Текст
«СОЛОИ-Р» -РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ
ВЫПУСК
Ю.А. Виноградов
ИОНИЗИРУЮЩАЯ
рдаиАиия
ОБНАРУЖЕНИЕ КОНТРОЛЬ ЗАШИТА
ЯДОММШ*
пмммшш
ЗАШИТА от
ШЖШЮХМХШМ ЩЛХМАШШ
АН09
СЕРИЯ «СОЛОН-Р» — РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ», выпуск 9
Ю. А. Виноградов
ИОНИЗИРУЮЩАЯ
РАДИАЦИЯ
ОБНАРУЖЕНИЕ • КОНТРОЛЬ • ЗАЩИТА
СОЛОН-Р
Москва
2002
Виноградов Ю. А.
Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защи-
та / 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 насе-
лению (ведомственные издания, мизерные тиражи и т. п.). Читатель найдет
здесь немало поучительного и в части становления в нашей стране радиаци-
онной «гласности».
Книга может быть интересна самому широкому кругу читателей. Но
прежде всего она адресована радиолюбителю-конструктору: любой из опи-
санных здесь приборов он сможет изготовить своими руками. Хотя само-
делками в нашей стране никого не удивишь (нищета и дефицит были нема-
лыми к тому стимулами), приборов радиационного контроля у нашего на-
селения 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, по-
скольку, как заметил еще Екклесиаст, «...кто умножает познания, умножает
скорбь».
ISBN 5-93455-138-8
© Макет и обложка «СОЛОН-Р», 2002
© Ю. А. Виноградов, 2002
Предисловие
С ионизирующим излучением и его особенностями человечест-
во познакомилось совсем недавно: в 1895 году немецкий физик
В. К. Рентген обнаружил лучи высокой проникающей способно-
сти, возникающие при бомбардировке металлов энергичными
электронами (Нобелевская премия, 1901 г.), а в 1896 году фран-
цузский ученый А. А. Беккерель обнаружил естественную радио-
активность 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 масш-
таба, радиоактивность внесла в среду обитания человека вклад,
который к благотворным никак не отнесешь...
Одним из первых пострадавших был сам Беккерель, получив-
ший радиационный ожог от положенной в карман пробирки с ра-
дием. Из сравнительно небольшого числа людей, работавших в те
годы с радиоактивными веществами, в результате облучения умер-
ли 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 состоя-
ние, не пригодное для дальнейшего его существования.
Причина не только в тех разрушениях, которые производит
ионизирующее излучение, как таковое. Хуже то, что оно не вос-
принимается нами органолептически: ни один из органов чувств
человека не предупредит его о сближении с источником радиации
любой интенсивности. Человек может находиться в поле смерте-
льно опасного для него излучения и не иметь об этом ни малей-
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 жи-
вых существ, обитающих на Земле1.
1 Агент, пригодный на роль видоуничгожающего, должен быть недоступен ор-
ганам чувств истребляемого вида. Для Homo sapiens это СПИД, чума, ряд вирусов,
бактерий, химических веществ и, конечно, ионизирующая радиация.
3
Предисловие
Действию ионизирующей радиации на человека посвящены
тысячи книг. Но написаны они не для нас. Читателю, не входяще-
му 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 труд-
ности в их проведении могут быть не признаком особой их актуа-
льности, а лишь проявлением приближающегося тупика. Тупика,
ожидающего исследователей, решающих задачу, не имеющую ре-
шения. Во всяком случае, в заданной ее постановке...
Люди, стоявшие у рычагов управления нашей атомной про-
мышленностью и энергетикой, понимали, что работа этих пред-
приятий обязательно приведет к увеличению радиационного «дав-
ления» 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, ме-
диками и биологами, работавшими в наших НИИ, была поставле-
на 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 луче-
вая болезнь (общее название множества не встречавшихся ранее
заболеваний, связанных с ионизирующей радиацией). При мень-
ших уровнях она не возникает, но остается высокая вероятность
возникновения опухолей, генетических повреждений, ряда других
давно известных медицине заболеваний. При дальнейшем сниже-
нии уровня облучения снижается и их вероятность. А по достиже-
нии 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 предприя-
тием, с приносимой им пользой, оценивать его деятельность с
4
Предисловие
С.
•точки 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 последст-
вия 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 отне-
сется к предостережению типа «это все равно что выпить пол-лит-
ра водки» с веселым пренебрежением. Есть, конечно, и другие ме-
тоды «работы с населением»...
И хотя в поисках разного рода допустимых уровней лежит еще од-
на неразрешимая задача1 и обязательная оценка жизни отдельного
человека в дензнаках (этого никогда не делают публично1 2), работы,
имеющие целью разрешение возникающих здесь проблем, составля-
ют 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 подоб-
ных еще раз утверждают нас в известной, казалось бы, истине: изма-
заться просто, отмыться трудно. Или говоря иначе: необратимые
процессы в нашей жизни — норма, обратимые — редкое исключение.
Не так уж трудно, как оказалось, произвести на свет радионук-
лид. Но как «родить его обратно»?..
Книга состоит из двух основных частей. Первая знакомит чита-
теля с источниками радиации самого разного происхождения, вы-
деляя те, которые, «выйдя из-под контроля»3, могут оказаться на
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?...
2 Люди, занимающиеся калькуляцией такого рода, догадываются, как это мо-
жет быть воспринято теми, кого «посчитали». Поэтому в публичных выступлениях
перед недоверчивой аудиторией они прибегают к своего рода бартеру: сравнивают
людские потери в двух вариантах — «без радиации» и «с радиацией». Излишне го-
ворить, что в вариантах «с радиацией» эти потери всегда бывают меньше... А полу-
ченные таинственным путем проценты предлагается считать доказательством.
3 Формула «вышли из-под контроля» — гипнотическая. Она должна оставить в
подсознании читателя ощущение естественности происходящих событий, отсутст-
вия в том чьей-либо вины. К кому могут быть претензии, если источник радиации
обладает свободой воли?
5
Предисловие
пути каждого из нас. Вторая посвящена технике радиационного
контроля — от детекторов, преобразующих ионизирующее излуче-
ние в «электричество», до приборов, которые радиолюбитель-кон-
структор сможет изготовить своими руками.
Но, спросят, зачем их делать, если можно воспользоваться
услугами специалистов? Есть же санэпидемстанции (СЭС), а в
них — отделы радиационной гигиены1...
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. Десяти-
летиями 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 окру-
жающую среду десятки миллионов кюри, — они прежде всего за-
ботились о том, чтобы обыватель так ничего бы и не узнал. Пусть
радиоактивность войдет прямо в дом и будет «светить» там года-
ми, поочередно отправляя на тот свет его обитателей, лишь бы
они ни о чем не догадались... Специалисты заботились о том, что-
бы 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 прими-
тивнейшие датчики ионизирующей радиации (ближайший ана-
лог — 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 по-
мощники...
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, за-
глядывал дежурный специалист) незамедлительно пресекались —
ведь доступа к «грифованной» информации посетитель конечно
же не имел. Да и как это показывать, не теряя лица, если ради-
1 Отдел радиационной гигиены... Это умиротворяющее название — тоже для
населения. Его подтекст: гигиена — это, конечно, хорошо, но мы же знаем, что
можно жить и без нее...
6
Предисловие
(бионное загрязнение продуктов питания (!), допустимое сегод-
^я, составляет сотые доли того, что было законной «нормой»
рще вчера [2], если «нормы» в нашей стране были в десятки раз
Выше принятых в других странах. Ведь недоумение могло воз-
никнуть и у самого простодушного человека. Недоумение и воз-
мущение...
Как обстоят дела сегодня? В наше время можно, кажется, ку-
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 выбро-
сить...
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 ра-
диационного контроля? Когда-то — резко отрицательно, подкреп-
ляя это статьями Уголовного кодекса. Сегодня — просто отрицате-
льно. Что на первый взгляд кажется странным... Ну найдет чело-
век 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 «светя-
щийся» продукт, а за право его продажи уже и деньги получены...
Да, похоже, что за отрицательным отношением специалистов-про-
фессионалов к нам, неучам, просматривается что-то и кроме вы-
сокомерия людей, знакомых с единичными флюенсами и сечения-
ми взаимодействия...
Отношение людей, считающих себя в этом деле специалиста-
ми, 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 сде-
лано и делается, предсказать, к чему поведет взаимодействие био-
сферы Земли с вносимой ими новой материей — новыми радио-
нуклидами, новой химией, геннотрансформированными биологи-
ческими структурами и др., — близки к нулю. Современной науке
такой уровень системного анализа недоступен. Мы далеко не все
7
Предисловие
знаем даже об элементарных взаимодействиях «аборигенов» с эти-
ми «новичками». Не говоря уж о тех трудностях, которые обещает
нам экстраполяционный анализ этого нового биотехнического
объекта. Есть все основания полагать, что поиски в нем потен-
циально опасных композиций останутся за пределами возможного
для любой аналитической техники. Даже если знаешь, что
ищешь...
То обстоятельство, что никаких неприятностей роду человече-
скому такое незнание пока не доставляло (что, кстати, не очевид-
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 разъеди-
ненном человечестве даже неудачное стечение обстоятельств в ка-
кой-то его группе вело к уничтожению лишь этой группы (следы
прошлых цивилизаций?...). Сегодня этими «преимуществами» че-
ловечество уже не обладает.
Введение
Радиоактивность, изотопы, протоны, нейтроны и др. — все это
Из почти забытых школьных программ стало вдруг очень актуаль-
ным: взрыв реактора на Чернобыльской АЭС обратил внимание
Сотен миллионов людей на этот ненужный им, казалось бы, раздел
физики. А потому не будет лишним, если мы восстановим в памя-
ти некоторые из встречавшихся нам когда-то понятий.
Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустой-
чивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся
испусканием ионизирующих излучений. Для радиоактивности ха-
рактерно экспоненциальное уменьшение среднего числа активных
ядер во времени (рис. 1).
Период полураспада — Туг — 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 ней-
тральных частиц в единице объема. Ионизация происходит при
поглощении электромагнитного излучения (фотоионизация), при
нагревании (термическая ионизация), при столкновении с элект-
ронами и возбужденными частицами (ударная ионизация) и в дру-
гих случаях.
Рис. 1. Естественный «саморазряд» источника радиации
9
Введение
Ионизирующие излучения — потоки частиц и квантов электромаг-
нитного излучения, прохождение которых через вещество приводит
к ионизации и возбуждению его атомов или молекул. Ионизирую-
щие излучения попадают на Землю в виде космических лучей, воз-
никают в результате радиоактивного распада атомных ядер, созда-
ются искусственно... Это электроны, позитроны, протоны, нейтро-
ны 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, образующи-
еся при взаимодействии нейтральных частиц с веществом (электро-
ны и позитроны — в случае у-квантов, протоны или ядра отдачи — в
случае нейтронов).
Нуклид — термин для обозначения любых атомов, отличаю-
щихся составом ядра. Характеризуется атомным номером Z и
атомной массой А. Так, например, запись 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 це-
зием. Так обычно и пишут: 137Cs.
Радионуклид — нуклид, обладающий радиоактивностью.
Изотопы — разновидности одного и того же химического эле-
мента, отличающиеся атомной массой. Ядра атомов изотопов раз-
личаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число про-
тонов и занимают одно и то же место в периодической системе
элементов. Различают устойчивые (стабильные) изотопы и радио-
активные изотопы — радиоизотопы — источники ионизирующего
излучения. Тот же цезий, например, имеет 29 радиоизотопов: от
ll7Cs до l46Cs (и еще четыре метастабильных: 123mCs, l34mCs, 135mCs и
138n’Cs).
Корпускулярное излучение — ионизирующее излучение, состоя-
щее 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 нук-
лида уменьшается на две единицы (Z' = Z — 2), а его атомная масса
на четыре (А = А-4). Так, ядро радона i^Rn, выбросив а-частицу,
превращается в ядро, имеющее массу А = 218 и номер Z = 84. То
есть становится ядром одного из изотопов полония.
10
Введение
ff.----------------------------------------------------------
fi-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из элект-
ронов или позитронов (Р‘- или р+-частиц), возникающее при р-рас-
паде ядер или нестабильных частиц.
При Р'-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, пре-
вращается в ядро иттрия-90 — 3В 9° Y.
При ^-распаде из ядра вылетают позитрон и нейтрино, атом-
ный номер нуклида уменьшается на единицу (Z'= Z—1), а атом-
ная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в ней-
трон).
^-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, возни-
кающее при ядерных превращениях или аннигиляции частиц.
Электронный захват — захват ядром атома своего орбитально-
го 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 изменяет-
ся ни Z, ни А. Изомерный переход сопровождается обычно излу-
чением у-кванта. Ядра с одинаковыми Z и А, но находящимися в
разных энергетических состояниях называют ядерными изомера-
ми. Например, 135 Cs и l35mCs.
Естественный радиационный фон — ионизирующее излучение,
создаваемое космическим излучением и излучением радионукли-
дов, входящих в земные породы.
Доза излучения — количество энергии ионизирующего излуче-
ния, поглощенной 1 г вещества. Используется в качестве меры ра-
диационной опасности.
В этой области есть, конечно, и свои единицы измерения.
Беккерель (Бк) — единица активности радионуклида. Один бек-
керель соответствует одному распаду в секунду.
Кюри (Ки) — тоже единица радиоактивности, но очень круп-
ная: 1 Ku = 3,7- 1010 Бк.
То, что эта единица очень велика, а ее физический смысл тума-
нен и мало что говорит неспециалисту (1 Ku — радиоактивность 1 г
радия), делает ее очень удобной в «работе с населением». Радиоак-
11
Введение
тивность, выраженная в кюри, например 0,001 Ku, должна оставить
в подсознании обывателя ощущение того, что речь идет о чем-то
очень ммом, незначительном. Ведь об эквиваленте этой «мало-
сти» — 37 млн распадов в секунду с вылетом как минимум такото
же числа ионизирующих частиц — этого уже не скажешь...
Рентген (Р) — единица, характеризующая меру ионизации ве-
щества, поглощенную нм дозу. Дозе в 1 Р соответствует образова-
ние 2,083 • 10ч пар ионов в 1 см3 воздуха. 1 Р = 2,57976 • 10 4 Кл/кт.
БЭР — биологический эквивалент рентгена (тот же ионизаци-
онный эффект, но в биологических тканях).
Мегаэлектронвольт (МэВ) — единица, в которой обычно из-
меряют энергию ионизирующих частиц. 1 МэВ — энергия, ко-
торую приобретает электрон (вообще частица с элементар-
ным электрическим зарядом), ускоренный напряжением в 10’ В.
1 МэВ = 1,610'13 Дж (Дж — джоуль).
Двух единиц — беккерелей, характеризующих «яркость» источ-
ника ионизирующей радиации, и рентгена, оценивающего «осве-
щенность» облучаемого им объекта, — для начала нам было бы
вполне достаточно. Но существует множество других единиц, оби-
лие которых не столько разъясняет неспециалисту суть дела,
сколько мешает этому1. Познакомимся с этими единицами лишь
для того, чтобы, пересчитав их, пусть и нестрого, в беккерели и
бэры — рентгены, больше с ними уже нс встречаться.
Грей (Гр) — единица поглощенной лозы. Представляет собой
количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной
единицей массы какого-либо физического тела. 1 Гр = I 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 орга-
низма разных видов ионизирующего излучения. 1 Зв = I Дж/кг.
1 бэр = 0,01 Зв - 0,01 Гр х к. Для рентгеновского и у-излучения
принято k = 1, для ц-излучения с энергией Е., < 10 МэВ — к = 20
(возможно, будет принято к = 50), для нейтронов с энергией
Еп = 0,1...10 МэВ - к = 10.
1 За этим можно видеть лишь стремление к научной строгости. Но обилие
профессиональной терминологии в газетных и журнальных статьях, носпяшеииы.х
радиационным зазрязиениям. имеет, похоже, более важную цель: научная «феня»
делает публикуемое совсем уж непонятным обывателю. Что-то похожее проделыва-
ет и врач, выписывая пациенту рецепт на «медико-латинском» языке.
12
Введение
Будем иметь в виду и то, что С — радиоактивность радионук-
лида (Бк), его масса т (г), атомная масса А и период полураспада
Ti/2 (с) связаны следующим соотношением:
С = 4,17- 1О2’/л/(Л •
Бытовой дозиметр, измеряющий уровень ионизирующей ради-
ации. 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 «равнин-
ное» человечество.
Существуют и радиационные единицы, которыми пользуются
люди в верхних эшелонах власти, не опускающиеся до таких ме-
лочей, как чья-то частная жизнь. Эти интегральные оценки за-
грязнений и облучений (Ки/км2, бэр/жизнь и т. п.). лаже если они
и соответствуют действительности (нет ошибок и фальсифика-
ций), 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 радио-
нуклидов, содержащихся в геологических породах.
Космические лучи
Пространствовав в космосе миллионы лет, они приходят к нам
из глубин Вселенной. Это первичное галактическое излучение со-
стоит в основном из протонов с энергией 1 —1014 МэВ (~90%) и а-
частиц (-10%). Его интенсивность во времени практически не ме-
няется.
Часть космического излучения рождается на Солнце во время
кратковременных (десятки минут) солнечных вспышек. В спектре
такой вспышки — видимые ультрафиолетовые и рентгеновские фо-
тоны. А в самых мощных вспышках возникают протоны и а-час-
тицы.
Для космического излучения атмосфера Земли является серьез-
ным препятствием, и земной поверхности оно практически не до-
стигает. Но, взаимодействуя с атмосферой, порождая в ней ряд
специфичных радионуклидов (3Не, 7Ве, 14С, 22Na, 24Na и др.), кос-
мическое 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
Источники ионизирующей радиации
моря. А в том, что радиационный фон быстро растет с увеличени-
ем 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 час-
тиц, оно выстраивает их потоки в своего рода радиационные поя-
са, которые располагаются в экваториальных областях на высотах
до восьми радиусов Земли. Особенно велика плотность потока за-
ряженных частиц (протонов) на двух высотах: 3—4 тыс. км и око-
ло 22 тыс. км.
Земная радиация
Ее причиной являются долгоживущие радиоизотопы, включив-
шиеся в состав Земли еще в процессе ее формирования. Сегодня
это прежде всего уран-238 (период полураспада Т,/2 = 4,5 • Ю9 лет),
торий-232 (Tl/2 s 14 109 лет) и калий-40 (Т)/2 s 1,3 10’ лет). Осо-
бый интерес представляют для нас уран-238 и торий-232, каждый
из которых порождает множество дочерних радиоактивных эле-
ментов. Схемы их распадов показаны на рис. 2 и 3.
Радиационный фон на уровне моря создается источниками
земного и космического происхождения. Однако внешние источ-
ники ионизирующей радиации, даже все вместе взятые, ответст-
венны лишь за 1/3 того радиационного «давления», которое ока-
зывается на человека, а 2/3 он получает от радионуклидов, попа-
дающих в его организм с воздухом и нищей.
Почти все эти внутренние облучатели имеют земное происхож-
дение. 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 (1 2:’Rii), 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
1 В цепочке распада тория-232 (см. рис. 3) тоже есть радиоактивный газ — то-
рон (радон-2 20 , 22()Rn). По нынешним оценкам, его вклад в радоновое облучение
человека составляет 5—20%.
/5
Источники ионизирующей радиации
238U (Т1/2 =4,47-109 лет)
Фа
234Th (Ти2 =24,1 дня)
Ф(Г
234тРа (Т|/2= 1,17 мин)
Фр-(99,9%)
234U (TV2 = 2,45-105 лет)
Фа
230Th (Т„2 = 7,54-104 лет)
Фа
226Ra (Т„2= 1,6-103 лет)
Фа
222Rn(T„, = 3,824 дня)
Фа
218Ро (Т;,2 =3,05 мин)
Фа (>99%)
2,4Pb (Т,,2 = 26,8 мин)
Фр
2,4Bi (Т1/2= 19,9мин)
Фр-(>99%)
2,4Ро (Т|/2= 1,64-10'4 с)
Фа
2,0РЬ (Т|/2 = 22,3 года)
Фр~(>99%)
2,0Bi (Т,,2 = 5,01 дня)
Фр’(>99%)
210Ро (Т|,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: 254тРа, 218Ро и Но
вероятность неосновного их распада очень
невелика и мы не будем рассматри-
вать радионуклиды, порождаемые в этих
редких побочных циклах.
самый тесный контакт с легоч-
ними тканями (а через креве-
ток — и со всеми другими), на-
капливающийся в закрытых по-
мещениях и притом химически
нейтральный, не имеющий ни за-
паха, ни вкуса, не обнаруживаю-
щийся ни одним из современных
бытовых дозиметров, он долгое
время недооценивался и специа-
листами. И даже был одно время
в медицинской моде (радоновые
ванны).
Радон — тяжелый газ (в 7,5 ра-
за тяжелее воздуха) — высвобож-
дается из земной коры повсемест-
но, проникая в жилые помеще-
ния как за счет прямой диффузии
через грунт, так и через естест-
венные в нем (и в доме тоже) раз-
ломы и трещины.
На выделение радона из поч-
вы влияют самые разные факто-
ры. Выделение радона уменьша-
ется с увеличением снежного
покрова, с повышением атмос-
ферного давления, во время лив-
невых дождей. Оно зависит даже
от времени суток, достигая мак-
симума в полночные часы и ми-
нимума (—1/2 от максимума) — в
полуденные.
Другой путь для радона — во-
да. Растворенный в ней радон
приходит к нам в дом прямо по
водопроводу. Его концентра-
ция — 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.
16
Источники ионизирующей радиации
232Th (Т1/2 = 1,41-1О10 лет)
Га
228Ra (Т|,, = 5,75 лег;
;р-
228Ас (Т,,2 = 6,13 ч)
ip'
22sTh(TI,2 = 1,91 лет)
Га
224Ra (Т1а = 3,66 дня)
Га
220Rn (Т|/2 = 55,6 с)
Га
216Ро (Т1/2 = 0,15 с)
Га
212РЬ (Т(/2= 10,64 ч)
Гр-
2I2Bi (TI/2 = 60,6 мин)---
Гр- (63,8%)
2[2Ро (Т]/2 = 3 • 10’7с)
Га
208РЬ (Стабильный) <------
Га (36,2%)
2OST1 (Tl/2 = 3,05 мин)
Гр'
Рис. 3. Схема распада тория-232
Растворимость радона в воде зависит и от ее температуры —
с увеличением температуры воды концентрация радона в ней умень-
шается.
Некоторая часть радона поступает в наши квартиры и с при-
родным газом. Правда, кухонная вытяжка, выбрасывающая нару-
жу продукты горения, а вместе с ними и радон, практически лик-
видирует этот путь.
Но есть и еще один источник радона — это сам наш дом. Поч-
ти во все строительные материалы входят «прародители» радона —
уран, радий и торий. Правда, концентрация их может быть очень
разной. Так, если радиоактивность природного гипса в Велико-
британии составляет 29 Бк/кг, то радиоактивность кирпича
(ФРГ) — 126 Бк/кг, гранита (Великобритания) — 170 Бк/кг, золь-
ной пыли (ФРГ) — 341 Бк/кг, фосфогипса (ФРГ) — до 574 Бк/кг,
глинозема (Швеция) — до 1367 Бк/кг, кальций-силикатного шла-
ка (США) — 2140 Бк/кг, отходов урановых обогатительных пред-
77
Источники ионизирующей радиации
приятии (использовались в США в качестве строительного мате-
риала) — до 4625 Бк/кг [1, с. 24, 25]. Для сравнения заметим, что
радиоактивность дерева по тем же «прародителям» радона состав-
ляет лишь 1.1 Бк/кг. Так что особая комфортность деревянного
дома имеет и радоновое основание.
В современном строительстве для уменьшения поступления ра-
дона в жилые помещения применяют ряд мер. Замечено, напри-
мер, что эмиссия радона из стен уменьшается почти в 10 раз при
их покрытии слоем краски на эпоксидной основе или тремя слоя-
ми 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 поверхно-
сти 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, ука-
жем 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 действую-
щих сегодня у нас нормативов допускают почти 30-кратное
(0,1/37 • 10'4 = 27) увеличение концентрации радона в жилом поме-
щении.
Выразимся определеннее: норматив — это спущенная руковод-
ством в свой НИИ цифра, которую требуется лишь научно обосно-
вать. Анализ сколько-нибудь отдаленных последствий такого «нор-
мирования» не по силам не только такому НИИ, но и всем им,
вместе взятым...
Будем отличать норму — то есть природное соотношение ве-
щей, сложившееся во времена малого влияния человека на природ-
ные процессы, — от значительно более высоких в части допусти-
мых загрязнений окружающей среды ведомственных нормативов.
О радоне мы говорим не только потому, что его вклад в радиа-
ционное облучение человека велик (близок к 50%), но и потому,
что в нашей власти принять в отношении его и весьма эффектив-
ные меры самозащиты.
Калий-40. Этот 0- и у-излучающий радиоизотоп входит в состав
любого калия. Период его полураспада — Т)/2 = 1,32- 109лет — так
18
Источники ионизирующей радиации
велик, что можно говорить о практически неизменном его содер-
жании (-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, со-
провождавшая род человеческий всегда, должна быть отнесена,
конечно, к естественной норме. Калий человеку жизненно необ-
ходим, и попытки уменьшать его долю бескалиевой диетой, на-
пример, были бы в высшей степени неосмотрительными. Однако
при некоторых радиационных измерениях нам потребуется учиты-
вать 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 слу-
чаях их вклад может быть значительным. Так, например, концен-
трация полония-210 в зимнем пищевом рационе жителей Крайне-
го Севера (цепочка: лишайники — мясо оленей) может в
30...35 раз превысить обычный его уровень. А в Западной Австра-
лии в местах с повышенной концентрацией урана облучение че-
ловека, употребляющего в пищу мясо овец и кенгуру, может уве-
личиться и в 75 раз.
Но все эти неравномерности распределения и особенности
концентрации радионуклидов естественного происхождения теря-
ют 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 искусст-
венного происхождения, в том числе и совершенно неизвестные
экосистеме нашей планеты.
Другой их источник — ядерные реакторы различного назначе-
ния. В том. числе и реакторы АЭС, в тепловыделяющих сборках
(ТВС) которых со временем накапливается множество самых раз-
ных радионуклидов. Однако лишь очень немногие из них пред-
1 «Калиевая» радиоактивность основных продуктов питания приведена в при-
ложении 6.
79
Источники ионизирующей радиации
ставляют интерес для самих атомщиков1. И ненужным стали ис-
кать применение в «народном хозяйстве». Радиоизотопами насы-
тили медицину (кобальтовые пушки, изотопные аппликаторы,
инъекции и пр.). Радиационной аппаратурой снабдили геологораз-
ведку (радиационный каротаж) и промышленность (радиоизотоп-
ные толщиномеры и т. п.). Радиоизотопы стали вводить в светя-
щиеся 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, мож-
но было бы вычислить дозу, которую получили оказавшиеся по-
близости совершенно посторонние люди...
Если верить описанному в |6[, то «...спецслужбы, в том числе и
КГБ, использовали напыление радиоактивных материалов на подо-
швы 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 бли-
жайшую речку (унесет), в озеро (оно большое) или в море (оно
еще больше).
гНо не все. Некоторую часть помешали в специальные хранили-
ща. которые, в отличие от рек, озер и морей, становились предме-
том постоянных забот. Забот, которые постоянными и достаточ-
ными не бывают в принципе...
В 1957 голу 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 138 млн кюри (включая и прежние
выбросы) [26, с. 293]. Чернобыльский взрыв 1986 года добавил к
ним свои 50 млн.
Это нс считая радиоактивности, попавшей в окружающую
среду при испытаниях ядерного оружия (более 500 воздушных
взрывов общей мощностью 266 мегатонн [27, с. 31] и «вышед-
ших из-под контроля» источников ионизирующей радиации из
числа многие годы насыщавших медицину, промышленность
и др.
1 Прежде «сего, конечно, это плутоний-239 — столь же эффективная «начин-
ка» для атомной бомбы, как и уран-235, но допускающий относительно простое по
сравнению с разделением изотопов по массе химическое его выделение из реактор-
ного «варева».
20
Источники ионизирующей радиации
Но если радиационные загрязнения, возникшие при испытани-
ях атомного и водородного оружия, шли по разряду военной тай-
ны, то сокрытие загрязнений, возникших на «мирных» ялерных
объектах, требовало иных форм...
О «неизвестном» Кыштыме и государственной тайне...
Сколько-нибудь значительные аварийные выбросы радионукли-
дов в атмосферу, происходившие в нашей! стране, становились из-
вестными всему миру в считанные дни и часы. Это бы то не так уж
трудно сделать: регулярный контроль воздушной среды в прилега-
ющих к нашим границам областях, который осуществлялся самоле-
тами США и НАТО, позволял определить и характер аварии, и ее
район (интенсивной прокачкой воздуха рассеянные в нем микро-
взвеси осаждали на специальных фильтрах и подвергали спектраль-
ному анализу). Так, первый наш атомный взрыв пол Семипалатин-
ском 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 населе-
ние. И сведениям о них был придан статус государственной тайны.
«Тайна от своих» позволяла нашим руководителям на совер-
шенно законных основаниях скрывать свою непопулярную, неум-
ную, а подчас и прямо преступную (нарушающую собственные за-
коны) деятельность. Скрывать от людей, на благо которых, как по-
лагалось считать, они работают...
Нс узнали бы мы и о Чернобыле, нс совпади он по времени с
развалом советской власти, с ее готовностью передать накопив-
шийся груз ответственности кому-нибудь другому.
...Ио кыштымская авария 1957 гола произошла задолго до это-
го, 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, гранинскому Зубру
(«Рядом с Зубром», «Охота на 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 по-
сле прямого обращения Елены Саркисовны к входившему тогда во
власть и искавшему расположения народа Ельцину они были пока-
заны 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 призна-
вался и нашими официальными лицами. Но только за рубежом, да
и то в узком кругу... Признавших это немедленно осудили «за раз-
27
Источники ионизирующей радиации
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 все-
мирно известный Звездный городок?.. Произвести на заграницу
лучшее впечатление своей осведомленностью и глубоким понима-
нием 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 при-
вык это делать дома, так дома и останешься...
