Mag- és szilárdtestfizika laboratórium

Átírás

1 Mag- és szilárdtestfizika laboratórium Sugárvédelem és dozimetria Hagymási Imre III. éves fizikus Mérés dátuma:. május 7.

2 1. A film-doziméter mérés Ennél a mérésnél korábban előívott film-doziméter sorozatból megatározzuk a filmeket ért sugárzás dózisát és energiáját. A mérési gyakorlaton plaztik, dural, és SnPb ötvözetből készült szűrők alatt feketedett filmeket asználtunk. A különböző filmeket átvilágítottuk és luxmérővel megmértük az átmenő fény intenzitását külön mind a árom szűrő alatt. Az így kapott adatokat összeasonlítottuk egy be nem sugárzott filmez tartozó intenzitásértékekkel úgy, ogy képeztük a fátyolon és a filmen átaladó fény intenzitásának ányadosának logaritmusát: S = ln I I, (1) ezt nevezzük feketedésnek, aol I = 511. ±1.17 lux 15 különböző elyen és időben megmért intenzitás átlaga alapján.. Ha az ismert dózisú kobalt referenciasorozatra ábrázoljuk a dózisfeketedés függvényt, kis dózisokra egyenest kapunk. Személyre szabott mérési feladatként én az első at pontra illesztettem egyenest. Az illesztések az 1. ábrán látatók. Az illesztett egyenesek (S = ad + b) paramétereit az 1. táblázat foglalja össze. Ezeket az egyeneseket plasztik dural SnPb b.15 ±.1. ±.1. ±.1 a (mgy 1 ).1 ±..177 ±..19 ±.3 1. táblázat. D Du D SnPb invertálva és beelyettesítve a különböző, de ismert energiájú és dózisú filmek feketedését, megkapjuk az azokoz tartozó látszólagos dózist (D ). Innen minden filmre kiszámolatjuk D /D értékeket. Ezután képezzük a D Pl D és DDu Du ányadosokat, majd ábrázolva őket az DSnPb energia függvényében a 2. ábrán látató függvényalakokat kapjuk. Az ismeretlen filmeken is megmértük az intenzitást, majd megatároztuk a látszólagos dózist, ennek segítségével minden szűrő esetén kiszámolató D értéke. Ennek felasználásával képezetjük a D Pl és D D DDu Du DSnPb ányadosokat és a 2. ábrán lévő függvények felasználásával leolvasatjuk a ányadosokoz tartozó energiát interpoláció segítségével. Mivel 5 kev fölött D Pl nem alkalmas energiaszámításra, pedig 35 kev alatt nem asználató, így a D Du ábra segítségével a 7-es DSnPb filmre 273 kev, a 7-ra pedig 113 kev adódik. A dózis számításáoz szükség lesz az = D energiafüggésére. Ezeket ábrázoltuk a D 3. ábrán minden egyes szűrő estén. Az imént megatároztuk az ismeretlen filmek esetén az energiaértékeket. A relatív érzékenység energiafüggése leetővé teszi, ogy megatározzuk a filmet ért dózisokat. Ugyanis interpolációval számolató minden szűrőre továbbá D is 2 D Du

3 , S=ln(I /I) S=ln(I /I), D (mgy), 2 D (mgy) (a) Plasztik szűrő. (b) Dural szűrő. 9 S=ln(I /I) 3 D (mgy) (c) SnPb szűrő. 1. ábra. Azonos energiával besugárzott filmek feketedése a dózis függvényében. ismert, így D megadató mindegyik szűrő esetén. Az ismeretlen filmekre számolt értékeket a 2. táblázat foglalja össze. A filmeket ért dózisokat a 3. táblázat mutatja. Azaz, a a doziméter viselője 2 ónapig ordta a filmet, évi 11 ónapot dolgozott, akkor a 7-es filmnél túllépte az 5 évre vonatkozó 1 éves korlátot, mivel msv-et kapott, a 7-as film viselője pedig alatta marad a korlátnak, mivel ő 15. msv-et kapott. (Itt felasználtuk, ogy γ-sugárzás 3

4 1, 1, 5 5 1, 1, D plasztik /D durál D plasztik /D durál ,99,99,9,9 (a) (b) D durál /D SnPb 3 3 D durál /D SnPb 1 (c) (d) 2. ábra. esetén 1 mgy = 1 msv.)

