Изготовление эталонных и контрольных источников

 

Министерство сельского хозяйства

и продовольствия республиКи беларусь

главное управление образования и кадров

белорусская государственная сельскохозяйственная

 академия

 

 

Кафедр

 

 

 

 

курсовой проект (работа)

по дисциплине «Радиометрия и дозиметрия»

 

 

Тема: Изготовление эталонных и контрольных источников.

 

 

 

 

 

 

 

Студентки 4 курса 1 группы                               агробиологического    факультета специальность: 1-33 01 06 экология сельского хозяйства Яковчук   О.Н.   Руковадитель: Бушуев Ю.Н.

 

 

                                                                            

 

 

Горки 2014

                                                      

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………................ 1. Международный эталон единицы массы радия………….............. 2. Государственный эталон единицы массы радия………………….. 3. Поверочная схема для средств измерения активности нуклидов…………………………………………………………………….. 4. Поверочная схема средств измерения массы радия……………… 4.1 Образцовые источники альфа - и бета – радиометров…………… 4.2 Образцовые источники гамма-излучений…………………………. 4.3 Образцовые растворы радиоактивных нуклидов………………… 4.4 Образцовые спектрометрические источники……………................. 5. Приготовление радиоактивных источников………………………. 5.1 Приготовление бета-источников…………………………………… 5.2 Приготовление гамма-источников …………………………………. 6. ВЫВОДЫ……………………………………………………………. 7. ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………….. ПРИЛОЖЕНИЕ 1………………………………………………………….. ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………..

3 5 11   14 17 18 19 21 23 25 27 30 31 33 35 36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В современном мире загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, является одной из актуальной проблемы общества.

Помимо естественного радиационного загрязнения, последнее время все чаще встречаются проблемы, связанные с искусственным загрязнением.

Среди  искусственных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды можно выделить:

- урановая промышленность, которая занимается добычей, переработкой, обогащением и приготовлением ядерного топлива;

-  ядерные реакторы разных типов, в активной зоне, в которых сосредоточены большие количества радиоактивных веществ;

-  радиохимическая промышленность, на предприятиях которой производится регенерация (переработка и восстановление) отработанного ядерного топлива;

-  места переработки и захоронения радиоактивных отходов из-за случайных аварий, связанных с разрушением хранилищ, также могут явиться источниками загрязнения окружающей среды;

-  использование радионуклидов в народном хозяйстве, в виде закрытых радиоактивных источников, в промышленности, медицине, геологии, сельском хозяйстве и других отраслях;

- ядерные взрывы и возникающее после взрыва радиоактивное загрязнение местности (могут быть как локальные, так и глобальные выпадения радиоактивных осадков).

 Все это привело к тому, что  объектом исследования и изучения стала радиоактивное излучение и аппаратура измеряющая уровень радиации.

Предметом изучения являются эталоны и контрольные источники Международного значения, необходимые для контроля правильности деятельности аппаратуры, регистрирующей уровень радиации.

Проверка качества работы различных измерительных приборов и установок, будет осуществляться эффективно при наличии эталонов, и контрольных источников, которые предназначены для правильности и контроля  измерения.

Таким образом, целью данной курсовой работы является:

определение роли эталонов и контрольных источников в радиометрии и дозиметрии.

Для поставленной цели, необходимо решить ряд задач:

-     дать определение понятию эталона и контрольному источнику, и их составляющее;

-     рассмотреть историографию возникновения эталонов;

-     исследовать характеристику поверочных схем средств измерения и их разновидностей в радиометрии;

        - проанализировать методики приготовления радиоактивных источников, для измерения бета - и гамма- излучений;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Международный эталон единицы массы радия

 

Основу подержания единства и правильности измерения любой физической величины составляют эталоны.

Эталоном  называется  единицы  (англ.  measurement standard, etalon, фр. étalon) – средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы, а также передачу её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утверждённое в качестве эталона в установленном порядке.                Эталон должен быть выполнен по особой спецификации и официально утвержден  в своем качестве, их создают для воспроизведения основных единиц, а также производных  для обеспечения единства измерения  в стране [3].

Различают две категории эталонов. Одну категорию составляют эталоны измерительных приборов или конкретных мер, единица массы «килограмма »  и эталоны единицы массы радия. Существенным не достатком этих эталонов является относительная их не долговечность.

Вторая категория естественных эталонов, под которыми подразумевают  всю совокупность средств воспроизведения, и хранения единицы измерения для  передачи её хранения подчиненным данному эталону мерам  представлена измерительными приборами, методами измерения, измерительной аппаратурой.

Существуют следующие виды эталонов, которые классифицируются по метрологическому назначению и форме, в которой они представлены.

Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений.

Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.

Специальным называется эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий в этих условиях первичный эталон.

Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы, по метрологическому назначению, вторичные эталоны подразделяются на эталон копии, эталон свидетель, эталон сравнения и эталон рабочий.

Эталон копии – служит для замены первичного эталона, при передачи размера единицы рабочим эталонам  с целью сокращения до минимума числа операций. Является физической копией первичного эталона.

