Экспресс-методы определения радиоактивности в продовольствии и воде

 

Пробы готовых мясных продуктов  и колбасных изделий отбирают при их передаче в торговую сеть, непосредственно в магазинах  или в местах хранения. Масса проб готовых мясных продуктов, полуфабрикатов и колбасных изделий составляет 200—300 г.

 

Отобранные пробы в  необходимых случаях очищают, отмывают и измельчают. Пробы пищевых продуктов  обрабатывают так, как на первом этапе  приготовления пищи. Корнеплоды, клубнеплоды  и картофель моют в проточной  воде. С капусты удаляют несъедобные  листья. Пищевую зелень, ягоды и  фрукты также промывают проточной  водой. Мясо и рыбу моют, с рыбы удаляют  чешую и внутренности. С колбасных  изделий снимают оболочку, с сыра—  слой парафина. Подготовленные продукты измельчают при помощи мясорубки, терки, кофемолки и т. д. Пищевую зелень, траву, сено и т. д. измельчают ножом в эмалированной кювете.

 

Для измерения на радиометре «Бета» измельченный материал при помощи шпателя или ложки помещают в  специальную кювету и уплотняют. Избыток с поверхности удаляют  так, чтобы продукт находился  на одном уровне с верхними краями корытца. При исследовании воды, молока и других жидких и пастообразных пищевых продуктов корытце заполняют контролируемой пробой.

 

Подготовка прибора к  работе. Подготовка приборов «Бета», СРП-68-01 и других к измерению проб, радиоактивного загрязнения поверхностей или фона описаны в предыдущем разделе.

 

Измерения фона. Эту операцию осуществляют в пустой, чистой (продезактивированной) чашечке-корытце или же ее можно наполнить дистиллированной водой.

 

Фон измеряют перед началом  исследования проб материала и по его окончанию. Если же проб много  и измерения проводят длительное время, то повторные (промежуточные) замеры фона производят через каждые 2 ч  работы. Затем все замеры фона суммируют  и определяют его среднее значение, которое и используют при расчетах активности исследуемых материалов.

 

Замеры проб исследуемого материала. Подготовленную к исследованию пробу вставляют в свинцовый  домик и в таких же условиях, как измерялся фон (одинаковое расстояние от счетчика и время замера) измеряют ее. На радиометре «Бета» и других приборах, как правило, производят одно измерение  пробы в течение 1000 с или два  замера по 100 с, или три —по 10 с и из двух более близких значений вычисляют среднее.

 

Правильное наполнение материалом пробы чашечки, кюветы или корытца  позволяют потом автоматически  переносить полученные значения удельной активности пробы к килограмму массы  или литру объема исследуемого материала  без дополнительных взвешиваний  и перерасчетов. Это предусмотрено  конструкцией прибора. Вот почему важно  следить за правильным наполнением  измеряемой емкости и не допускать  недоливания (или недосыпания) материала пробы, так же как и перенаполнения.

 

Расчет радиоактивности  пробы. Поскольку профессиональные радиометры непосредственно радиоактивность  материала исследуемой пробы  не измеряют, а определяют ее пропорциональную величину N (скорость счета импульсов, фиксируемых счетчиком прибора  в единицу времени), то радиоактивность (удельную активность) определяют расчетным  путем по формулам:

 

N = (Nпр — Nф) / t; A = KN (или А = N/P

 

где Nпр — скорость счета частоты следования импульсов при измерении радиоактивного загрязнения «толстого» слоя пробы исследуемого материала (с учетом фона), имп.; Nф — средняя фоновая скорость счета (с пустой кюветой или наполненной дистиллированной водой), имп.; t — время измерения фона и пробы, с/мин); К — переводной коэффициент (берут из паспорта прибора), Ки . с (мин)/л (кг) . имп.; Р — чувствительность радиометра Р = 1/К; А — удельная объемная (Ки/л) или удельная массовая (Ки/кг) активность измеряемой пробы.

Примечание. Методом «толстого» слоя называют исследования таких проб, увеличение толщины которых уже  не приводит к увеличению измеряемой величины. Основным достоинством метода является простота, быстрота и достаточная  точность измерений (10-9— 10-4 Ки/л (Ки/кг)).

