Исследовательская работа "Исследование радиационного фона п.Танхой"

Негосударственное общеобразовательное учреждение

"Школа-интернат №21 среднего (полного) общего образования

открытого акционерного общества "Российские железные дороги"

«Исследование радиационного фона п.Танхой»

Выполнил:

Падерин Евгений

ученик 11 класса

Руководитель:

Н.Г. Воскобойников, учитель физики школы-интерната №21 ОАО «РЖД»

2013 год

Содержание

Введение	3
Глава 1. Что такое радиация?	5
1.1. Что такое радиация, радиоактивность и радиационный фон?	5
1.2. Приборы для измерения радиоактивности	7
1.3. Единицы измерения радиоактивности	8
Глава 2. Пешеходная гамма-съемка – ведущий метод определения радиационного фона	9
2.1. Пешеходная гамма-съемка	9
2.2. Ход работы	11
2.3. Результаты работы	13
Заключение	16
Приложение	17

Введение

Радиация играет огромную роль в развитии цивилизации. Благодаря явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику. Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны свойств радиоактивных элементов: выяснилось, что воздействие радиационного излучения на организм может иметь трагические последствия. Частицы радиоактивного излучения, проходя через вещество, ионизирует его, выбивая электроны из молекул и атомов. Ионизация живой ткани нарушает жизнедеятельность клеток, из которых эта ткань состоит, что отрицательно сказывается на здоровье всего организма.

9 августа 1945 года плутониевая бомба, сброшенная с бомбардировщика Энола Гей США, уничтожила Нагасаки. Погибло 74 тысячи человек... Также 26 апреля 1986 года на четвёртом энергоблоке Чернобыльской АЭС произошла авария, ставшая крупнейшей катастрофой в истории атомной энергетики. Все жители города после этого были эвакуированы, однако некоторые впоследствии вернулись в свои дома и сейчас живут на заражённой территории. 25 лет спустя после чернобыльской аварии постоянное воздействие малых доз радиации продолжает негативно влиять на природу в 30-километровой особой зоне вокруг атомной электростанции — стало меньше птиц и насекомых (чем выше уровень радиации, тем меньше насекомых). Совсем недавно в Японии произошло цунами, впоследствии которого были затоплены энергоблоки Фукусима-1 и Фукусима -2. После этого зараженная вода попала в Тихий океан. Столь злободневный вопрос подтолкнул нас на исследование радиационного фона поселка Танхой.

Тема: «Исследование радиационного фона поселка Танхой».

Цель: определить радиационный фон поселка Танхой методом пешеходной гамма-съемки.

Задачи:

- составить маршрут исследования, изучить работу приборов для измерения уровня радиации;

- построить схему гамма-активности по профилям исследования, провести пешеходную гамма-съемку поселка Танхой, выполнив измерения гамма-активности по профилям;

- обработать полученные данные радиоактивности, рассчитав фон по трафарету Разумовского, выделить аномалии, детально обследовать их, определить природу.

Методы работы: полевые исследования (проведение маршрутов, построение профилей, замеры радиоактивности по точкам наблюдений); камеральная обработка полевых материалов (обсчет полученных данных, построение графиков, анализ природы аномальных участков).

Глава 1. Что такое радиация?

1.1. Радиоактивность, радиация и радиационный фон

Слово "Radiation" в переводе с английского означает "излучение" и охватывает широкий круг физических явлений. Радиоактивность – неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией. Радиация, или ионизирующее излучение – это частицы и гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков. Различают несколько видов радиации: альфа-частицы – относительно тяжелые, положительно заряженные частицы, представляющие собой ядра гелия;

бета-частицы – это просто электроны; гамма-излучение имеет ту же электромагнитную природу, что и видимый свет, однако обладает гораздо большей проникающей способностью;

нейтроны – электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора, куда доступ, естественно, регламентирован.

Рентгеновское излучение подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце – один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту. Ультрафиолетовое излучение и излучение лазеров в нашем рассмотрении не являются радиацией.

