. На транзисторе VT3 с контуром L1C8 в цепи коллектора, настроенного на частоту fZQi, собран усилитель мощности.
На элементах микросхемы DD1 собраны два низкочастотных генератора. На DD1.1 и DD1.2 — генератор, возбуждающийся на частоте F = 1/1,4 • R3 • С9 = 1/1,4 • 3 • 106 • 47 • 10"9 = 5 Гц; на DD1.3 и DD1.4 — генератор звуковой частоты F3B = 1/1,4 • R10 ■ С7 = = 1/1,4 • 51 • 103 • 10 • 10'9 = 1,4 кГц. Первый из них посредством
Рис. П8.1. Передатчик радиоканала
1 В Си-Би — гражданском диапазоне связи — для охранных систем выделены два частотных канала: с несущими 26 945 кГц и 26 960 кГц.
Рис. П8.2. Печатная плата передатчика
транзисторного ключа VT1 включает-выключает передатчик с частотой F, второй, воздействуя на транзистор VT4, модулирует его излучение по амплитуде с частотой FJB. Совместная работа этих коммутаторов формирует тревожный радиосигнал, который может быть принят любой Си-Би радиостанцией, имеющей 39-й канал европейской сетки В и АМ детектор.
Передатчик монтируют на печатной плате 50 х 35 мм (рис. П8.2), которая может быть продолжением платы блока стационарного дозиметра-автомата (см. рис. 34).
Катушку контура передатчика наматывают на каркасе, размеры и положение которого на плате показаны на рис. П8.3. Ее подстраивают карбонильным сердечником М3 х 8 мм. Катушка L1 имеет 16 208
витков (8 + 8, отвод от середины), провод ПЭВ-2-0,33. Катушку L2 — два витка проводом ПЭВШО 0,15...0,25 - наматывают поверх L1 у «холодного» (по в/ч) ее конца.
Все резисторы МЛТ-0,125. Конденсаторы: Cl — К53-30; С2, СЗ, С6, С7, С9 - КМ-6, К10-17-26 и т. п.; С4, С5,
С8 - КД-1.
На рис. П8.2 штриховым контуром показано положение на плате кварцевого резонатора (его крепят к плате проволочной дужкой, с—с — отверстия для ее распайки) и контурной катушки.
«+ипит» и «землю» передатчика подключают к соответствующим шинам питания источника, а вход А — к выходу элемента, на котором в режиме тревоги появляется лог. 1 — напряжение высокого уровня (в стационарном дозиметре-автомате это выв. 10 элемента DD2.1, см. рис. 33), — и передатчик посылает в эфир тревожный радиосигнал.
При А = 0 (лог. 0) передатчик выключен; ток, потребляемый им в этом режиме, не превышает 1...2 мкА.
Примечание. Если стационарный дозиметр-автомат будет работать только на радиоканал, то элементы, связанные питанием пьезосирены (транзисторы VT2, VT3 и резисторы R11-R13, см. рис. 33), могут быть демонтированы, а напряжение питания « снижено до 9 В (12-вольтовый источник требовался лишь для пол- : ноценного питания пьезосирены1).
| Перевести этот дозиметр на питание от 9-вольтового источника | несложно — нужно лишь увеличить число витков в обмотке I I трансформатора Т1 до 420. Питание от такого источника сущест- I венно уменьшит энергопотребление прибора как в дежурном ре- {жиме (1потр. дСЖ = 0,15...0,2 мА), так и в тревожном. В табл. П8.1 показана зависимость тока, потребляемого радиопередатчиком в режиме тревоги 1потр. др, и отдаваемой им мощности Р~ от напряжения i источника питания ипит.
(1 Пьезосирена АС-10 неплохо звучит при 9 и даже 6-вольтовом питании. Еще
I экономичней малогабаритная пьезосирена ТК-401, также работающая в диапазоне | напряжений 6...12 В. Потребляемый ею ток 0,15 А (при 12 В).
