Практикум по дозиметрии

Практикум знакомит студентов с современными методами и средствами дозиметрии ионизирующих излучений. В основе практикума – использование портативных сцинтилляционных и газоразрядных дозиметров, позволяющих проводить измерения радиационного фона как в стационарных лабораторных условиях, так и в полевых — с привязкой к GPS-координатам.

Для управления приборами, сбора и визуализации данных используются мобильные приложения (Atom Swift) и настольное программное обеспечение, поставляемое с дозиметрами.

Основная задача практикума — научить студента работать с современными портативными дозиметрами: настраивать режимы измерения, проводить статистически обоснованные серии замеров, визуализировать и анализировать полученные данные, а также правильно интерпретировать результаты с точки зрения радиационной безопасности. Кроме того, в ходе выполнения практикума закрепляются знания об основах ядерной физики, природе ионизирующих излучений, механизмах их взаимодействия с веществом и методах дозиметрического контроля.

Для успешного выполнения практикума студент должен знать основы:

• физики и математики (в объёме школьной программы и первого курса университета);

• работы с компьютером: операционная система Windows, офисные пакеты, базовые навыки работы с электронными таблицами (MS Excel, Origin или аналоги) для обработки и визуализации данных.

Перед выполнением лабораторных работ студенты обязаны пройти инструктаж по технике безопасности и радиационной безопасности.

Структура практикума:

1. Ознакомление с дозиметрами Результат: общее представление об устройстве и принципах работы портативных дозиметров на основе сцинтилляционных (CsI(Tl) с кремниевым фотоумножителем) и газоразрядных (счётчики Гейгера–Мюллера) детекторов. Знакомство с конструктивными особенностями, техническими характеристиками, а также с программным обеспечением (для моделей с поддержкой внешних приложений) и встроенными средствами управления. Навыки подключения, настройки параметров измерения и работы в основных режимах для различных моделей дозиметров, включая сравнение их возможностей.
2. Измерение уровня естественного радиационного фона и влияние дополнительных факторов Результат: понимание понятий поглощённой, эквивалентной и эффективной дозы, знакомство с протоколами МКРЗ и НРБ-99/2009. Навык статистической обработки данных многоточечного сканирования, расчёта среднего, стандартного отклонения и погрешности среднего. Выявление факторов, влияющих на вариации ЕРФ (радон, вентиляция).
3. Исследование зависимости мощности дозы от расстояния Результат: экспериментальная проверка закона обратных квадратов для точечного источника γ-излучения. Навык обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов, определение границ применимости закона.
4. Анализ экранирующих свойств материалов Результат: понимание закона экспоненциального ослабления γ-излучения. Знакомство с основными процессами взаимодействия γ-квантов с веществом (фотоэффект, комптон-эффект, образование пар). Навык расчёта слоя половинного ослабления и оценки эффективности экранов из различных материалов.
5. Динамика изменения дозы при перемещении источника Результат: исследование пространственно-временного распределения радиационного поля. Понимание динамического обобщения закона обратных квадратов для движущегося источника (прямолинейное движение, движение по окружности).
6. Анализ и обработка данных Результат: освоение методов статистической обработки результатов радиационных измерений. Навык оценки случайных и систематических погрешностей, сравнения серий экспериментов с использованием t-критерия Стьюдента, построения доверительных интервалов.
7. Геолокационное картирование радиационного фона Результат: знакомство с методами сбора пространственных данных о радиационном фоне с привязкой к GPS. Навык визуализации данных в ГИС-пакетах (Global Mapper Pro), построения карт распределения дозовых мощностей, выявления аномальных зон.
8. Итоговая оценка индивидуальной дозы облучения и оформление дозиметрического листа Результат: освоение принципов и практики ведения индивидуального дозиметрического контроля. Навык заполнения дозиметрической документации, расчёта накопленной дозы и её оценки по отношению к нормативам НРБ-99/2009.