Наиболее полно радионуклиды представлены в [4], в этом
справочнике их около двух тысяч. Однако для нас будут представ-
лять интерес радионуклиды, имеющие не слишком малый период
полураспада — те, с которыми мы можем встретиться в обыден-
ной 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 (,37Cs) - 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 Т1/2, 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 Т1/2= 30 лет
имеют самый неприятный для человека период полураспада.
По физиологическому действию цезий близок калию. Поэтому
организм, не испытывающий «калиевого» голодания, менее распо-
ложен к проникновению в него радиоизотопов цезия. В обстановке
радионуклидного загрязнения местности обычное суточное потреб-
ление 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 патологоанатомиче-
ские исследования белорусского ученого Ю. Бандажевского пока-
зали, что «если в среднем в организме умерших было обнаружено
22
Источники ионизирующей радиации
100 беккерелей на килограмм, то в сердце — 1000, а в почках —
3000...» (АиФ. № 40. 2001. С. 22). Это делает более понятным меха-
низм связи с облучением того же инфаркта миокарда (необходи-
мый 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
(’"¥) — 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, на-
носимых p-излучением, в меньшей его «дальнобойности» (об
этом ниже).
Стронций по физиологическому воздействию на организм бли-
зок к кальцию. Поэтому при нехватке кальция в пищевом рационе
стронций-90 легко входит в состав костей скелета и становится, та-
ким образом, постоянным облучателем, наносящим поражение не
только скелету, но и другим внутренним органам человека.
Плутоний-239 (239Ри) — практически чистый а-излучатель с
T|/2s24 тыс. лет. Столь медленный распад должен, казалось бы,
несколько нас успокоить (радионуклид с таким периодом полу-
распада в полной мере покажет свое человеческой цивилизации в
целом, если, конечно, она столько просуществует). Но благодуш-
ному 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 бе-
зопасен: излучаемые им а-частицы, даже если не будут полностью
поглощены воздухом (достаточно 4 см), затормозятся в омертвев-
ших слоях кожных покровов. А если толщина огрубевшей на ладо-
нях 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 го-
рячий...» «А может, это просто нагретый кусок железа?» — париро-
23
Источники ионизирующей радиации
вала комиссия. «Поступим так, — сказал А. П., — вот кресла, рас-
полагайтесь. К утру остынет — поговорим...»
Но ситуация кардинально изменится, если плутоний-239 по-
ступит с пищей или с воздухом непосредственно в организм чело-
века. Предельное сближение с живыми тканями, прямое вхожде-
ние в них может иметь куда более серьезные последствия, чем при
внешнем облучении человека (см. приложение 5). В радиацион-
ной медицине это обстоятельство попытались отразить в коэффи-
циенте к, которым рекомендуется пользоваться при оценке погло-
щенной дозы (см. определение зиверта, к максимален для «.-излу-
чения).
Плутоний не растворяется в морской воде. И если начнется его
выхот из реакторов и ядерпых торпед затонувших атомных лодок,
то он будет осаждаться на сравнительно небольшом участке мор-
ского дна. Однако какая-то его часть, несомненно, будет перенесе-
на в верхние слои моря и в прибрежные воды. В сравнении с сот-
нями килограммов плутония, осевшего в океане после ядерных
взрывов [25, с. 216], это. конечно, немного, но...
В послечернобыльские времена на эти три радионуклида — ра-
диоцезий (тогда к цезию-137 добавляли почти распавшийся сегод-
ня цезий-134), стронций-90 и плутоний-239 — составлялись карты
распределения на местности. Но сегодня эти карты представляют
лишь исторический интерес: ветры, пожары, различные эрозион-
ные процессы рассеяли прежние их компактные образования. Хо-
тя сами по себе эти радионуклиды мало что утеряли: цезий-137 и
стронций-90 сохранили примерно 70% своей первоначальной ак-
тивности, а ослабления излучения плутония-239 мы не увидим
никогда...
Но этим картам нс следовало верить и тогда...
— Посмотри, как радиационные загрязнения обходят наши го-
рода, — обращает мое внимание председатель Госкомприроды
Н. Н. Воронцов на карту', которую демонстрировал Госкомгидро-
мет «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 указую-
щее перо... Удивляет не нарисованное, а уверенность этих людей в
безнаказанности. Впрочем, и это не удивляет — у них же опыт
многих десятилетий...
24
Источники ионизирующей радиации
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 реакто-
ра 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 радиацион-
ный фон в 100—150 раз.
Источниками радиации становились и сами пострадавшие. Гам-
ма-излучение в палатах, где находились чернобыльские «ликвида-
торы», превышало уровень естественного радиационного фона в
тысячи раз [9, с. 89].
Но это благополучие лишь видимость... Заметим, что радиаци-
онный «пресс», воздействующий на население, представляет со-
бой произведение трех составляющих: [интенсивность облучения] х
[длительность облучения] х [число облученных]. В этой триаде сни-
жение интенсивности облучения из-за рассеяния источников оче-
видным 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 (3-, у-излучатель с периодом полураспада всего 8 дней.
Но именно йод-131 оказал наибольшее воздействие на находивших-
ся 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 щитовидной 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 1311 в чернобыльском
«букете», можно судить и об общей полученной им тогда дозе. Та-
кая «обратная дозиметрия» призвана компенсировать практически
полное отсутствие дозиметрической техники на месте события.
25
Источники ионизирующей радиации
Источники ионизирующей радиации
Конечно, о таком поведении радиоактивного йода нетрудно бы-
ло догадаться и даже заблаговременно принять меры: организм и
до радиационной аварии не должен испытывать нехватку йода.
Такого рода «промахи» принято либо маскировать, либо 'на ху-
дой конец объяснять недоработками местного руководства. Причи-
ну, однако, надо искать выше. Посвященных в секреты, а тем бо-
лее в атомные, всегда мало. Но расширять круг осведомленных, а
тем более предупреждать население о возможных последствиях то-
го, что делалось, отказывалась именно центральная власть, видев-
шая в этом подрыв своего непререкаемого авторитета и права рас-
поряжаться жизнью подвластных ей людей. «Они же солдаты, обя-
заны выполнять свой долг»,— так пояснил свою позицию министр
обороны Язов, отправивший солдат на дезактивационные работы в
Чернобыле лаже без защитных костюмов1.)
Кстати, радиоизотопы йода выдали оттого и недолго просуще-
ствовавший секрет: они позволили шведским ученым довольно
точно определить время взрыва на ЧАЭС. Поскольку в работаю-
щем реакторе соотношение 133I/1311 = 2,14, а период полураспада
этих радиоизотопов различен, то по изменившемуся отношению
1331/131J в пробе (чернобыльское радиоактивное облако достигло
Швеции через 58—60 часов) было нетрудно вычислить время пре-
кращения работы реактора.
Вычислим вес «чернобыльского» 13|1 — самого мощного излуча-
теля тех дней:
m = С • А • Т|/2 /4,17 • 1О23 = 271 • 10*5 . 131 . 694656 /4,17 • 1023
= 59 кг,
где Т|/2 = 8,04 сут = 694 656 с.
Итак, менее ста килограммов радионуклидов (просуммируем
все выброшенное Чернобылем) стали причиной техногенной ката-
строфы мирового масштаба. «Но зачем приводить эти цифры, —
спросят люди, оберегающие наш покой, — мало нам того, чем ны-
нешние 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 населе-
ние, — удивительно. Им тоже почему-то нужен неосведомленный,
лишенный средств самозащиты обыватель...
Еще один радионуклид — радий-226 (226Ra) — имеет иную био-
графию. Этот многокомпонентный а-, р~, у-излучатель (за счет до-
черних) с довольно большим периодом полураспада (1600 лет) дол-
гое время пользовался популярностью у приборостроителей в ка-
честве возбудителя люминофоров в светящихся красках. И хотя
1 Яковлев А. Омут памяти. М.: «Вагриус». 2000. С. 255.
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 запре-
щено (ни о разрешении, ни о запрете население, разумеется, не
оповещалось). И хотя все последние годы тихо, не волнуя населе-
ние, из этих приборов изымали радиоактивные детали (при ремон-
те часов — стрелки и циферблаты), и сегодня радий-226 — самый
«вышедший из-под контроля» источник ионизирующей радиации.
...Однако подобное делали далеко не все. «Изготовление люми-
несцентных 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 «До-
зиметр сделаем сами» [11], автор был приглашен в институт на ул.
Расплетина, где ему, предварительно погрозив уголовным пресле-
дованием за всю его деятельность, показали «правильные» прибо-
ры. Однако, к искреннему удивлению институтских профессиона-
лов, они почему-то почти не реагировали на излучение тумблера,
снятого со щитка немецкого бомбардировщика, сбитого под Моск-
вой 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 соблазня-
ла 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 ра-
диоизотопами, «вышедшими из-под контроля», тем выше, чем об-
ширнее область их применения. В немалой степени это относится
к радиоизотопам, которые используются в медицинской практике
[8]. Нижеследующий перечень поможет сориентироваться и среди
них:
26
77
Источники ионизирующей радиации
Источники ионизирующей радиации
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
гтазных болезней. Радий-226 используется для получения радона-
222. Галлий-72 применяют для диагностики и лечения костных
опухолей. Таллий-199, -201 — при исследованиях нарушений сер-
дечно-сосудистой системы, для венографии. Таллий-204 применя-
ют в качестве аппликаторов в дерматологии и офтальмологии. Ит-
трий-90 используется в виде коллоидных суспензий, микросфер,
гранут при лучевой терапии опухолей кожи и подкожной клетчат-
ки. для терапии злокачественных новообразований, расположен-
ных на поверхности тела, опухолей мозга, основания черепа, ги-
пофиза. 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 ра-
дио.хирургия. Фосфор-32 — диагностика и лечение злокачествен-
ных опухолей. Висмут-206 используется в виде коллоидного рас-
твора для лечения лимфогранулематоза и лимфатической лейке-
мии. Тантал-182 применяют для внутритканевой у-терапии в виде
отрезков проволоки, покрытых слоем золота или платины («отре-
зающего» p-излучение тантала). Кислород-15 используется для ис-
следования легочной вентиляции, скорости кровотока, процесса
поглощения кислорода в сердечной мышце и головном мозге. Мо-
либден-99 используется в качестве материнского радионуклида
(генератора) те.хнеция-99п1. Последний в форме различных фарма-
кологических препаратов используют для визуализации внутрен-
них органов, оценки состояния шитовидной железы, слюнных же-
лез, сердца, крупных сосудов, скелета, головного мозга и пр. (вво-
димое 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 злокачест-
венных опухолей. Йод-131, -125 — диагностика (широкое приме-
нение) и лечение. Радон-222 используют при лечении ряда хрони-
ческих 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 более1). Кобальт-60 используется в качестве ис-
точника у-излучения в технике и медицине, «заряда» кобальтовой
пушки. Рутений-106 применяют в аппликаторах при лучевой тера-
пии 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, ко-
нечно, 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 метолом .меченых ато-
мов — чрезвычайно проста. Радиоизотоп, добавленный в стабиль-
ный элемент, может сделать «видимым» распределение этого эле-
мента в той или иной структуре, поскольку как химический эле-
мент 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» ка-
лия). 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, кад-
мий-109, ртуть-203, алюминий-26, скандий-46, углерод-14, оло-
во-113 и -121, свинец-212, гафний-175 и -181, фосфор-32, су-
рьма-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, пал-
ладий-103, иридий-190, -192 и -194, платина-197.
Радионуклиды используются и в так называемом активацион-
ном анализе. Этот метод определения качественного и количест-
венного состава вещества основан на измерении излучения радио-
активных ядер изотопов, образовавшихся в этом веществе под
воздействием потока нейтронов, заряжен чныхастиц (протонов
и др.) или у-квантов, излучаемых специальным источником. Ины-
ми словами, вещество, реагируя на внешнее облучение, само ста-
новится источником ионизирующего излучения, спектр которого
его и выдает.
1 В свете нынешних знаний лечение радоном вызывает большие сомнения,
поскольку сиюминутный эффект — уменьшение суставных болей и т. п. — может
быть оплачен очень тяжелыми последствиями в будущем (онкология, генетические
повреждения).
29
Источники ионизирующей радиации
Источники ионизирующей радиации
Такого рода источники используют в разведке полезных иско-
паемых (радиационный каротаж), в промышленности, в, химиче-
ском производстве и пр. Заметим, что из-за высокой активности
(ею компенсируют малую чувствительность радиационного детек-
тора, принимающего переизлучение) они представляют особую
опасность.
В том или ином конструктивном оформлении источник иони-
зирующей радиации может использоваться для просвечивания от-
ветственных 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. Маг-
ний-21 — генератор протонов. Барий-133 и -137m — стандартные
излучатели в гамма-спектроскопии. Радий-226 используют для из-
готовления радий-бериллиевых источников нейтронов, в гамма-
дефектоскопии металлов, в генераторах радона. Ртуть-205 — в ак-
тивационном анализе. Алюминий-28 и таллий-206 — в актива-
ционном анализе. Европий-152 — в гамма-дефектоскопах. Плуто-
ний-239 применяют для изготовления атомных электрических бата-
рей, в качестве источников питания электрокардиостимуляторов,
в нейтронных источниках. Америций-241 применяется в дефекто-
скопах, плотномерах, толщиномерах; в качестве источника мяг-
ких у-квантов, при изготовлении источников энергии с низкой
тепловой мощностью, а также источников a-излучения, применя-
емых для снятия статических зарядов. Кюрий-242 и -244 исполь-
зуют в легких и компактных источниках тепла и электроэнергии.
Калифорний-252 — в нейтронно-активационном анализе, в геоло-
горазведке и при добыче полезных ископаемых, в сталелитейной,
химической, нефтеперерабатывающей и угледобывающей про-
мышленности. Титан-51 — в активационном анализе. Азот-13 —
в активационном анализе сталей. Сурьма-124 применяется в каче-
стве 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 толщи-
ны, гаммаграфия). Полоний-210 используется для изготовления
полоний-бериллиевых источников нейтронов, в изотопных гене-
раторах 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, гид-
ротехническое, водохозяйственное, гражданское и промышленное
строительство, при строительстве автомобильных дорог, в орошае-
мом и осушаемом земледелии, почвоведении.
ПР-1025М — плотномер радиоизотопный. Рабочий источ-
ник: l37Cs, активность — 6,35 10'° Бк; контрольный: l37Cs, актив-
ность — 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 си-
стемах автоматического регулирования.
РПП-1 — радиоизотопный плотномер переносный. Источник:
I37Cs, у-поле на расстоянии 1 м — 2,3 • КГ8 Р/с.
Прибор используется для измерений плотности в элементах
строительных и промышленных конструкций в полевых условиях.
РПП-2 — радиоизотопный плотномер переносный. Источник:
I37Cs, у-поле на расстоянии 1 м — 5,8 • 10'8 Р/с.
Прибор используется для измерения плотности бетонов и грун-
тов в поверхностном слое глубиной до 30 см.
ВПГР-1 — влагомер поверхностно-глубинный радиоизотопный.
Источник: плутоний-бериллиевый, излучающий 5 • 104 нейтрон/с.
Используется для измерения объемной влажности грунтов, бе-
тонов и других материалов неорганического происхождения в гид-
ромелиоративном 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: |47Рт, активность — 1О7...1О8 Бк.
31
Источники ионизирующей радиации
РВПП-1-П1В1 — влагомер-плотномер радиоизотопный перенос-
ный. Источники: I37Cs, у-поле на расстоянии 1 м — 5,8 • 10’8 Р/с;
плутоний-бериллиевый, излучающий 5 • 104 нейтрон/с.
РТК-1 — прибор радиоизотопный многоцелевой. Источник: I37Cs,
активность — 1,3 • 1010 Бк.
РИД-6М — радиоизотопный извещатель дыма. Активность а-ис-
точника 1,85 • 105 Бк. Рентгеновское и у-поле на поверхности при-
бора — 0,3 мР/ч.
Прибор предназначен для обнаружения очагов загорания по
появлению дыма.
Среди «вышедших из-под контроля» источников радиации изве-
щатели дыма опасны не только своей массовостью, но и тем, что по-
сле 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 неосторож-
ности или из любопытства, это уже по-настоящему опасный источ-
ник радиации.
«...Целый ящик пожарных извещателей, содержащих радиоак-
тивный 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 при-
веден далеко не полный список излучателей, активность которых
много выше.
В какой мере может быть опасен такой источник? Извлечен-
ный из своего свинцового контейнера — в высшей мере (эта
«расстрельная» формула здесь вполне уместна). Но если в непо-
врежденном виде такой излучатель смертельно опасен ближайше-
му окружению, то разрушенный и рассеянный он нанесет всему
живому не менее серьезные, а лишь менее очевидные поврежде-
ния.
Радионуклиды входят и в криминальный оборот...
В 1977 году правительство США недосчиталось 3,5 т плутония и
высокообогащенного урана... Более того, вообще неизвестно, ско-
лько 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...
32
Источники ионизирующей радиации
В Японии обнаружено 70 кг неучтенного оружейного
плутония...
В 1994 году в Удмуртии раскрыта группировка, через руки кото-
рой 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 плугония-239... [25, с. 132, 133].
Радиационные детекторы
Радиационные детекторы
Практически единственным доступным радиолюбителю датчи-
ком 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 га-
логена — хлора или брома. К электродам прикладывают высокое
напряжение, которое само по себе не вызывает каких-либо раз-
рядных 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 ча-
стицей. Первичные электроны, ускоряясь в электрическом поле,
ионизируют «по дороге» другие молекулы газовой среды, порож-
дая все новые и новые электроны и ионы. Развиваясь лавинооб-
разно, этот процесс завершается образованием в межэлектродном
пространстве электронно-ионного облака, резко увеличивающего
его проводимость. В газовой среде счетчика возникает разряд, ви-
димый (если баллон прозрачный) даже простым глазом.
Обратный процесс — возвращение газовой среды в ее исход-
ное состояние — происходит под действием содержащегося в ней
галогена, который способствует интенсивной рекомбинации за-
рядов. Но этот процесс идет значительно медленнее. Отрезок
времени, необходимый для восстановления радиационной чувст-
вительности счетчика и фактически
определяющий его быстродействие —
так называемое «мертвое» время, — яв-
ляется важной паспортной характери-
стикой счетчика.
+1)пит
Рис. 4. Схема включения
счетчика Гейгера
Галоген — расходуемая часть газовой
среды счетчика. Но эта часть столь вели-
ка, что в режиме фонового счета ее хва-
тило бы на столетия (наработка по гало-
гену, например, счетчика СБМ20 составляет не менее 2 • 1О10 им-
пульсов).
Счетчики такого типа называют галогеновыми самогасящими-
ся. Отличаясь самым низким напряжением питания, превосход-
ными параметрами выходного сигнала и достаточно высоким бы-
стродействием, они оказались особенно удобными для примене-
ния в качестве датчиков ионизирующего излучения в бытовых
приборах радиационного контроля.
Счетчики Гейгера способны реагировать на самые разные виды
ионизирующего излучения — а, £, у, ультрафиолетовое, рентге-
новское, нейтронное. Но реальная спектральная чувствительность
счетчика зависит от его конструкции.
Чаще встречаются счетчики с цилиндрическим баллоном, вы-
полненным из нержавеющей стали толщиной 0,05....0,06 мм. Бал-
лон в таком счетчике является и его катодом. Спектральная чувст-
вительность такого тонкостенного счетчика ограничена у- и жест-
ким р-излучением.
Счетчики со стеклянным баллоном чувствительны лишь к у-из-
лучению (стекло толщиной в I мм для p-излучения является почти
непреодолимой преградой). Катодом в таких счетчиках служит
тонкий проводящий слой, нанесенный на внутреннюю поверх-
ность стекла. Практически полностью теряет чувствительность к
P-излучению и счетчик с толстостенным (более 0,2 мм) металли-
ческим баллоном.
В счетчиках Гейгера, предназначенных для регистрации мягко-
го p-излучения, делают специальные окна из очень тонкой слю-
ды.
Окно рентгеновского счетчика изготавливают из бериллия, а
ультрафиолетового — из кварцевого стекла.
В счетчик нейтронов вводят бор, при взаимодействии с кото-
рым 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 импуль-
сов, возникающих в единицу времени — скорость счета счетчика
Гейгера, — зависит от уровня ионизирующей радиации и напря-
35
54
Радиационные детекторы
Радиационные детекторы
Рис. 6. Зависимость скорости счета
в счетчике Гейгера от уровня ионизирую-
щей радиации при ие слишком высоких ее
уровнях
—.-------------------1-----•---,-----► Еу
0,2 0,4 0,6 0.6 ТО 1,2 МэВ
Рис. 7. «Ход с жесткостью» в счетчике
СБТ9
Рис. 5. Типичная зависимость скорости счета от напряжения питания в галогеновых
самогасящихся счетчиках Гейгера (а); оиа же в счетчике СБМ20 (б)
жения на его электродах. Типичный график зависимости скорости
счета от напряжения питания U„„T 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 участ-
ка. Ему соответствует N(UP) — скорость счета в этом режиме. На
рис. 5, б приведена зависимость N(UnHT) для счетчика СБМ20, на-
ходящегося в поле ионизирующей радиации, примерно в 1000 раз
превышающей уровень естественного радиационного фона.
Зависимость скорости счета от уровня радиационного облу-
чения счетчика — важнейшая его характеристика. График этой
зависимости имеет почти линейный характер, и поэтому неред-
ко 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 счетчи-
ка 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 фо-
ну1. 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 (же-
сткости) ионизирующих частиц. На профессиональном жаргоне
график этой зависимости называют «ходом с жесткостью». В ка-
кой мере эта зависимость важна, показывает график на рис. 7.
«Ход с жесткостью» будет влиять, очевидно, на точность проводи-
мых измерений.
Не обсуждая вопрос о том, нужна ли высокая точность измере-
ний бытовому радиометру, заметим, что подобные приборы про-
1 «Фон» в дозиметрии имеет почти тот же смысл, что и «шум» в радиоэлектро-
нике — в обоих случаях речь идет о принципиально неустранимых воздействиях на
аппаратуру.
37
Радиационные детекторы
Радиационные детекторы
Рис. 8. Включение трехэлектродного счетчика Гейгера (а); зависимость его радиаци-
онной чувствительности от напряжения на управляющем электроде (б)
мышленного изготовления отличаются от любительских лишь
коррекцией счетчика Гейгера по жесткости. Для этого на него на-
девают «рубашку» — пассивный фильтр. Этот фильтр должен, во-
первых, «отрезать» посторонние излучения (прежде всего, р-излу-
чение), и, во-вторых, своей приблизительно обратной по отноше-
нию к счетчику жесткостной характеристикой скомпенсировать
«ход с жесткостью» самого счетчика. Некоторые из промышлен-
ных дозиметров учитывают также и спонтанную активность счет-
чика Гейгера.
То, что счетчик Гейгера является лавинным прибором, имеет и
свои минусы — по реакции такого прибора нельзя судить о перво-
причине его возбуждения. Выходные импульсы, генерируемые
счетчиком Гейгера под действием а-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 пре-
делах от напряжения начала счета до выхода на плато: Uni1Te[UHc,
UminJ. Но этот режим весьма неустойчив, и в сколько-нибудь серь-
езных 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 простран-
ства, в котором возможны лавинные вспышки. На рис. 8, а пока-
зана схема включения такого счетчика, а на рис. 8, б — зависи-
мость его радиационной чувствительности от напряжения на
управляющем электроде.
38
Однако трехэлектродные счет-
чики Гейгера широкого распро-
странения не получили. Причина в
генераторе Uynp. Электроника, учи-
тывающая реальную радиационную
чувствительность двухэлектродного
счетчика Гейгера, оказалась проще,
нежели этот высоковольтный ис-
точник.
В бытовых дозиметрических
приборах быстродействие счетчика
Гейгера не является сколько-ни-
будь лимитирующим фактором (че-
ловек должен обнаружить источник
радиации до того, как это быстро-
действие ему потребуется). Поэто-
му нет необходимости включать
многоанодный счетчик Гейгера так,
Рис. 9. Включение многосекционного
счетчика Гейгера для работы в полях
ионизирующей радиации высокой ин-
тенсивности
как это обычно рекомендуют справочники (рис. 9). Постоянная
времени при прямом объединении даже всех десяти анодов счетчи-
ка 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 a-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 (Ец = 5,16 МэВ). Пробег в воздухе его а-час-
тиц около 3,5 см. Слюда плотностью 2,8 г/см3 (она плотнее возду-
ха примерно в 2200 раз) и толщиной 10 мкм (10'3см) эквивалентна
воздушной «подушке» толщиной 2200 10'3 = 2,2 см. То есть, счет-
чик со слюдяным окном 10-микронной толщины сможет обнару-
жить излучение плутония-239, если сблизится с ним практически
вплотную. Во всяком случае, «зазор» между излучателем и счетчи-
ком должен быть меньше 3,5 — 2,2 = 1,3 см.
Из счетчиков отечественного производства слюду примерно та-
кой толщины имеют СБТ7 и СБТ11. Еще тоньше слюда в счетчи-
ке СБТ9 (4...5 мкм), но из-за маленького окна (0,2 см2) его а-чув-
39
Радиационные детекторы
ствительность очень невелика. Но — и это важно! — не равна ну-
лю, как у многих других.
Практически непригодны для обнаружения a-излучения счет-
чики 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 ме-
таллические счетчики Гейгера (более 40 см).
В приложении 2 приведены основные параметры самогася-
щихся галогеновых счетчиков Гейгера отечественного производст-
ва. О реальном существовании и доступности приведенных здесь
a-чувствительных счетчиков СИ9А-М, «Бета-1» и Бета-2», судить
пока трудно: в «железе» их мало кто видел...
Счетчик Гейгера — ключевой элемент в приборе радиационно-
го 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 бал-
лон с двумя электродами, наполненный газом. Так вот, этот про-
стейший 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 конт-
роля 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, способ-
ные только обнаружить радиационную «грязь». Оставим дозимет-
рию дозиметристам, если они того и на самом деле хотят...
40
Радиационные детекторы
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 продук-
ции. И свободной ее продажи с завтрашнего дня, начав с уже име-
ющихся запасов.
Еще раз обращаю ваше внимание на то, что общедоступность
датчиков ионизирующей радиации — это ключ к разрешению мно-
жества 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 Зе-
ленограда и кончая Фрунзе, готовых немедленно начать выпуск
приборов радиационного контроля для населения. Проблема од-
на — 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 гра-
ницу (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 ме-
шает это сделать?..
Представитель Средмаша: ..?
Ю. А. Израэль, председатель Госкомитета по гидрометеороло-
гии: Ваши индикаторы — это плохие приборы...
А.: Юрий Антониевич, это не плохие, а совсем другие приборы.
Органолептические и измерительные приборы вообще нельзя срав-
нивать, у них разное назначение. Заметьте, что человек как вид
сформировался, пользуясь только (!) органолептической оценкой
окружающего. Согласитесь, в этом что-то есть... Постоянный ради-
ационный контроль и минимизация облучения — это плохо? Ваша
уверенность в том, что дозиметры лучше радиационных индикато-
ров, имеет очевидные последствия: население не имеет ни тех, ни
других. Бытовых дозиметров нет потому, что они сложны и дороги,
41
Радиационные детекторы
Радиационные детекторы
а радиационных индикаторов потому, что они «плохие». Сориенти-
ровав таким образом нашу промышленность, вы внесли свой вклад
в нынешнее положение дел: не было у населения приборов дози-
метрического контроля до Чернобыля, нет их и сегодня...
...Сегодня счетчики Гейгера уже доступны радиолюбителям.
Хотя эйфория на этот счет, пожалуй, преждевременна: практиче-
ски единственное место в Москве, где можно их приобрести, —
это Митинский радиорынок (обретший наконец статус законно-
го — преследуемый милицией, он многие годы кочевал по Риж-
ской железной дороге от Покровского-Стрешнева до Малиновки).
Здесь счетчики Гейгера появились сразу после публикации в жур-
нале «Радио» описания самодельного дозиметра [15] и не исчезаю:
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 счет-
чиков Гейгера населению лишь модифицировался — он стал
экономическим...
Однако профессионалы чаще используют другой тип радиацион-
ного детектора — сцинтиллятор. Его основой служат некоторые ве-
щества — их называют фосфорами, — реагирующие на проникаю-
щую в их толщу ионизирующую частицу короткой вспышкой света.
Вот некоторые из таких веществ: NaJ • Т1 (йодистый натрий, модифи-
цированный 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)1.
Сцинтилляционный детектор, не являющийся лавинным при-
бором, 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, вы-
званной электроном). Во-вторых, он способен различать импуль-
сы, разделенные очень малыми временными интервалами, то есть
имеет, как говорят, высокую разрешающую способность. В-треть-
их, фосфоры являются, как правило, значительно более эффск-
1 Справочник, в котором можно найти нужную информацию по ФЭУ [24], за-
мечателен и тем. что в немалом его разделе газоразрядных приборов счетчики Гей-
гера даже не упомянуты.
42
тивными регистраторами ионизирующих частиц, нежели счетчики
Гейгера того же объема.
Но сцинтиллятор не просто фосфор. Для того чтобы фотопри-
емник мог зарегистрировать возможно большее число вспышек
фосфора, его помещают в светонепроницаемый металлический
баллон, внутренняя поверхность которого имеет хорошо отражаю-
щее свет покрытие (обычно это магнезия). Баллон должен иметь
очень тонкое «дно», возможно меньше ослабляющее проникаю-
щее в фосфор ионизирующее излучение, и прозрачное выходное
окно, защищающее его от неблагоприятных воздействий внешней
среды. Оптические потери, набегающие на внутрибалонных отра-
жениях и на переходе фосфор-ФЭУ, всемерно минимизируют.
Иными словами, сцинтилляционный детектор уже сам по себе яв-
ляется 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 вы-
пуск в открытую продажу тормозился еще несколько лет и после
Чернобыля), то со сцинтилляторами этого так и не случилось...
Для радиолюбителя могут представлять интерес сцинтилляци-
онные детекторы с жидкими фосфорами, которые нетрудно изго-
товить самому. В табл. 1 приведен перечень веществ, которые, бу-
дучи растворенными в ксилоле (концентрация — несколько грам-
мов 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
43
Радиационные детекторы
Окончание табл. 1
Вещество Эффективность преобразования
Фенил а-нафтиламин 0,23
р-терфенил 0,48 •
т-терфенил ] 0,20 j
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 замечате-
лен не только своей простотой. Если в этот раствор поместить, на-
пример, подозрительное на a-загрязнение зерно, то в соприкасаю-
щемся 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 сцинтилляци-
онным 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 «ор-
ганолептические» приборы, включающие в спектр воспринимае-
мого человеком и ионизирующую радиацию. Второй — порого-
вые дозиметры, способные работать в автоматизированных сис-
темах. Третий — измеряющие дозиметры того или иного назначе-
ния.