Для питания стационарного дозиметра-автомата, передающего тревожный сигнал только по радиоканалу, может быть использован источник значительно меньшей емкости. Подойдет даже обычный «Корунд», способный обеспечить непрерывную работу прибора на протяжении нескольких месяцев.
Таблица П8.1
Опии В
^потр. тр, мА
Р-, мВт
12
20
27
11
17
25
10
15
21
9
13
17
8
11
13
7
8,5
11
6
6,5
9
5
4,7
7
4,2
3,2
2
На приемном конце радиоканала может быть задействована Си-Би радиостанция, имеющая АМ детектор и канал 1 российской сетки С, если для передачи сигнала тревоги будет выбрана частота «дачного» радиоканала, то есть будет использован кварцевый резонатор на частоту fZQ1 = 26 960 кГц.
Если принимающая сигнал станция будет снабжена полноразмерной антенной, то передатчик может быть удален от нее на 1...1,5 км и более.
Приложение 9. Лазерный канал связи
Если между пунктом дозиметрического контроля и адресатом есть визуальный контакт, то тревожный сигнал может быть передан по лазерному лучу. Принципиальная схема лазерной головки, которой нужно дополнить радиационный блок, показана на рис. П9.1.
Два низкочастотных генератора, собранные на микросхеме DD1, управляя включением-выключением транзистора VT1, осуществляют точно такую же модуляцию несущей, как и в описанном выше радиоканале.’
В качестве самого излучателя используется лазерная указка, имеющая мощность излучения 1...5 мВт и длину волны в пределах 600...680 нм. Ток в лазере 1Л и напряжение на нем Е1Л зависят от напряжения питания лазерной головки ипит и сопротивления резистора R9. Данные табл. П9.1, где 1фд — ток в фотодиоде ФД263-01, освещенном лазером, позволят выбрать нужный режим его работы.
Таблица П9.1
Ол, В
1л, мА
1фд, мкА
4,6
32
3,6
4,5
31
3,2
4,4
30
2,7
4,3
28
2,3
4,2
27
1,9
4,1
26
1,4
4,0
24
1,0
-3,5
18
0
Так, при Un(rr = 6 В и R9 = 43 Ом лазер окажется в своем обычном режиме (в указке лазер питается от трех последовательно включенных 1,5-вольтовых элементов).
Рис. П9.1. Генератор лазерного канала связи
Рис. П9.2. Печатная плата лазерного генератора
Лазерную головку монтируют на печатной плате 50 х 35 мм, изготовленной из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. П9.2), которая может быть продолжением печатной платы стационарного дозиметра-автомата.
Демонтировать саму указку нет необходимости. Достаточно заменить ее элементы питания специальным вкладышем, центральный проводник которого, касаясь соответствующего вывода лазера, будет минусовым его выводом, а корпус указки — плюсовым.
Переоборудованную таким образом указку можно закрепить двумя проволочными хомутами непосредственно на плате. Но при обязательном условии — весь радиационно-лазерный блок будет недвижим. Причина понятна: малейшие механические перемещения лазера могут увести его луч с окна фотоприемника. Если такую неподвижность всему блоку обеспечить не удается, то лазер выносят и крепят отдельно, «намертво» монтируя его, например, на бетонном столбе.
Сопротивление двухпроводной линии, связывающей лазер с платой, может быть довольно большим, но не больше, конечно, сопротивления резистора R9 (активное сопротивление линии связи должно быть отнесено к R9).
Ток, потребляемый лазерной головкой в дежурном режиме (А = 0), составляет 1потр. дсж = 1...2 мкА; в режиме передачи тревожного сигнала (А = 1) — 1потр. тр = 8 мА.
Примечание. В стационарном дозиметре-автомате, передающем тревожный сигнал по лазерной линии связи, напряжение питания рекомендуется снизить до б В (изменения коснутся лишь моточных данных трансформатора Т1. При 6-вольтовом питании дозиметра должно быть: nl = 420 вит., п2 = 6 вит., пЗ = 2 вит.).
