Доминирующие радионуклиды строительных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Задача 1

2. Задача 2

3. Задача 3

4. Задача 4

5. Задача 5

6. Задача 6

7. Задача 7

1. Задача 1

Расчет содержания доминирующих радионуклидов строительных материалов.

Определяем параметры радиации излучений при распаде: РАДОН-222. Распад каждого радионуклида характеризуется своим сочетанием видов ионизирующих излучений б, в, г -при его распаде.

Параметры ионизирующих излучений является:

1. Энергия излучения Е (МэВ) ;

2. Длина свободного пробега l (см) - это путь прохождения ионизирующего излучения в воздухе.

3. Коэффициент ионизации - это число пар ионов образуемых на пути пробега данного ионизирующего излучения.

Характеристика РАДОН-222:

Период полураспада :

Т1/2 = Еб;

Т1/2= 3, 8Ч 109 лет;

Еб = 5, 49 МэВ.

Параметры ионизирующих б, в, г злучений определяем следующим образом:

В воздухе:

Длина свободного пробега

= 0. 31Ч 3 = 3, 98 см

В биоткане:

= = 150, 3 · 10-4

Коэффициент ионизации расчитываеться на каждый вид ионизирующего излучения, который сопровождает распад данного радионуклида. В даном случае:

Вывод: Ионизирующее излучения обуславливает влияние (через кожный покров) и внутренних облучение органов.

Внешнее облучение вызывается теми ионизирующими излучениями длина пробега, которого в биоткане больше толщины кожного покрова.

= 0. 007 см

Внутренне облучение вызывается попаданием радионуклидов в организм вместе с воздухом, водой, едой.

Радиоактивность строительных материалов при оценке по содержанию в них радия, тория и калия.

2. Задача 2

Определение содержания доминирующих радионуклидов в строительных материалах.

Для радиоактивных рядов Уран 238 и Тория 232, характерны общие черты:

1. Родоначальником каждого рода распада долгоживущие изотопы с излучениям.

2. Каждый ряд распада содержит радиоактивный газ для уранового ряда

и для ториевого - (), и заканчивает рад стабильным изотопом свинцом 206.

3. Из всех (более 60 радионуклидов) доминированных в горных породах является радий, торий и калий, поэтому радиоактивность строительных материалов принято оценивать по содержанию доминирующих радионуклидов радия 226, тория 232 и калия 40 оценивая по величине их удельной активности.

Исходные данные:

С = 1910 кг/м3

АудRа= 44 Бк/кг

АудTr, = 78Бк/кг

АудK = 630 Бк/кг

1. Определяем активность составляющую каждым радионуклидом массой в 1 грамм.

АRа== = 3, 65Ч 1010

АTr, == = 4, 03Ч 106

АK = = 2, 6Ч 105

2. Определяем коэффициент радионуклидов доминирующих в строительных материалах (гранит).

(mRa=1910Ч10-3 = 23 Ч 10-10

mTh =Ч 1910Ч10-3 = 36 Ч 10-6

mK = Ч 1910Ч10-3 = 462 Ч 10-5

Вывод: Из доминирующих радионуклидов строительных материалов наибольшую опасность представляет Ra, так как он имеет наибольший период полураспада из 3 доминирующих радионуклидов и соответственно большая активность Ra - 226 закладывается природы в горных породах в наименьших количествах по массе в сравнении с торием и калием.

3. Задача 3

Определяю радиоактивность изготовленных строительных материалов, изделий и конструкций. Радиоактивность строительных материалов, изделий и конструкций зависит от содержания в них доминирующих радионуклидов Ra226 и K40, Th232. Радиоактивность которого определяется удельной активностью. Обобщенный параметр для строительного сырья, материалов и изделий является величина удельной активности.

Строительные изделия изготовляют из компонентов сырья имеющие следующие данные:

Щебень (масса, Ra, Th, K) 900 (65, 84, 1170)

Песок (масса, Ra, Th, K) 515 (14, 34, 175)

Цемент (масса, Ra, Th, K) 149 (6, 22, 214)

Вода (масса, Ra, Th, K) 115 (4, 6, 17)

Металл (масса, Ra, Th, K) 25 (6, 8, 31)

1. Определяю активность доменных радионуклидов для каждого вида строительного сырья в данной конструкции (изделий) определяется по формуле:

Ra) AудЩебень = 65 · 900 = 58500, AудПесок = 515 · 14 = 7210, AудЦемент = 149 · 6 = 894, AудВода = 115•4 = 460, AудМеталл = 25 · 6 = 150.