Радиационные индикаторы
К радиационным индикаторам может быть отнесен любой при-
бор, 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 сомнитель-
ное должно обнаруживаться заблаговременно, на большом удале-
нии, на следовом уровне малых концентраций.
Укажем на важнейшие отличия прибора, реагирующего на ра-
диационную опасность «органолептически». Прежде всего, он
должен обладать высокой, «полфоновой» чувствительностью, то
есть, способностью реагировать не только на появление источни-
ков радиации, но и на естественный радиационный фон. Высокая
радиационная чувствительность прибора не только позволит заме-
тить источник радиации на большом удалении, но и даст уверен-
ность 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 ионизи-
рующим излучениям, то есть установленный в нем радиационный
Детектор должен обладать возможно большей спектральной «ши-
рокополосное™». Во всяком случае, спектр его восприятия не
45
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
Рис. 10. Зависимость акустической ак-
тивности (числа щелчков в единицу
времени) в радиационном индикаторе
от уровня ионизирующей радиации
катор должен быть линеен. То
должен быть чем-то искусственно
ограничен (в измеряющих прибо-
рах это делают почти всегда).
Энергопотребление индикато-
ра должно быть сведено к вели-
чине, обеспечивающей непре-
рывную его работу так долго, как
это может потребоваться. Надо
сказать, что запас средств у ра-
диоконструктора здесь невелик:
это КМОП-микросхемы и мик-
ромощные компараторы.
Как функциональный преоб-
разователь радиационный инди-
:ть уровень ионизирующей радиа-
ции 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 дела-
ют и органорецепторы). Его обязанность — лишь довести до све-
дения. Только это!..
Простой радиационный индикатор
Его принципиальная схема показана на рис. 11.
Здесь BD1 — датчик ионизирующей радиации — счетчик Гей-
гера 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 = 1/R6C5) возникают импульсы напряжения, амплитуда которых
близка к Ц„1П = (Uc6 - 0,5) • n,/n2 = (9 - 0,5)420/8 а 450 В (Uc6 = 9 В —
напряжение питания блокинг-генератора, 0,5 В — импульсное на-
пряжение насыщения транзистора КТ3117А; п, и п2 — число вит-
ков в обмотках I и II трансформаторов). Эти импульсы через дио-
ды 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
Рис. 11. Принципиальная схема радиационного индикатора
ствует переходу блокинг-генератора в режим значительно более
высокочастотного LC-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
hDDI.2, состоит в том, чтобы преобразовать импульс, снятый с ано-
да счетчика Гейгера, в «прямоугольный» импульс цифрового стандар-
та длительностью t„Mn = 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 106 • 0,01 • 10'6 = 7 мс. В его
формировании важную роль играет резистор R2 — он ог-
раничивает ток в защитных диодах микросхемы до величины, при
которой «нулевое» напряжение на входе1 8 DD1.1 остается в пре-
делах [По].
Этот 7-миллисекундный «единичный» импульс поступает на
вход 6 мультивибратора, выполненного на элементах DD1.3 и
1 В отличие от автоматных микросхем (счетчиков, регистров и др.), входы и
выходы элементов в логических микросхемах обычно не имеют специальных обо-
значений. Мы будем различать их по номеру вывода.
47
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
а) б)
Рнс. 12. Печатная плата индикатора
Рис. 13. Монтаж оксидного конденсатора (а) и резистора (б)
ный к его выходам пьезоизлучатель трансформирует это возбужде-
ние 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 (RJ — КИМ-
0,125). Конденсаторы: Cl - К73-9; С2 - КД-26; СЗ, С7 и С8 -
КМ-6 или К10-17-26; С4 и С6 - К50-40 или К50-35; С5 - К53-30.
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, о) и вывода 7 микросхемы
(рис. 14, б).
Счетчик СБМ20 фиксируют в нужном положении с помощью
контактных стоек, которые можно изготовить, например, из канце-
лярских 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 условия1.
Мультивибратор возбуждается на частоте Fs 1/2 • 0,7 • R7 • С7 =
- 1/2 • 0,7 - 51 • 103 • 0,01 • 10’6= 1400 Гц, и парафазно подключен-
При U6e(U0]; U3e[U0J и мультивибратор может оставаться в этом
состоянии неопределенно долго. И хотя к пьезоизлучателю ВА1 приложено на™™
жение. ток в нем отсутствует и соответственно энергопотребление мультивибрато-
ра в этом режиме будет близко к нулю. Р
Рис. 14. «Прокалывающая» перемычка (а) и «заземление» выв. 7
микросхемы К561ЛА7 (б)
48
49
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
Рис. 15. Крепление ечетчика 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 сердечни-
ке МЗОООНМ (никель-марганцевый феррит) типоразмера
К16 х 10x4,5 мм (внешний диаметр х внутренний диаметр х высо-
та). Острые ребра сердечника заглаживают шкуркой и покрыва-
ют электрически и механически прочной изоляцией, например,
обматывают тонкой лавсановой или фторопластовой лентой.
Первой наматывают обмотку I, она содержит 420 витков про-
вода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сто-
рону, оставляя между ее началом и концом промежуток в 1...2 мм.
Обмотку I покрывают слоем изоляции и поверх наматывают об-
мотку II — 8 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в любой изо-
ляции — и обмотку III — 3 витка тем же проводом. Обмотки II и
III должны быть распределены по сердечнику возможно равно-
мернее. Расположение обмоток и их выводов должно соответство-
вать 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 гидроизоля-
ции, например, обматывают узкой полоской липкой изоленты
ПВХ. На плату трансформатор крепят винтом М3 с использовани-
ем 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 приклеен1 уголок-вы городка для размещения «Корунда»
(во избежание последствий разгерметизации источники питания
не рекомендуется размещать непосредственно в электронной час-
ти приборов). На этом уголке приклеены полоски того же поли-
стирола, между которыми вводится печатная плата. Плата крепит-
ся 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
1 Клей для ударопрочного полистирола нетрудно приготовить самому. В под-
ходящем растворителе — это может быть дихлорэтан, растворитель 647, RS-2
И др. — растворяют кусочки полистирола того же цвета, добиваясь консистенции
жидкого киселя. Склеиваемые поверхности смазывают этим клеем, слегка сжима-
ют и оставляют на несколько часов. Затем деталь обрабатывают обычным образом:
отпиливают излишки, заравнивают напильником, шкуркой, при необходимости
полируют (шов будет практически незаметен, если в процессе склейки в него не
попадут пузырьки воздуха).
Из ударопрочного полистирола сегодня изготавливают множество самых раз-
ных вещей: коробки для шашек, домино, запахопоглотигелей, корпуса радиопри-
емников, поддоны холодильников и пр. Для конструктора эти выброшенные за не-
надобностью веши становятся «сырьем», из которого можно вырезать пластину
нужных размеров, уголок-выгородку, декоративную решетку, стойку с запрессо-
ванным в нее металлическим вкладышем, имеющим резьбу, и многое другое.
50
51
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
С внешней стороны это отверстие может быть закрыто декоратив-
ной решеткой. На передней панели размещают и выключатель пи-
тания типа ПД9-1.
Полностью смонтированную переднюю панель вводят в корпус
прибора — коробку соответствующих размеров, изготовленную из
того же полистирола. В стенке корпуса, примыкающей непосред-
ственно к счетчику Гейгера, необходимо вырезать прямоугольное
отверстие размером 10 х 85 мм, которое во избежание ослабления
контролируемого излучения (табл. 2) можно перекрыть лишь ред-
кой 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 j
Полиэтиленовая пленка 0,05 U 1
Алюминиевая фольга 0,02 1,02 I
О возможных заменах. Счетчик СБМ20 выпускается в трех мо-
дификациях, различающихся, лишь оформлением выводов. Близок
по своим характеристикам к СБМ20 и выпускавшийся ранее счет-
чик СТС5.
Может быть заменен и пьезоизлучатель ЗП-1: излучатель ЗП-22,
имеющий те же размеры, практически пи в чем ему не уступает.
В блокинг-генераторе можно использовать любой среднечас-
тотный кремниевый транзистор, имеющий импульсное напряже-
ние 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 ка-
ких-либо других заменах необходимо обращать внимание на об-
ратный ток диода — он не должен превышать 0,1 мкА. В против-
ном случае радиационный индикатор, утеряв энергоэкономич-
ность, превратится в весьма заурядный прибор.
Индикатор преобразует кратковременный импульс тока, возни-
кающий в счетчике Гейгера под действием ионизирующей части-
цы, в акустический щелчок. И если реакция счетчика СБМ20 на
52
радиационный фон составляет, скажем, 18...23 импу-
пкгов в минуту1, то именно такое пощелкивание приоора и будет
слышать его владелец. Если же он приблизится к источнику радиа-
ции настолько, что интенсивность поля ионизирующего излуче-
ния, например, удвоится, то удвоится и частота этих щелчков .
Малогабаритные радиационные индикаторы
Принципиальная
Поинципиальная схема одного из них приведена на рис. 18.
Меньший по габаритам счетчик Гейгера (СБТ9) и миниатюрный
‘ ...Гбятяпея 4761 позволили выполнить этот инди-
источник питания (батарея 476) позволили
1 N4 = 18 ..25 имп/мин для СБМ20 - величина, полученная в
гочисленных экспериментов. И хотя указанная в справочниках фоновая С^Р°"Ь
счета Ыф< 1 имп/с (см. приложение 2) формально не расходится с этими измере-
ниями, она поначалу вводит в заблуждение. счетчи-
2 Термин «частота» здесь не совсем подходящ, поскольку возоуждение с кг ш
ка носи г случайный характер. Правильнее было бы говорить*с.числеВ в
единицу времени. Выражение «скорость счета», которым тоже часто пользуются,
имеет именно этот смысл.
53
Приборы радиационного контроля
Рис. 19. Варианты установки счетчика СБТ9
Рис. 20. Печатная плата индикатора
катор в виде значительно более компактной конструкции. Но ма-
лые размеры — не главное отличие этого прибора. Счетчик СБТ9
(рис. 19) имеет тонкое слюдяное «окно», которое делает его чувст-
вительным не только к у- и жесткому 0-излучению (оно восприни-
54
Приборы радиационного контроля
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 счет-
чика 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 опи-
санной выше технологии Разводка проводников на одной ее сто-
роне 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 канцеляр-
ской скрепки и распаивают в отверстии а с двух сторон) и охваты-
вающей 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 габа-
ритами 06 х 13 мм); С5 —- К53-30.
Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе, составлен-
ном 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 про-
вода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сто-
рону, оставляя между ее началом и концом промежуток примерно
в 1 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и поверх нее нама-
тывают обмотку II — 6 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в
произвольной изоляции — и обмотку III — 2 витка тем же прово-
дом. Обмотки II и III должны быть распределены по сердечнику
возможно равномернее и с учетом рисунка печатной платы. Фази-
ровка обмоток должна соответствовать указанной на принципиа-
льной 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 дву-
мя эластичными шайбами, подобно тому как это показано на
Рис. 16.
Переднюю панель прибора и его корпус изготавливают по опи-
санной выше технологии (рис. 17). Диаметр отверстия в передней
панели под пьезоизлучатель ЗП-12 — 24 мм.
55
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
Рис. 21. Принципиальная схема индикатора
Во избежание полной потери а-чувствительности, в стенке кор-
пуса, 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, подо-
зрительных 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 тон-
ким пластиком или алюминиевой фольгой (см. табл. !).
Источник питания индикатора — 6-вольтовая гальваническая
батарея типа 476 — имеет диаметр 13 и высоту 25 мм. Электриче-
ская емкость батарей этого типа от 95 до 160 мА • ч. Поскольку по-
требляемый индикатором ток не превышает 0,2 мА (в фоновых ра-
диационных 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 малогабарит-
ном индикаторе, принципиальная схема которого приведена на
рис. 21, это снижение в значительной мере компенсировано схе-
мотехнически.
Для этого предназначена микросхема К561ЛН21, позволившая
многократно уменьшить выходное сопротивление генератора, ра-
ботающего на пьезоэлемент ВА1 (его электрическая емкость мо-
жет 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 прие-
мы (с. 48). Разводка проводников на одной ее стороне и размеще-
ние 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 прово-
лочной 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,
С6 и С7 — КМ-6 или К10-17-26; С5 — Gloria или любой другой габа-
ритами 06 х 13 мм.
Трансформатор Т1 наматывают на кольцевом ферритовом маг-
нитопроводе М3000НМ типоразмера К16 х 10 х 4,5 мм. Его подго-
товка описана на с. 50.
Первой наматывают обмотку I. Она содержит 420 витков про-
вода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну
сторону, оставляя между ее началом и концом промежуток в
1 К561ЛН2 — одна из самых «низкоомных» КМОП-микросхем: выходное со-
противление открытого инвертора составляет лишь несколько десятков ом.
57
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
SA1
Рис. 23. Лицевая панель индикатора
Рис. 22. Печатная плата индикатора
Рис. 24. «Окна» в корпусе индикатора
1,5...2 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и по ней нама-
тывают обмотку II — 6 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в
произвольной изоляции и обмотку III — 2 витка тем же прово-
дом. Обмотки II и III должны быть распределены по сердечнику
возможно равномернее и с учетом рисунка печатной платы. Фа
зировка обмоток должна соответствовать указанной на принци-
пиальной схеме: синфазные выводы обмоток (входящие в отвер-
стие сердечника с одной стороны) обозначены точками.
Изготовленный трансформатор обматывают узкой полоской
липкой изоленты ПВХ и крепят на плате винтом М2,5 между дву-
мя эластичными шайбами так, как это показано на рис. 16.
58
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 па-
зы 3 (все из ударопрочного полистирола); 4 и 5 — контакты для
подключения батареи питания; 6 — приклеенная к передней пане-
ли 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 техноло-
ги (с. 51). В его стенках, примыкающих к счетчику Гейгера, де-
59
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
лают вырезы, показанные на рис. 24. Их можно заклеить тонкой
алюминиевой фольгой. Круглый вырез, открывающий доступ к
слюдяному «окну» счетчика и позволяющий контролировать мяг-
кие излучения, не может быть перекрыт ничем. Во всяком слу-
чае, во время работы — при сканировании поверхностей, по-
дозрительных на загрязнение мягкоизлучающими радиоизото-
пами. Во избежание повреждения слюды счетчика (се толщина
4...5 мкм) в конструкции корпуса может быть предусмотрена спе-
циальная защитная задвижка (ее положение почти никак не ска-
жется на чувствительности прибора к у- и жесткому р-излучс-
нию).
Источник питания индикатора — 6-вольтовая гальваническая
батарея типа 476. Ес хватит примерно на 500 часов непрерывно!:
работы прибора.
Индикатор с тревожной сигнализацией
В послечернобыльские времена были приняты разного рода
«временно допустимые уровни» радиационных загрязнений. Их
ионизирующее излучение, существенно превышающее естествен-
ный радиационный фон (ЕРФ), полагалось считать безопасным.
Одним из самых «безопасных» был уровень 60 мкР/ч, превышав-
ший ЕРФ примерно в 4—5 раз1.
Не принимая в принципе норм казенной «безопасности», заме-
тим, что пороговую оценку уровня радиационных излучений, по-
зволяющую «привязать чувства к цифре» — к тем же 60 мкР/ч, —
не помешало бы иметь и в радиационном индикаторе1 2 * * *.
На рис. 25 приведена принципиальная схема радиационного
индикатора, в дополнение к основной своей функции формиру-
ющего и тревожный световой сигнал в полях, превышающих
4—5 ЕРФ. Устройство повторяет описанный выше простой ра-
диационный индикатор, отличаясь от него лишь схемой форми-
рования тревожного сигнала.
Здесь элементы R8, С8, R9, R10 и С9 образуют интегрирующую
цепочку, напряжение на выходе которой иС9(на конденсаторе С9 и
1 ЕРФ на уровне моря близок к 15 мкР/ч.
2 Радиационные излучения, не превышавшие директивно установленного «бе-
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...
60
DD1 К561ЛА7
ОО2К176ЛП1
VD1.VD2.VD4 КДЮ2А
VD5 КД510А
С2 2,2 500В R2 75K
BD1
R1 С1
15М 2200
630В
С4 0.01 мк
DD1.2
DD1.1
□ D1 3
9
8
Й R3
LJ ЗМ
ВА1
ЗП-1
R5*
51к
OD1.4
сз
0.01мк
ElR7
И 430
R12 2.4K
0,22мк
VD4
R11
390к
R4
1М
С7
47мк
16В
С6
0,22мк
R8
150к
R9 2М
R10 -Ь С9
2М
-L-C8
0,22мк
4 СЮ
_ 47 мк
16В
2 У VD1
2yVD2_
VD3
СЗ
_L 3,3мк
Т 16В
HL1
КИПМ01А-1К
R6
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
t„Mn £ 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 106 0,01 • 10‘6 = 7 мс. Если частота «вспы-
шек» счетчика Гейгера превысит обычную фоновую в 4—5 раз, на-
пряжение UC9 превысит напряжение отсечки входного транзистора
в DD2 и работающий в режиме ключа выходной транзистор эгой
микросхемы включит светодиод HL1.
Светодиод практически никогда нс загорается в условиях есте-
ственного радиационного фона (вероятность появления нужной
ДЛЯ этого частотной флуктуации фона практически равна нулю).
1 Микросхема К176ЛП1 состоит из трех пар не слишком сильно связанных
ДРУГ с другом пМОП- и р.МОП-транзисторов, которые можно использовать и по-
рознь. Здесь они составляют пороговый усилитель постоянного тока, имеющий
большое входное сопротивление, которое позволило обойтись в интегрирующей
Цепочке конденсаторами относительно небольшой емкости.
Если рМОП-транзисторы с изолированным затвором, работающие в режиме
обогащения, выпускаются нашей промышленностью (КП301 и КП304), то пМОП-
тРанзисторов этого типа среди отечественных пока нет и единственный их «источ-
ник» — микросхема К176ЛП1.
61
Приборы радиационного контроля
Приборы радиационного контроля
Рис. 27. Узел световой сигнализации на ОУ КР140УД1208
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 на-
ходится 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 кото-
рой превышает 50 ЕРФ. Хотя эти «измерения» и не заменяют на-
стоящих, 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 пока-
зано на рис. 27. Здесь DA1 — операционный усилитель К140УД1208;
HL1 — светодиод красного свечения и повышенной яркости
(КИПМ01А, АЛЗО7КМ и т. п.); VT2 — любой кремниевый транзи-
стор структуры р-п-р, с усилением по току h213 > 50. В печатную плату
потребуется, конечно, внести соответствующие изменения.
При желании порог включения светодиода может быть изме-
нен. Это можно сделать подбором резистора R8 или иным отно-
шением R9/R10 (при сохранении R9 + R10s4 МОм).
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фо-
льгированого стеклотекстолита, используя описанные выше прие-
мы. 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 СБТ11 — один из лучших счет-
чиков отечественного производства.
63
Приборы радиационного контроля
Рис. 28. Принципиальная схема экономичного индикатора
64
Приборы радиационного контроля
Этот счетчик имеет тонкое (9...11 мкм) слюдяное окно значите-
льной площади (5,6 см3) и поэтому обладает достаточно высокой
чувствительностью не только к у- и жесткому р-излучению, но и к
мягкому р- и даже к а-излучению1.
Об особой опасности a-излучения мы уже говорили (а-частица
обладает чрезвычайно высокой ионизирующей способностью).
Однако быстрое торможение а-частиц в средах (даже в воздухе)
предъявляет к а-чувствительному счетчику Гейгера особое требо-
вание: он должен иметь очень тонкое, пробиваемое а-частицей
«окно». Так, например, для регистрации излучения плутония-239',
самые энергичные а-частины которого полностью поглощаются
воздушной «подушкой» толщиной 3,5 см, не годятся счетчики со
слюдяным окном толщиной 3,5/2200 > 16 мкм (слюда плотнее воз-
духа примерно в 2200 раз).
Из счетчиков Гейгера, выпускавшихся нашей промышленно-
стью на протяжении многих лет (см. приложение 2), а-чувствите-
льными могут быть признаны только СБТ11, СБТ7 и СБТ9. Но
счетчик СБТ7 уже давно, похоже, не производится, а площадь
слюдяного окна в СБТ9 так мала (около 0,2 см3), что его чувстви-
тельность к a-излучению оказывается очень небольшой (по срав-
нению с СБТ11 меньше примерно в 30 раз). Правда, судя по лите-
ратуре [14], наша промышленность приступила к выпуску новых
a-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 источни-
ка питания настолько долго, насколько это может потребоваться.
Так как основным энергопотребителем во всех здесь описанных
приборах является блокинг-генератор, преобразующий напряже-
ние батареи в нужное счетчикам Гейгера высокое напряжение3,
оценим КПД этого преобразователя.
Примем длительность импульса тока, возникающего в счетчи-
ке при его возбуждении ионизирующей частицей, равной
1 Это мог бы быть и какой-то другой материал — тонкий, прочный, способ-
ный годами сохранять газовую среду счетчика неизменной. Но слюде, судя по все-
му, пока нет достойной замены...
2 Значительные выбросы илутония-239 в результате той же чернобыльской ка-
тастрофы и длительный период полураспада этого радионуклида (более 24 тыс. лет)
сделали его фактором постоянной опасности для всей цивилизации.
3 400 В — обычное рабочее напряжение галогеновых счетчиков Гейгера.
65
Приборы радиационного контроля
t„M„ < 0,25 мс, его амплитуду — = U1IMn/RH.„p = 100/15 • Ю6 =
= 7 мкА (при и„Ш1 > 100 В счетчик гаснет, R„arp = 15 • 106 МОм —
обычная нагрузка в описанных здесь приборах) и оценим импуль-
сное энергопотребление счетчика Гейгера:
Р,п,п = и,и||ЧП = 7 • 10’6- 100 = 7 - 10-4 Вт.
Примем фоновую скорость счета Мф = 0,3 имп/с и оценим
энергопотребление счетчика в фоновых полях:
Рср < РимЛ.м,./ - 7 10-4 • 0,25 • ПУ3 / 0,3 = б . 10-7 Вт.
Поскольку энергопотребление самого блокннг-генератора
Pump = Ь„11Т1,1тр = 9 • 0,2 • 10’3 = 1,8 • IO'3 Вт, то КПД такого преобразо-
вателя 1] = Рср/Рпотр = 6 • Ю'7/1,8 • 10'3 = 3 • 10"*, то есть ц = 0,03%!
А это значит, что КПД преобразователя наверняка может быть по-
вышен.
Несложно заметить, что основным энергопотребляющим элемен-
том в преобразователе, основой которого является классический бло-
кинг-генератор, является времязадаюший 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 ю, е [Uo] и ток в резисторе R9 отсутст-
вует на протяжении почти всей паузы tnay3 = R11 • С8 = 10- 106 •
• 0,068 • 10'6 = 0,7 с. И лишь после того как напряжение на рези-
сторе R11 станет ниже 2 В (напряжения отсечки полевого тран-
зистора в DD3.1), напряжение на выходе DD2.6 станет «единич-
ным» — U, по? е [U,], — и блокинг-генератор, начав работать в
своем обычном режиме, сформирует очередной импульс.
Однако столь редкая подпитка конденсатора С2 может оказать-
ся недостаточной: появление источника радиации высокой актив-
ности может «посадить» UC2 и снизить напряжение питания счет-
чика 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 вы-
ходе DD1.2 возникает напряжение из [Uo] и на входе 3 DD3.1 созда-
ются условия для внеочередного возбуждения блокинг-генератора.
Такой способ формирования паузы позволил снизить ток, по-
требляемый радиационным индикатором в фоновых полях, до
20 мкА и соответственно увеличил продолжительность непрерыв-
ной работы прибора без смены источника питания до 3—4-х лет1.
1 Хотя энергоэкономичность прибора можно сделать и более высокой, смысла
это не имеет — почти у всех гальванических батарей ток саморазряда выше.
66
Приборы радиационного контроля
б)
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,
СИ - КМ-6 или К10-17-26; С7 - К53-30; С5, С9 - К50-35 или
К50-40.
Трансформатор Т1 наматывают на магнитопроводе, составлен-
ном из двух склеенных стопкой колец М3000НМ типоразме-
67
Приборы радиационного контроля
Ансди секций
Катоды секций
Рис. 30. Цоколевка
счетчика С Б 1'11
Рис. 31. «Врезка» счетчика
СЕТИ в корпус прибора
ра К12х 8x3 мм (то есть общая его высота 6 мм). Магнито-
провод 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 се началом и конном промежуток примерно в
1 мм. Обмотку 1 покрывают слоем изоляции и по ней наматывают
обмотку II — 8 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в произво-
льной изоляции и обмотку III — 3 витка тем же проводом. Обмот-
ки II и III должны быть распределены по сердечнику возможно
равномернее и с учетом рисунка печатной платы. Фазировка обмо-
ток 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 СБТ11 состоит из четырех секций, его цоколевка при-
ведена на рис. 30 (аноды двух секций объединены в самом счетчике
и имеют обший вывод). При низких скоростях счета (до 1000 • ТЧФ)
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.
68
Приборы радиационного контроля
Индикаторы скрытого ношения
В совсем еще недавние времена лучшим средством, позволяв-
шим 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 основании...
«А это что у вас?» — спросили автора, показывая на фотоаппа-
рат, когда он в числе других сотрудников пришел на плодоовощ-
ную базу перебирать гниющую картошку. «Слать», — распорядился
охранник. Сдал. Картошку перебрал. 11а выходе получил фотоаппа-
рат обратно. Пришел домой, проявил. Вся пленка засвечена...
Хозяин — барин, говорили копа-то. Но эгп формула не имеет
времени. А хозяином может быть н владелец гнилой картошки.
Впрочем, на самом ли деле на плодоовощной базе нет секретов?
А разве горы гниющего урожая, который совсем недавно после
«ударною труда» везли «с полей родины» в эти се «закрома», не
секрет?..
Что уж говорить о предприятиях, которые имели пусть и самое
отдаленное отношение к атомным делам. Человек со своим дози-
метром 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 пьезо-
излучатель 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
логического элемента DD1.4 (выв. 3
на рис. 11).
Но энергопотребление радиацион-
ного индикатора с электромагнитным
излучателем должно быть, очевидно,
выше. Оценим его.
Импульсный ТОК Inorp ими, ПОТребЛЯ-
емый «звуковой» частью индикатора
от источника питания при формиро-
вании «щелчка», составит:
Рис. 32. Схема подключения
телефонного капсюля
69
Приборы радиационного контроля
Lioip. имп
= Unlfr/2(R2 + Rbai).
Усредненный ток в фоновых полях — 1потр ср = 1потр имп • 1ИМП/1Ф,
где t„M„ — длительность щелчка (почти во всех приборах
t,IMn г 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 UntlT = 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 UnllT = 6 В, R2 + Rbai =
— 1000 Ом и 1Ф = 7 с (счетчик СБТ9) — 1потр. имп = 6/2 • 1000 = 3 мА и
Inorp. Ср = 3 • 0,007/7 = 3 мкА. То есть, в обоих этих почти крайних
случаях увеличение потребляемого прибором тока — соответствен-
но на 53 и 3 мкА — оказалось достаточно малым, чтобы сказаться
на продолжительности работы прибора.
Включим изготовленный прибор, положим его в верхний кар-
ман и займемся своими делами... Сначала его фоновое пощелки-
вание мы будем слышать, а потом... перестанем. Но не потому,
что в приборе что-то сломалось. Одна из фундаментальных осо-
бенностей нашего восприятия окружающего замечательна тем, что
психически здоровый человек довольно быстро перестает обра-
щать внимание на ФОН в самом общем смысле этого слова — на
все, остающиеся неизменным1. И пощелкивание прибора, вместе
с уличным шумом, шарканьем шагов и т. п., довольно быстро ста-
новится этим фоном.
Но подобно тому как обращают на себя внимание вообще ка-
кие-то перемены, немедленно будет замечено и увеличение скоро-
сти счета. То, ради чего и создан этот прибор...1 2
«И это все? — спросит разочарованный читатель. — А как же
отличить опасное от неопасного?»
1 На том основан один из самых древних способов охоты: очень медленно пе-
ремещающийся охотник не привлекает внимания жертвы.
Трудно не заметить, что жертвой подобного может оказаться и все человечест-
во. Двигаясь малозаметными шагами к худшему, мы вполне можем привести себя в
состояние, из которого уже не будет выхода... Не в том ли причина беспричинной,
казалось бы, гибели прежних цивилизаций, оставивших нам лишь свои удивитель-
ные следы?
2 Подобно тому как обращает на себя внимание исчезновение привычного
шума («звенящая тишина*), замечается и поломка прибора — исчезает очень свое-
образный его фоновый счет.
70
Приборы радиационного контроля
Ну, во-первых, как мы уже выяснили, безопасной радиации не
существует. А во-вторых... Что мы делаем с отвратительным1 по
запаху блюдом? Как относимся к совершенно незнакомому по
вкусу? Не настораживаемся ли при возникновении странного зву-
ка? 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, мож-
но тотчас же вернуться в первобытное состояние...
«Но что, — спросят, — такой примитивный прибор может об-
наружить?»
Начнем с дома...
Первое, пожалуй, что он заметит, — это старые, когда-то све-
тившие 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 ро-
да, 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 мине-
ралы...
Конечно, радиационный индикатор не оставит без внимания и
оказавшейся в бетоне стены «вышедший из-под контроля» источ-
ник радиации. Тот, о котором в свое время писали газеты (похо-
же один из перечисленных в приложении 3), будет обнаружен лю-
бым 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 зубовра-
чебном кабинете «светит» пациенту не только в зубы: затрещал ин-
дикатор, находившийся в портфеле. Рентгенологи об этом, конеч-
1 Отвратительное — отвращающее человека от чего-то — очень уместное здесь
слово.
71
Приборы радиационного контроля
но, знают и поэтому включают аппарат, отойдя от него на почтите-
льное 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 воспри-
нимающих устройств можно компенсировать высокой активностью
вводимого препарата и его жесткостью — повышенной «пробив-
ной» способностью (4-сантиметровый чугунный утюг ослабил из-
лучение этого накачанного технецием пациента лишь в четыре ра-
за'). Правда, посторонней организации для использования столь
мощных источников потребовалось бы разрешение Минздрава. Но
нужно ли оно самим себе?