На рис. П9.3 приведена принципиальная схема приемника лазерного сигнала. Его основу составляет микросхема К1056УП1 (DA1) с фотодиодом ВЫ на входе. Если фотосигнала нет, то на выходе DA1 (выв. 10) устанавливается напряжение U10<0,3 В и транзисторы VT1, VT2 оказываются запертыми. В такт с появлением-исчезновением вспышек лазера («пачек» 1,4-килогерцовых фотоимпульсов, следующих с частотой около 5 Гц) включается- выключается транзисторный ключ, и динамик ВА1 воспроизводит соответствующий звуковой сигнал: тревожно звучащие «пачки» тональных посылок.
Рис. П9.3. Приемник лазерного канала связи
Печатную плату фотоприемника изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. П9.4 показана разводка проводников и расположение деталей. Технология изготовления платы, приемы монтажа, принятые обозначения и прочее описаны выше (см. с. 48).
Все резисторы — МЛТ-0,125. Конденсаторы: С1 и С2 — КМ-6 или К10-17-26; СЗ - SEMCO (05x10 мм); С4 - Gloria
(06 х 10 мм); С5 — Towa (010 х 13 мм). Конденсаторы СЗ—С5 могут быть и другого типа, здесь важны лишь их габариты. ВА1 — любая динамическая головка с подходящим сопротивлением звуковой катушки.
Сопротивление резистора R1 рекомендуется уточнить, контролируя U3DA1 — напряжение питания микросхемы DA1: в дежурном режиме U3DA| = +5 В. В таком случае фотоусилитель приемника будет иметь наивысшую фоточувствительность.
Во избежание электрических наводок (фотоусилитель к ним весьма чувствителен),'микрохему DA1 и фотодиод нужно поместить в металлический экран (на рис. П9.3 показан штриховкой). Экран изготавливают из тонкой жести, его раскрой приведен на рис. П9.5. Согнутую по штриховым линиям коробку пропаивают в углах, ее низ выравнивают на широком напильнике и припаивают в двух-трех точках к нуль-фольге полностью смонтированной платы в положении, показанном на рис. П9.4.
Корпус фотоприемника можно склеить из черного ударопрочного листового полистирола толщиной 2...2,5 мм. В его конструкцию обязательно должна войти бленда, ограничивающая боковую подсветку фотодиода. Ее можно изготовить из отрезка зачерненной внутри трубы или склеить в виде.колодца из того же черного полистирола.
«Дальнобойность» лазерной линии связи зависит от времени суток и погодных условий — в ясную погоду и ночью она может достигать 1...2 км.
Приложение 10. Инфракрасный канал связи
Передача тревожного сигнала может быть осуществлена не только с помощью лазера, но и при использовании обычных ИК диодов. Принципиальная схема ИК передатчика отличается от лазерного лишь выходным каскадом (рис. П10.1). Здесь HL1 — любой ИК диод с прямым током 100 мА и более. Подойдут АЛ147А, АЛ154В, АЛ156В, АЛ162А, АЛ163А, АЛ164В, АЛ165Б, АЛ168В, АЛ177А и др.
Печатная плата ИК передатчика почти не отличается от платы лазерного передатчика. Убирается лишь площадка под лазерную указку и добавляются два «пятачка» для распайки ИК диода.
Напряжение питания ИК передатчика может быть любым в пределах 5... 12 В. От того, каким оно будет, зависит номинал резистора R9. Примерное его значение R9 (Ом) = 10[UnHT(B) — 2].
ИК приемник ничем не отличается от описанного выше лазерного.
В отличие от лазерного луча, «раскрыв» диаграммы направленности ИК диода довольно велик (обычно а = ±30...50°). Поэтому ИК передатчик обычно снабжают оптическим концентратором — линзой с апертурой около 60... 100°, в фокусе которой располагают ИК диод (рис. П10.2).