Th) AудЩебень = 84 · 900 =75600, AудПесок = 515 · 34 =17510, AудЦемент = 149 · 22 = 3278, AудВода = 115 · 6 = 690, AудМеталл = 25 · 8 = 200.

K) AудЩебень = 1170 · 900 = 10530000, AудПесок = 515 · 175 =90125, AудЦемент = 149 · 214 =31886, AудВода = 115 · 17 =1955, AудМеталл = 25 · 31 = 775.

2. Определяю суммарную активность всего строительного сырья отдельно по Ra (Th, K)

= 58500+7210+894+460+150 = 67214Бк

= 75600+17510+3278+690+200 = 97278Бк

= 10530000+ 90125+31886+1955+775 = 10654741 Бк

3. Определяю удельную активность доменных радионуклидов в строительных изделиях и конструкциях.

4. Определяем эффективность удельной активности строительных конструкций.

= 41, 23 + 1, 31· 59, 67 + 0, 085 · 6536, 6 = 675 Бк/кг

Согласно НРБУ-97 величина Аэф. строительных изделий и конструкций является первым регламентирующим параметром строительной индустрии

Аэфсм (ск). =

Данная строительная конструкция для подходит для использования в жилом сторительстве.

5. Определяем мощность поглощения дозы создаваемой излучениями доминирующих радионуклидов строительной конструкции и строительными изделиями.

Для определения мощности дозы есть 3 метода МПД:

1. Экспресс оценки МПД;

2. Метод определения МПД с помощью математической модели;

3. Экспериментальные методы (натуральные измерения).

Рассмотрим 1 метод экспресс оценки:

(Д) МПД = Кпер. Ra. Th. K. ЧАуд. Ra. Th. K, мкГр/час

Кпер. Ra = 4, 15 Ч10-5

Кпер. Th = 6, 1Ч10-5

Кпер. К = 3, 9Ч10-4

МПД = 4, 15 Ч10-5Ч41, 34 = 171, 5Ч10-5 мкГр/час

МПД = 6, 1Ч10-5Ч59, 67 = 364Ч10-5 мкГр/час

МПД = 3, 9Ч10-4Ч6536, 6 = 25493Ч10-4 мкГр/час

6. Определяю суммарную мощность поглощения дозы создаваемой излучений доминирующих радионуклидов методом експрес оценки.

МПД =Ra. Th. K

МПД =171, 5Ч10-5 +364Ч10-5 + 25493Ч10-4 = 0, 26 мкГр/час

Вывод: колонны, которые имеют расчетную величину Аэф= 675 Бк/кг, могут использоваться в жилом строительстве. Величина эффективности строительных материалов изделий, конструкций определяется с помощью спектров и радиометров, а расчет методов используется для оценки радионуклидов на стадии проектирования, при выборе компонентов необходимых видов сырья включенных в строительные конструкции и изделия. Эффективная удельная поверхность готовых изделий дозы облучения, обусловленную излучениями доминирующих радионуклидов изделий.

4. Задача 4

Определяю эффективную удельную активности строительных конструкций или изделий, мощность поглощенной дозы в помещении здания.

Исходные данные:

Аэфст -142, Бк/кг; Сст - 212, кг/м3; dнар. ст. - 0, 6, м; dвну. ст. - 0, 5·0, 6 = 0, 3; Aэф. пер -160, Бк/кг; спер. - 2000, кг/м3; dпер. - 0. 25 м; LЧBЧH = 5, 4Ч3, 5Ч2, 95, м

Расчет:

1. Определяю эффективной удельной активности ограждающих конструкций помещения.