5 film D plasztik D dural D dural D SnPb N plasztik rel N dural rel N SnPb rel 7.9 ± ±..12 ±.53.1 ± ± ±.3.1 ± ±.1.1 ± ± táblázat. film D plasztik (mgy) D dural (mgy) D SnPb (mgy) D (mgy) 7. ±.3.17 ±.3.31 ±..19 ± ± ± ± ±. 3. táblázat. 2. Levegő Rn aktivitásának mérése A mérés során rotációs szivattyúval levegőt áramoltattunk keresztül egy membránszűrőn Q = (1.33 ± 3) m3 teljesítménnyel, így fogtuk fel a szennyezőket. Három órás mintavétel után (a Rn leányelemeinek rövid felezési idejéből következik, ogy ennyi idő elegendő a radioaktív egyensúly beállásáoz) árom percig vártunk. A mintát a űlési idő letelte után a szcintillációs alfa mérőfejbe tettük, amivel a beütésszámokat mértük. A mért adatokat a. táblázat foglalja össze. Megmutatató, ogy a levegő radon aktivitását a következő formulával becsületjük: idő (perc) beütésszám táblázat. A =.132 I m I µǫq [ Bq m 3 ], (2) 5

6 aol I m a mintavétel befejezésére extrapolált intenzitás beütés egységben, I perc = 2 beütés, Q a perc szívás sebessége m3 egységekben, µ =.9 a membránszűrő szűrési atásfoka és ǫ =.27 az α-részecskék detektálási atásfoka. Ábrázoljuk az egységnyi idő alatt érkező beütések logaritmusát és erre egyenest illesztünk. Ez látató a. ábrán. Az illesztett egyenes meredeksége és tengelymetszete:.151 ±.1 1,.2 ±.3. Az egyenest extrapolálva megkapjuk, perc ogy I m = 523 ± 2. Ebből a radon aktivitására A Rn = (19.5 ±.5) Bq érték adódik. m 3 3. Mérés a Pille-doziméterrel A mérés során a 1 jelzésű kulcsot asználtam. A mérés elején kiolvastuk a áttér dózisteljesítményét. A kulcs a laborban a legutóbbi kiolvasás óta 13. órát állt, ezalatt 7.5 µgy dózist detektált. A dózisteljesítmény így Ḋatter =.5 µgy. Ezután a dozimétert a Compton-mérésnél asznált 137 Cs izotóptól néány cm-re elelyeztük, árnyékolás nélkül. Ekkor 1. µgy -t kaptunk. Ezután az ólomárnyékolás mellett elyeztük el néány cm-re 53 pecig, ekkor. µgy -t kapunk, ami azt mutatja, ogy igen jó az ólom árnyékolás. Az árnyékolás nélküli dózisteljesítmény kb. 17-szor nagyobb az országos ngy átlagnál. A természetes áttérsugárzás.3 µgy értékét is jóval megaladja a mért érték. Ha azt akarjuk, ogy a kapott napi teljesítmény ne aladja meg a természetes áttérsugárzás egy napi járulékát, akkor 9 s-ig tartózkodatunk a detektor elyén árnyékolás nélkül, 3 percig árnyékolással.

7 plasztik , 1 1 5,,5,5,, plasztik E(keV) (a) (b) durál ,,5, durál 5,,5, (c) (d) 1, 1 1, 1,3 1,3,, SnPb, 7, 1,1 SnPb 1,1,,,2 1,2,9,9 (e) (f) 3. ábra. Relatív érzékenységek az energia függvényében rendre a plasztik, dural és SnPb szűrőknél.

8 ,3,3 ln(beütésszám), 5,7, 5,7 5, idö (perc) 5,. ábra. A beütésszám logaritmusa az idő függvényében és az adatpontokra illesztett egyenes.