I► +11ПИТ, С5- 470мк 16ВI► +11ПИТ, С5- 470мк 16ВR7 20кR7 20к68, при Опит = 9В39, при Опит = 6В68, при Опит = 9В39, при Опит = 6ВVT1 KT3102EMVT1 KT3102EM
I► +11ПИТ
, С5
- 470мк 16В
I► +11ПИТ
, С5
- 470мк 16В
R7 20к
R7 20к
68, при Опит = 9В
39, при Опит = 6В
68, при Опит = 9В
39, при Опит = 6В
VT1 KT3102EM
VT1 KT3102EM
Рис. П10.2. «Сжатие» ИК лучаРис. П10.2. «Сжатие» ИК лучаРис. П10.1. Выходной каскад ИК излучателя
Рис. П10.2. «Сжатие» ИК луча
Рис. П10.2. «Сжатие» ИК луча
I Ток, потребляемый ИК передатчиком в режиме тревоги, бли- | зок к 50 мА; в дежурном режиме — не более нескольких микроам- | пер.
При слабом сигнале линза-концентратор может потребоваться и на приемном конце канала связи — перед фотодиодом. Здесь важнее ее диаметр.
Обычно «дальнобойность» ИК канала связи не превышает 50...70 м.
Список литературы
Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ. М.: Мир. 1988.
Виноградов Ю. Минздрав предупреждает//АиФ Здоровье. 2001. № 10. С. 4.
Николайчук Л.В., Фомиченко КВ. Растения: противорадиационное питание. Минск.: Современное Слово. 1998. 256 с.
Физические величины: Справ./ А.П. Бабичев и др. М.: Энергоатомиздат. 1991,
Нефедов В.Д., Текстер Е.Н., Торопова М.А. Радиохимия. М.: Высш. шк. 1987. С. 214-215.
Любимов М. Шпионы, которых я люблю и ненавижу. М.: ОЛИМП. 1998. С. 423—424.
Гордиевский О. Следующая остановка — расстрел. М.: Центрполиграф. 1999. С. 9.
Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: Справ. изд./В.А. Баженов, Л.А. Булдаков, И.Я. Василенко и др.; Под общей ред. Л.А. Ильина и В.А. Филова и др. Л.: Химия. 1990. С. 464.
Ильин Л. Реалии и мифы Чернобыля. М.: ALARA Limited. 1994.
Славин С.Н. Секретное оружие третьего рейха. М.: Вече. 1999. С. 217.
Виноградов Ю. Дозиметр сделаем сами. Аргументы и факты. 1990. № 10. С. 3.
Гельфанд М.Е., Калошин В.М., Ходоров Т.Н. Радиационные приборы и их применение в промышленности. М.: Энергоиздат. 1986. С. 26—181.
Чечик Н.О., Файнштейн С.М., Лифшиц Т.М. Электронные умножители. М.: ГИТТЛ. 1954.
Номенклатурный справочник 2000 г. М.: в/о «Изотоп». 2000. С. 100.
Виноградов Ю. Измеритель интенсивности ионизирующего излуче- ния//Радио. 1990. № 7. С. 31—35.
Моисеев А.А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат. 1990.
VI. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат. 1991. С. 352
Эвенштейн З.И. Популярная диетология. М.: Экономика. 1990.
Прейскурант № 05-21-81. Оптовые цены на источники ионизирующих излучений и соединения с радиоактивными и стабильными изотопами. М.: Прейскурантиздат 1990. С. 175.
Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.3.2.560-96. Изд. офиц. М.: ЗАО «Деловой центр» и фирма «Интерсэн». 1997.
Нормы радиационной безопасности (НРБ-96): Гигиенические нормативы. М.: Информ.-изд. центр Госкомсанэпиднадзора России. 1996. С. 127.
www.atomsafe.ru/NRB99/P2.htm
Шпеер А. Воспоминания: Пер. с нем. Смоленск: Русич. 1997. С. 317.
