Un dosímetro es un dispositivo para medir la dosis de exposición , el kerma de radiación de fotones , la dosis absorbida y la dosis equivalente de radiación de fotones o neutrones , así como para medir la potencia de las cantidades enumeradas [1] . La medición en sí se llama dosimetría .
A diferencia de la dosis absorbida [2] , las dosis equivalentes y efectivas normalizadas en seguridad radiológica no son medibles en la práctica [3] . Para su evaluación conservadora, se introducen las denominadas magnitudes operacionales, en cuyas unidades de medida se calibran los equipos de monitorización de la radiación (dosímetros). Actualmente, los siguientes valores operativos están estandarizados y utilizados [4] :
Los dos primeros valores se utilizan para el seguimiento ambiental y el tercero para la dosimetría individual (por ejemplo, utilizando dosímetros portátiles personales).
Con la ayuda de los valores operativos medidos, es posible estimar conservadoramente el valor de la dosis efectiva recibida [5] . Si el valor del valor operativo es inferior a los límites establecidos, entonces no se requiere un recálculo adicional [5] [6] .
Los dosímetros producidos anteriormente podían calibrarse en unidades de dosis equivalente máxima (H max ), índice de dosis equivalente (ED) o dosis equivalente de campo [7] [8] , además, se usaba el valor de dosis de exposición (X).
Los electrodomésticos, por regla general, tienen una indicación de luz y / o sonido y una pantalla para leer las medidas. El tamaño y la ejecución varían desde la pulsera de muñeca hasta la ejecución de "bolsillo". Tiempo de funcionamiento continuo de una batería de varias horas a varios meses.
Por regla general, los electrodomésticos no permiten estimar la dosis recibida en contacto con fuentes de neutrones [9] . La evaluación de la radiación fotónica, α y β depende de la presencia de filtros adicionales y de la naturaleza de los sensores utilizados. Por ejemplo, los dispositivos diseñados en el sensor SBM-20 y fabricados en una caja de plástico sólido están configurados para medir solo un tipo de IR : fotón (radiación γ dura) [9] .
El rango de medición de los dosímetros domésticos, por regla general, depende de la naturaleza de los sensores utilizados en el dispositivo. Por ejemplo, para el sensor SBM-20, el límite es 4*10 3 pulsos/seg, donde 60 pulsos/μR será el límite de medición de ≈66 μR/seg [10] independientemente de la graduación en la pantalla. Al acercarse a los valores de umbral, se producirá una interrupción de la detección, que se debe a la formación de una descarga luminiscente en el detector. Los valores de tasa de dosis en la pantalla disminuirán rápidamente.
Como elemento de registro de la radiación en los dosímetros, se utilizan indicadores de descarga de gas de radiación ionizante, basados en el efecto de una avalancha de ruptura del espacio ionizado, a una intensidad de campo cercana a la crítica, pero sin excederla. Para ello, en el espacio interelectrodo del contador Geiger, la intensidad de campo se mantiene en estado de saturación , pero por debajo del límite de autodescomposición ( descarga luminiscente ). Estos son los límites de la meseta de Geiger : una sección horizontal de la característica de corriente-voltaje de estos sensores. En este estado, la intensidad de campo se mantiene en el espacio del sensor, que es limitante para una distancia dada entre los electrodos, pero insuficiente para que se produzca una ruptura independiente entre ellos, y el sensor se mantiene en un estado límite bloqueado.
Cuando la radiación ionizante ingresa al espacio del sensor, bajo su influencia, se produce una ionización forzada (la aparición de portadores de carga libres) y se produce una ruptura de avalancha a lo largo de la pista en el campo eléctrico cargado, orientado en la dirección "cátodo-ánodo" por el campo electrostático, bajo cuya influencia caen estos portadores de carga libres y portadores de carga atraídos por la ionización en cadena de la zona de tránsito. Y dado que la autocapacitancia (C gas ) del sensor es mínima, con una resistencia R n correctamente seleccionada , se produce una descarga completa del potencial electrostático del sensor, después del agotamiento de la cual la ruptura decae, dejando caer completamente el potencial a la borde inferior de la meseta. Por lo tanto, el sensor entra en un estado cerrado mientras dura la ruptura, lo que genera un pulso pasado por el condensador C e , que también se descarga al mismo tiempo, por lo que el pulso correspondiente a la partícula o cuántico gamma ingresa cuantitativamente la entrada del atenuador, y el sensor pierde el tiempo de medición (tiempo de recarga del condensador espacial hasta el borde inferior de la meseta, en el que no puede detectar la radiación).