Как-то странным своим ритмичным пощелкиванием радиаци-
онный индикатор обратил внимание на то, что ускоритель ФИАНа
обслуживает не только своих сотрудников, но и людей вполне по-
сторонних: прямо на тротуаре улицы Ляпунова фиксировались ра-
диационные импульсы немалой мощности (потом были произведе-
ны и измерения...).
...А как-то радиационный индикатор оживился в совсем уж, ка-
залось бы, неподходящем месте — в Палеонтологическом музее
Академии наук. Кости динозавров, оказывается, могут быть и ра-
диоактивными (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 накоп-
ление связывают с преобразованием легкорастворимых солей ура-
на, тысячелетиями омывавших эти кости, в труднорастворимые, а
потому «застревающие» в них фосфаты. Но если это так, то инди-
катор заметил лишь малую часть того, что эти экспонаты излучают
на самом деле...)
Сказал свое слово, конечно, и Чернобыль. Нс мог не сказать —
26 апреля 19S6 года в окружающую среду была выброшена масса
самых разных радионуклидов (только ядерного топлива в изуродо-
ванном 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 оказав-
шаяся в ложке земли (горшок тут же обрел первозданную чистоту)
она никак не желала делиться и потом — радиоактивность всегда
1 Интенсивность облучения объекта, нужная для постановки диагноза в меди-
цине, в геологии и др. -- показатель, позволяющий сулить об уровне технологиче-
ского развития отрасли. Да и гехнокультуры всей страны.
72
Приборы радиационного контроля
оказывалась в какой-то одной кучке. Кончилось эго тем, что ра-
диоактивная «кучка» стала невидимой даже на белой тарелке и бы-
ла снята с нес миниатюрным влажным тампоном...
Так автор познакомился с тем, что профессионалы стали назы-
вать «горячими» частицами. Это были микронных размеров спек-
шиеся частицы ядерного топлива, замедлителя, элементов конст-
рукции чернобыльского реактора и др. Ветры разносили эти лег-
чайшие частицы на тысячи и тысячи километров...
Объект был очень интересным. Тем более что в прессе о «горя-
чих» частицах Чернобыля нс упоминалось...
Если к «горячей» частице подносили дозиметр на расстоя-
ние около 1 см, то его показания превосходили уровень естествен-
ного радиационного фона в сотни раз. То есть на таком расстоя-
нии 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 присут-
ствие «горячей» частицы вообще не обнаруживалось... А если, на-
оборот, сблизиться к ней, скажем, до 0,01 м.м? Пусть и умозритель-
но... Поскольку интенсивность облучения D «мишени» связана с
расстоянием г до нее как D = k/r1 2 , то такое сближение поведет к
тому, что уровень облучения любого предмета, столь неосмотрите-
льно приблизившегося к «горячей» частице, увеличится в миллион
раз, то есть достигнет 1000...2000 Р/ч. Ионизирующее излучение та-
кой 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. Поврежде-
ны так, что нормальное их деление — деление, лишь компенсирую-
щее естественное отмирание клеток, — сменится делением быст-
рым и неподконтрольным. Тем, что мы называем раковым
заболеванием2.
Следующая встреча с «горячей» частицей произошла чуть поз-
же — принесенная с Черемушкинского рынка клубника «свети-
1 Это и происходило: «горячая» частица, севшая на эмульсионный детектор,
выжигала в нем дыру.
2 Самопроизвольное, биологически неоправданное деление клеток может быть
вызвано и другими причинами. В частности, некоторыми химическими вещества-
ми (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 полом-
ками. Со временем... По каким? Может быть, то, что мы наблюдаем — рост онко-
логических заболеваний с возрастом, — говорит именно об этом? Может быть,
смерть от рака — это и есть естественная смерть в мире живого? Ведь температур-
ная ломка структур, управляющих делением клеток, может прекратиться лишь при
абсолютном нуле.
73
Приборы радиационного контроля
лась», казалось бы, совсем немного (привозимые в Москву продук-
ты проходили тройной, как тогда утверждалось, радиационный
контроль). Но наученные опытом, проводим эксперимент: рассы-
паем клубнику в один слой и медленно переметаем над ней радиа-
ционный индикатор («окном» вниз, конечно). И в каком-то месте
лишь оживленное его пощелкивание сменяется сплошным трес-
ком. Таким образом была найдена ягода — единственная ягода! —
излучение которой превышало уровень естественного фона в сотни
раз. Однако, как и полагается для точечного источника, с расстоя-
ния в несколько десятков сантиметров ее излучение почти не заме-
чалось.
Что сделает с такой клубникой человек, не имеющий радиаци-
онного индикатора? Прежде всего, наверное,, накормит ею детей.
А как поступит человек, обнаруживший ее легкое радиационное за-
грязнение, но не подозревающий о существовании «горячих» час-
тиц? Может быть обругав себя за покупку вслепую, все это выбро-
сит. А может, и съест — не пропадать же добру из-за какой-то ма-
лости. Ведь в Москве, как заверяли ее жителей «ответственные
товарищи», все было в норме (один из приемов «работы с населе-
нием» состоял в том, что неразглашаемый ведомственный норма-
тив 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 интересует-
ся ею и мой радиационный индикатор, то полюбопытствовал: не
была ли она в Чернобыле. Была, оказывается... Но как ни интере-
сен был дальнейший разговор, внимание мое отвлекал индикатор...
Вел он себя как-то странно — то оживлялся, то лениво пощелки-
вал, хотя дистанция между нами оставалась практически неизмен-
ной. Тогда, извинившись, я принялся за поиски возможного источ-
ника радиации уже проверенным способом — сканированием «объ-
екта». 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 на-
шел «беглеца», но совсем в другом месте...
74
Приборы радиационного контроля
То, что Г. X. «схватила» дозу, она знала (хотя и была в Черно-
быле лишь несколько дней). Но го, что радиоактивный источник
существует в ней до сих лор, 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 ломоть,
по этим все и кончилось... Однако, опыт.
А как-то на прогулке (с радиационным индикатором в кармане,
конечно) был обнаружен завод цветных металлов, на который ког-
да-то завезли что-то радиоактивное...
Наверное, для демонстрации полезности приборов, контроли-
рующих радиацию «органолептически», то есть не прибегающих к
каким-либо измерениям, сказанного достаточно...
Пороговые дозиметры
Для автоматического контроля радиационной обстановки нуж-
ны приборы, формирующие сигнал тревоги при возникновении
ионизирующего излучения, уровень которого превышает некото-
рое заданное значение. Это значение — его называют порого-
вым — тем или иным способом выставляют в самом приборе. Рас-
положенный в удалении, подчас в труднодоступном месте, такой
прибор должен заблаговременно предупредить человека о надви-
гающейся радиационной опасности.
Что может стать ее источником? Например, любой из перечис-
ленных в приложении 3 излучателей, которыми обзавелись меди-
цина, 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 важней-
шей задачей служб радиационного контроля. Но по силам ли
им эта задача? Ведь для того, чтобы заметить даже самый «да-
льнобойный» из таких излучателей — у-излучатель высокой
активности, — нужно оказаться от него на расстоянии, не пре-
вышающем нескольких сотен метров. Располагают ли казен-
ные 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
времена1.
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, оказав-
шись в фабричном или заводском сырье, ожидающем перера-
ботки.
1 Основное назначение этих служб — контроль производств, имеющих дело с
источниками ионизирующего излучения. То есть они о|раничивают свою деятель-
ность практически лишь адресным контролем.
76
Пороговые дозиметры
Такой источник необходимо обнаружить в любом случае. Но
особенно важно найти его до того, как он обретет практически не-
извлекаемую форму1. Предназначенные для этих испей два прибо-
ра — стационарный и патрульный — описаны ниже.
Стационарный дозиметр-автомат
Принципиальная схема порогового дозиметра, способного об-
наружить среди перемещающихся перед ним предметов источник
у-излучения, а в подходящих условиях — и p-излучения, изобра-
жена на рис. 33.
Его радиационный детектор BD! — счетчик Гейгера типа
СБМ20. Необходимое для его питания высокое напряжение фор-
мируется как обычно: высоковольтные импульсы, возникающие
на обмотке I трансформатора Т1 блокинг-генератора, через диоды
VD1 и VD2 заряжают конденсатор С2 до напряжения 400—450 В,
который и становится источником питания счетчика Гейгера.
Импульсы напряжения, возникающие на аноде счетчика в мо-
мент его возбуждения у-квантом, приводятся к цифровому «стан-
дарту'» одновибратором, выполненным на элементах DD1.1,
DD1.2. Длительность этих импульсов — tH DDI, = 0,7 R.4 • С5 =
= 0,7 • 24 • 103 4700 • 10‘12 0,1 мс — меньше «мертвого» времени
счетчика СБМ20 и не ограничивает его быстродействия. Сформи-
рованные импульсы поступают на вход С (выв. 1) счетчика-нако-
пителя DD4 и суммируются в нем.
Но время их суммирования ограничено 1-секундным интерва-
лом: ежесекундно с таймера (микросхема DD3) на вход R счетчика
DD4 поступают короткие, длительностью tR DD4sO,7 • R9 • CIO =
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-
1 Это может произойти в результате разрушения источника ионизирующего
излучения и заражения им больших объемов и площадей. Хотя в принципе дезак-
тивация возможна и в этом случае, но большие финансовые и материальные затра-
ты могут сделать ее практически невыполнимой.
- Сброс системы — перевод всех или почти всех ее запоминающих элементов
(триггеров, счетчиков, регистров и др.) в исходное состояние — общепринятый в
электронике термин. Импульс, поданный на вход R счетчика (импульс сброса),
возвращает счетчик в исходное состояние, и на его выходах устанавливается, как
правило, лог. О — напряжение низкого уровня.
77
Пороговые дозиметры
Рис. 33. Принципиальная схема стационарного дозиметра
K7DD1-DD4
K8DD5
78
Пороговые дозиметры
ном к конденсатору С13 (на рис. 33 эго 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. По-
лучив разрешение (напряжение высокого уровня на входе CN),
DD5 начнет счет прямоугольных импульсов, поступающих с тай-
мера на его вход СР е частотой 1 Гц. Это будет продолжаться до
тех пор, пока спал напряжения на закоммутированном выходе
счетчика DD5 (на рис. 33 это выход 9) не преобразуется на выходе
DD2.4 в короткий «единичный» импульс общего сброса, перево-
дящий все запоминающие элементы прибора в нулевое состояние.
Общий сброс системы может быть осуществлен и вручную —
кнопкой SB1 «Старт».
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фо-
льгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На
рис. 34, а показана разводка проводников на одной ее стороне,
на рис. 34, о — расположение деталей. Технология изготовле-
ния, 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-6 или КЮ-17-25; СЮ, С12, С13 -
КМ-5; С8, С9 — КД-1; С6, С7 — Gloria или любой другой оксид-
ный приемлемых габаритов. ВА1 — любая 12-вольтовая пьезоси-
рена, потребляющая ток не более 1 А. Счетчик BD1 — СБМ20 в
двухцокольном исполнении.
Трансформатор Т1 отличается от трансформатора простого ра-
диационного индикатора (см. с. 50) лишь обмоткой I: здесь она
имеет 310 витков, намотанных проводом ПЭВ-2-О,О7.
В собранном без ошибок приборе потребуется лишь правильно
выставить порог его срабатывания. С одной стороны, он должен
надежно зафиксировать появившийся источник радиации, с дру-
гой — вероятность ложного срабатывания прибора должна быть
достаточно малой1.
1 Строго нулевая вероятность невозможна здесь в принципе.
79
Пороговые дозиметры
110
а) б)
Рис. 34. Печатная плата дозиметра
Радиационная чувствительность прибора — уровень наведенно-
го 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/Ыф = 8-60/20).
80
Пороговые дозиметры
Можно было бы, казалось,
без особых затруднений сни-
зить порог включения тре-
вожного сигнала: простым
переключением конденсатора
С13 на выход 4 (выв. 5) счет-
чика DD4, то есть установив
порог Nnop = 4. Но это пове-
дет к тому, что время от вре-
мени прибор будет подавать сигнал тревоги без каких-либо на то
Рис. 35. Коммутация DD4 для Nnop=10
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 N,j>/60 = 20/60 = 0,3 ими), очень невелика.
Конечно, порог включения тревожного сигнала может быть и
более высоким — достаточно переключить конденсатор CI3 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, N,lop = 9 (заком-
мутированы выходы 8 и I DD4), Nnop= 10 (закоммутированы вы-
ходы 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 появив-
шийся поблизости источник радиации. Укажет тем, кого это в
первую очередь и касается (чтобы не подрывать «трудовой энтузи-
азм масс», можно, конечно, поставить не слишком громкую сире-
ну лишь у себя в кабинете).
В качестве источника питания можно взять герметичный кис-
лотный аккумулятор Y1.2-12 (напряжение 12 В, емкость 1,2 А - ч,
габариты 97 х 43 х 57 мм, вес 0,52 кг), никель-кадмиевый аккуму-
лятор (например, ЮКНГ-3,5) и даже батарею, составленную из га-
льванических элементов (например, из восьми последовательно
включенных элементов 373). Вообще подойдет любой 12-вольто-
вый источник, если его емкость будет достаточной для продолжи-
тельной работы прибора в дежурном режиме (потребляемый им в
этом режиме ток не превышает 1,5...2 мА), а наибольший отдавае-
81
Пороговые дозиметры
К коллектору
VT3
R1
270
HI 2 HL1’HL3
HLZ U500U4F
Рис. 36. Световая тре-
вожная сигнализация
мый ток будет достаточен для питания пьс-
зосирсны (для АС-10 — 0,25 А).
Тревожный акустический сигнал можно
продублировать световым, например, крас-
ными светодиодами большой яркости, вклю-
чив их так, как показано на рис. 36. Посколь-
ку потребляемый такой цепочкой ток неве-
лик (около 20 мА), их может быть несколько.
Если прибор может оказаться в очень си-
льном радиационном поле, способном за
счет большой скорости счета «посадить» от-
носительно маломощный источник питания
схему прибора можно ввести цепь R15VD4
счетчика Гейгера, в
(показана штриховой). В режиме тревоги она увеличит частоту
блокинг-генератора и соответственно частоту подпитки конденса-
тора С2. Номинал R15 — 10... 15 кОм.
Блок питания счетчика Гейгера в этом приборе можно выпол-
нить и так, как это сделано в микромощном радиационном инди-
каторе (рис. 28). В этом случае подпитка высоковольтного конден-
сатора будет происходить при каждом срабатывании счетчика Гей-
гера, 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-вольтовыс счетчики Гейгера, имеющие как меньшую по
сравнению с СБМ20 радиационную чувствительность (СБМ21,
СБМ10 и др.), так и большую (СБМ19, СБТ10А и др.). Потре-
буется лишь, руководствуясь изложенными выше соображения-
ми, 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 преду-
предил 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-
82
Пороговые дозиметры
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 расследова-
ние...»
Радиоактивный лом был бы обнаружен таким прибором мгно-
венно 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 ак-
тивности наших дозиметрических с"ужб. Беда нс пришла внезап-
но, а была лишь внезапно обнаружена — между радиационным за-
грязнением завода и его обнаружением могли пройти годы. Это
при том, что владелец даже самого простого радиационного инди-
катора 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 железнодо-
рожных переездов, около светофоров, у естественных или наме-
ренно созданных дефектах дорожного покрытия и т. п. Причина
понятна — нужна хотя бы одна полноценная экспозиция.
При контроле пешеходов прибор располагают в местах их ес-
тественной концентрации и неспешного перемещения: у эскала-
тора метрополитена, на трапе самолета, в дверях, у турникетов
и т. п.
Однако в некоторых случаях широковещательная тревога мо-
жет быть нежелательна и на самом деле, например, по оператив-
ным соображениям. Тогда пьсзосирсну выносят в сторону и свя-
зывают с радиационным блоком той или иной линией связи.
Обычно проводной, но если сделать это не удастся (проблемой
может стать, например, прокладка проводов под бетонным полот-
ном 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 ис-
точников ионизирующего излучения. Он отличается от стационар-
ного лишь тем, что выполнен в виде легкой и компактной конструк-
83
Пороговые дозиметры
DD1.1C5 4700 DD1.2 DD4.1
Рис. 37. Принципиальная схема патрульного дозиметра
R12 3M
84
Пороговые дозиметры
ции, которая может использоваться подвижными патрульными
службами.
Принципиальная схема прибора приведена на рис. 37. Здесь
VT1, Т1 и др. — блокинг-гснератор, заряжающий конденсатор С2
до напряжения, достаточного для питания счетчика Гейгера BD1.
На элементах DD1.1, DD1.2 собран одновибратор, который пре-
образует импульсы, возникающие на аноде счетчика Гейгера в мо-
мент его возбуждения ионизирующей частицей, в импульс цифро-
вого «стандарта» длительностью t, । DD!; == 0,7 • R4 • С5 =
= 0,7 • 24 • 103 4700 • 1012 = 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 те-
чение одной секунды. Этот Г секундный интервал формируется
таймером, выполненным на микросхеме DD5, — спады прямоуго-
льных 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 счет-
чик 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 до-
стижении этого порога по спаду напряжения на выходе DD1.3
триггер, составленный из элементов DD2.1 и DD2.2, будет переве-
ден в «единичное» состояние, и на выходе DD2.1 установится на-
пряжение высокого уровня. Это напряжение разрешит возбужде-
ние элементов микросхемы DD3 1024-герцовым меандром, посту-
пающим с выхода F счетчика DD5, и пьезоэлемент ВА1,
парафазно подключенный к выходам DD3.3 и DD3.4, выдаст тре-
вожный акустический сигнал.
Продолжительность звучания тревожного сигнала — 2...3 с.
Именно такое время потребуется для формирования спада на вы-
ходе 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), возвращаю-
щий счетчики и триггер прибора в исходное состояние.
Печатную плату изготавливают из двустороннего фольгирован-
ного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм: на рис. 38 показана
разводка проводников и расположение деталей. Технология изго-
85
Пороговые дозиметры
Рис. 38. Печатная плата патрульного дозиметра
86
Пороговые дозиметры
товления, приемы монтажа, принятые обозначения описаны выше
(см. простой радиационный индикатор).
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 при-
емлемых габаритов. ВА1 — ЗП-1 или ЗП-22. Счетчик BD1 — двух-
цокольный 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.дежИ 1ПотР.тР — то-
ков, потребляемых прибором в дежурном режиме и в режиме тре-
воги, от напряжения источника питания ипит.
Таблица 3
Unwri В 1потр. деж> мА 1потр. тр> мА
10 0,8 5
9 0,65 5
8 0,44 5
7 0,29 4
6 0,2 1,5
Рис. 39. Варианты включения телефонного капсюля:
а — с сохранением DD3; б — без DD3
87
Пороговые дозиметры
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
>0(0 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 со-
брались обнаруживать, находятся в многокилограммовых свинцо-
вых контейнерах и не должны «светить» так уж сильно. Не зря...
Дело именно в свинце, которому нынешние «деловые люди» нахо-
дят иное применение. А выброшенный источник начинает само-
стоятельное 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.РО1Г.И (прил. 3) со своими шестистами миллиардами (!!!)
распадов в секунду и габаритами 014 х 0,6 мм не сразу обнаружит-
ся и среди мелких монет...
Конечно, хранение или транспортировка такого источника
без контейнера — акция самоубийственная. Но ведь наши «дело-
вые люди», не отягощенные излишним образованием, народ сме-
лый...
Мощный источник ионизирующей радиации, подвергшийся
разрушению, войдя в большие объемы до того нейтральной мате-
рии, 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
Пороговые дозиметры
«облака» таких загрязнений проще обнаружить. Активность такого
«облака» может довольно медленно расти и еще медленнее убы-
вать.
Ниже мы рассмотрим пороговые дозиметры, предназначенные
для обнаружения как точечных источников ионизирующей радиа-
ции, так и объемных.
Высокочувствительный дозиметр-автомат
Этот прибор самостоятельно ведет непрерывный радиацион-
ный контроль и формирует сигнал тревоги при появлении источ-
ника радиации, создающего радиационное поле, лишь немного
превышающее естественный радиационный фон.
Дозиметр состоит из двух частей: выносной радиационной го-
ловки и анализирующего блока.
Принципиальная схема головки приведена на рис. 41. В каче-
стве 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 кото-
ром скорость счета почти не зависит от напряжения на аноде
счетчика, — 350...450 В), а потому оно может уменьшаться (это
DD1.3
DD1 4
VD4\ 7
VT1
КТ3117А
VD3
DD1 2
TR4H
змщ
DD1 1
R3 75к
С7
1000
10j о
C2_LR2 15М
3300 “Г
630В
С5
47мк
16В
X/VD2
- -VD1 С6 2,2 500В
С1 З.Змк 16В
VD1, VD2 КДЮ2А
VD3 КД510А
VD4 Д9Б
BD1-BD5CBM20
DD1 К561ЛА7
BD1
BD5
13
R5
100к
Рис. 41. Принципиальная схема выносной радиационной головки
высокочувствительного дозиметра
89
Пороговые дозиметры
будет происходить по мере разряда питающей батареи) без сколь-
ко-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 кото-
рой счетчик опять становится непроводящим. Однако возникаю-
щий на его аноде «треугольный» высокоимпедансный импульс не-
пригоден 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
tllMn = 0,7 • R5 • С7 = 0,7 100 103 10-9 = 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 - K53-3O; 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 импуль-
сы, следующие соответственно с частотой 1 Гц и 1024 Гц. Счетчик
DD5 переключается спадами одногерцовых импульсов. Если кон-
денсатор С4 будет подключен к выходу 3 счепшка DD5 — так, как пока-
зано на рис. 43, то через 3,5 с на выходе элемента DD2.4 будет сфор-
90
Пороговые дозиметры
Рис. 42. Печатная плата выносной головки
мирован короткий (tc6p = 0,7 • С4 R6 = 0,7 • 27 • 103 • 10'9 = 19 мкс)
«единичный» импульс, возвращающий все счетчики прибора в ис-
ходное состояние. Так формируется (t„3M = 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 t„34 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 < t„3M) = NnOp, то дальнейший счет в DD3 будет за-
блокирован (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-
91
Пороговые дозиметры
DD1.1 003
Рис. 43. Принципиальная схема анализирующего блока
92
Пороговые дозиметры
ская головка ВА1, включенная в его коллекторную цепь, воспро-
изведет этот тон акустически.
Так формируется сигнал тревоги, который будет звучать до появ-
ления очередного импульса сброса. После чего цикл — ожидания или
тревоги — повторится. Для того чтобы сигнал тревоги был не слиш-
ком коротким, введены конденсатор СЗ и резистор R4, задерживаю-
щие счет в DD5 на время = 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 3 • 106 • 10 б = 2 с.
Печатную плату анализирующего блока изготавливают из дву-
стороннего 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-
93
Пороговые дозиметры
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
КЮ-176; С5, С6 — любые оксидные конденсаторы подходящих
размеров.
Динамическая головка BAI мощностью не менее 0,5 Вт должна
иметь сопротивление звуковой катушки нс менее 25 Ом.
В работе прибора определяющими являются два параметра:
/длительность измерительного интервала tllM и порог включения
тревожной сигнализации N„op.
Каким быть tH3M, зависит от поставленной задачи. Измеритель-
ный интервал должен быть очень коротким, если под радиацион-
ный контроль ставится, например, автотранспорт на трассе (луч-
ше — в местах естественного его подтормаживания). Но может
быть и продолжительным, если подозрительный источник нс
столь подвижен. Подключив конденсатор С4 к выходу 3 (выв. 7)
счетчика DD5, выставим t„3v = 3,5 с (после сброса DD4 на его вы-
ходе 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 чрезмер-
ное 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 счет-
чик DD3 в положение N„op.
Нс вдаваясь в детали расчета вероятностей тех или иных собы-
тий в заданных временных интервалах, заметим, что вероятность
ложной тревоги в приборе с выставленными здесь t,l34l = 3,5 с и
Nnop = 18 будет настолько мала (строго нулевой она нс может быть
в принципе), что это вряд ли произойдет за все время эксплуата-
ции прибора.
Оценим радиационный порог прибора — уровень поля, по до-
стижении которого включится сигнал тревоги. Примем фоновую
активность пяти счетчиков СБМ20 — их реакцию на естественный
радиационный фон (ЕРФ) — равной = 90 имп/мин и опре-
делим среднее число фоновых импульсов N^,' на интервале
94
Пороговые дозиметры
t„3M = 3,5 с: N<j,' = Ыф • t„3M/60 = 90 • 3,5/60 = 5,25 имп. Отсюда не-
трудно вычислить и радиационный порог включения тревожного
сигнала: Ктр = Nnop/5,25 = 18/5,25 s 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 сигнала1.
Порог его включения можно понизить до 2,5 ЕРФ, если выста-
вить Nnop ~ 24 (входы 5 и 6 элемента DD1.2 подключают к выв. 10
и 11 счетчика DD3) и tH3M = 6,5 с (конденсатор С4 подключают к
выв. 5 счетчика DD5). Вероятность появления 24-х фоновых им-
пульсов в 6,5-сскундном интервале (среднее число фоновых импу-
льсов примерно 9,8) также будет достаточно мала.
Анализирующий блок прибора никаких особых забот конструк-
тору нс доставит. Но условия эксплуатации радиационной голов-
ки — нередко под дождем и снегом, в пыли и т. п. — потребуют от-
нестись к се конструкции с особым вниманием. Безусловно долж-
ны быть обеспечены как механическая се прочность, так и
влагозащита. Но и то и другое затруднено здесь тем, что сами счет-
чики Гейгера должны быть открыты для контакта с источником и
самого мягкого из доступных им ионизирующих излучений. Так,
если мы нс 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
I — корпус головки (ударопрочный полистирол); 2 — плата счет-
чиков; 3 — электронная плата; 4 — алюминиевая фольга или плас-
тик толщиной нс 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 се 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 D® — к уровню
радиационного фона, измеренного этим же прибором, —
Dcp/D(!, = Ктр и есть порог включения сигнала тревоги.
1 При более аккуратной оценке радиационной чувствительности прибора по-
требовалось бы учесть то, что некоторая доля (примерно 0,2N(j>) обязана не
внешнему облучению счетчика Гейгера, а внутренним причинам: спонтанной элек-
тронной эмиссии его катода и радиоактивности, пусть и чрезвычайно малой, эле-
ментов его конструкции.
95
Пороговые дозиметры
Рнс. 45. Конструкция выносной головки
Экспериментальная оценка выставленного временного интер-
вала t„3M требует времени. Будем считать t,l3M пригодным, если, ска-
жем, за неделю непрерывной работы в условиях радиационного
фона прибор ни разу не выдаст ложной тревоги. В противном слу-
чае либо увеличивают Nnop, либо уменьшают t„34. А поскольку и то
и другое ведет к увеличению Ктр — порога включения сигнала тре-
воги, то описанный выше эксперимент по определению радиаци-
онной чувствительности прибора потребуется повторить.
Важным параметром для автономно работающих приборов яв-
ляется их энергоэкономичность. В табл. 4 приведены зависимости
Ьеж и 1тр — токов, потребляемых прибором в дежурном режиме и в
режиме тревожной сигнализации — от напряжения источника пи-
тания прибора ипи1.
Таблица 4
Опит, В 1деж) Ijp, 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 ис-
точником 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
Пороговые дозиметры
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 — пьезосирсну типа АС-10. Нужный для
се питания 12-вольтовый источник должен быть способен отдать
ток 0,25 А. Это может быть герметичный кислотный аккумуля-
тор 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 по-
следовательно включенных гальванических элементов 373, 343 и
даже тех же 316.
От 12-вольтового источника можно питать и сам дозиметр. Не-
обходимое для этого напряжение UnilI = +8...9 В можно сформиро-
вать так, как показано на рис. 46 (если нет необходимости мини-
мизировать ток, потребляемый прибором в дежурном режиме, то
работающие на микротоках стабилитроны К.С106А можно заме-
нить одним обычным 9-вольтовым, например Д814Б; в этом слу-
чае R10 = 1 кОм).
Такому прибору найдется применение не только в цехах заво-
дов или в борьбе с криминалом...
Традиционный у нас способ наведения порядка сжиганием не-
нужного хлама, не слишком умный вообще, сегодня становится
по-настоящему опасен. Попавший в костер радионуклид не толь-
ко нс утеряет своей радиоактивности, но и обретет самую опасную
для человека форму -- станет аэрозолем, летучей взвесью, проник-
нет в его легкие и нанесет такие повреждения, какие не могли бы
возникнуть и при самом сильном внешнем облучении1.
1 Свой вклад в отравление воздуха вносят, конечно, и продукты горения со-
временных нерадиоактивных материалов, тех же пластиков, например.
97
Пороговые дозиметры
Рис. 47. Установка дозиметра на оконной раме
Добавим к этим «очистительным» кострам пожары в лесах, за-
грязненных радионуклидами (того же Чернобыля); пожары на
предприятиях, имеющих дело с радиоактивными препаратами; не
исключим и «деловых» хозяйственников, тайно сжигающих за-
грязненные радионуклидами отходы своих производств (спецути-
лизация стоит денег). Одним словом, контроль дымов, подозри-
тельных на радиоактивность, может оказаться делом вполне актуа-
льным 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 бездна 2; на внутрен-
ней — анализирующий блок 4, в нижней части которого распола-
гают источник питания 5. Для проверки на радиоактивность до-
ждя 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 раз-
мещения контролирующего дозиметра и, прежде всего, от его бли-
зости к месту возможного радиапионого выброса. А потому по
своим параметрам и конструктивному оформлению он должен
удовлетворять ряду довольно жестких требований.
98
Пороговые дозиметры
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 минимиза-
цией, и особенно в дежурном режиме, может быть обеспечена
длительная автономная работа прибора. Ведь электрическая ем-
кость его собственного источника питания редко превышает 1 А ч.
Конечно, этот источник должен сохранять свою работоспособ-
ность во всем диапазоне возможных температур.
Третье — габариты. Прибор должен быть небольшим, его раз-
мещение и камуфляж не должны вызывать особых проблем.