М =сЧV

Мвнут. ст. =ЧВЧHЧdнар. = 212Ч3, 5Ч2, 95Ч0, 6 = 1313 кг

Мвнутр. ст. = ЧHЧLЧdвнут. = 212Ч2Ч2, 95Ч5, 4Ч0, 3 = 2026 кг

Мнар. ст. =ЧBЧHЧdвнут. = 212Ч2Ч3, 5Ч2, 95Ч0, 3 = 1313 кг

Мперек. ст. =ЧBЧLЧdперк. = 2000Ч2Ч3, 5Ч5, 4Ч0, 25 = 18900 кг

Аэф = 157, Бк/кг

2. Определяю мощность поглощенной дозы

А) В помещение:

МПДпом = 1. 41Ч10-3ЧАэф. = 1. 41Ч10-3Ч157 = 0, 2 мкГр/час

Допустимый уровень МПД

мкГр/час - жилое сооружение.

Б) На открытом воздухе:

МПДвозд. = 0. 35ЧМПД = 0. 35Ч 0, 07 (ммГр/ч.)

МПДвозд < МПДпом, так как на открытом воздухе воздействует на человека только подстилающий грунт.

3. Определение внешней составляющей суммарной эффективной годовой дозы облучения человека

Нэф = 1, 3 · (0, 8 · МПДпом + 0. 2 · МПДвоз) = 1, 3 · (0, 8 · 0, 2 + 0, 2 · 0, 07) = 0, 23 МЗв/год

Вывод: 1. МПД помещения = 0, 2 мкГр/час, что соответствует использованию здания как жилое сооружение.

2. Характеристика МПД помещения включает:

А. Создания излучения радионуклидов фона при расходе доминирующих радионуклидов (Ra. Th. K) содержащихся в окружающих конструкциях.

Б. Гама фон помещения остается на одном уровне во всех точках помещения, так как длина свободного пробега излучения больше больше размера помещения.

В. Величина МПД помещения остается на одном уровне на всех этапах, так как используются одни и те же материалы и конструкции. МПД помещения остается на одном уровне за все время эксплуатации здания так как, период полураспада доминирующих радионуклидов значительно больше периода эксплуатации здания. Измеряют данные в центре помещения на высоте 1м от уровня пола.

Г. Внешняя составляющая суммарной эффективной дозы облучения человека характеризуется излучениям от источников и дает общую характеристику фона в помещении.

5. Задача 5

Расчет радона поступления из источников воздуха помещения здания.

Источником поступления Радона (Торона) в воздух здания является подстилающий грунт находящийся под зданием, ограждающие конструкции и атмосферный воздух.

Контролируемым параметром является эквивалентная равновесная объемная активность ЭРОА.

+;

+ (Th) ;

Процесс образования радона бывает:

- Эманация - образование промежутков радиоактивного газа при распаде твердого радионуклида.

- Диффузия - процесс поступления радона по порам материала.

- Эскалация - процесс образования из радионуклидов газа дочерних продуктов распада ДПР (твердого вещества - тяжелых материалов).

Данные пористости грунта:

Пгрунта = 31%

1) Определяю длину диффузии:

lдиф = , м

А. Ограждающие конструкции:

lдиф Rn = = = 4, 3, м

lдиф Ta= = = 0, 007, м

Б. Подстилающий грунт:

lдиф Rn = = = 6, 1, м

lдиф Ta= = = 0, 01, м

2) Определяю постоянную распада радона:

3) Определяю скорость эскалации из источника воздуха в помещении:

А. Подстилающий грунт:

= 24 · 0, 23· 1770 · 2 · 10-6· 6, 1 = 0, 1 Бк м2/сек

=29 · 0, 1· 1770 · 0, 013· 0, 01 = 6, 6 Бк м2/сек

Б. Ограждающие конструкции:

=24 · 0, 25· 212 · 2 · 10-6· · 0, 6 = 0, 15 Бк м2/сек

= 10 · 0, 15 = 1, 5 Бк м2/сек

Вывод: Длина диффузии радона 222 значительно превышает длину тарона 220 из-за большого периода полураспада. Скорость эскалации радона из грунта в большинстве случаев превышает скорость эскалации радона из ограждающих конструкций (за исключением грунта). Исходя из расчетных параметров, основным источником радонопоступления в воздух помещения является грунт. Поступление радона из грунта сказывается на здоровье людей в помещении, которые находятся на первых этажах, в подвальных помещениях и цокольных этажах. Поступление радона из окружающих конструкций не зависит от этажности и приблизительно равнозначна к временам года.