Заряженные частицы очень сильно взаимодействуют с веществом, поэтому, с одной стороны, даже одна альфа-частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить очень много клеток, но, с другой стороны, по той же причине, достаточной защитой от альфа- и бета-излучения является любой, даже очень тонкий слой твердого или жидкого вещества, например, обычная одежда (если, конечно, источник излучения находится снаружи).

Следует различать радиоактивность и радиацию. Источники радиоактивности: радиоактивные вещества или ядерно-технические установки (реакторы, ускорители, рентгеновское оборудование и т.п.) – могут существовать значительное время, а радиация существует лишь до момента своего поглощения в каком-либо веществе.

Радиационный фон – ионизирующее излучение, обусловленное совместным действием природных (естественных) и техногенных радиационных факторов. Естественный радиационный фон – излучение, создаваемое рассеянными в природе радионуклидами, содержащимися в земной коре, приземном воздухе, почве, воде, растениях, продуктах питания, в организмах животных и человека (84%), а также космическое излучение (16%). Естественный радиационный фон колеблется в широких пределах в различных регионах Земли. Техногенный радиационный фон связан главным образом с переработкой и перемещением горных пород, сжиганием каменного угля, нефти, газа и других горючих ископаемых. На Земле существуют населенные области с повышенным радиационным фоном. В любом месте, даже для неосвоенных территорий, где "не ступала нога человека", радиационный фон изменяется от точки к точке, а также в каждой конкретной точке со временем. Эти колебания фона могут быть весьма значительными. В обжитых местах дополнительно накладываются факторы деятельности предприятий, работы транспорта и т.д. Например, на аэродромах, благодаря высококачественному бетонному покрытию с гранитным щебнем, фон, как правило, выше, чем на прилегающей местности.

1.2. Приборы для измерения

Для измерения радиоактивности мы использовали 2 прибора:

Рис.1. Прибор СРП-68-01

Контрольно-измерительный прибор типа СРП-68-01, как прибор измерения радиоактивности имеет следующие основные технические характеристики:  диапазон измерения потока фотонного излучения: 0 – 3000 мкР/ч; пределы допускаемой основной погрешности, ±10 мкР/ч;  рабочая температура, от -20° С до +50° С; масса, не более – 3, 6 кг (без укладочного кейса). Перед использованием мы калибрировали прибор, дальше перемещали в кейсе прибор на начало пути и измеряли радиоактивность с его помощью.

Рис.2. Прибор ДБГ- 04А

Прибор ДБГ-04А предназначен для измерения мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения. Также при контроле уровня естественного радиационного фона, надежности защиты используемых источников ионизирующего излучения, наличия радиоактивных загрязнений на таре, транспорте, денежных купюрах, удобрениях, заготавливаемых грибах и ягодах, сене и др., при выявлении источников ионизирующих излучений в металлоломе, стройматериалах и строительных конструкциях, при выявлении незаконного перемещения и транспортировки радиоактивных материалов.  Погрешность ±10мкР/ч.

1.3. Единицы измерения радиоактивности

Единицы измерения радиоактивности - Беккерель (Бк), используется с системе СИ, что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/куб.м). Единица названа в честь французского учёного Антуана Анри Беккереля. Активность радиоактивного источника характеризует его мощность. Так, в источнике активностью 1 Кюри происходит 37000000000 распадов в секунду. При этих распадах источник испускает ионизирующее излучения. Мерой ионизационного воздействия этого излучения на вещество является экспозиционная доза. Единица названа в честь французских учёных Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри. Введена в употребление на Интернациональном конгрессе по радиологии и электричеству в Брюсселе (1910). Резерфорд (обозначение: Рд, Rd) — устаревшая внесистемная единица измерения активности радиоактивного источника. 1 Рд определяется как 10⁶ актов распада в 1 секунду. Названа в честь известного британского физика Эрнеста Резерфорда (1871—1937). В настоящее время не рекомендован к применению согласно ГОСТ 8.417-2002. Часто радиоактивность измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 Рентген – довольно большая величина, на практике удобнее пользоваться миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями Рентгена. В своей работе мы пользовались именно этой единицей измерения радиоактивности, мкР/ч.