Четвертое — дозиметр должен иметь канал адресной передачи
тревожного сигнала. Даже в тех редких случаях, когда удается про-
ложить проводную линию, она остается ненадежной, подвержен-
ной случайным и намеренным обрывам. И конечно, демаскирую-
щей 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 кото-
рого были учтены перечисленные факторы, приведена на рис. 48.
Здесь BD1 — датчик ионизирующей радиации — счетчик Гей-
гера 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 • 10’6s 2 Гц) в
фоновых радиационных полях, обеспечивая тем самым чрезвычай-
но малое энергопотребление прибора в дежурном режиме. Но при
каждом срабатывании счетчика Гейгера «нулевой» импульс на вхо-
де 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 бло-
кинг-генератор формирует внеочередной импульс подпитки кон-
денсатора 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 на-
пряжения, который приводится к цифровому «стандарту» одно-
99
Пороговые дозиметры
Рис. 48. Принципиальная схема автономного дозиметра с радиоканалом
100
Пороговые дозиметры
вибратором, выполненным на элементах DD1.1, DD1.2. При каж-
дом 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 ис-
точник — микросхема DD3, работающая в режиме генератора инф-
ранизкой частоты. Период следования импульсов на ее выходе 15
(выв. 5) - Тк(с) = R9(MOm) • С9(пФ)/7 103 = 15 • 0,033 • 106/7 • 10’ ~
= 70 с. Длительность импульсов сброса, возникающих на выходе
DD2.1, - tR = 0,7 R7 С7 = 0,7 • 20 • 103 1000 1012 s 14 мкс.
Порог включения тревожного сигнала зависит от того, к како-
му из выходов счетчика DD4 будет подключен вход DD2.2. Если
это 2“, а за время t < Тк счетчик DD4 успеет набрать число N = 2П,
то возникшее на этом выходе напряжение высокого уровня сни-
мет запрет на возбуждение низкочастотного мультивибратора
(DD2.5, DD2.6 и др.). Этот мультивибратор, формируя импульсы с
частотой Рнч s 1/1,4 * R13 - Cl 1 = 1/1,4 • 3 - 106 - 0,1 - IO 6 = 0,3 Гц,
начинает периодически включать—выключать питание радиопе-
редатчика (ключ — транзистор VT2) и звуковой мультивибра-
тор (DD2.3, DD2.4 и др.), формирующий сигнал с частотой
F34= 1/1,4 R11 С10 = 1/1,4 51 103 - 0,01 10 6 s 1400 Гц.
Радиопередатчик собран на транзисторах VT4 (задающий гене-
ратор) и VT5 (усилитель мощности). Частота его несущей задана
кварцевым резонатором ZQ1 *, а ее девиация (используется частот-
ная модуляция несущей) зависит от изменения напряжения на ва-
рикапе VD7, то есть от напряжения на выходе звукового мульти-
вибратора.
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фо-
льгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На рис. 49
показана разводка проводников и расположение деталей. Техноло-
гия 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 — Cl 1, С13, С17 — КМ-6 или К10-17-26; С12, С14 - С16 - КД-1;
С8 — Gloria или любой другой габаритами 0 6x13 мм.
1 В нашей стране для охранных целей выделены пока два частотных канала:
с несущими 26945 кГц и 26960 кГц.
101
Пороговые дозиметры
9В
+
Рис. 49. Печатная плата дозиметра
К антенне
Трансформатор Т1 наматывают на ферритовом кольцевом маг-
нитопроводе М3000НМ типоразмера К.16 х 10 х 4,5 мм. Его подго-
тавливают к намотке так, как описано на с. 50.
102
Пороговые дозиметры
Первой наматывают обмотку I, она содержит 420 витков про-
вода ПЭВ-2-0,07. Намотку ведут почти виток к витку, в одну сто-
рону, оставляя между ее началом и концом промежуток в
1,5...2 мм. Обмотку I покрывают слоем изоляции и поверх нее на-
матывают обмотку 11 — 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 воз-
можно равномернее, с учетом рисунка печатной платы. Фазировка
обмоток должна соответствовать указанной на принципиальной
схеме: синфазные выводы обмоток (входящие в отверстие сердеч-
ника 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 Гейге-
ра, 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 «хо-
лодного» (по в/ч) ее конца. Катушки подстраивают карбонильны-
ми сердечниками М3 х 8 мм.
Для подключения антенны на печатной плате монтируют ме-
таллический уголок (см. рис. 52) под гнездо разъема СР-50-73Ф, в
которое будет включаться либо антенна от портативной Си-Би ра-
диостанции (Dragon SY-101 и др.), либо вилка разъема СР-50-74Ф,
смонтированная на конце фидера полноразмерной Си-Би ан-
тенны.
Для настройки передатчика потребуется частотомер и высоко-
частотный (>30 МГц) вольтметр со шкалой до 3 В, а в заключите-
льной фазе — Си-Би радиостанция, имеющая канал с частотой
fZQi и FM детектор.
Передатчик переводят в режим настройки: соединяют прово-
лочной перемычкой эмиттер и коллектор транзистора VT2 (тем са-
мым подают на передатчик постоянное питание); соединяют с
«землей» левый (рис. 48) вывод кварцевого резонатора ZQ1, иск-
лючая тем самым «увод» его частоты еще не настроенными эле-
705
Пороговые дозиметры
Рис. 50. Установка катушек
L2/L3 на плате
Рис. 51. Каркас
катушки L1
Рис. 52. Уголок для установки
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 откло-
нение в 200...300 Гц, в противном случае меняют резонатор), а его
мощность Рвых = 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>
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
104
Пороговые дозиметры
Если мощность передатчика оказалась недостаточной, уточня-
ют емкость конденсатора С14 — существует такое ее значение,
при которой Рвых достигает максимума.
Затем снимают перемычку с кварцевого резонатора, и сместив-
шуюся из-за этого частоту задающего генератора возвращают к
прежнему значению подстройкой индуктивности L1 (если ZQ1 воз-
буждается на основной гармонике, число витков в L1 уменьшают
до 20...25).
Для того тггобы передатчик работал в режиме генерации тревож-
ного сигнала, снимают перемычку с транзистора VT2, а вход 3 DD2.2
подключают к шине +9 В. Качество излучаемого сигнала контроли-
руют Си-Би радиостанцией, имеющей FM-детектор и канал с часто-
той несущей fZQ1, — по наилучшему качеству звучания уточняют
окончательное положение подстроечного сердечника в катушке L1.
Для контроля режима работы к шине питания передатчика мож-
но подключить светодиод HL1 (на рис. 48 показан штриховой).
Работа самого дозиметра зависит от t„JM — временного интерва-
ла между импульсами сброса счетчика DD4 (то есть от номиналов
R9 и С9 в генераторе инфранизкой частоты) и 2" — того выхода
счетчика DD4, к которому подключен вход элемента DD2.2.
Поскольку этот прибор рассчитан на обнаружение относительно
медленно изменяющихся уровней радиационного загрязнения, изме-
рительный интервал t113M в нем может быть значительно более длитель-
ным, нежели в описанных выше приборах. Здесь принят tH3M = TR = 70с.
Такой относительно большой измерительный интервал позво-
лил увеличить радиационную чувствительность прибора. В дози-
метре с большим t„3U может быть выставлено N„op — пороговое число
импульсов в счетчике DD4, — лишь ненамного превышающее чис-
ло фоновых импульсов Иф. Причина в том, что по мере увеличения
t„3M измерение становится все более точным (AN(t, = к^Мф) и со-
ответственно все меныпей становится вероятность ложной трево-
ги — выхода прибора, находящегося в поле фоновой радиации, в
тревожный режим.
При = 20 имп/мин (счетчик СБМ20) за время t,nM = 70 с счет-
чик 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 2’, 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).
105
Пороговые дозиметры
Рис. 53. Внешний вид
дозиметра
ник питания («Корунд»
Какой из выходов счетчика DD4 сле-
дует задействовать? Если 25, то время от
времени прибор будет подавать сигнал
тревоги без каких-либо на то оснований.
Правда, отличить такую тревогу от на-
стоящей несложно: при появлении ре-
ального загрязнения тревожные сигналы
будут следовать один за другим. Преиму-
щество же такого включения в том, что
прибор будет реагировать даже на отно-
сительно небольшое превышение наве-
денного радиационного поля над фоно-
вым; D/Эф = 32/23 = 1,4.
Если будет задействован выход 26 DD4,
то порог тревожной сигнализации увели-
чится ло D/Оф = 64/23 = 2,8, но зато лож-
ные срабатывания прибора будут чрезвы-
чайно редкими. А закоммутировав выход
27, получим порог D/Оф s 128/23 = 5,7. Но
сигнал ложной тревоги в таком приборе
нс возникнет, скорее всего, никогда.
Дозиметр может быть скомпонован
так, как показано на рис. 53. Его корпус
можно склеить из уларопрочного поли-
стирола неброского цвета. Во избежание
последствий возможных протечек источ-
и т. п.) размещают в нижней части прибо-
ра. 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 пол-
ностью заварен в тонкий полиэтилен (внутрь его можно положить
мешочек с силикагелем).
Для приема радиосигналов дозиметра годится любая Си-Би ра-
диостанция с FM детектором, имеющая радиоканал с несущей
fZQi. Если станция будет снабжена полноразмерной антенной
(GP, полуволновый штырь или др.), а к корпусу антенного разъ-
106
Пороговые дозиметры
ема дозиметра будет подключен кусок монтажного провода дли-
ной 1... 1,5 м (он может быть просто брошен на землю), то даль-
ность связи и при такой «игрушечной» мощности его передатчика1
может достигнуть 1... 1,5 км. Дальность связи увеличится сше боль-
ше, если к дозиметру будет подключена полноразмерная Си-Би ан-
тенна.
«Водяной» дозиметр
Еще один путь поступления радионуклидов в окружающую
среду — различные водные стоки: от канализационных труб до ру-
чьев и рек. Но если радиационное загрязнение воздушной среды
может быть и не умышленным, то загрязнение стоков почти все-
гда имеет адресата: где-то находится предприятие, избавляющееся
от своей радиоактивной «грязи» водным путем.
Принципиальная схема дозиметра, предназначенного для не-
прерывного контроля водной среды, показана на рис. 54 (радиа-
ционная головка) и рис. 55 (анализирующий блок и радиопередат-
чик).
Принципиальная схема радиационной головки почти нс отли-
чается от соответствующего фрагмента автономного дозиметра-ав-
томата (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 фо-
льгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 56 по-
казана разводка проводников и расположение деталей. Технология
изготовления платы, приемы монтажа, принятые обозначения и
прочес 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 га-
баритами 06 х 13 мм.
Трансформатор Т1 ничем нс отличается от трансформатора в
дозиметре с радиоканалом (с. 103).
Радиационная головка выполняется в виде герметичной конст-
рукции, способной продолжительное время находиться в воде, при-
чем сам счетчик Гейгера ничем от нес нс должен быть изолирован.
1 Мощность передатчиков в радиофицированных игрушках до 10 мВт.
107
Пороговые дозиметры
Рис. 54. Принципиальная схема головки «водяного» дозиметра
Возможная конструкция головки показана на рис. 57. Ее кор-
пус склеивают из листового ударопрочного полистирола, обращая
особое внимание на герметичность двух узлов: места выхода счет-
чика 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 полисти-
рола1 и приклеивают к корпусу прибора по срезам а—а.
Не меньшее внимание должно быть обращено и на герметич-
ность самого шнура. Совершенно непригодны обычные самодель-
ные — несколько монтажных проводников, втянутых в виниловую
трубку. Малейшее ее повреждение закончится тем, что головка бу-
дет заполнена водой.
Полностью собрав головку и убедившись в ее работоспособно-
сти, герметизацию завершают тем, что в свободное место уклады-
вают небольшой мешочек с силикагелем (влагопоглотитель) и на-
клеивают крышку. Если герметизация проходных узлов и все
1 Конечно, они могут быть и круглыми, изготовленными па токарном станке.
108
Пороговые дозиметры
VT1 КТ3107И
Рис. 55. Наземный блок дозиметра
K8DD2-DD4
109
Пороговые дозиметры
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 тре-
вожный радиосигнал.
Измерительный интервал t113M — время, на протяжении которо-
го будет выясняться радиоактивность воды, — формируют микро-
схемы 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,13M = 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 интервалом на входах R счетчиков DD2,
DD3 и DD4 будут возникать короткие импульсы, возвращающие
эти счетчики в исходное состояние.
Если за время t„3M число импульсов, поступивших на вход
С счетчика DD2, достигнет 2”, а входы элемента DD1.2 будут под-
ключены к выходу 2” DD2, то на выходе DD1.2 возникнет сигнал
О, который заблокирует поступление новых импульсов на DD2 и,
110
Пороговые дозиметры
Рис. 57. Конструкция корпуса головки
Рис. 58. Герметизация счетчика Гейгера
Рис. 59. Герметизация шнура
открыв транзистор VT1, подаст питание на радиопередатчик. Пе-
редатчик возбудится на частоте fZQ2', 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 = 20 имп/мин, то
среднее число фоновых импульсов, возникающих на интервале
tliw = 159 с, составит m = N<j> • t,„M/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 наве-
денного 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 s 4,8. И если при К = 2,4 ложная тревога будет возникать
очень редко, то при К = 4,8 этого не произойдет, скорее всего, ни-
когда. Но нужно ли это? Ведь отличить ложную тревогу — единич-
ный сигнал — от настоящей — серии сигналов — довольно просто.
А то, что прибор время от времени будет подавать «признаки жиз-
ни», не так уж и плохо. При том условии, конечно, что они адресо-
ваны человеку, знакомому с этой особенностью прибора.
1 Как уже отмечалось, пока в охранных системах разрешено использовать
лишь два частотных канала: 26945 кГц и 26960 кГц.
Ill
Пороговые дозиметры
а)
03,5
б)
Рис. 60. Печатная плата наземного блока
112
Пороговые дозиметры
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 tH3M 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 двусто-
роннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На
рис. 60, а показана разводка проводников, на рис. 60, б — расположе-
ние деталей. Технология изготовления платы, приемы монтажа, при-
нятые 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, СИ — 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 вит-
ков), 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 карбони-
льными 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 под-
ключена 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 из-
готавливают из неброского по цвету ударопрочного полистирола.
Для защиты от осадков всю конструкцию, включая антенну от Си-
Би «портативки», можно заварить в полиэтиленовый «чулок».
113
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 воз-
можным, оценка удельной активности самого источника. Прибо-
ры, 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 D х Т называют до-
зой. Существуют истинные дозиметры — их называют накапливаю-
щими, — которые действительно измеряют дозу. И если человек
постоянно носит такой прибор при себе, то по его показаниям су-
дят и о дозе, полученной «носителем».
С накапливающими дозиметрами — приборами профессиона-
лов — обычные люди почти не встречаются. А известные нам дози-
метры на самом деле являются лишь измерителями D — интенсив-
ности поля ионизирующей радиации. Собственно, бытовой прибор
и должен быть таким: измерение D и быстрый выход из зоны, где
D » (D^ — уровень естественного радиационного фона) — это
то, что может позволить себе человек, не обязанный по долгу служ-
бы находиться «под лучом».
Еще меньше оснований называть дозиметром прибор, измеряю-
щий 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 измери-
тельными приборами. Можно, конечно, этим возмущаться. Но
опыт показывает, что попытки ввести в живой язык строгую тер-
минологию принимаются им далеко не всегда.
К таким приборам относится и описываемый ниже радиолюби-
тельский дозиметр, измеряющий D в мкР/ч, и продуктовый дози-
метр, оценивающий радиационное загрязнение продуктов пита-
ния в Бк/кг.
114
Дозиметры
Радиолюбительский дозиметр
Принципиальная схема прибора приведена на рис. 62. Здесь
BD1 — счетчик Гейгера типа СБМ20, чувствительный к у- и р-из-
лучениям широкого спектра. Схема преобразователя напряжения,
формирующего необходимое счетчику высокое напряжение, ана-
логична рассмотренным выше.
То же назначение и у одновибратора, выполненного на элементах
DD8.1, DD8.2: при каждом срабатывании счетчика Гейгера на выхо-
де одновибратора (выв. 11 DD8.1) формируется «единичный» им-
пульс длительностью = 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 счет-
чик — собран на микросхемах DD4-DD7. Состояние этого счетчи-
ка отображается на жидкокристаллическом табло HG1.
Тактовый генератор прибора собран на микросхеме DD1. 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 ну-
левое состояние «единичным» импульсом, который возникает на
выходе элемента DD9.4 при включении прибора. Длительность
этого импульса tc6p= 0,7 • Rl 1 • Cl 1 = 0,7 • 3 • 106 • 0,15 • 10'6 s 0,3 c.
Первые поступающие co счетчика Гейгера импульсы воздейст-
вуют лишь на счетчик DD3.1. Он переходит из состояния 0 в со-
стояние 7 после первого импульса, в состояние 2 — после второго
и так пока на его входе CN (выв. 1) не возникнет напряжение из
[U|J. 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 Гн), задает tH3M — длительность измерительного интервала. Он бу-
дет переключаться до тех пор, пока на выходе конъюнктора, обра-
зованного резистором R10 и диодами VDm (выход этого конъюнк-
тора — анодная шина его диодов), не возникнет напряжение из
[Ui |. Так, например, если в наборе VDm будут задействованы толь-
ко три нижние диола (см. рис. 62), то это произойдет, как только
115
Дозиметры
001 К176ИЕ12
002 К176ИЕ1
003 К561ИЕ10
DD4-DD7 К176ИЕ4
008, 009, К561ЛА7
0010К561ЛЕ5
VD1. VD2 КД102А
VDn, VDm КД522Б; VD3 КД5ЮА
Рис. 62. Принципиальная схема
счетчик DD2 окажется в состоянии 56 (32+16+8 = 56), то есть че-
рез 55,5 секунды после начала счета (первый спад на выходе S1
DD1 возникает через 0,5 с после сброса этого счетчика). Как толь-
116
Дозиметры
HG1 ИЖЦ5-4/8
радиолюбительского дозиметра
ко это состояние будет достигнуто, дальнейший счет и в DD2, и в
DD4-DD7 будет заблокирован (лог. О на входе 6 DD8.4 и входе 2
DD8.3), а в счетчике DD3.2, наоборот, начат (лог. 1 на входе 8
117
Дозиметры
2 отв./ 3.5
Рис. 63. Печатная
DD9.2). 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 при-
бора в исходное состояние. И начнется новый цикл измерения.
118
Дозиметры
плата дозиметра
Внимание оператора к результату измерения привлекает тона-
льный 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 счет-
чика DD4-DD7 еще до окончания измерительного интервала. Для
Z/9
Дозиметры
Рис. 64. Печатная плата ЖКИ
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 прои-
зойдет, если наведенное поле превысит естественный радиацион-
ный уровень примерно в 600 раз) на выходе элемента DD10.4 воз-
никнет 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
Дозиметры
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Технология изготовления
плат, приемы монтажа, принятые обозначения и прочес 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-6 или К10-17-26; С5, СЮ - Gloria
или любой другой габаритами 06 х 13 мм; С7, С8 — КД-1.
Трансформатор Т1 нс отличается от описанного на с. 50.
Плату табло крепят на основной плате винтами М2 х 15 (отвер-
стия М2 в ней для крепления), используя трубчатые опоры высо-
той 10... 12 мм. Для соединений между платами используют тонкий
гибкий монтажный провод.
Основную плату устанавливают на переднюю панель прибо-
ра — пластину 120 х 90 х 2,5 мм, изготовленную из ударопрочного
полистирола, к которой приклеен уголок-выгородка для «Корун-
да» и опора для закрепления печатной платы прибора. На перед-
ней панели монтируют также выключатель питания типа ПД-9-1 и
пьезоизлучатель ВА1. По месту в ней делают и отверстие для про-
пуска 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, рас-
положение и число диодов в которых, возможно, потребуется
уточнить.
Как известно, некоторая часть формируемых счетчиком Гейге-
ра импульсов обязана нс внешней радиации, а внутренним при-
чинам — спонтанной эмиссии катода, микроизлучсниям элемен-
тов конструкции И др. No — число этих импульсов — в хороших
счетчиках Гейгера относительно невелико и составляет
Н)/Мф = 0,15...0,25, где Nfjl — общее число импульсов, возникаю-
щих в счетчике Гейгера, находящегося в поле естественной ради-
ации (D<p = 15 мкР/ч).
Техника учета No проста. Так, если фоновая скорость счета
счетчика Гейгера равна 18 имп/мин, из которых 3 импульса нс
имеют отношения к внешней радиации (No = 3), то при одноми-
нутной экспозиции достаточно заблокировать прохождение на
счетчик DD4-DD7 первых трех импульсов. Это число и должно
быть набрано в конъюнкторе VDn. Соответственно, экспозиция
121
Дозиметры.
DD2
Рис. 65. Вариант включения конъюнкторов
для VDn= 2 и VDm= 34
t„3M — 60 с должна быть на-
брана в конъюнкторе VDm.
То есть нужно закоммутиро-
вать оба эти конъюнктора
так, как показано на рис. 62.
Но это частный случай.
В общем случае это делают
так. В конъюнкторе VDn наби-
рают число' No, а в конъюнк-
торе VDm — экспозицию 60 с.
И с таким прибором направляются к уличному табло, на котором
указан — 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 измере-
ний. Для того чтобы на шкале прибора была цифра, соответствующая
(а не N„3M), время измерения должно быть равно t„34 = D([> • 60/N„3M,
а вместо N’o должно быть набрано число No = No • t1134/60.
Так, например, если на месте измерения уровень радиационно-
го фона был Бф = 12 мкР/ч, а прибор с выставленным No = 4 по-
казал NH3M = 21, то длительность измерительного интервала долж-
на быть сокращена до t„3M = D([> • 60/N„34 — 12 • 60/21 = 34 с, а «сле-
пыми* должны быть лишь N’o - No tH3M/60 = 4 • 34/60 = 2 импульса.
То есть, конъюнкторы R7, VD„ и R10, \7Отдолжны 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/г2 (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, сближе-
ние даже относительно слабого источника радиации с «мишенью»
может повести к сильнейшему ее облучению, пусть и очень лока-
льному, почти точечному. Но может ли такое быть?
1 Поскольку прямое определение спонтанной и.мпульсаиии Nq счетчика Гейге-
ра невозможно (на Земле нет мест, где Оф = 0), и этого параметра нет в справоч-
ных данных счетчиков, некоторые представления о No можно получить по фоно-
вой скорости счета и радиационной чувствительности счетчика (Рф сводят к нулю
экстраполяцией).
122
Дозиметры
О «горячих» частицах, разносимых ветрами микрофрагментов
Чернобыльского реактора и легко проникающих в организм чело-
века, тогда не писали. Да и теперь об этом мало что известно. А по-
тому не будет лишним процитировать следующее:
...«Как правило, доза радиации, полученная людьми в резуль-
тате Чернобыльской катастрофы, ничтожна — 0,1—0,2 бэр, то есть
в 100 раз меньше, чем люди получают при рентгеноскопии желуд-
ка. Но среди здоровых клеток в организме жителей загрязненного
региона оказались клетки с десятками хромосомных нарушений,
таких, как если бы человек попал под безусловно смертельное об-
лучение мощностью в тысячи рад. По всей видимости, в организме
таких людей есть альфа-излучатель, скорее всего, крупица плуто-
ния, настолько маленькая, что ее присутствие невозможно зареги-
стрировать современными приборами. Альфа-частицы, пролетая
сквозь клетки, находящиеся на их пути, «рвут» множество хромо-
сом. Никто сейчас не знает, опасно ли это и к каким последствия.м
может привести в будущем». (Директор Гематологического научно-
го центра РАМН акад. А. Воробьев. Чернобыль — это взрыв неве-
жсства//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 все-
го живого. Клетки постоянно делятся, но в сформировавшемся ор-
ганизме 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 ка-
кой-либо надобности в них. Этот процесс называют раковым рос-
том ткани. Между первопричиной — ракообразующим повреждени-
ем клетки (группы клеток) — и следствием — формированием несо-
вместимой с жизнью опухоли — могут пройти годы и десятилетия.
Другая биологическая структура — ген, большая молекула —
носитель наследственной информации. Интенсивное его облуче-
ние может повести к новому состоянию гена, к его мутации, с ко-
торой будет связано дефективное развитие потомства облученно-
го. Здесь время, отделяющее первопричину от следствия (рожде-
ние дауна, например), исчисляется уже поколениями.
' Размеры клеток варьируют в широких пределах: от 0,1—0,25 мкм (некоторые
бактерии) до 150—160 мм (яВио страуса). Наиболее мелкие тканевые клетки жи-
вотных — например, клетки мозжечка -- имеют длину около 4 мкм.
123
Дозиметры
И хотя вес это носит вероятностный характер, а задержка «нака-
зания» не позволяет в каждом отдельном случае с уверенностью свя-
зывать причину и следствие, накопившийся статистический мате-
риал никаких сомнений в той и другой связи уже не оставляет...
Но каким образом может произойти столь нежелательное сбли-
жение источника радиации с живыми структурами? Основных пу-
тей два: радионуклиды могут попасть в организм человека с пи-
щей 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 нс означает, что этот продукт и на самом деле
«чист». И хотя «нормы» допустимого радиационного загрязнения
продуктов питания с тысяч Бк/кг, которые были законными со-
всем 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 ис-
следуемым продуктом, и электрически связанного с ней анализи-
рующего 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, преобразую-
щий высокоимпсдансный импульс напряжения, возникающий
на аноде счетчика Гейгера в момент его возбуждения ионизи-
рующей частицей, в прямоугольный импульс длительностью
tuMi) 0,7 • R.10 • С7 - 0,7 • 120 • 10' • 4700 • 1012 = 0,4 мс на низко-
омном выходе, который может быть передан без заметных иска-
жений по длинной проводной линии.
124
Дозиметры
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). Конден-
саторы: 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 мон-
тажа описаны выше (см. рис. 16).
Счетчик СБТ10 — лучший счетчик Гейгера для продуктового
лизиметра. Печатная плата для головки с этим счетчиком (ее из-
готавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита
толщиной 1,5 мм) показана на рис. 67 (а — монтажная ее сторо-
на, б — размещение деталей). Монтаж производят как обычно
(см. рис. 12—14).
Корпус головки склеивают из листового ударопрочного поли-
стирола толщиной 2 мм (рис. 68). Корпус имеет внутреннюю пе-
регородку, к одной стороне которой крепят счетчик Гейгера, к
125
Дозиметры
Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик СБТ10
другой — винтом М2 к стойке А — смонтированную и вставлен-
ную в пазы С плату. Габариты корпуса: в плане — 93 х 73 мм (ши-
рина самого счетчика — 68 мм), высота корпуса — 57 мм. Расстоя-
ние между обрезом корпуса и самим счетчиком не должно превы-
шать 1...2 мм. С внешней стороны на корпус наклеивают полоски
полистирола (А на рис. 69), которыми он будет опираться на вы-
ступы В на измерительной кювете.
Счетчик СБТ10 имеет 10 отдельных секций. Но поскольку в
продуктовом дозиметре он не будет работать на предельных ско-
ростях, 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 анализирую-
щим блоком, может служить любой достаточно мягкий трехжиль-
126
Дозиметры
ный кабель. Его нетрудно
изготовить и самому. В сня-
тую с какого-либо провода
экранирующую оплетку вво-
дят два многожильных про-
вода в тефлоновой изоляции,
и все это вводят в винило-
вую трубку подходящего
диаметра.
Измерительную кювету
изготавливают из того же ли-
стового полистирола, что и
корпус головки (рис. 69).
В плане она имеет те же раз-
меры — 93 х 73 мм. Глубина
кюветы должна быть не ме-
нее 25 мм.
В процессе измерения го-
ловка 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.
Рис. 69. Головка дозиметра и измерительная
кювета
127
Дозиметры
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-друго-
му (рис. 70).
Рис. 70. Вариант включения
микросхемы DD1
Печатную плату изготавливают
из двустороннего фольгированного
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
На рис. 72, а показана монтажная
се сторона, на рис. 72, б — разме-
щение деталей.
В плату с двух сторон впаивают
четыре гнезда под 2,5-мм штыри
от подходящего разъема (два шты-
ря 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 кре-
пится 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
128
Дозиметры
Рис. 72. Печатная плата головки под счетчик СИ8Б
129
Дозиметры
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 не-
сколько таких счетчиков. К сожалению, резкое снижение чувстви-
тельности металлических счетчиков в области мягких р-излучений
ничем не может быть компенсировано.
Плата, на которой устанавливают шесть счетчиков СБМ20, по-
казана на рис. 73. Ее изготавливают из одностороннего фольгиро-
ванного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Электронную часть головки размещают на другой плате (изме-
нения 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 монтаж-
ная се сторона (а) и размещение деталей (б).
Рис. 74, а. Печатная плата электронного блока
130
Дозиметры
Рис. 74, б. Печатная плата электронного блока
Рис. 75. Компановка головки со счетчиками СБМ20
Электронную плату устанавливают на плату счетчиков на че-
тырех трубчатых опорах А высотой 14 мм и крепят винтами
М2,5 х 16 мм. Собранный блок устанавливают в корпус на опо-
рах В (рис. 75) и крепят четырьмя винтами М2,5 х 10 мм. Мате-
риал корпуса — листовой ударопрочный полистирол толщиной
2 мм.
Анализирующий блок
Его принципиальная схема приведена на рис. 76. Основа бло-
ка — пятиразрядный счетчик, выполненный на микросхемах
DD2-DD6. Состояние четырех его младших разрядов отображает-
ся 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 калиб-
ровке прибора — при обычных измерениях счетчик DD6 почти
всегда остается в нулевом состоянии).
131
Дозиметры
HG1
ИЖЦ5-4/8
Рис. 76. Принципиальная схема анализирующего блока продуктового дозиметра
132
Дозиметры
Тактовый генератор анализатора, работающий на частоте квар-
цевого резонатора ZQI, выполнен на микросхеме DD1. На ее вы-
ходе ТЗ (выв. 15) формируются прямоугольные импульсы, следую-
щие с частотой 128 Гц. Они используются для управления жид-
кокристаллическим табло. С выхода F (выв. II) снимаются
импульсы, следующие с частотой 1024 Гц, которые необходимы
для формирования звукового сигнала. С выхода М (выв. 10) — им-
пульсы, 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 максима-
льное число, которое может быть на его табло, — 159 999), на вы-
ходе 16 DD6 возникнет сигнал I, что приведет к немедленному
включению тревожного красного светодиода HL1 и звукового сиг-
нала.