Канцельсон Б.В., Калугин А.М., Ларионов А.С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. М.: Радио и связь. 1985.
Емельяненков А. Архипелаг Средмаш. М.: 2000. С. 304
Осипенко Л., Жильцов Л., Мормуль Н. Атомная подводная эпопея. М ■ Изд-во A/О «БОРГЕЗ». 1994.
Бюллетень программы «Ядерная и радиационная безопасность»//М.: № 5-6. 2000.
Содержание
Предисловие 3
Введение 9
Источники ионизирующей радиации 14
Источники естественного происхождения 14
Техногенные источники 19
Радиационные детекторы 34
Приборы радиационного контроля 45
Радиационные индикаторы 45
Простой радиационный индикатор 46
Малогабаритные радиационные индикаторы 53
Индикатор с тревожной сигнализацией . . 60
а-, р-, у-индикатор 63
Индикаторы скрытого ношения 69
Пороговые дозиметры 76
Стационарный дозиметр 77
Патрульный дозиметр 83
Высокочувствительный дозиметр-автомат 89
Дозиметр с радиоканалом 98
«Водяной» дозиметр 107
Дозиметры114
Радиолюбительский дозиметр115
Продуктовый дозиметр122
измерительные головки124
анализирующий блок131
Сцинтилляционный детектор в продуктовом дозиметре140
Контроль радона и радиоактивных газов 144
Защита от ионизирующих излучений151
220
О радиационных авариях155
Как это было158
Вместо послесловия166
Приложения171
Приложение 1. Радионуклиды171
Приложение 2. Счетчики Гейгера177
Приложение 3. Промышленные источники ионизирующего излучения 180
Приложение 4. Нормативы на радиационное загрязнение продуктов питания цезием-137 и стронцием-90193
Приложение 5. Нормативы на годовое поступление в организм человека некоторых радионуклидов198
Приложение 6. «Калиевая» радиоактивность пищевых продуктов 201
Приложение 7. Защитные экраны203
Приложение 8. Радиоканал207
Приложение 9. Лазерный канал связи211
Приложение 10. Инфракрасный канал связи 216
Список литературы 218
Виноградов Юрий Алексеевич
ИОНИЗИРУЮЩАЯ РАДИАЦИЯ
ОБНАРУЖЕНИЕ • КОНТРОЛЬ • ЗАЩИТА
Уважаемые господа!
Вы занимаетесь вшитом бытовой техники?'Выпоофессионалы-лемонтники?
Ответственный за выпуск
В. Митин
Макет и верстка
А. Виноградов
Обложка
Е. Холмский
Издательство «СОЛОН-Р»
103001, Москва, а/я 82Телефоны:
(095) 254-44-10, 252-36-96, 252-25-21
E-mail: Solon-R@coba.ru
Приглашаем к сотрудничеству авторов — специалистовв области компьютерных технологийE-mail: Solon-Avtor@coba.ru
ООО Издательство «СОЛОН-Р»ЛР № 066584 от 14.05.99
Москва, ул. Тверская, д. 10, стр. 1, комн. 522
Формат 60x88/16. Объем 14 п. л. Тираж 5000
ООО «Пандора-1»
Москва, Открытое ш., д. 28
Заказ № 1 ?"
Предлагаем стать нашим» авторами!
Очень хотелось бы видеть в рядах своих авторов специалистов-ремонтников компьютерной и различной бытовой техники, имеющих многолетний практический опыт.
сотрудничеству авторами, так желающими попро- силы и поделиться
I«;(l|95)j2Sl4Mlk2!^
103001, Москва, а/я 82; e-mail: Solon-Avtor@coba.ru
1 Она в вопросе: «Что больше — килограмм или метр?» Дело в том, что к од- - ному и тому же результату — к смерти — мЬгут повести самые разные причины. . Это может быть и расстояние, которое не смог преодолеть путник, и вес бетонной . плиты, упавшей на человека. Но как, не прибегая к накапливающейся годами ста- ; тистике смертей, их сравнивать?...