Глава 2. Пешеходная гамма-съемка – ведущий метод определения радиационного фона

2.1. Пешеходная гамма-съемка

Одним из основных поисковых и разведочных методов радиометрических исследований является пешеходная съемка. Ее мы проводили с помощью полевых радиометров СРП-68-01, ДБГ-04А(см. рис.1, рис.2). Радиометры или спектрометры с помощью стандартных образцов (эталонов) гамма-излучения периодически градуируют. Это необходимо для определения цены деления шкал интегральной или спектральной радиоактивности. По данным градуировки можно определить мощность экспозиционной дозы гамма-излучения (мкР/ч). Радиометрические съемки бывают как самостоятельными, выполняемыми при площадных исследованиях масштаба 1:10 000 и крупнее (при расстояниях между профилями меньше 100 м), так и попутными, проводимыми совместно с маршрутными геологическими съемками в масштабах 1:25 000 - 1:50 000. Цель попутных и поисковых гамма-съемок – выявление прежде всего радиоактивных и иных рудных полей и месторождений. Аномальные участки обследуют детальными гамма-съемками в масштабах крупнее 1:10 000 (до 1:1 000) Гамма- и спектрометрические съемки используют не только для поисков и разведки радиоактивных руд, но и радиоактивных полезных ископаемых, парагенетически или пространственно связанных с ними. Например, к месторождениям редкоземельных элементов, боксита, олова, бериллия приурочено повышенное содержание тория; к месторождениям ниобия, тантала, вольфрама, молибдена – урана; к некоторым полиметаллическим месторождениям – калия.

В комплексе с другими геофизическими методами гамма-съемку можно применять для поисков твердых полезных ископаемых, особенно тех, в которых акцессорными минералами могут быть радиоактивные, а также для поисков нефти и газа. Гамма-съемку можно использовать для решения задач геологического картирования. Вследствие различной естественной радиоактивности, а также поглощающей и эманирующей способности пород их можно расчленять по литологии, степени разрушенности (облегчающей миграцию радиоактивных элементов), заглинизированности (затрудняющей миграцию), выявлять тектонические нарушения (по скоплению радиоактивных элементов в них) и решать другие задачи. Существуют также другие виды гамма-съемок. Например, Эманационную съемку применяют для разведки радиоактивных руд и ореолов рассеяния радиоактивных элементов. Кроме того, ее используют для выявления участков с повышенной способностью пропускать радон (зоны сбросов, дробления, трещиноватости, закарстованности) и участков экранирования, где залегают газонепроницаемые пласты (глины, сланцы, мерзлые породы). В целом глубинность эманационной съемки не превышает 5 – 10 м. Однако за счет зон, хорошо проводящих радон, она может достигать десятков метров. Радоновая съемка используется также для изучения радиоактивной загрязненности помещений. Скоростной наземной гамма-съемкой, выполняемой автоматически во время движения, является автогамма-съемка. Работы проводят с помощью автогамма-спектрометров (АГС-3, АГС-4). Чувствительность автогамма-съемки значительно выше, чем у аэрогамма-съемки, благодаря приближению станции к объекту исследования. С ее помощью проводят как детализацию аэрогамма-аномалий, так и их первичный поиск. Методика автогамма-съемки сводится к профильным и площадным наблюдениям на участках, доступных для автомашин высокой проходимости. Расстояние между профилями зависит от возможности проезда машин, масштаба съемки, предполагаемых размеров разведываемых объектов. Масштабы площадной автогамма-съемки изменяются от 1 : 2 000 до 1 : 10 000 при расстоянии между профилями соответственно от 20 до 100 м. Скорость съемки – 3-15 км/час. Работы можно выполнять при разной высоте поднятия кассеты с чувствительным элементом над земной поверхностью. С высокоподнятой кассетой увеличивается ширина зоны разведки, с низкорасположенной - возрастает интенсивность поля и детальность разведки. Профили наблюдений привязывают визуально, по ориентирам и карте, а также с помощью специальных курсопрокладчиков. Так как самая доступная и проста в применении в поселке Танхой гамма-съемка – это пешеходная, мы её и выбрали.