Общий сброс системы и начало нового цикла измерения
осуществляют нажатием кнопки SB1 (на входах R всех счетчи-
ков дозиметра возникает «единичный» импульс длительностью
tc5p = 0,7 • R.4 • СЗ = 0,7 • 100 • 103 • 0,1 • КУ6 = 7 мс).
На стабилитроне VD1, работающем в режиме микротоков, и
операционном усилителе DA1 собрано пороговое устройство,
включающее светодиод HL2 при снижении напряжения питаю-
щей батареи до уровня +6,3...6,5 В (это минимальное напряжение
на входе стабилизатора измеряющей головки, при котором напря-
жение 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 (па рис. 77, б эта часть выделена пря-
моугольником с подштриховкой) используется для формирова-
ния нужных здесь проводников.
133
Дозиметры
Рис. 77, а. Печатная плата анализирующего блока
Передней панелью прибора служит пластина размером
122 х 92 мм, изготовленная из ударопрочного полистирола толщи-
ной 2,5 мм (рис. 78), к которой приклеена перегородка для «Ко-
рунда» и стойка с запрессованным в нее металлическим вклады-
шем, имеющим резьбу под винт М2.
В передней панели делают вырез диаметром 30 мм под пьезо-
излучатель ЗП-1 или ЗП-22, к которому снаружи приклеивают де-
коративную решетку В. Против табло в панели делают прямо-
134
Дозиметры
Рнс. 77, б. 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.
135
Дозиметры
Рис. 78. Передняя панель дозиметра
Корпусом анализирующего блока служит коробка стандартного
размера 125 х 95 х 23 мм (автор использовал коробку из-под ша-
шек), в боковой части которой делают отверстие для пропуска
трехжильного кабеля, соединяющего блок с измерительной голов-
кой.
В правильно собранном приборе остается лишь выставить на-
пряжение питания блокинг-генератора в измерительной головке:
подбором сопротивления резистора R5 (см. рис. 66), его устанав-
ливают в пределах +6...6,2 В. Светодиод HL2 должен включаться
при снижении напряжения питания до Uni1T = +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 кю-
вете продукта. Сделаем это, не прибегая к посторонней по-
мощи1.
1 Ссылки на недостаточную корректность радиационных измерений самодель-
ными приборами — обычная претензия профессионалов. Но трудно поверить, что
их и на самом деле заботят возможные ошибки (кстати, радиолюбительский дози-
метр если и ошибется, то в сторону недооценки истинного загрязнения). Лишить
человека возможности оценивать радиационное загрязнение самостоятельно, по-
мешать ему в этом своей обязательной «помощью», отбить охоту заниматься конст-
руированием соответствующей аппаратуры наукообразной экспертизой — не это
ли истинная цель?
136
Дозиметры
Метод измерения, которым мы воспользуемся, называется из-
мерением «в толстом слое». Его идея состоит в том, что в доста-
точно 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 N,., — среднее
значение полученных величин, а по отклонениям каждого измере-
ния от Nlt> — среднюю квадра тичную ошибку1 2 измерения ДМФ.
Итак, имеем N® ± AN<p, где N<p — число, соответствующее уров-
ню естественного радиационного фона, a AN<p — неточность опре-
деления Кф, первопричиной которой является краткость замера.
В ходе эксперимента были получены следующие результаты:
Для дозиметра со счетчиком СБТ10.......Иф = 3500, ДИф = 60,
Для дозиметра со счетчиком СИ8Б........Nф = 3203, ДNф = 52,
Для дозиметра со счетчиками3 СБМ20......Nф = 3370, ДNф = 60.
Для оценки радиационной чувствительности прибора нам по-
требуется образцовый источник радиации. В этом качестве испо-
льзуем вещество, богатое калием. Как уже указывалось, природная
смесь изотопов калия содержит и калий-40 (0,0118%) — р-, у-излу-
1 .Метод «толстого слоя», позволяющий оценивать радиационное загрязнение
продукта в Бк/кг даже без его взвешивания, широко использовался и еше исполь-
зуется в пунктах дозиметрического контроля наших СЭС. И хотя уже начала появ-
ляться спектрометрическая аппаратура, ее стоимость слишком высока не только
для частного лица, но и для многих организаций.
2 Процедура вычисления средней квадратичной ошибки описана практически
во всех справочниках, имеющих раздел статистики. Но чтобы не отсылать к ним
читателя, воспроизведем ее.
Сначала вычисляют среднее арифметическое измерений:
N = (Ni + N2 + ...+ N„-i + Д'Д//!>
где Nj (i = 1, 2 n— I, n) — результат, полученный при i-том измерении; п —
число измерений.
Затем для каждого Nj вычисляют (,Vj - N)2, эти величины суммируют
М = (N, - N)2 + (N2 - N)2 + ... + (N„.i - N)2 + (N„ - Д
и вычисляют среднюю квадратичную ошибку измерений:
AN = / (и - I).
3 Собственный фон счетчика СБМ20, указываемый обычно в справочниках
(не более 1 имп/с), хотя формально и верен (действительно — не более), но слиш-
ком уж отличается от того, что есть на самом деле.
137
Дозиметры
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 прибо-
ров. Вот некоторые из таких веществ: КС1 — хлористый калий, его
активность CKci= 15 700 Бк/кг; КВг — бромистый калий,
Сквг= 9700 Бк/кг; К,СО3 — углекислый калий (поташ),
Сксо = 16 800 Бк/кг. Все, разумеется, без кристаллизационной и
адсорбированной воды.
Заполним измерительную кювету до краев образцовым излуча-
телем (излишки снимем линейкой), например, бромистым кали-
ем, и выполним ряд измерений. После усреднения результатов и
вычисления средней квадратичной ошибки будем иметь
^ф+квг^ AN<tHKBr- В результате эксперимента получено:
Дозиметр со счетчиком СБТ10...Иф t-квг = 31570, ДЫф + квг = 120,
Дозиметр со счетчиком СИ8Б....1ЧФ + кВг = 25512, ДМф + квг = 140,
Дозиметр со счетчиками СБМ20 ....1ЧФ + квг= 18140, ДНФ + КВг = НО.
Определим радиационную чувствительность прибора,
К = CKBr/(N<r> + квгг ~ N<j>):
Дозиметр со счетчиком СБТ10. . К = 9700/(31570 - 3500) = 0,35 Бк/кг ипм.
Дозиметр со счетчиком СИ8Б . . . К = 9700/(25512 - 3203) = 0,44 Бк/кг ипм.
Дозиметр со счетчиками СБМ20 . К = 9700/(18140 - 3370) s 0,67 Бк/кгипм.
Оценим погрешность измерения активности слабых излучате-
лей, К дКф:
В дозиметре с счетчиком СБТ10..........0,35 60=20 Бк/кг,
В дозиметре с счетчиком СИ8Б...........0,44 • 52=23 Бк/кг,
В дозиметре со счетчиками СБМ20....0,67 • 60=40 Бк/кг.
Таким образом, зафиксировав Ыпроя — показание дозиметра,
имеющего, например, головку со счетчиком СИ8Б, в кювете кото-
рого находится исследуемый продукт, и Мф —уровень фона «на се-
годня», и вычислив их разность, например, Nnpoa — Мф = 1000, мы
установим, что расчетное радиационное загрязнение продукта со-
138
Дозиметры
ставляет K(Nnpoa — N«p) = 0,44 • 1000 = 440 Бк/кг, а действительное
отличается от расчетного не более, чем на К • 2дКф = ±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 радиацион-
ного фона. Например, под землей на глубине 30...40 м. Понижен-
ный фон можно создать и лишь в объеме самого измерительного
блока, поместив головку с исследуемым продуктом в толстостен-
ный 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 4~п. Этот способ
особенно пригоден в быту, где человек не стеснен во времени. К то-
му же саму процедуру измерений вряд ли можно отнести к трудоем-
кой: 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 аргументи-
рованных претензий' к службам, взявших на себя труд заботиться
о здоровье населения, она вполне достаточна...
...Если, конечно, мы нс забудем о калии, входящем в те же са-
мые продукты питания. Но это естественная их радиоактивность,
которую следует лишь учитывать. В приложении 8 (табл. П8.1)
приведена «калиевая» радиоактивность многих пищевых продук-
тов. Из полученных результатов измерений ее нужно, конечно,
вычесть.
Л если радиоактивность, например, какао оказалась равной
200 Бк/кг, то это значит, что продукт фальсифицирован. Ведь толь-
ко «калиевая» радиоактивность какао должна быть не менее
700 Бк/кг.
Конечно, такой продуктовый дозиметр сможет оценить и те не-
гласные «нормы», которыми заинтересованные организации покро-
ют следующую радиационную аварию. Так, как они это уже делали:
1 Речь лишь о том. будут ли результаты этих измерений приняты во внимание,
например, службой радиационного контроля СЭС? Будут ли они достаточны для
того, чтобы там их повторили на своем собственном оборудовании? Опыт показы-
вает, что это не исключено. Но при условии, что сотрудники не будут заняты чем-
то более важным и, разумейся, за хорошие деньги... Складывается впечатление,
что эти бывшие наши «товарищи» никакою отношения к возникшим радиацион-
ным загрязнениям никогда не имели, и лишь хорошее воспитание не позволяет им
«отшить» этот мешающий им работать надоедливый народ...
139
Дозиметры
«...Когда в критические дни начала мая 1986 года в сто раз уве-
личился радиоактивный фон в воде Киевского водохранилища,
Минздрав, Минводхоз и Госкомгидромст СССР туг же повысили в
сто раз нормы предельно допустимой концентрации и заявили, что
все соответствует нормам и поводов для тревоги нет» (Комсомоль-
ская правда. 1989. 5 мая).
Но нет нужды обращаться даже не к столь отдаленному про-
шлому:
«...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 беккере-
лей на 1 кг при норме 40 беккерелей. Черника была отправлена на
спенполигон для захоронения вместе с другими радиоактивными от-
ходами. По словам продавцов, она была привезена из Тверской и
Владимирской областей, а также из Белоруссии...» (Табагари Г Кон-
фискована радиоактивная черника// Известия. 2001. 3 июля).
Такую публикацию нельзя было оставить без внимания...
Однако измерения, выполненные автором, не могли ни подтвер-
дить ее. ни опровергнуть: купленная им на разных рынках черника
оказалась радиационно чистой...
Сцинтилляционный детектор
в продуктовом дозиметре
В бытовой дозиметрической технике, нс имеющей, как прави-
ло, дела с источниками радиации высокой интенсивности (а это
значит, что не нужна высокая разрешающая способность детекто-
ра), 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 а-излученис объ-
екта произвольной формы (в жидких сцинтилляторах).
Структурная схема дозиметра с сцинтилляционным детектором
изображена на рис. 79, а. Если выходное окно сцинтиллятора су-
щественно больше оптического окна ФЭУ (обычно это так; с уве-
личением объема фосфора растет радиационная чувствительность
детектора), то между ними вводят концентратор — конус-переход-
ник, изготовленный из плексигласа, зеркально гладкие боковые
140
Дозиметры
а)
Продуктовая
кювета
Электронный
блок
ФЭУ
Магнитный
экран
Сцинтиллятор
(фосфор)
Свинец
Рис. 79. Сцинтилляционный детектор в продуктовом дозиметре (а);
согласование ФЭУ и сцинтиллятора (б)
б)
стенки которого псреотражают световые вспышки в фосфоре на
светочувствительный катод ФЭУ (рис. 79, б). Конечно, принима-
ют все меры, чтобы весь оптический тракт был изолирован от ка-
кой-либо посторонней подсветки.
Поскольку ФЭУ «чувствует» и магнитное поле, принято закры-
вать его магнитным экраном, который можно изготовить в виде
стакана из пермаллоя, отожженного мягкого железа и т. п. Прав-
да, поскольку сцинтиллятор работает в импульсном режиме, то
нередко магнитной экранировкой ФЭУ пренебрегают.
Иногда на сам сцинтиллятор надевают толстое свинцовое коль-
цо, ослабляющее его «подсвет» фоновым излучением сбоку, на
рис. 79, а оно показано штриховым контуром. Болес основатель-
ной эта защита будет, конечно, в том случае, если в толстостен-
ный 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 электрон-
ным анализатором гальванически, без каких-либо высоковоль-
тных переходных конденсаторов.
Напряжение питания ФЭУ, его распределение между динодами
и соответственно соотношения номиналов резисторов R2—R13,
составляющих динодный делитель, зависят от типа фотоумножи-
теля. Но поскольку режим работы ФЭУ в сцинтилляционных де-
текторах близок к темновому, сопротивления динодных резисто-
ров могуг быть и значительно выше рекомендованных, однако их
соотношение рекомендуется сохранить [24, с. 409|.
141
Дозиметры
R2, R3 3.3M; R4-R11 ЗМ
R12, R13 6.2M
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 ам-
плитудой и„чп > U3.4 откроют компаратор, и на его выходе (выв. 9)
будет сформирован лог. 0, а на коллекторе транзистора VT2 —
лог. I — «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. Конденсато-
ры: С1-СЗ - КМ-6 или К10-176; С4 - К15-5-Н70.
В автономной аппаратуре, использующей ФЭУ, возникает пробле-
ма их питания. Необходимое высокое напряжение (здесь Е1фэу = 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 напря-
жения с амплитудой иичп = ифэу. Через диодный столб VD1 они за-
ряжают конденсатор С5, который становится, таким образом, ис-
точником питания фотоумножителя. Пульсации ифэу (они имеют
форму «пилы» с временными интервалами между «зубцами»
tn = R7 • С4) снимает RC-фильтр (R8, С6, R9, С7).
142
Дозиметры
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. Напряже-
ние на затворе этого транзистора зависит от ифэу, напряжения на
стабилитроне VD1 (транзистор VT1 — его токозадающий «рези-
стор») и соотношения «плечей» делителя R3 + R4, R6 (резистором
R3 выставляют нужное иф7у). Легко видеть, что при понижении
ифэу (по абсолютной величине), возникшем по какой-либо деста-
билизирующей причине, напряжение питания блокинг-генератора
увеличится и воздействие дестабилизирующего фактора будет тем
самым в значительной мере компенсировано.
Трансформатор блокинг-генератора наматывают на феррито-
вом 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 вит-
ку, 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) укла-
дывают 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.
143
Дозиметры
В преобразователе могут быть использованы резисторы R4, R6 —
КИМ-0,125, R3 — любые подстроечные, остальные — МЛТ-0,125.
Конденсаторы СЗ, С4 — КМ-6 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 вклю-
ченными диодами типа КД 102А. При каких-либо иных заменах сле-
дует обращать внимание на ток утечки входящих в VD3 диодов: при
обратном напряжении иф)у он 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 ис-
точника питания, будет зависеть, конечно, от нагрузки. С описан-
ной здесь фотоголовкой он не превышал 8,5...9 мА.
Контроль радона и радиоактивных газов
Среди источников естественной радиации наибольшую опас-
ность для всего живого представляет невидимый, не имеющий
вкуса и запаха химически инертный газ радон — его вклад в ради-
ационное 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, мил-
лиарды 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 изотоп1 — радон-222.
Но обнаружить радон не так просто. Его a-излучение1 2 не мо-
жет быть зарегистрировано ни одним из известных сегодня быто-
вых дозиметров и далеко не всяким из профессиональных. Одна-
ко, как это видно на схеме распада, радон можно обнаружить по
1 Еще один радиоизотоп радона — радон-220 (торон), продукт распада то-
рия-232, имеет значительно меньший период полураспада (около 55 с). Его
«вклад» в радоновое облучение человека относительно невелик (по сегодняшним
оценкам).
2 Радон опасен, прежде всего, своим собственным a-излучением; в коротком
пробеге (в легочной ткани — < 0,1 мм) одна а-частица ионизирует свыше 100 тыс.
молекул.
144
Дозиметры
его «следу» — по свинцу-214 и висмуту-214, 0- и у-излучение ко-
торых в принципе может быть зарегистрировано обычными счет-
чиками Гейгера.
Но спектральной совместимости свинцово-висмутового следа
со счетчиком Гейгера еще недостаточно — рассеянное излучение
можно и не заметить. Необходимо продукты распада радона скон-
центрировать в небольшом объеме, придав ему форму, позволяю-
щую приблизить этот концентрат к высокочувствительному счет-
чику Гейгера на предельно малое расстояние, с тем чтобы в экспо-
зиции, 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» из-
лучение и свинца-214, и висмута-214), так и по близкой к оптима-
льной 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 продук-
товой кюветы к этой головке). К донной ее части, имеющей от-
верстие диаметром 20...30 мм, крепят патрубок 2, внутренний диа-
метр которого должен соответствовать штуцеру шланга домашнего
пылесоса. К перфорированной по всей площади пластине 3 кре-
пят четыре коротких ножки 4, формирующие зону равномерного
отсоса. Все это может быть выполнено из ударопрочного полисти-
рола (клей — растворенные в дихлорэтане кусочки этого же поли-
стирола).
Сам фильтр представляет собой трсхслойный «пирог»: слой
толщиной 2...3 мм толченого активированного угля помещают
145
Дозиметры
между двумя слоями тканного или нетканного материала (байка,
тонкий фетр, войлок и т. п.). Для того чтобы фильтр не рассы-
пался, его скрепляют несколькими протыкающими его насквозь
булавками* 1.
Наденем фильтр на шланг пылесоса, во избежание посторон-
него подсоса обмотаем место их соединения двумя-тремя витками
пластиковой изоленты и включим пылесос на всасывание. Про-
гнав через фильтр некоторый объем воздуха, мы получим в нем
продукты распада радона-222 — мельчайшие (примерно К)'4 мкм)
частицы свинца-214 и висмута-214. Снимем фильтр с пылесоса,
установим на него счетную головку дозиметра и первым же отсче-
том зафиксируем его радиоактивность. Она будет связана с кон-
центрацией радона в воздухе.
Радиоактивность фильтра будет зависеть, конечно, от объема
пропущенного через него воздуха. Но при фиксированной скоро-
сти прокачки (она зависит от мощности пылесоса; автором испо-
льзовался старый «Вихрь») по мере увеличения радиоактивности
фильтра наступает время, когда принесенная активность стано-
вится равна теряющейся из-за распада уже накопленной. Это
время (оно составляет несколько периодов полураспада контроли-
руемого вещества), по достижении которого радиоактивность фи-
льтра 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 радо-
на-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 остаться2.
Рассмотрим в качестве примера результаты измерений, вы-
полненных в самом обычном московском доме — в квартире
на третьем этаже панельной пятиэтажки. На графике рис. 83:
1 Профессионалы используют в таких случаях так называемую ткань Петряно-
ва. Она замечательна тем, что обладает большой поглощающей способностью (раз-
личные 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 ар-
сенала атомных профессионалов, отсутствует в свободной продаже.
1 Полную уверенность в том. что на фильтре именно эти два радиоизотопа,
может дать лишь спектральный анализ. Но техника спектрального анализа ионизи-
рующих излучений мало кому доступна и среди профессионалов...
146
Дозиметры
Рис. 83. Распад свиицово-висмутового «следа» радоиа-222
t — время, Nc() = 3600 ±60 — уровень естественного радиацион-
ного фона (здесь и далее — в числе импульсов за время измере-
ния Тнзм = 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 ANKB = NKB - NtJ) = 7000 ±(<160). Много это или мало?’
Профессионал заметил бы, что прибор нужно сначала проградуи-
ровать 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: из-
мерим Ny_, — «уличный» радон и сравним его с «квартирным».
Прямыми измерениями получено Nyi = 5200 ±70 и соответственно,
ANyi = NyB - Nc() = 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 ра-
дон — его концентрация очень непостоянна. Она зависит от дождя (сильный ли-
вень способен уменьшить ее в 2...3 раза), времени суток (максимум — в полночные
часы, минимум — в полуденные), атмосферного давления (с его увеличением кон-
центрация радона падает), толщины снежного покрова (затрудняющего выход ра-
дона) и многого другого.
147
Дозиметры
лов) характеризует отношение ANKIi/ANyjl. В нашем случае
ANXB/ANy;1 = 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 жела-
ние 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/ANj., = 4...6. В подвалах может быть и ANKB/ANyq = 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 ANKB/ANy., = 30...
Рис. 84. Поступление радона с водой
Коротко о путях проникнове-
ния радона в жилище. Основ-
ной — через грунт, как в форме
непосредственной диффузии, так
и через естественные в нем разло-
мы 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%.
Другой путь — вода. Радон,
растворенный в ней, движется к
нам прямо по водопроводу. Гра-
фик изменения концентрации ра-
дона 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 бы-
ло выявлено более 80 источников (родников, скважин, колодцев)
с содержанием радона выше нормы — более 74 Бк/л («нормы» на-
шего Минздрава. — Ю.В.). При этом в 25 водопунктах содержание
148
Дозиметры
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 де-
ревне Особо — 1400... 1650 Бк/л. В Зарайском районе максимальное
содержание радона в воде зафиксировано в деревне Белиничи —
950 Бк/л» (Лнфшюва К)., Савин Л. 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 ха-
рактерна 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 артези-
анских 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 ка-
льций-силикатном шлаке (более 2000 Бк/кг). Не говоря уж об отхо-
дах урановых обогатительных предприятий (более 4500 Бк/кг), ко-
торые из-за их дешевизны и недопонимания опасности также ис-
пользовались 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 радио-
активностью).
Самое радикальное средство борьбы с радоном, оно же и самое
простое — проветривание. Зависимость концентрации радона в
149
Дозиметры
помещении, показанная на рис. 85 [1, с. 24], демонстрирует эф-
фективность 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 это-
го слова (норма для радона — природная его концентрация). Нор-
мативы компромиссны в самой своей основе и зависят от готов-
ности государства потратить на преодоление возникшей опасно-
сти 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 до-
пустимую концентрацию радона, столь различны в разных стра-
нах. А могут и вообще отсутствовать...
В начале 90-х в телевизионной передаче, посвященной науко-
емким самоделкам, о «пылесосном» методе контроля радона рас-
сказывал Рутений Михайлович Полевой — сотрудник ИАЭ им.
Курчатова. Может быть, стремление сохранить в бытовом приборе
идеологию профессионального (прибор должен был иметь, конеч-
но, и измеритель воздушного потока) не позволил нам тогда реали-
зовать все это в общедоступном «железе»...
Описанный прибор пригоден, конечно, для обнаружения и дру-
гих газообразных источников радиации — дымов, тонких аэрозо-
лей и т. п. Такое его использование определенно затруднит деяте-
льность людей, по старой привычке уничтожающих сжиганием и
радиационные отходы. И поможет осознанию того, что «газифика-
ция» радиационно загрязненных материалов не только никак их не
уничтожает, но переводит в самую опасную для человека форму.
Правда, фильтр, насыщенный долгоживущими радионуклида-
ми, повторно не используешь. Но его нетрудно восстановить: кор-
пус фильтра и его перфорированный поддон тщательно моют с
мылом, а ткань и уголь заменяют новыми.
Заметим, что накопленная в фильтре «грязь» может представ-
лять 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 ионизиро-
вать 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 «подуш-
кой» толщиной 16 м.
Но особенно резко ослабляется a-излучение. Даже а-частицы
полония-216, имеющие энергию Еа = 6,78 МэВ (самые энергич-
ные из попавших в приложение 1), будут полностью поглощены
6-сантиметровым слоем воздуха. Хотя в безвоздушном простран-
стве космоса а-частица может пропутешествовать миллионы лет и
покрыть миллионы километров.
Итак, очевидная защита от радиации — удаление от ее источни-
ка. Так что один из основополагающих поведенческих рефлексов,
рекомендующий человеку (и не только человеку) держаться пода-
льше от чего-то неясного, потенциально опасного, не обманывает
его и здесь...
Однако власть, мыслящая иными категориями, относится к та-
кому поведению человека неодобрительно. Ибо нет в нем ни само-
пожертвования (затыкания амбразур подручными средствами), ни
самоотверженного труда (и экономии на его оплате)... А если чело-
век уходил от опасности не только быстро, но и не спрашивая раз-
решения, то это называлось паническим бегством.
Фольклор не заставил себя ждать:
— При атомной бомбардировке нужно завернуться в белое и ти-
хо ползти на кладбище...
— В белое — понятно, на кладбище — тоже... А почему тихо?
— Чтобы не было паники...
Однако воспользоваться методом «дистанционного» ослабле-
ния 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.
151
Защита от ионизирующих излучений
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, изго-
товленным из подходящего материала и имеющего достаточную
толщину. В приложении 7 приведены таблицы (П7.1—П7.3), в ко-
торых связаны жесткость у-излучения, кратность его ослабления и
нужная для такого ослабления толщина экрана [17].
В отличие от у-, 0-излучсние может быть полностью поглоще-
но 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 тка-
ни и в некоторых металлах.
Лишь у немногих 0-излучающих радионуклидов, вошедших в
приложение 1, энергия излучения превышает 3 МэВ (самые энер-
•гичные электроны излучает родий-106: Ер тах = 3,54 МэВ). А это
значит, что практически 100%-ную защиту от p-излучения радио-
нуклидов, с которыми мы можем встретиться, обеспечит желез-
ный 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 (Ертах=2,27 МэВ),
самого массового из «чистых» р-излучателей, будет «отрезано» лис-
том железа толщиной лишь 2 мм.
Поглотителем p-излучения и своего рода экраном, защищаю-
щим внутренние органы человека, может быть и сама биологиче-
ская ткань: следствием мощного электронного облучения бывает
обычно лишь ожог кожи и подкожных тканей. Если это «свежевы-
павший» 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 погло-
щающего электронное излучение, ориентируются на ЕР тах — са-
мые энергичные электроны спектра1.
1 В 0-спектре радионуклида принято отмечать Ер ср — среднюю энергию 0-час-
тин — и Ер „11х — их максимальную энергию. Обычно Ер тах/Ер ср = 2,5...4. Но это от-
ношение может быть и значительно большим. Так, для кобальта-60 Ер тах/Ерср = 16,
а для европия-158 — Ер max/EpcpS44 [5].
152
Защита от ионизирующих излучений
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 пред-
ставляет опасности: a-излучение любого радионуклида из числа
приведенных в приложении 1 будет полностью поглощено 5...6-сан-
тиметровым слоем воздуха. На худой конец его энергия израсходу-
ется 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 раз-
рушительных.
Заметим, что малый пробег а-частицы затрудняет и ее обнару-
жение: «окно» в a-чувствительных счетчиках Гейгера должно быть
очень тонким (< 10 мкм).
Упомянем и еще об одном виде радиационной «защиты» — ра-
диопротекторах. Так называют некоторые вещества, которые, бу-
дучи введенными в организм человека (обычно перед облучени-
ем), способны несколько поднять уровень его сопротивления
ионизирующей радиации. Малоэффективные, с одной стороны, и
опасные сами по себе — с другой, радиопротекторы предназначе-
ны в первую очередь для поддержания боеспособности войск по-
сле ядерного удара. Хотя бы на короткое время. Конечно, послед-
ствия 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 противорадиацион-
ной защиты — цистамин. Тем не менее от этой акции военные ме-
дики вскоре отказались, так как после приема цистамина у летчи-
ков 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[:
153
Защита от ионизирующих излучений
— Основным лекарством считалось (и считается до сих пор)
спиртное. Утверждалось, что 150 граммов водки после работы сни-
мает 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 отказы-
вался. Убедить его можно было только таким аргументом: «Полу-
чишь 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... (Шнолъ
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 Рос-
сии: 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 со-
мнения. 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. Алек-
сандровом 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 оприходо-
вали...
О радиационных авариях
Почему люди как-то по-особенному относятся к радиацион-
ным авариям? Сгорают поезда, тонут корабли, падают
самолеты... — гибнут сотни и сотни людей. Но кто, кроме родст-
венников и друзей погибших, помнит об этом? Почему вот уже
пятнадцать лет всех нас все еще волнует Чернобыль с его лишь од-
ним 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 дли-
ться без конца. И потери, которые понесут люди в последующие
годы, в том числе и люди вполне посторонние (еще одна особен-
ность этих аварий), многократно перекроют то, что обычно выяс-
няют аварийные комиссии, разбирая обломки...
Даже если люди обо всем забудут, а письменные свидетельства
опять станут недоступными, след каждой из этих аварий будет на-
носить поражение всему живому многие сотни и тысячи лет. Та-
кими временами, как известно, измеряют жизнь цивилизаций...
Но это не производит на нас особого впечатления... То ли по-
тому, 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 техническо-
го «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 про-
изводством дополнительное загрязнение среды представляется им
не таким уж пугающим. Появление мощного завода, изрыгающего
дымы, скажем, в Сочи, вызвало бы бурю протестов, а в Дзержин-
ске его просто не заметят...
Но может быть, в результате технического прогресса прежнее
грязное производство будет заменено современным чистым, и
/5.5
О радиационных авариях
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 радиа-
цией, сколько не родится из-за генетических повреждений, полу-
ченных 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 возник-
ших при взрыве трех радионуклидов — |4С, l37Cs и 90Sr — челове-
чество не досчитается этих десяти тысяч [27, с. 31].
Оставим другим сравнивать активность радионуклидов, воз-
никших при атомном «испарении» нескольких десятков кило-
грамм 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 око-
ло 200 тонн.
Но пусть радиоактивный след того же Чернобыля изведет в
конце концов миллион человек. Много ли это с «государствен-
ной» точки зрения? Даже с нашей, не говоря уж о китайской? Да
нет, скажут, это не так много... К тому же произойдет это не сра-
зу, 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 поте-
ри от дел, вообще не имеющих отношения к ионизирующей ради-
ации?..
И поэтому власть не разделяет какой-то особенной озабочен-
ности своих граждан в связи с радиационными авариями. Ведомая
ей статистика и «государственный» подход не дают к тому особых
оснований.
156
О радиационных авариях
Но отдельного человека статистика не убеждает. Тысячи и ты-
сячи 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 обзаве-
лось 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 по-
ступления информации, подрывающей ее авторитет. Будь эта ин-
формация хоть трижды правдивой...
«А зачем нужна нам эта правда?» — заметил как-то начальник
Главного политического управления Советской армии и ВМФ ге-
нерал Епишев...