1 ЕРФ на уровне моря близок к 15 мкР/ч.
зопасного» уровня, просто не принимались во внимание. Какие принимались, а
тем более требовали принятия каких-то действенных мер, составляли служебную
тайну, в которую облучаемые конечно же не посвящались...
1 Это мог бы быть и какой-то другой материал — тонкий, прочный, способный годами сохранять газовую среду счетчика неизменной. Но слюде, судя по всему, пока нет достойной замены...
2 Самопроизвольное, биологически неоправданное деление клеток может быть вызвано и другими причинами. В частности, некоторыми химическими веществами (их называют канцерогенами). Но порча механизма управления клеткой может произойти и без каких-то особых внешних причин. Он может испортиться просто потому, что со временем портится все. В том числе и механизмы борьбы с поломками. Со временем... Но каким? Может быть, то, что мы наблюдаем — рост онкологических заболеваний с возрастом, — говорит именно об этом? Может быть, смерть от рака — это и есть естественная смерть в мире живого? Ведь температурная ломка структур, управляющих делением клеток, может прекратиться лишь при абсолютном нуле.
1 Профессионалы используют в таких случаях так называемую ткань Петряно- ва. Она замечательна тем, что обладает большой поглощающей способностью (различные ее модификации рассчитаны на удержание микрочастиц разного размера), оказывает относительно малое сопротивление воздушному потоку и не рвется при значительных перепадах давления. Но ткань Петрянова, как и многое другое из арсенала атомных профессионалов, отсутствует в свободной продаже.
«CSflOM-Р» - РАДИОЛЮБИТЕЛ IM
выпхс
Ю.А. Винограда
ИОНИЗИРУЮЩАЯ РАДИАЦИЯ
ОБНАРУЖЕНИЕ КОНТРОЛЬ ЗАШИТА
ПС ТОЦЩ^Н ир^з^рм^д^ р уу^ции приборы
РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
СЕРИЯ «СОЛОН-Р» - РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ», выпуск 9
Ю. А. Виноградов
ИОНИЗИРУЮЩАЯРАДИАЦИЯ
ОБНАРУЖЕНИЕ • КОНТРОЛЬ • ЗАЩИТА
СОЛОН-РМосква2002
Виноградов Ю. А.
Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защита / Ю. А. Виноградов. — М.: СОЛОН-Р, 2002. 224 с. — («СОЛОН-Р — радиолюбителям», выпуск 9)
ISBN 5-93455-138-8
Книга знакомит читателя с особенностями ионизирующей радиации, с ее источниками и техникой их обнаружения. В ней содержатся сведения, хотя и не являющиеся сегодня тайной, но практически недоступные населению (ведомственные издания, мизерные тиражи и т. п.). Читатель найдет здесь немало поучительного и в части становления в нашей стране радиационной «гласности».
Книга может быть интересна самому широкому кругу читателей. Но прежде всего она адресована радиолюбителю-конструктору: любой из описанных здесь приборов он сможет изготовить своими руками. Хотя самоделками в нашей стране никого не удивишь (нищета и дефицит были немалыми к тому стимулами), приборов радиационного контроля у нашего населения не было никогда — атомные ведомства следили не только за тем, чтобы в руки населения не попали их приборы, но и за тем, чтобы человек не мог изготовить что-то самостоятельно.
Почему? Надо полагать, преследовались самые гуманные цели, поскольку, как заметил еще Екклесиаст, «...кто умножает познания, умножает скорбь».
ISBN 5-93455-138-8ISBN 5-93455-138-8© Макет и обложка «СОЛОН-Р», 2002
ISBN 5-93455-138-8
ISBN 5-93455-138-8
© Ю. А. Виноградов, 2002