Эталон свидетели – служат  для проверки сохранности первичного эталона и для замены его при повреждении или утрате.

Эталон сравнения – вторичные эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.

Исходный эталон – эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчинённым эталонам и имеющимся средствам измерений.

Государственный первичный эталон – первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.

Международный эталон – эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

По форме различают следующие виды эталонов: одиночные, групповые и эталонные наборы.

Одиночный эталон представляет собой измерительный прибор или измерительную установку.

Групповой эталон состоит из группы однотипных мер, измерительных приборов или измерительных установок измеряющих одну и ту же величину и применяемых как одно целое для повышения достоверности и точности воспроизведения данной единицы.

Эталонные наборы – это комплекс эталонов, с помощью которых данную единицу можно воспроизводить в широком диапазоне значений измеряемой величины, при этом каждый эталон из набора, воспроизводить данную единицу при каком- либо одном значении измеряемой величины или в определенном диапазоне её значения.

В связи с открытием 1898 году супругами Кюри радия и получения первых дециграммов хлористого радия, радий получил широкое распространение в качестве основного из радиоактивного источника, ионизирующего излучения. Это привело к более детальному изучению прямыми и косвенными путями радия, его количество, в радиевых препаратах.

Метод гамма-взвешивание, разработанный М.Кюри оказался наиболее удачным, основан на сравнении двух радиевых препаратов по интенсивности γ - излучения.

Так в 1910г. в Брюсселе на Международном конгрессе  установили, что количество радия в радиевых препаратах следует измерять, сравнивая их по интенсивности γ - излучения с радиевым препаратом, содержащим известное количество радия, выражаемое в миллиграммах, и принятым за эталон, выражая результат измерения в миллиграмм – эквивалентах радия. А в 1911 году международный эталон был изготовлен М. Кюри в Париже в Институте радия. Эталон содержал  21,99 мг чистого безводного хлористого радия или 16,739 мг радия элемента, запайного  в стеклянную ампулу, диаметром 1,45мм, длиной 32мм, при толщине стенок 0,27мм, атомный вес составил 225,97.  

Тем временем, в Вене, так же, в Радиевом институте, параллельно О. Хенигшмидом был изготовлен такой же эталон, но содержавший 31,17 мг чистого безводного хлорида радия, в стекленной ампуле диаметром 3,2мм, длиной 30мм, при толщине стенок 0,27мм, атомной массой 225,97.

 Позднее эталоны между собой были сравнены в Париже, а в 1912г. на Международном конгрессе  по радиологии и электричеству утвердили эталон М Кюри в качестве первичного эталона массы радия, а эталон  О.Хенигшмида – в качестве основной копии первичного эталона. В сертификате Международной комиссией по радиевым эталонам, который был подписан председателям  Э.Резерфордом, и членами комиссии М.Кюри и С.Мейером, эталонам были присвоены номера, первичному эталону № X и эталону копии первичного эталона № XI.

Хранить первичный эталон решили  в Париже, в Институте радия, а копию в Вене, в Радиевом институте.

 Радиевые препараты схожи по своим характеристикам с международными эталонами М.Кюри и О.Хенигшмида сравнены с ними и аттестованы  в качестве вторичных международных эталонов, и распространены между странами для использования в качестве национальных радиевых эталонах.

Позднее, в начале тридцатых годов возникло опасение за сохранность международных эталонов, в связи накопления в ампулах газов гелия и хлора, образовавшегося в результате самопроизвольного распада радия и его дочерних продуктов, что могло привести к самопроизвольному разрушению международных радиевых эталонов 1911г.

По оценки Ф.Жолио-Кюри давление газов в нутрии ампулы № X достигло к 1934г. 17 кг/см2, кроме этого стенки радиевых эталонов утолщались по отношению к первоначальной прочности под действием ионизирующего излучения.

Ученые, будучи обеспокоены за судьбу международного радиевого эталона, обратилась к  О. Хенигшмиду с просьбой, изготовить некоторое количество новых эталонов, из радиевой соли, которую он использовал для определения атомной массы радия. Данная соль, выделена из Катанской руды, по спектральному анализу показала, что примесь бария составила менее 0,002-0,003% по числу атомов, атомная масса радия 226,05.

О. Хенигшмидом из этой соли было приготовлено 20 навесок. Которые он поместил в стеклянную ампулу, диаметром 3мм, толщина стенок 0,27мм, длина около 40мм. Так 2 июня 1934 года ампула была запаяна во второй половине дня, изготовленные эталоны получили № с 5421 по 5442, а № 5423 и 5439 были пропущены.

Ампулы новых эталонов по сравнению с ампулами 1911г. значительно больше имели свободного места внутри, благодаря чему давление газов  в ампуле не должно возрастать чрезмерно быстро.

Эталон за № 5430 был выбран в качестве нового международного радиевого эталона, и хранить решили в Париже. В течение четырёх лет его надлежало сравнивать с парижским и венским эталоном 1911г, а эталон за № 5428 был передан в Вену в Институт радия для замены старого эталона -копии 1911г.