2.2. Ход работы

1. В начале работы мы оконтурили территорию поселка, потом разбили по сети 100х10 м. Сеть разбивали глазомерно, расстояние измеряли шагами. Для привязки использовали топокарту масштаба 1:1000.

Рис.3. Топокарта поселка Танхой

Профиля по возможности проходили через 100 метров. Пешеходную гамму-съемку мы проводили с помощью радиометра СРП-68-01 (рис.1).

Рис.4. Измерение радиоактивности

2. Пешеходную гамма-съемку мы выполняли в период с 10 августа 2011 года по 19 августа 2011года в течении прохождения Байкальской международной экологической школы «Байкал – жемчужина планеты».

3. Приборы, предназначенные для измерений, предварительно калибровали в соответствии с требованиями Государственной метрологической службы. Прибор считался пригодным для проведении измерений, если его показания отличались от заранее выбранного эталонного прибора не более чем на ±30%. В противном случае прибор не использовался.

4. Показания дозиметров выражали в единицах мкР/час. Все подготовительные операции, предшествующие  работе с радиометром сделали. Для контроля показаний утром и вечером производили проверку чувствительности от контрольного источника.

5. Пешеходную гамму-съемку проводили по сети на всей доступной для съемки территории.

6. Перед проведением пешеходной гамма-съемки определили величину естественного гамма-фона в данной местности. С этой целью в 3 заведомо не загрязненных точках, расположенных на открытой местности и удаленных друг от друга и от каких-либо строений не менее чем на 30 м, производили замеры радиоактивности. Среднее арифметическое значение от этих замеров принималось в качестве уровня естественного фона местности.

7. В процессе съемки радиометром СРП-68-01 (рис.1) проводилось непрерывное прослушивание через наушники, перемещая блок детектирования прибора на высоте 10 – 20см. от поверхности земли. Обязательному обследованию подлежали все «подозрительные» объекты (свалки, ямы, кучи привозного грунта, заводы и т.п.).

8. Участки с повышенными значениями мкР/ч подвергли детальному обследованию. Замеры выносили на план замеров радиационного фона.

В ходе исследования было зафиксировано аномальное значение радиоактивности – 23мкР/час. На аномалии провели детализацию. Детализацию аномалии проводили дозиметром ДБГ-04А (рис.2).

2.3. Результаты работы

По результатам замеров был построен график частоты встречаемости одних и тех же значений радиоактивности.

Рис.5. График частоты встречаемости значений радиоактивности

Определен общий радиационный фон поселка Танхой, его значение составило 9 мкР/ч. С учетом действующих нормативных документов в области обеспечения радиационный безопасности населения (санитарные нормы ОСПОРБ-99), фон в поселке не представляет угрозы для здоровья человека. На общем радиационном фоне поселка была выявлена аномальная точка со значением 23мкР/ч (мост над речкой Курмаевка).

Детализация точки.

При проведении пешеходной гамма-съёмки нами была выявлена аномальная точка, располагающаяся в центре перехода под железной дорогой, который выводит на улицу Осиновка. Было принято решение провести детализационную работу на этом участке. Мы осуществили замеры на входе в туннель – 17мкР /ч и на выходе – 18мкР/ч, а в самом туннеле – 23мкР/ч.

Далее проводились замеры 5 дней по 2 раза в день, непосредственно под мостом, результаты которых представлены в таблице.