К сожалению, в делах радиационных природа оказала автори-
тарным правителям очень серьезную услугу: человек не имеет ор-
ганорецептора, который мог бы ориентировать его в полях иони-
зирующей радиации. И долгие годы люди в нашей стране не име-
ли ни малейшего представления о том, что их касалось в самом
прямом смысле этого слова... Надо ли говорить, что любые попыт-
ки 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 заинтере-
сованы в общественном контроле над тем, что они выбрасывают в
окружающую среду, но и успешно этому контролю сопротивля-
лись. Даже в самые последние годы. Но как они это делали?.. Что
позволяло им смотреть на своих красноречивых оппонентов, ме-
чущих 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 радиаци-
онного контроля в нашей стране не было и нет.
Что же касается причин... Для меня несомненно, что первопри-
чина — в нежелании. В нежелании руководителей ряда влиятель-
нейших ведомств. Ведь дав в руки населения приборы радиацион-
ного контроля, они обретут массу неприятностей и лишней работы.
Ну а то, что они — люди влиятельные, говорит Чернобыль, кото-
рый 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 выпушено 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-излуче-
ний. Но об этом — отдельный разговор...
/5<?
Как это было...
Сколько нужно? Этот вопрос был задан на одном правительст-
венном совещании представителям Белоруссии, Украины и Рос-
сии. Поглядев друг на друга и, похоже, на потолок, они назвали
цифры, суммарно не достигающие и 500 тысяч. Что такое 500 ты-
сяч 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 сможег положить
в свой сейф персональный дозиметр. И не более того...
На этот же вопрос отвечал как-то Николай Николаевич Ворон-
цов — 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, обсуж-
дался 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 себестоимо-
сти — производятся в нашей стране лет сорок, что они сохраняют
свою работоспособность двадцать—тридцать лет, то все это, согла-
ситесь, 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 конт-
ролировать радиационный фон, способный обнаружить его превы-
шение над естественным уровнем, способный мгновенно (а не спу-
стя месяцы и годы) обнаружить все то, о чем писали наши газеты,
мог бы сделать себе каждый мало-мальски разбирающийся в элект-
ронике человек. Этому мешает одно — абсолютная недоступность
счетчиков Гейгера, невозможность законного их приобретения.
— Здесь какая-то странная арифметика... Если в этом году про-
изведено, как вы говорите, 60—80 тысяч бытовых дозиметров, а
счетчиков Гейгера — 700 тысяч, то о какой их нехватке может ид-
ти 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?
159
Как это было...
Неужто экспортируем? (Демонстрируется счетчик Гейгера в не-
обычно красочной упаковке, на которой нет ни слова по-русски...)
Но не сотнями же тысяч?! Увы, западное радио не оставило сомне-
ний — речь шла именно о таких количествах... По-своему подтвер-
дили это и наши чиновники, дававшие на вопрос: «Сколько счетчи-
ков 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:
1. Немедленно начать открытую продажу счетчиков Гейгера на
внутреннем рынке страны. Все, что еще не продано за границу и не
поставлено в дозиметрические приборы отечественного производ-
ства, должно лечь на прилавки магазинов.
2. Немедленно наложить запрет на поставки счетчиков Гейгера
за границу. Прекратить все переговоры о новых поставках. Просить
зарубежных партнеров о расторжении уже заключенных контрак-
тов. А если такие предложения уже сделаны самими партнерами,
немедленно их принять.
3. Принудительно изъять из Минатомэнергопрома всю техноло-
гическую документацию на производство счетчиков Гейгера и пред-
ложить ее всем желающим наладить производство этой продукции.
4. Снять все запреты (если они остались) на изготовление само-
дельных приборов радиационного контроля.
Если это будет сделано, то первые приборы появятся у населе-
ния 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 эко-
номических препятствий для выпуска общедоступных приборов ради-
ационного 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 ны-
нешних и так непростых проблем?
— Уверен, что такого рода соображения имеют место. Но давай-
те рассмотрим контрпример, уже не умозрительный. Летом 1986 го-
да в Москве на Черемушкинском рынке покупают клубнику. Дома,
160
Как это было...
с помощью самодельного обнаружителя радиации устанавливают,
что покупка немного «светится» — ее излучение в 2—3 раза превы-
шает естественный радиационный фон. Выбрасывать? Или, махнув
рукой на такую малость, съесть? Однако возможно и третье: покуп-
ку 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 нс 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 радиацион-
ный фон. Как-то в разговоре с Н.В. Тимофеевым-Ресовским (те-
перь уже многим известным гранинским Зубром) я спросил: «Ни-
колай Владимирович, а какова доля естественного радиационного
фона в общем комплексе мутагенных факторов?» На что незамед-
лительно последовало: «Одна шестидесятая». Мало? Можно, ко-
нечно, удесятерить эту величину, а новых мутантов передать Мин-
здраву...
Люди, идущие на сделку, обещающую обществу лишь види-
мость выгоды, — не редкость. Сегодня они требуют от науки ука-
зать «безопасные» для человека уровни радиационных загрязне-
ний — те самые пороги, о которых вы говорите. Их можно понять.
Ведь тогда процедура дезактивации сведется к очень простой опе-
рации: 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 отклика-
ющиеся на любую команду, особенно на следующую с самого «вер-
ха», Да и трудно, наверное, человеку в академических чинах на во-
прос: «Сколько можно?» — ответить: «Не знаю». «За что, -- спро-
сят, — мы тебе деньги платим?..» Так чго будут появляться «научно
161
Как это было...
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 общедоступ-
ны и даже уже не пользуются, кажется, прежним спросом...
— У нас совсем мало времени, поэтому начнем сразу с демонст-
рации. 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 строн-
ций-90, его «оружие» — весьма энергичные электроны, и плуто-
ний-239 — источник альфа-излучения, его «снаряды» — ядра ге-
лия — почти в 7 тысяч раз тяжелее электронов. После Чернобыля
эти три радионуклида приобрели мировую известность; для каждо-
го из них составлялись тогда карты распределения на местности.
Итак, казенный дозиметр никак не реагирует на источники аль-
фа- 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 опас-
ны. Ведь у них, кажется, небольшая проникающая способность?
— Медики относят источники гамма- и бета-излучения к груп-
пе примерно равноопасных. Иное дело — альфа-. При внешнем
облучении оно не представляет для человека сколько-нибудь серь-
езной опасности: пробег альфа-частиц в тканях исчисляется десят-
ками микрон и приходится обычно на омертвевшие слои кожных
покровов. Но все меняется, когда такой защиты нет. Попав в орга-
низм 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-излу-
чения было бы в высшей степени неосмотрительно.
162
Как это было...
— 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, автомоби-
лем — 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 ра-
диационного 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 лю-
дьми, даже не подозревающими об этом.
Нет, в обнаружении альфа- и бета-излучателей службы радиа-
ционного контроля нам не помощники. Даже при всем их жела-
нии. Впору им рассчитывать на помощь населения...
— Но не возникают ли при создании бета- и альфа-чувствитель-
ных бытовых приборов какие-то трудности, технические или даже
просто экономические... Представьте себе бытовой прибор с «небы-
товой» ценой.
— Нет, не возникают. Вот этот прибор. Давайте повторим нащ
эксперимент...
Как видите, технических проблем с обнаружением гамма-, бе-
та- и альфа-источников нет. Что же касается стоимости, то этот
прибор просто обязан быть дешевле казенного дозиметра. А при-
чина 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 непре-
рывного 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 напомина-
ющее «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 — разра-
ботчики этой техники?
163
Как это было...
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 мо-
жет), — 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 меркантиль-
ность...
Но в данном случае я не винил бы разработчиков нынешних
дозиметров — работа как работа... Интереснее заказчик. Попробуй-
те посмотреть на эти приборы его глазами... Прибор-слепец — не
то ли это, что ему нужно? Человек купил прибор, измерил раз, из-
мерил два... Все одно и то же — естественный радиационный фон...
Причем ведь сам измерял, не чужой дядя... А то, что гамма-излуче-
ние лишь сопровождает радиационный распад, что в энергетике
этого распада оно может составлять лишь пренебрежимо малую до-
лю, обывателю знать необязательно.
Так что все это не так глупо, как представляется на первый
взгляд...
А в заключение давайте посмотрим на источники радиации, ко-
торые 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... (демонстрируют-
ся часы со светящимися под воздействием радия-226 циферблатами
и стрелками; пожарный датчик, содержащий радиоактивную «на-
чинку» и уже побывавший, судя по внешнему виду, под колесами
грузовика; тумблер со сбитого под Москвой в 1941 году германско-
го 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 дру-
гой — с плутонием-239 — через 24 тысячи лет... Не поможет да-
же костер — традиционный у нас способ уничтожения чего
угодно (с глаз долой...). Но сжечь — и жечь!!! — радионуклид
нельзя! Он не только полностью сохранит свою радиоактив-
ность, но обретет самую опасную для человека форму: став
аэрозолем, окажется в легких человека и нанесет ему такие по-
вреждения, какие не могли бы возникнуть и при самом сильном
внешнем облучении.
164
Как это было...
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 заду-
мался — 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 захороне-
ний радиоактивных отходов, по своим потенциальным возможно-
стям вполне сопоставимых с Чернобылем (он уже становится еди-
ницей измерения). Иногда это серьезные инженерные сооруже-
ния, учитывающие особенности того, что хранят, построенные на
века (для ряда радионуклидов это совсем не комплимент). А ино-
гда...
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 по-
добных хранилищ?..
Около 100 выведенных из эксплуатации российских атомных
подводных лодок с невыгруженным ядерным топливом (40 Черно-
былей) ждут у причалов (нередко — в черте города) своей участи
[25, с 19]. В 1986—1991 годах в Японском и Охотском морях утоп-
лено 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 «Ле-
нин»), утоплена атомная подводная лодка (К-27) с двумя реакто-
рами [26]. Это при том, что в отличие от АЭС, использующих топ-
ливо 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
Вместо послесловия
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 Ирланд-
ское 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 «Мая-
ка», многие десятилетия нарабатывавшего плутоний для наших
ядерных бомб, торпед, снарядов, оценивают сегодня в 138 млн кю-
ри [26, с. 293]. Это уже состоявшееся загрязнение эквивалентно
примерно трем Чернобылям. За 30 лет в воды Балтийского, Барен-
цевой, Белого и Карского морей было вылито около 100 тыс. кубо-
метров 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 окру-
жающую среду, даже без каких-либо попыток изобразить защиту от
них — акция, с авторами которой многие захотели бы познакомить-
ся лично...
Но специалисты говорят, что в этом нет ничего страшного.
Поверим?..
Отдельный — очень оживленный сегодня — разговор об отра-
ботанном ядерном топливе (ОЯТ), которого к 2000 году было на-
коплено в мире 250 тыс. тонн. Из них 14 тыс. тонн — в России
[27, с. 19]'.
Когда специалисты говорят нам, что ОЯТ являются не отхода-
ми, 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 радионукли-
дов, 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.
1 Для грубых оценок воспользуемся параметрами взорвавшегося чернобыль-
ского реактора: 1 т ЯТ => 5 МВт => 250 тыс. Ки. То есть каждые 5 МВт полезной
мощности генератора, пристыкованного к ялерному реактору, обеспечиваются од-
ной тонной «горящего» в нем ядерного топлива, которое, сделав свое дело и нако-
пив продукты ядерных реакций, превращается в 250 тыс. кюри радиоактивных от-
ходов.
Ио это — оптимистическая оценка. К радионуклидам, уже вышедшим в окру-
жающую среду при взрыве четветого блока ЧАЭС, нужно добавить активность дру-
гих, пока еще находящихся под его развалинами...
167
Вместо послесловия
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 перемешаться 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 ра-
дионуклиды. Правда, выведенная из эксплуатации тепловыделяю-
щая 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 транспор-
тировки 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, за-
ключенными 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 на-
ружу веществ? Можно ли доверять нашим представлениям о ходе
столь длительных процессов, учитывающим наверняка не все? До-
статочно ли нам заверений ученых, прошлые дела которых гово-
рят о них больше, чем им бы самим хотелось?
Если человечество не рассчитывает на длительное существова-
ние, то обо всем этом можно, конечно, не думать. Да и кто, собст-
венно, будет оплачивать сегодня благополучие этих неясно чьих
потомков? Ну, на три-четыре поколения нашей благотворительно-
сти иногда хватает, но чтоб на 40—50... Впрочем, поскольку в тон-
костях финансирования мы мало что понимаем, самое время об-
ратиться 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 ны-
нешнее 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 сроч-
но потому, что эту чрезвычайно привлекательную сделку (к каж-
дому килограмму ОЯТ поставщик прикладывает тысячу долларов
и ничего не требует взамен) могут, конечно же, перехватить кон-
куренты...
168
Вместо послесловия
Оставим в стороне публичные клятвы и обещания, которые,
сменяя друг 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 радиоактив-
ность «выйдет из-под контроля». Рано или поздно, но обязатель-
но. И не по какому-то злому умыслу (он, конечно, нс исключает-
ся). а по естественному ходу событий. Просто потому, что закон
«все, что может сломаться, — ломается» относится и к хранили-
щам радиоактивных отходов. При любой о них заботе. А «гаран-
тии» 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 ма-
ленькая, иногда даже называют какую-то тайным образом полу-
ченную цифру. А о том, что и эта «очень маленькая» вероятность
может реализоваться буквально завтра (этим замечательны веро-
ятностные 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 испо-
льзованы 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 на-
всегда останется на территории России.
А мы будем лишены даже традиционного удовольствия обру-
гать 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, уве-
ренного 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
16Q
Вместо послесловия
тут же во всем с нами согласятся. Не забыв, разумеется, перело-
жить 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 бли-
жайшему будущему с прежним эпическим безразличием или при-
мем 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 се-
бя, прежде вряд ли было ему известно, особенно в части инстру-
ментальных средств. Ведь разного рода профессионалы — от ту-
манно выражающихся политиков до угадывающих их мысли уче-
ных — 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 безразли-
чии. Тогда эта книга не нужна...
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Радионуклиды
В табл. П1.1 включены радиоизотопы, встречающиеся в прак-
тике радиационного контроля и имеющие достаточно большой
период полураспада. В графе «Виды и энергия излучения» радио-
изотопы разнесены по трем группам: альфа-, бета- и гамма-. Ука-
занные 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-
частипы 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 радио-
нуклида и Етах — их максимальную энергию. Для большинства ра-
дионуклидов Етах/Еср = 2,5...4. Но это отношение может быть и
значительно большим. Так, для кобальта-60 — Emax/Ecps 16, а для
европия-158 — Emax/Ecp s 44.
Таблица П1.1
Радионуклиды, основные характеристики
Радионуклид Символ Tl/2 Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Америций-241 241Аш 433 года Ец = 5,49 (85); Б, = 0,06 (36)
Аргон-41 41Ат 1,83 ч Ер - слаб.; Е, = 1,293(99)
Барий-131 131ва 11,8 сут Е, = 0,124 (28); Еу = 0,216 (19)
Барий-140 '«Ва 12,7 сут Ер = 1,02; Еу = 0,537 (34)
Бериллий-7 7Ве 53,4 сут Еу =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 Ец = 6,05 (25); Ер = 2,26 (55); Е, = 0,727(7)
171
Приложения
Приложения
Продолжение табл. П1.1
Продолжение табл. П1.1
Радионуклид Символ Tl/2 Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Висмут-214 2’4Bi 19,9 мин Ер = 3,26; Е, = 0,609 (47); Е7 = 1,12 (17)
Вольфрам-185 185 од 75сут Ер = 0,429
Вольфрам-187 187W 23,9 ч Ер = 1,31 (15); Е7 = 0,686 (27); Е7 = 0,479 (23)
Гадолиний-153 ’53 Gd 242 сут Е7 = 0,099 (55)
Галлий-68 68 Ga 68,1 мин Ер = 1,9; Е7 = 0,511; Е7= 1,078
Галлий-72 72 Ga 14,1 ч Ер = 3,15; Е7 = 0,835 (96); Еу = 0,630 (27)
Гафний-181 Hf 42,4сут Ер =1,41; Еу = 0,482 (81); Еу = 0,133 (48)
Гельмий-166 ’“Ho 26,8 ч* Ер =1,84; Еу-слаб.
Диспрозий-159 159 [)y 144 сут Еу = 0,348; Еу = 0,058 (4)
Европий-152 ’52 Eu 13,3 года Ер = 1,48; Еу = 0,344 (77); Еу = 0,122 (37)
Европий-154 ’* Eu 8,8 года Ер = 0,87; Ер = 1,85 (10); Ez = 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 ’95 Au 183 сут Еу = 0,099 (10); Еу =0,129(1)
Золото-198 198 Au 2,70 сут Ер = 0,962; Еу = 0,412 (95); Еу = 0,676 (1)
Золото-199 '99 AU 3,14 сут Ер = 0,46; Ер = 0,30; Е, = 0,158 (37); Е-, = 0,208 (8)
Индий-113m 113m |n 1,66 ч Еу = 0,392
Индий-114 "4 In 71,9 с Ер = 1,988; Еу - слаб.
Индий-114m ’’^In 45,5 сут Еу = 0,190 (17); Еу = 0,558 (3,5); Еу = 0,724 (3,5)
Йод-125 1251 60,14 сут Еу = 0,035(7)
Йод-129 1291 1,57-Ю7 лет Ер = 0,150; Еу = 0,040 (9)
Йод-130 1301 12,4ч Ер = 1,04; Еу = 0,669 (100); Е, = 0,538 (99)
Йод-131 131 । 8,04 сут Ер = 0,606 (89); Еу = 0,364 (82);
Иридий-192 ’92 |r 73,8 сут Ер = 0,67; Еу = 0,317 (81); Еу = 0,468 (49);
Иридий-194 Wlr 19,2ч Ер = 2,24; Еу = 0,368 (10); Еу = 0,64 (1)
Иттербий-169 169^ 32,0 сут Еу = 0,063 (45); Е, = 0,198 (35); Еу = 0,177 (22)
Иттрий-90 90y 64,1 ч Ер = 2,27
Иттрий-91 9ly 58,5 сут Ер = 1,545; Еу - слаб.
Радионуклид Символ Tl/2 Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Калий-40 «К 1.28-109 лет Ер= 1,314(89); Еу= 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; Еу = 1,308 (74)
Кадмий-109 109Cd 464 сут Еу = 0,088 (4)
Кадмий-115 ’15Cd 53,46 ч Ер= 1,11;Еу = 0,53(26); Еу = 0,49 (10)
Кадмий-115m listed 44,6 сут Ер = 1,62; Еу = 0,935 (1,9)
Кобальт-57 57Со 271 сут Еу = 0,122 (86); Е, = 0,136 (11); Е7 = 0,014 (10)
Кобальт-58 “Со 70,8 сут Еу = 0,810 (99); Еу = 0,511(30)
Кобальт-60 “Со 5,27 года Ер = 0,314 (99); Е, = 1,173 (100); Е, = 1,332 (100)
Криптон-85 “Кг 10,7 года Ер = 0,67; Еу - слаб.
Ксенон-133 ’“Хе 5,29 сут Ер = 0,346; Еу = 0,081 (37)
Лантан-140 ,49La 40,3 ч Ер = 2,175 (6); Ер = 1,69 (15); Ер = 1,36; Еу = 1,596(96)
Лютеций-177 177 Lu 6,71 сут Ер = 0,497; Е-, = 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); Е, = 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; Еу = 0,704 (12); Е7 =0,181(7)
Мышьяк-74 74As 17,78 сут Ер = 1,36 (32); Ер = 0,95 (26); Еу = 0,596 (61); Е7 = 0,511 (59)
Мышьяк-76 7eAs 26,32 ч Ер = 2,97 (32); Е-, = 0,559 (43); Е-, = 0,657 (6)
Мышьяк-77 ^As 38,83 ч Ер = 0,68; Еу = 0,239 (2,5)
Натрий-22 “Na 2,60 года Ер = 0,545; Е-, = 0,511 (180); Е7 = 1,275 (100)
Натрий-24 24Na 15,0ч Ер = 1,389 (100); Еу = 1,369 (100); Еу = 2,754 (100)
Неодим-147 '47Nd 11 сут Ер = 0,9; Ер = 0,81; Еу = 0,091 (28); Еу =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-191 191 Os 15,4 сут Ер = 0,143; Еу = 0,129 (25)
Палладий-103 103pd 16 сут Еу = 0,362 (0,06)
172
173
Приложения
Приложения
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; Еу = 0,088 (5)
Плутоний-238 238ру 87,7 года Еа = 5,50 (72); Еа = 5,46 (28); Е, - слаб.
Плутоний-239 239ри 24119 лет Еа = 5,15 (88); Еа = 5,10 (11,5); Е, = 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 210р0 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 ,44РГ 17,3 мин Ер = 2,99; Еу = 0,695 (1,5)
Прометий-147 147Pm 2,62 года Ер =0,224
Протактиний-233 233pa 27 сут Ер = 0,568 (5); Е, = 0,31 (44)
Протактиний-234 234ра 6,7 ч Ер = 1,13(13); Еу = 0,90 (70); Е, = 0,100 (50)
Радий-226 ^Ra 1600 лет Еа = 4,78 (95); Еу =0,186(4)
Радон-220 220Rn 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 i&Re 90,6 ч Ер= 1,07; Еу = 0,137 (9)
Родий-106 ICfiRt, 28,8 с Ер = 3,54; Еу = 0,512 (21); Еу = 0,622 (11)
Рубидий-86 KRb 18,7сут Ер= 1,78; Еу= 1,078 (8,8)
Рубидий-87 87Rb 4,8-1010лет Ер = 0,274
Ругений-97 97Ru 2,9 сут Еу = 0,215 (91 )Еу = 0,324 (8)
Рутений-106 l06Ru 372 сут Ер = 0,039
Ртуть-197 197Hg 64,1 ч Еу = 0,077 (18); Еу = 0,191 (2)
Ртуть-197m 197mHg 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 ,5’Sm 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 cyr Еу = 0,265 (60); Еу = 0,136 (57)
Серебро-110 110 Ад 24,6 c Ер = 2,87; Еу = 0,658 (4,5)
Серебро-110m НОШ Дд 250 cyr Еу = 0,658 (96); Е, = 0,885 (71); Е, = 1,384 (21)
Серебро-111 "'Ад 7,45 cyr Ер = 1,05; Еу = 0,342 (6)
Сера-35 35S 87,2 cyr Ер = 2,3;Еу= 1,57
Свинец-210 2’0 Pb 22,3 года Ер = 0,061; Еу = 0,047 (4)
Свинец-212 2'2РЬ 10,64 ч Ер = 0,346 (81); Ер = 0,586 (14); Е, = 0,239 (47)
Свинец-214 214рь 26,8 мин Ер = 0,65 (50); Еу = 0,352 (36); Еу = 0,295 (19)
Скандий-46 46Sc 83,8 сут Ер = 0,357; Еу = 0,889 (100); Е, = 1,120 (100)
Стронций-85 s5Sr 64,8 cyr 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 ,22Sb 2,7 сут Ер = 2,0; Ер = 1,4; Еу = 0,564(66);
Сурьма-124 124Sb 60,2 сут Ер = 2,31; Еу = 0,603 (97); Е, = 1,691 (50)
Сурьма-125 125Sb 2,73 года Ер = 0,61; 1 Еу = 0,427 (31); Е, = 0,599 (24)
Таллий-204 ^Tl 3,78 года Ер = 0,766
Тантал-182 182та 115 сут Ер = 0,522; Е, = 0,068 (42); Е, = 1,121 (34)
Теллур-132 132те 78,2 ч Ер = 0,22; Еу = 0,230 (90); Е, = 0,053 (17)
Тербий-160 ’«Tb 72,3 сут Ер = 0,86; Еу = 0,603(97); Еу = 1,691(50)
Технеций-99 "Tc 2,13-105лет Ер = 0,292
Технеций-99т 99nr[c 6,02 ч Еу = 0,1426 (90)
Титан-44 «Ti 47,3 года Ер = 1,04; Еу = 0,078 (98); Е, = 0,068 (90)
Торий-232 232П, 14,1-10® лет Еа = 4,01(77); Еа = 3,95 (23)
Тритий 3H 12,4 года Ер = 0,005
Тулий-170 17QTm 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); Е, = 0,053 (0,2)
174
175
Приложения
Окончание табл. ГП.1
Радионуклид Символ Tt/2 Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Уран-235 23Эи 7,038-10s лет Еа = 4,58 (8); Еа = 4,40 (62); Еа = 4,36 (18); Еа = 4,22 (6); Еу = 0,143 (11); Еу = 0,185 (54); Еу = 0,204 (5)
Уран-238 238Ц 4,468-109 лет Е„ = 4,20 (77); Еа = 4,15 (23)
Углерод-14 ,4С 5730 лет Е(1 = 0,156
Фосфор-32 32р 14,7 сут Ер = 1,710
Хлор-36 36С1 3,01 Ю5 лег Ер = 0,714; Еу - слаб.
Хром-51 5,Сг 27,7 сут Еу = 0,320 (10)
Цезий-134 ,34Cs 2,06 года Ер = 0,662 (70); Еу = 0,796 (99); Еу = 0,605 (98)
Цезий-137 ,37Cs 30,0 лет Ер = 1,176 (5); Ер = 0,514 (95); Еу = 0,662 (85)
Церий-141 ,4,Се 32,5 сут Ер = 0,581; Еу = 0,145 (48)
Церий-144 ,44Се 285 сут Ер = 0,31; Еу = О, 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; Еу = 0,724 (49); Е, = 0,756 (49)
Эрбий-169 169& 9,4 сут Ер = 0,34; Еу - слаб.