El atenuador alinea el pulso en amplitud y frente a uno rectangular y transmite de esta forma al contador de pulsos, que percibe estos pulsos como contando, un tiempo estrictamente definido determinado por el temporizador y ajustado en función del volumen de trabajo del sensor/sensores de modo que el resultado de la medición corresponda al valor real de la dosis de radiación en las cantidades indicadas. Es decir, de hecho, el contador cuenta el número de pulsos (cuantos registrados) por unidad de tiempo en el volumen de trabajo del sensor, o (en el caso de un circuito de un solo detector) "ralentizando" la cuenta regresiva por unidad de tiempo muerto (desde el frente hasta la caída del pulso real de conteo, suspendiendo el temporizador) con el mismo atenuador, o (en el caso de un circuito multidetector) registra pulsos con los sensores permaneciendo en modo de espera durante el tiempo de recargando El tiempo de medición total inicial (preestablecido) se establece rígidamente por ingeniería (mediante un temporizador de cuarzo) como una constante calibrada directamente relacionada con el volumen de trabajo total de los sensores. Al final del tiempo de medición, la lectura y el generador de energía del sensor de alto voltaje se bloquean y se emite una señal (si es constructivamente posible) sobre el final del ciclo de medición.
Dado que el tiempo real del ciclo de medición es, según el circuito del sensor, de uno (ANRI 01 02 con un sistema de 4 + 2 sensores) a cinco minutos (el mismo Master-1, cuyo ejemplo muestra el diagrama de bloques básico con un sensor ), estos dispositivos prácticamente no son aplicables con fines de búsqueda y están destinados específicamente a medir la dosis de radiación de fondo mediante un sistema omnidireccional de sensores, reducidos a su volumen de trabajo, o el nivel de radiación de una fuente de radiación colocada permanentemente en relación con el dispositivo durante La exposición.
El dosímetro puede incluir:
Un ejemplo es el dosímetro químico ID-11 (vidrio de aluminofosfato activado con plata), que registra los efectos de la radiación gamma y mixta de neutrones gamma. La dosis registrada se mide usando un dispositivo de medición IU-1 (o GO-32) en el rango de 10 a 1500 rad. La dosis de radiación se suma durante la exposición periódica y se almacena en el dosímetro durante 12 meses. La masa de ID-11 es de 25 g La masa de IU-1 es de 18 kg.
Los detectores de radiación ionizante [12] (elementos sensores del dosímetro que sirven para convertir los fenómenos causados por la radiación ionizante en una señal eléctrica u otra señal medible) pueden ser sensores de varios diseños y principios operativos:
En la URSS, los dosímetros domésticos se generalizaron después del accidente de Chernobyl en 1986. Hasta ese momento, los dosímetros se usaban solo con fines científicos o militares.
Bomab (The BOttle MAnikin Absober) es un fantasma desarrollado en 1949 y desde entonces ha sido adoptado en América del Norte, si no en todo el mundo.[ aclarar ] como un estándar de la industria (ANSI 1995) para calibrar dosímetros utilizados para el conteo de cuerpo entero.
El fantasma consta de 10 botellas de polietileno, ya sean cilindros o globos elípticos, que son su cabeza, cuello, pecho, abdomen, muslos, piernas y brazos. Cada sección se llena con una solución radiactiva en agua, cuya radiactividad es proporcional al volumen de cada sección. Esto imita la distribución uniforme del material por todo el cuerpo.
Ejemplos de isótopos radiactivos utilizados para calibrar la eficiencia de la medición son 57 Co , 60 Co , 88 Y , 137 Cs y 152 Eu .
Lung Counter ( en: Lung Counter ) es un sistema diseñado para medir y contar la radiación de los gases y aerosoles radiactivos inhalados por una persona y lo suficientemente insolubles en los tejidos corporales como para dejar los pulmones durante varias semanas, meses o años. Consiste en un detector o detectores de radiación y su electrónica asociada.
A menudo, dicho sistema está ubicado en los pisos inferiores de las habitaciones (para proteger contra el componente hadrónico del fondo cósmico) y está rodeado de protección contra la radiación gamma de fondo (paredes gruesas hechas de acero, plomo y otros materiales pesados) y neutrones. radiación (cadmio, boro, polietileno).
Dado que el contador pulmonar se utiliza principalmente para medir sustancias radiactivas que emiten rayos gamma o rayos X de baja energía, el maniquí utilizado para calibrar el sistema debe ser antropométrico. Tal fantasma del cuerpo humano fue desarrollado, por ejemplo, en el Laboratorio Nacional de Livermore. E. Lawrence (Torso Fantasma).
Dosímetro personal moderno
Uno de los tipos de dosímetros modernos.
Uno de los tipos de dosímetros modernos.
Dosímetro de ionización, no lectura directa, obsoleto, pero aún se usa en muchas plantas
Uno de los tipos de dosímetros modernos de lectura directa utilizados por el personal de la central nuclear
Dosímetro de radiación gamma individual y gamma mixta - neutrónica ID-11
Escala fosforescente del medidor de tasa de dosis DP-5V