Дни		14.09	15.09	16.09	17.09	18.09
время	10:00	23	22,7	23	23	22,1
	18:00	22,8	22,6	22,1	22,4	23

Рис.6.Таблица измерений радиоактивности аномальной точки, мкР/ч

Мы предполагаем, что значение радиоактивности в данной аномальной точке зависит от природного источника радиоактивности – гранита. В предположении мы опираемся на исторические сведения, о том, что данный мост над речкой Курмаевкой был возведен в период строительства первого железнодорожного пути в п.Танхой, как металлический балочный мост на каменных опорах. Каменные опоры моста изготовлены из гранита на цементном растворе. Выявленная аномалия породная и в пределах допустимых концентраций. При детализации и опробовании было определено, что повышенное значение массовых долей радионуклидов (урана, радия, тория и калия) фиксируются там, где при строительстве были использованы граниты. Данные горные породы относятся к магматическим кислым горным породам и для них характерны повышенные содержания природных радионуклидов, таких как калий, торий, уран и так далее. Калий входит в состав породообразующих минералов (полевой шпат, слюды), уран и торий – в рассеянном состоянии в акцессорных минералах (сфен, циркон). Для гранитов и сиенитов характерна средняя радиоактивность до 23мкР/час.

Заключение

В исследовательской работе мы ознакомились с картами п.Танхой для составления маршрута исследования. Внимательно изучили работу приборов по измерению радиоактивности, также единицы измерения радиоактивности.

Мы построили схему замеров радиоактивности. Она очерчивается контурами п.Танхой, разбивается профилями параллельными друг другу через каждые 100 м. На каждом профиле проводили замеры через каждые 10 м, эти все замеры отображались на схеме и так же в журнале исследования.

После проведения пешеходной гамма-съемки нами был определен радиационный фон поселка – 9мкР/час, что не превышает предельно-допустимый по санитарным правилам обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). Выявлен  объект с повышенным для данной местности значением радиоактивности. Проведена детализационная работа под мостом над речкой Курмаевка. Тип аномалии – техногенный, обусловлен повышенным содержанием естественных радионуклидов в строительных материалах и конструкциях (плиты моста, покрытие дороги).

Журнал исследования

10.08.12 г. Начало маршрута исследования в крайней восточной точке, имеющей координаты: широта – 51⁰ 32^’, долгота – 105⁰ 05^’.

Направление движения	Показания, мкР/ч
Движение в северном направление, через каждые 100 метров.	12
	6
	10
	8
	16
	10
	12
Движение в западном направление, через каждые 100 метров.	7,5
	23
	10
	12
	15
	10
	10
	9,5
	15

11.08.12 г. Продолжение движения по маршруту.

Направление движения	Показания, мкР/ч
Движение в южном направление, через каждые 100 метров.	10,5
	12
	9
	12
	9
	11
	12
Движение в восточном направление, через каждые 100 метров.	9
	9
	9,5
	10
	9
	6
	5
	5
	12

12.08.12 г. Движение по профилям.

Направление движения	Показания, мкР/ч
Движение западном направление, через каждые 10 метров.	7
	8
	10
	9
	7
	7
	7
	10
	10
	12
	11
	11
	9
	9
	9
	9
	9
	9
	9
	9
	12
	11
	11
	10

Библиографический список

1. Санитарные правила СП 2.6.1.799.99;

2. Инструкция по методике проведения пешеходной гамма-съемки;

3. Электронное пособие «Азы радиации»;

4. Баранов В.И.  Радиометрия Академия СССР;

5. Хобта А.В., Власова С.А., Танхой путеводитель, ВС ЦНТИБ ВСЖД - филиала ОАО «РЖД», отдел выставок и печати, 2011 год;

6. Интернет ресурс http://geo.web.ru/;

7. Хобта А.В., Власова С.А., Танхой путеводитель, ВС ЦНТИБ ВСЖД – филиала ОАО «РЖД», отдел выставок и печати, 2011 год;

8. Инструкция проведения пешеходной гамма-съемки, методическое пособие, геологический музей, г.Игрутск.