176
Приложения
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 (Опит ~ 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 СПВБ
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 -
177
Приложения
Таблица П2.4
Счетчики Гейгера для у-излучения
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 ' 200-340 200-340 - -
Таблица П2.6
Газоразрядный счетчик a-излучения СИ9А-М
Эффективность регистрации a-излучения с Е,, =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
178
Приложения
Таблица П2.7
Счетчики а- и p-излучения «Бета-1» и «Бета-2»
Характеристика «Бета-1» «Бета-2»
Эффективность регистрации а-излучения (233 Ри), % 25 25
Эффективность регистрации 0-излучения, %
90Sr+90y 65 65
204Ц 50 50
1«С 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 юСо, имп/мкР 120 200
Собственный фон, имп/с 0,25 0,35
Температурный диапазон, °C -50...+60 -50...+60
179
Приложения
Приложение 3. Промышленные источники
ионизирующего излучения
Таблица П3.1
Высокоактивные (> 3,7 1010 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 6,2-101Q 6x7
ГИК-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 -н- 1,1-10" 6x7
ГИК-2-18 — 5,3-10’1 6x7
ГИК-3-1 — 1,6-10" 6 х 11,5
ГИК-4-1 — 6,4-10” 11 х 12
ГИК-4-2 — 5.1-10’2 11 х 12
ГИК-5-1 1,6 1012 11 х 16,5
ГИК-5-2 — 3,2-Ю’2 11 х 16,5
ГИК-5-3 — 6.3-10’2 11 X 16,5
ГИК-5-4 1,6 ю13 11 х 16,5
ГИК-6-1 1,2 10’3 26x27
ГИК-6-2 — 7,4-Ю’3 26x27
ГИК-6-3 —- 1,1-Ю’4 26x27
ГИК-7-1 — 6,2-10’2 11 х81
180
Приложения
Продолжение табл. П3.1
Тип Радионуклид Активность источника, Бк Габариты (0 х высота), мм
ГИК-7-2 Кобальт-60 2-10’3 11x81
ГИК-7-3 — 4,5-10'3 11 х81
ГИК-7-4 9-Ю’3 11 х81
ГИК-7а-1 — 2-10'3 12,8 х 86
ГИК-7а-2 — 4,9-Ю13 12,8 х 86
ГИК-7а-3 6,2-10'3 12,8x86
ГИК-7а-4 — 1-Ю14 12,8x86
ГИК-8-1 — 7,3-10’3 23 x 22,5
ГИК-8-2 — п— 1,2 10'4 23 x 22,5
ГИК-8-3 1,6-10'4 23 x 22,5
ГИК-8-4 1,9-Ю'4 23 х 22,5
ГИК-9-1 1.6-1014 23x33
ГИК-9-2 —- 1,6-10'4 23x33
ГИК-9-3 2,5-Ю14 23x33
ГИК-9-4 — и — 3,2-Ю'4 23x33
ГИК-12а-4 — - 1-Ю'4 11 х99
ГИК-13-1 —- 7,9-Ю’0 4x5
ГИК-14-1 6,8-Ю13 19x22
ИГИ-Се-4-1 Селен-75 7,8-10'° 12,5 х 12,5
И ГИ-Се-4-3 1,6-10" 12,5 х 12,5
ИГИ-Се-5-1 -- 3,1-10" 16,5 х 16,5
ИГИ-Се-5-2 4,7-10" 16,5 х 16,5
ИГИ-Се-5-3 — 6,3-10" 16,5 х 16,5
ИГИ-Су-7 Сурьма-124 13-10'° 6,7 х 55
ИГИ-Су-8 — 2,4-10'2 10 х 95
ИГИ-Це-3-1 Цезий-134 1,5-10" 12х 10
ИГИ-Ц-4-4 Цезий-137 6,1-10'° 8х 12
181
Приложения
Приложения
Продолжение табл. ПЗ. 1
Окончание табл. ПЗ. 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 —н— 2,6-10” 8х 12
ГИД-Ц-3 — 4,2-10” 10х 13
ГИД-Ц-4 2,6-10” 14x19
ИГИ-Ц-5-1 — 2,6-10” 16 х 18
ИГИ-Ц-5-2 —и— 1,2-10” 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” 38x49
ИГИ-Ц-9-2 —и — 1,1 10” ' 38x48
ИГИ-Ц-14-1 —н — 1,1 10” 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 — 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 Ю” 15x21
Фотон-Ц2Н/2-3 — 1,41 -10” 15x21
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” 16x18
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 —н— 9,1-10” 4,5 х 5
ИГИ-Ту-0-4 2,3-10” 4,5x5
ИГИ-Ту-1-1 4,6-10” 7,5x8
ИГИ-Ту-1-2 —— 2,3-10” 7,5x8
ИГИ-Ту-3-1 — 1,210” 12x10
ИГИ-Ир-0-3 Иридий-192 6,6-10” 4,5x5
ИГИ-Ир-0-4 —— 2,7-10” 4,5x5
ИГИ-Ир-0-5 — 6,6-10” 4,5x5
ИГИ-Ир-1-1 —и— 1,4-10” 7,5x8
ГИИД-0 — 5,7-10” 2,8 х 4,5
ГИЦЦ-1 8,4-10” 4x5
ГИИД-2 — 2,8-10” 4x5
П4ЦЦ-3 8,5-10” 4x5
ГИИД-4 — 1,4-10” .4x5
ГИЦД-5 — 2,8-10” 5x6
ГИИД-6 — 8,5-10” 6x7
ГИЦД-7 —и— 1,4-10” 8x9
ИГИА-5-1 Америций-241 7,1-10” 20x6
182
183
Приложения
Приложения
Таблица П3.2
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- (0'° 6 X 0,6
' РЖ55.Р01Б.Е — 3,7-10” 8x0,6
РЖ55.Р01Б.Ж 6-10’° 8x0,6
РЖ55.Р01Б.И 9,5-10'° 8x0,6
РЖ55.Р01В.Г — 3,7-10’° 10x0,6
РЖ55.Р013.Д 6-10’° 10x0,6
РЖ55.Р01В.Е 9,5-10’° 10 х 0,6
РЖ55.Р01В.Ж — 15-10'° 10 X 0,6
РЖ55-Р01В И — 24-10’° 10 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Б 3,7-10'° 14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.В 6-10” 14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Г — 9,5-10'° 14 х 0,6
РЖ55.Р01Г.Д — 15-10'° 14x0,6
РЖ55.Р01Г.Е — 24-10'0 14x0,6
РЖ55.Р01Г.Ж 37- IO10 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.Р01ДД — 24-10'° 18 х0,6
РЖ55.Р01Д.Е — 37-10'0 18x0,6
РЖ55.Р01Д.Ж — 60-Ю'О 18x0,6
РЖ55.Р01Д.И — 95-Ю’0 18x0,6
РЖ55.Р01Е.А 6-10'° 23 х 0,6
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.Р01ЖЛ —г.— 9,5-10'° 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'° 30x0,6
РЖ55.Р01Ж.Ж — 150-10’° 30 X 0,6
РЖ55.Р01Ж.И — 240-10'° 30 X 0,6
РЖ55.Р01И.А — 24-10'° 38 л 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’° 38x0,6
РЖ55.Р01И.Е — 240-10'° 38 х 0,6
РЖ55.Р01И.Ж — 370-10'° 38 х 0,6
РЖ55.Р01И.И — 60010'° 38x0,6
РЖ55.Р02А.И — 3,7-10'° 8x2,5
РЖ55.Р02Б.Е — 3,7-10’° 10x2,5
РЖ55.Р02Б.Ж — 6Ю'° 10x2,5
РЖ55.Р02Б.И — 9,5-10'° 10x2,5
184
185
Приложения
Приложения
Продолжение табл. П3.2
Окончание табл. П3.2
Тип источника Радионуклид Активность, Бк Габариты (0 х высота), мм
РЖ55.Р02В.Г Железо-55 3,7-10’° 12x2,5
РЖ55.Р02В.Д 6-10'° 12 х 2,5
РЖ55.Р02В.Е 9,5-1010 12x2,5
РЖ55.Р02В.Ж 15-10'° 12 х 2,5
РЖ55.Р02В.И 24-10'° 12x2,5
РЖ55.Р02Г.Б — 3,7-10'° 16x2,5
РЖ55.Р02Г.В — 6-1010 16x2,5
РЖ55.Р02Г.Г —п— 9,5-Ю10 16x2,5
РЖ55.Р02ГД — 15-1010 16x2,5
РЖ55.Р02Г.Е W — 24-10'° 16x2,5
РЖ55.Р02Г.Ж — 37-10'° 16 х 2,5
РЖ55.Р02Г.И —— 6О-Ю10 16x2,5
РЖ55.Р02ДЛ —И — 3,7-10'° 18x2,5
РЖ55.Р02Д.Б — 6-1О10 18x2,5
РЖ55.Р02Д.В —п— 9,5-Ю10 18x2,5
РЖ55.Р02Д.Г — 15-10'° 18x2,5
РЖ55.Р02Д.Д —и— 24-10'° 18x2,5
РЖ55.Р02Д.Е — 37 1010 18x2,5
РЖ55.Р02Д.Ж — 60-10'° 18x2,5
РЖ55.Р02Д.И 95-10'° 18x2,5
РЖ55.Р02ЕА — 6-Ю'° 25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Б 9,5-Ю10 25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.В 15-Ю10 25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Г 24-10'° 25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Д —— 37-Ю10 25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Е —п— 60-10'° 25 х 2,5
РЖ55.Р02Е.Ж — 95-Ю10 25 х 2,5
Тип источника Радионуклид Активность, Бк Габариты (0 х высота), мм
РЖ55.Р02Е.И Железо-55 150- Ю’° 25x2,5
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-Ю10 32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Е — 95-10'° 32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.Ж — 150-Ю10 32 х 2,5
РЖ55.Р02Ж.И — 240-10'° 32 х 2,5
РЖ55.Р02И.А 24-Ю10 40x2,5
РЖ55.Р02И.Б — 37-10’° 40x2,5
РЖ55.Р02И.В — 60-Ю10 40x2,5
РЖ55.Р02И.Г — 95-Ю10 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 — н — 25-10'° 14,2 х 17,6
ИРИС-3 — 125-10'° 14,2 х 17,6
ИРИП-2 Прометий-147 12-10’° 10 х 14
ИРИП-3 — 60-10'° 10x14
И РИП-4 — 160-10'° 10 х 14
ИРИТ-1 Таллий-204 3,8-10’° 15,5x8,5
ИРИТ-4 — 3,8-10'° 15,5x8,5
186
187
Приложения
Таблица ПЗ.З
Высокоактивные (> 3,7-Ю10 Бк) источники (3-излучения
(закрытые радионуклвдные) [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 8,99-10’° 40x40
БИТр-М-4 —п— 14,32-10'° 70x35
ИРУС-1-1 Стронций-90 + иприй-90 50-10'0 38x9
ИРУС-1-2 150-10'° 38x9
ИРУС-1-3 300-10'° 38x9
БИС-10 —и— 4,4.10’° 22х 10
БИС-20 — 4,4-Ю'О 36 х 15
БИС-20 6,6-10'0 36 х 15
БИС-20 — W — 9,5-10’° 36 х 15
БИС-20 — П-10'0 36 х 15
БИС-20 — 22-10'° 36x15
БИС-30 4,410'° 46 х 15
БИС-30 6,6-10'0 46x15
БИС-30 —»— 9,5-10'° 46 х 15
БИС-20 —— 9,5-10’0 36 х 15
БИС-30 — 11-Ю’О 46х 15
БИС-30 — 23-Ю'0 36 х 15
БИС-40 4,4-10'° 58 х 16
БИС-40 — 6,6-10'° 58 х 16
БИС-40 — 9,5-Ю'О 58 х 16
БИС-40 —и— ИЮ’® 58 х 16
БИС-40 23-10'° 58х 16
БИС-50 —и— 4,4-Ю'О 70 х 16
БИС-50 — 6,6-10'0 70 х 16
БИС-50 — 9,5-10'0 70 х 16
188
Приложения
Окончание табл. II3.3
Тип источника Радионуклид Активность, Бк Габариты (0 х высота), мм
БИС-50 Стронций-90 + иприй-90 11.10» 70 х 16
БИС-50 — 23-10'° 70 х 16
БИР-50 Рутений-106 + родий-106 6,2-10’° 70 х 16
БИЦ-10 Церий-144 + празеодим-144 4,4-1010 22 х 10
БИЦ-20 — 4,4-10'° 36 х 15
БИЦ-20 —и— 6,2-10'° 36 х 15
БИЦ-20 — 9,5-101° 36 х 15
БИЦ-20 —и — 11-10’° 36 х 15
БИЦ-20 — 22-10'° 36 х 15
БИЦ-30 — 4,4-10'° 46 х 15
БИЦ-30 — 6,2-10’° 46х 15
БИЦ-ЗО — 9,5-10'° 46 х15
БИЦ-30 — 11-10'° 46x15
БИЦ-ЗО — н— 22-10'° 46 х15
БИЦ-40 — 4,4-10'° 58 х 16
БИЦ-40 6,2-10'° 58 х 16
БИЦ-40 — 9,5-10'° 58 х 16
БИЦ-40 — 11-10'° 58 х1б
БИЦ-40 22-10'° 58x16
БИЦ-50 — 4,4.10'° 70x16
БИЦ-50 — п — 6,2-10'° 70x16
БИЦ-50 — 9,510'° 70x16
БИЦ-50 — 11-10'° 70x16
БИЦ-50 22-10'° 70 х 16
БИП-50х150 Прометий-147 5,2-10'° 160 X 60 X 6
БИТ-40 Таллий-204 5,5 10'° 58 х 16
189
Приложения
Приложения
Таблица П3.4
Высокоактивные (> 3,7-Ю10 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 4,2-1010 20x40
НП210.Г01.506 — 1,1-Ю11 20x40
НП210.Г01.706 1,5-Ю" 20x40
НП210.Г01.107 2,1-Ю” 20x40
НП2Ю.Г01.207 — 4,3-1011 20x40
НП2Ю.Г01.507 — 1,1-Ю'2 20x40
НП210.Г01.707 — 1,5-Ю'2 20x40
НП2Ю.Г01.Ю8 2,1-Ю12 20x40
НП2Ю.Г02.206 — 4,2-1010 8x40
НП210.Г02.506 — и — 1,1-Ю" 8x40
НП210.Г02.706 — 1,5-Ю" 8x40
НП210.Г02.107 — 2,1-10”. 8x40
НП210.ГО2.207 4,2-10" 8x40
НП210.Г03.206 —- 4,2-10'° 8x60
НП210.Г03.506 1,1-10” 8x60
НП210.Г03.7О6 1,5-Ю" 8x60
НП210.ГОЗ. 107 — 2,1-10” 8x60
НП2Ю.Г03.207 — 4,2-10” 8x60
НП210.Г03.507 — 1,1-Ю'2 8x60
НП210.Г04.206 4,2-1010 8х 100
НП2Ю.Г04.506 1,1-Ю" 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" 8х 100
НП2Ю.Г04.507 — 1,1-Ю'2 8х 100
НП2Ю.Г04.707 — 1,5-Ю12 8x100
НП2Ю.Г05.106 Полоний-210 с 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.Г05.506 —— 1-Ю'2 20x40
НП210.Г05.706 —— 1,4 Ю'2 20x40
НП2Ю.Г05.Ю7 -н- 2-Ю'2 20x40
ИБН-8 Плутоний с бериллием 5-Ю'0 24x36
ИБН-9 — 1,3-10" 29x39
ИБН-Ю 2,5-10" 35x45
ИБН-11 — 5-10" 42x52
ИБН-12 —и— 1,3-Ю’2 54 х 64
ИБН-23 — 5-Ю10 24x30
ИБН-24 12,5-10'° 29x33
ИБН-25 -и- 2,5-10" 35x39
ИБН-26 5-10" 42x46
ИБН-27 — 12,5-10" 54 х58
ИБН-8-3 Плутоний-238 4,8-10'° 15 х 18
ИБН-8-4 — 1,2-10" 15x20
ИБН-8-5 — 2,4-10" 18x22
ИБН-8-6 — 4,8-10" 21 х 25
ИБН-8-7 —— 1,2-Ю’2 19x40
ИБН-8-8 — и — 1,2-Ю’2 24x30
ИБН-8-9 1,2-Ю’2 30x24
ИБН-241-5 Америций-241 4,8-10'0 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- Ю'2 29x33
ИБН-241-В-1 — и — 1,3-10" 25x46
ИБН-241-В-2 2,1-10" 25x46
190
191
Приложения
Окончание табл. П3.4
Тип источника Радионуклид Активность, Бк Габариты (0 х высота), мм
ИБН-241-В-3 Америций-241 2,5-10" 25x46
ИБН-241-В-4 — 2,5-10" 35 х 45
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 а-излучения (> 1-106 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 10е 40
4П9-406 4-106 40
5П9-401 — 4-106 100
5П9-106 — 1 -10е 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-Ю7 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 1,6-1 о7 160
192
Приложения
Приложение 4. Нормативы на радиационное
загрязнение продуктов питания цезием-137
и 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 ча-
стично воспроизведены, тиражированы и распро-
странены без разрешения Госсанэпиднадзора Де-
партамента Минздрава России.
Поскольку с самим этим изданием ознакомиться практически
невозможно (для этого приняты меры), то этим, по существу, за-
претом Минздрав поставил себя выше права человека знать о гро-
зящих ему опасностях. А согласиться с тем, что его защищают са-
ми «нормы» Минздрава, невозможно — все говорит лишь о но-
менклатурном их происхождении. Так, например, «цезиевое»
загрязненйе ягод по ВДУ-91 (ВДУ — временные допустимые уров-
ни, 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.
193
Приложения
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, копче- ности 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; кисломолоч- ные 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, горохо- вая, 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
194
Приложения
Окончание табл. П4.1
Продукты ,37Cs “Sr
фрукты, ягоды, виноград 40 50
грибы 500 50
Сухие овощи, картофель, фрукты, ягоды, грибы;
картофель 1200 240
овощи, бахчевые 600 240
фрукты, ягоды, виноград 200 240
грибы 2500 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 чис- ле маргарины, кулинарные жиры, кондитерские жиры, майонезы 60 80
Шпик свиной 100 50
Масло коровье 100 60
Рыбий жир в качестве лечебно-профилактического сродства (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, маннита, 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, кукуруз- ная, овсяная); каши 50 40
Мясо-растительные консервы для детей 70 30
Рыбо-растительные консервы для детей 100 60
195
Приложения
Но и эти «нормы» оставили радиационное загрязнение продук-
тов питания на уровнях, многократно превышающих то, что было
до чернобыльской катастрофы 1986 года. Во втором столбце табли-
цы П4.2 приведено содержание цезия-137 в пищевых продуктах до
их загрязнения чернобыльским выбросом. Измерения были прове-
дены в Дании в 1984 году [3, с. 41]. Во втором — допустимое загряз-
нение 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
19В4 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
Примечание. Концентрации l37Cs 1984 года тоже нельзя отнести к природ-
ным — 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
196
Приложения
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 (Т1/2 = 2 го-
да), 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».
197
Приложения
Приложение 5. Нормативы на годовое поступление
в 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 каждо-
го из которых указана «Величина предельного годового поступле-
ния с водой и пищей, в Бк/год». Как это может быть учтено чело-
веком 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 1,710е 6.3-105 2,7
«К - калий-40 1,6- 105 2,4-104 6,7
я’Со - кобальт-60 1,7.10е 6,3-105 7,8
“Sr - стронций-90 3,6-104 1,3-Ю4 2,8
“Y - иттрий-90 3,7-105 5-104 7,4
,3|1-йод-131 4,5-104 5,6-103 8
l37Cs-цезий-137 7,7-104 7,7-104 1
210РЬ-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
а,Ра-протактиний-231 ' 1400 770 1,8
232Th - торий-232 4300 2200 2
198
Приложения
Окончание табл. П5.1
Радионуклид ПГП 96** ПГП99*** к = ПГП96/ПГП99
- уран-235 2700 7700 0,35
- уран-238 600 600 1
^Ри - плутоний-239 4000 2400 1,7
248Ст - кюрий-248 910 710 1.3
- кюрий-250 6300 120 53
25«Cf - 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
4°К - калий-40 4,8- 105 5,9-10* 8,1
^Со - кобальт-60 1-105 8,3-10* 1,2
^Sr - стронций-90 4,2-1 О’ 2-10* 2,1
«V - иттрий-90 7.1-105 1.1-105 6,5
1311 - йод-131 1,3-Ю5 1,4-10* 9,3
l37Cs - 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
232Th - торий-232 43 40 1,1
235U - уран-235 2000 270 7,4
199
Приложения
Окончание табл. П5.2
Радионуклид ПГП96" ПГП99"* к = ПГП96/ПГП99
238U - уран-238 2000 290 6,9
239Ри - плутоний-239 67 20 3,4
248Сш - кюрий-248 5 6,7 0,75
250Сш - кюрий-250 - 1,2 -
254Cf - 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 экспози-
ции в легких человека может распадаться в среднем менее одного
атома урана в сутки.
В последнее время активно обсуждается (и осуждается) исполь-
зование в военных конфликтах бронебойных снарядов с сердечни-
ками из урана. Но если политиков на самом деле волнуют здоро-
вье 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 Португа-
лии поставило под угрозу производство определенного вида бое-
припасов, и я распорядился использовать для этого урановое сы-
рье. Мы передали на военные заводы 1200 тонн урана...»
200
Приложения
Приложение 6. «Калиевая» радиоактивность
продуктов 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
Невель 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
201
>жения
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 190
хлопковое 330
соевое 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
202
Приложения
Приложение 7. Защитные экраны
Таблица П7.1
Зависимость толщины экрана из свинца, мм, от энергии у-излучения
и кратности ослабления [17, с. 246, 247]
Е,, 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
203
Приложения
Окончание табл. П7.2
Б,, 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]
Еу, 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
204
Приложения
Таблица П7.4
Пробег* р-частиц [17, с. 260]
Ер, МэВ Железо, мм Медь, мм Свинец, мм
0,05 8,36-103 7,73-10’3 8,91 -10-3
0,10 2,69-10-2 2,48-Ю'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 2,54-10-* 2,16-10-* 0,223 1,3-10'3
0,05 4,37-103 4,32-103 3,805 2,11-Ю'2
0,10 1,42-102 1,4-10'2 12,61 0,07
0,30 8,56-Ю'2 8,42-Ю’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
205
Приложения
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]
Еа, 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-Ю5
5 3,5 43 23 1,4-Ю5
5,5 4,0 49 26 1,6-Ю5
6 4,6 56 30 1,7-Ю5
6,5 5,2 64 34 1,9-Ю5
7 5,9 72 38 2,0-Ю5
7,5 6,6 81 43 2,1-Ю5
8 7,4 91 48 2,3-Ю5
8,5 8,10 100 53 2,4-105
9 8,9 110 58 2,6-Ю5
9,5 9,8 120 64 2,7-105
10 10,6 130 69 2,9-105
206
Приложения
Приложение 8. Радиоканал
Принципиальная схема микромощного радиопередатчика, спо-
собного обеспечить передачу тревожного сигнала на значительное
расстояние, изображена на рис. П8.1. Задающий генератор пере-
датчика собран на транзисторе VT2. Его частота1 fZQ1 = 26945 кГц
задана и стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. На тран-
зисторе VT3 с контуром L1C8 в цепи коллектора, настроенного на
частоту fZQi, собран усилитель мощности.
На элементах микросхемы DD1 собраны два низкочастотных ге-
нератора. На DD1.1 и DD1.2 — генератор, возбуждающийся на ча-
стоте F = 1/1,4 R3 C9 = 1/1,4 -3- 106 - 47 - 10’9 = 5 Гц; на DD1.3
и DD1.4 — генератор звуковой частоты F3B s 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.
207
Приложения
Рис. П8.2. Печатная плата передатчика
транзисторного ключа VT1 включает-выключает передатчик с час-
тотой F, второй, воздействуя на транзистор VT4, модулирует его
излучение по амплитуде с частотой Fjn. Совместная работа этих
коммутаторов формирует тревожный радиосигнал, который может
быть принят любой Си-Би радиостанцией, имеющей 39-й канал
европейской сетки В и AM детектор.
Передатчик монтируют на печатной плате 50 х 35 мм (рис. П8.2),
которая может быть продолжением платы блока стационарного дози-
метра-автомата (см. рис. 34).
Катушку контура передатчика наматывают на каркасе, размеры
и положение которого на плате показаны на рис. П8.3. Ее подстра-
ивают карбонильным сердечником М3 х 8 мм. Катушка L1 имеет 16
208
Приложения
витков (8 + 8, отвод от середи-
ны), провод ПЭВ-2-0,33. Ка-
тушку L2 — два витка прово-
дом ПЭВШО 0,15...0,25 -
наматывают поверх L1 у «хо-
лодного» (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,
Рис. П8.3. Катушка контура
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.
«+и,1ит» и «землю» передатчика подключают к соответствую-
щим шинам питания источника, а вход А — к выходу элемента, на
котором в режиме тревоги появляется лог. 1 — напряжение высо-
кого уровня (в стационарном дозиметре-автомате это выв. 10 эле-
мента DD2.1, см. рис. 33), — и передатчик посылает в эфир тре-
вожный 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 рабо-
тать только на радиоканал, то элементы, связанные питанием пье-
зосирены (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
трансформатора Т1 до 420. Питание от такого источника сущест-
венно уменьшит энергопотребление прибора как в дежурном ре-
жиме (1Лотр. дсж = 0,15...0,2 мА), так и в тревожном. В табл. П8.1 по-
казана зависимость тока, потребляемого радиопередатчиком в ре-
жиме тревоги Еютр.тр, и отдаваемой им мощности Р~ от напряжения
источника питания Un„T.
1 Пьезосирена АС-10 неплохо звучит при 9 и лаже 6-вольтовом питании. Еше
экономичней малогабаритная пьезосирена ТК-401, также работающая в диапазоне
напряжений 6...12 В. Потребляемый ею ток 0,15 А (при 12 В).
209
Приложения
Для питания стационарного дозиметра-автомата, передающего
тревожный сигнал только по радиоканалу, может быть использо-
ван источник значительно меньшей емкости. Подойдет даже
обычный «Корунд», способный обеспечить непрерывную работу
прибора на протяжении нескольких месяцев.
Таблица П8.1
UmfTj В 1потр.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 AM детектор и канал 1 россий-
ской сетки С, если для передачи сигнала тревоги будет выбрана
частота «дачного» радиоканала, то есть будет использован
кварцевый резонатор на частоту fz01 = 26 960 кГц.
Если принимающая сигнал станция будет снабжена полнораз-
мерной антенной, то передатчик может быть удален от нее на
1... 1,5 км и более.
210
Приложения
Приложение 9. Лазерный канал связи
Если между пунктом дозиметрического контроля и адресатом
есть визуальный контакт, то тревожный сигнал может быть пере-
дан 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, осу-
ществляют точно такую же модуляцию несущей, как и в описан-
ном выше радиоканале."
В качестве самого излучателя используется лазерная указка,
имеющая мощность излучения 1...5 мВт и длину волны в преде-
лах 600...680 нм. Ток в лазере 1Л и напряжение на нем ил 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
ил.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 ипит = 6 В и R9 — 43 Ом лазер окажется в своем обыч-
ном режиме (в указке лазер питается от трех последовательно
включенных 1,5-вольтовых элементов).
211
Приложения
Рис. П9.1. Генератор лазерного канала связи
а)
Рис. П9.2. Печатная плата лазерного генератора
212
Приложения
Лазерную головку монтируют на печатной плате 50 х 35 мм, из-
готовленной 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, центра-
льный проводник которого, касаясь соответствующего вывода ла-
зера, будет минусовым его выводом, а корпус указки — плюсо-
вым.
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 перемеще-
ния лазера могут увести его луч с окна фотоприемника. Если та-
кую 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 свя-
зи должно быть отнесено к R9).
Ток, потребляемый лазерной головкой в дежурном режиме
(А = 0), составляет 1потр. деж = 1—2 мкА; в режиме передачи тревож-
ного сигнала (А = 1) — 1ПОТр.-гр = 8 мА.
Примечание. В стационарном дозиметре-автомате, передающем
тревожный сигнал по лазерной линии связи, напряжение питания
рекомендуется снизить до 6 В (изменения коснутся лишь моточ-
ных данных трансформатора Т1. При 6-вольтовом питании дози-
метра должно быть: nl = 420 вит., п2 = 6 вит., пЗ = 2 вит.).
На рис. П9.3 приведена принципиальная схема приемника ла-
зерного 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 появле-
нием-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.
213
Приложения
Рис. П9.3. Приемник лазерного канала связи
Печатную плату фотоприемника изготавливают из двусторон-
него фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. На
рис. П9.4 показана разводка проводников и расположение дета-
лей. 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 (05 х 10 мм); С4 - Gloria
Рис. П9.4. Печатная плата лазерного приемника
214
Приложения
(06 х 10 мм); С5 — Towa (010 х 13 мм). Конденсаторы СЗ—С5 мо-
гут быть и другого типа, здесь важны лишь их габариты. ВА1 —
любая динамическая головка с подходящим сопротивлением зву-
ковой катушки.
Сопротивление резистора R1 рекомендуется уточнить,
контролируя U3DA1 — напряжение питания микросхемы DA1: в
дежурном режиме U3DAI s +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 помес-
тить 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 пла-
ты в положении, показанном на рис. П9.4.
Корпус фотоприемника можно склеить из черного ударопроч-
ного листового полистирола толщиной 2...2,5 мм. В его конструк-
цию обязательно должна войти бленда, ограничивающая боковую
подсветку фотодиода. Ее можно изготовить из отрезка зачернен-
ной 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.
215
Приложения
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. По-
дойдут 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 ре-
зистора R9. Примерное его значение R9 (Ом) = 10[Un„T(B) — 2].
ИК приемник ничем не отличается от описанного выше лазер-
ного.
В отличие от лазерного луча, «раскрыв» диаграммы направлен-
ности 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
ИКдиод (рис. П10.2).
।--► +Цпит
+ С5
=470мк
16В
R7 20K
68, при Цпит = 9В
39, при Цпит = 6В
VT1
КТ3102ЕМ
Рис. П10.1. Выходной каскад ИК излучателя
Рис. П10.2. «Сжатие» ИК луча
216
Приложения
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
1. Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ. М.: Мир. 1988.
2. Виноградов Ю. Минздрав предупреждает//АиФ Здоровье. 2001. № 10.
С. 4.
3. Николайчук Л.В., Фомиченко К.В. Растения: противорадиационное
питание. Минск.: Современное Слово. 1998. 256 с.
4. Физические величины: Справ./ А.П. Бабичев и др. М.: Энергоатомиздат.
1991,
5. Нефедов В.Д., Текстер Е.Н., Торопова М.А. Радиохимия. М.: Высш. шк.
1987. С. 214-215.
6. Любимов М. Шпионы, которых я люблю и ненавижу. М.: ОЛИМП. 1998.
С. 423-424.
7. Гордиевский О. Следующая остановка — расстрел. М.: Центрполиграф.
1999. С. 9.
8. 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.
9. Ильин Л. Реалии и мифы Чернобыля. М.: ALARA Limited. 1994.
10. Славин С.Н. Секретное оружие третьего рейха. М.: Вече. 1999. С. 217.
11. Виноградов Ю. Дозиметр сделаем сами. Аргументы и факты. 1990. № 10.
С. 3.
12. Гельфанд М.Е., Калошин В.М., Ходоров ЕН Радиационные приборы и их
применение в промышленности. М.: Энергоиздат. 1986. С. 26—181.
13. Чечик НО., Файнштейн С.М., Лифшиц Т.М. Электронные умножите-
ли. М.: ГИТТЛ. 1954.
14. Номенклатурный справочник 2000 г. М.: в/о «Изотоп». 2000. С. 100.
15. Виноградов Ю. Измеритель интенсивности ионизирующего излуче-
ния//Радио. 1990. № 7. С. 31—35.
16. Моисеев А.А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной
гигиене. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат. 1990.
17. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. 4-е изд.,
перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат. 1991. С. 352
18. Эвенштейн З.И. Популярная диетология. М.: Экономика. 1990.
19. Прейскурант № 05-21-81. Оптовые цены на источники ионизирующих
излучений и соединения с радиоактивными и стабильными изотопами.
М.: Прейскурантиздат 1990. С. 175.
20. Гигиенические требования к качеству и безопасности
продовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные правила
и нормы СанПиН 2.3.2.560-96. Изд. офип. М.: ЗАО «Деловой центр» и
фирма «Интерсэн». 1997.
218
Список литературы
21. Нормы радиационной безопасности (НРБ-96): Гигиенические норма-
тивы. М.: Информ.-изд. центр Госкомсанэпиднадзора России. 1996.
С. 127.
22. www.atomsafe.ru/NRB99/P2.htm
23. Шпеер А. Воспоминания: Пер. с нем. Смоленск: Русич. 1997. С. 317.
24. Канцельсон Б.В., Калугин А.М., Ларионов А.С. Электровакуумные
электронные и газоразрядные приборы. М.: Радио и связь. 1985.
25. Емепьяненков А. Архипелаг Средмаш. М.: 2000. С. 304
26. Осипенко Л., Жильцов Л., Мормулъ Н. Атомная подводная эпопея. М.:
Изд-во A/О «БОРГЕЗ». 1994.
27. 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
Дозиметры...................................................114
Радиолюбительский дозиметр...............................115
Продуктовый дозиметр.....................................122
— измерительные головки.............................124
— анализирующий блок................................131
Сцинтилляционный детектор в продуктовом дозиметре.......140
Контроль радона и радиоактивных газов ...................144
Защита от ионизирующих излучений............................151
220
Содержание
О радиационных авариях.....................................155
Как это было...............................................158
Вместо послесловия.........................................166
Приложения.................................................171
Приложение 1. Радионуклиды..............................171
Приложение 2. Счетчики Гейгера..........................177
Приложение 3. Промышленные источники ионизирующего
излучения ..............................................180
Приложение 4. Нормативы на радиационное загрязнение продук-
тов питания цезием-137 и стронцием-90 ..................193
Приложение 5. Нормативы на годовое поступление в организм
человека некоторых радионуклидов........................198
Приложение 6. «Калиевая» радиоактивность пищевых продуктов 201
Приложение 7. Защитные экраны...........................203
Приложение 8. Радиоканал................................207
Приложение 9. Лазерный канал связи......................211
Приложение 10. Инфракрасный канал связи ................216
Список литературы..........................................218
221
Виноградов Юрий Алексеевич
ИОНИЗИРУЮЩАЯ РАДИАЦИЯ
ОБНАРУЖЕНИЕ • КОНТРОЛЬ • ЗАЩИТА
Ответственный за выпуск
В. Митин
Макет и верстка
А. Виноградов
Обложка
Е. Холмский
Издательство «СОЛОН-Р»
103001, Москва, а/я 82
Телефоны:
(095) 254-44-10, 252-36-96, 252-25-21
E-mail: Solon-R@coba.ru
Приглашаем к сотрудничеству авторов — специалистов
в области компьютерных технологий
E-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 «Павдора-1»
Москва, Открытое ш., д. 28
Заказ № 1 7