Наибольшая эскалация радона в ограждающих конструкциях присущее для строительных материалов, которые не поддаются воздействию высоких температур при его воздействию.

6. Задача 6

Определение эквивалентной, равновесной, объемной активности (ЭРОА) радона и его дочерних продуктов распада в воздухе помещения здания.

1) Определяем внутреннюю составляющую суммарной дозы облучения. Объемная активность радона в воздухе помещения для первых этажей:

А1этVRn=== 1040 Бк/м3

2) Определяем объемную активность радона в воздухе помещения для верхних этажей:

АVвер. эт == = 120, 7 Бк/м3

3) Определяем эквивалентную равновесную, объемную активность и ее дочерние продукты распада в воздухе помещений здания:

ЭРОА = АV · F0, Бк/м3

где: F0 - это функция от лв. Кратность воздуха - объем воздуха полностью замененного за 1 час.

F0 = 0, 63 - для помещений

0, 75 - для атмосферного воздуха

4) Определяем ЭРОА для 1-х этажей:

ЭРОАпер. эт = АVпер. эт · F0пом = 1040 · 0, 63 = 655, 2Бк/м3

5) Определяем ЭРОА для верхних этажей:

ЭРОАверх. эт = АVверх. эт · F0пом = 120, 7 · 0, 63 = 76 Бк/м3

6) Определяем ЭРОА для атмосферного воздуха:

ЭРОАвозд = АVRn · F0возд = 2, 2 · 0, 75 = 1, 65 Бк/м3

Величина ЭРОА пропорциональна мощности внутренней составляющей дозы за год. ЭРОА пропорциональна МПД в легочной ткани организма поэтому формула для определения внутренней составляющей следующая:

Нэф1эт. внут = 0, 061 · ЭРОА1этпом + 0, 013 · ЭРОАатм. воз = 0, 061 · 655, 2 + 0, 013 · 1, 65 = 40, 02 мЗв/год

Нэфвер. эт = 0, 061 · ЭРОАвер. этпом + 0, 013 · ЭРОАатм. воз = 0, 061 · 76 + 0, 013 · 1, 65 = 4, 6 мЗв/год

Вывод: внутренняя составляющая доминирует по вкладу в суммарную годовую эффективную дозу облучения человека в помещении по сравнению с внешней составляющей, так как доза внутреннего облучения сопровождается распадом радия на изотопы радона поступающие в организм человека через дыхательные пути в легкие и с пищей и водой в ЖКТ и обеспечивает облучение внутренних органов высокой энергией б-распада. Величина внутренней составляющей не фиксируется документально так как она однозначна и определяется по результатам измерения ЭРОА.

7. Задача 7

Определение радиационного качества здания и возможные пути его повышения. Показателем радиационного качества строительного производства выступает величина риска так как ионизирующие источники создают безпороговую стохастическую зависимость от эффективной дозы облучения:

R = r · Нэф

где: r - коэффициент риска, r = 7, 3 · 10-2 Зв-1.

Физический смысл риска заключается в том, что все ионизирующие излучения воздействующие на организм человека определяются как коллективная доза 1 Зв/год.

Допустимое значение риска установленное 100 лет назад Rдоп = 1·10-6, но сегодня оно составляет Rдопос = 5·10-5.

1) Риск от радиационного воздействия в строительстве равен:

R = r·Нэф = r· (Нэфвнеш + Нэфвнут. 1эт) = 7·10-2 · (0, 23 + 40, 02) = 2, 8

При превышении значения Rдопос в соответствии с НРБУ-97 требуется обязательное проведение защитных мероприятий с применением комплекса противорадиационных защитных мероприятий по уменьшению внешней и внутренней составляющей суммарной дозы облучения.

Вывод: так как риск объекта строительства превышает максимально допустимое значение риска то необходимо проведение защитных мероприятий по снижению внутренних и внешних составляющих годовой суммарной эффективной объемной активности.

доминирующий радионуклид строительный материал

Размещено на Allbest.ru

...