 

 

Пример. Допустим, что на радиометре «Бета» нужно замерить сухую  заварку чая (грузинский, I сорт). На приборе Nф1 получилось равным 20 имп. за t=10 с, а Nф, = 19 и Nф = 21 имп. Среднее значение фона за 10 с измерений составит 20 имп.

 

Измеряем три раза в  течение 10 с пробу чая. Получаем: Nпр =30 имп., Nпр2 = 34 и Nпр3 = 32 имп. Среднее значение Nпр = 32 имп.

По формуле N = 

Nпр — Nф 

= 

32 —20 

= 1,2 имп./с.

 

t 

10

 

 

Коэффициент в данном случае равен:

 

К = 5,26 . 10-8 Ки . с/кг . имп.;

 

А = NК = 1,2 имп./с . 5,26 . 10-8 Ки . с/кг . имп. = 6,3 . 10-8 Ки/кг.

 

Допустимая норма для  чая (сухой заварки) составляет 5 . 10-7 Ки/кг, таким образом видим, что замеренный нами чай находится в пределах нормы, т. е. почти в восемь раз ниже нормы.

 

Однако следует отметить, что в данную методику расчета  Госстандартом СССР с 1988 г. внесено  дополнение по учету естественного  изотопа калий-40. Первая формула  расчета активности приняла вид:

По формуле N = 

Nпр — Nф 

— 

NК,

 

t

 

 

где NK выбирают из таблицы  содержания калия-40 в различных продуктах  и сырье[1].

 

Это изменение в расчетах объясняется тем, что в последние  годы из-за чрезмерной химизации полей  и в частности использования  калийных удобрений в продукцию  растениеводства и животноводства поступает значительное количество радиоактивного калия (калия-40), а следовательно, его удельный вес в измерениях радиоактивности продуктов стал значимым и подлежит учету.

 

Рассмотрим, как переводить одни величины в другие и какие имеются соотношения между отдельными дозиметрическими единицами. Например, между миллирентгенами и кюри, кюри и бэрами и т. д.

 

Это единицы совершенно разных физических величин, хотя все они  характеризуют радиоактивность  или ее воздействие и поэтому  не имеют строгих математических соотношений. Ориентировочно, очень  приблизительно и только для конкретного  региона и «букета» радионуклидов  из практики (на эмпирической основе) можно  предложить некоторые соотношения. Так, уровень радиации (фон) и загрязненность для определенного района можно  определить из соотношений, приведенных  в табл. 4.

 

4. Соотношение уровня  радиации и загрязненности земли

Фон, мР/ч 

Загрязненность земли, Ки/км2

 

0,01 

0,1

 

0,1 

1

 

1 

8

 

2 

15

 

5 

40

 

10 

60

 

20 

80

 

30 

100

 

50 

150

 

100 

300

 

 

Зная уровень радиации в данном месте, можно ориентировочно судить о загрязненности радионуклидами данной местности, и наоборот.

 

Соотношения между одними и теми же величинами в традиционных единицах и единицах системы СИ строго регламентированы и их математические значения приведены в приложении1.

 

Пример. Допустим, дозиметром измеряли уровень радиации и получили значение 0,020 мР/ч (20 мкР/ч). Определим, какую же дозу от этого фона получит человек, находясь на улице одни сутки, месяц или год, умножив дозу за час на соответствующее время. Получим: за час — 20 мкР, сутки — 480 мкР, месяц —14 400 мкР, год — 172,8 мР.

 

Но так как человек  определенное время (более 50 %) находится  в служебном или жилом помещении, то естественно он получит меньшую  дозу. Например, в помещении дозиметр показал значение 0,01 мР/ч (или 10 мкР/ч). Значит, он получит дозу: за сутки — 240 мкР, месяц —7200 мкР (7,2 мР), год — 86,4 мР.

 

Если допустить, что этот человек по роду работы и по условиям проживания в среднем за год 50 % времени  находится на улице, а 50% — в помещении, то доза будет средней: за час 15 мкР, сутки — 360 мкР, месяц— 10800 мкР (10,8 мР), за год—130 мР. Ну, и если быть более точным, то человек получит не 130 мР, а 130 мбэр, так как бэр (биологический эквивалент рентгена) — это эквивалентная доза облучения человека.

 

А теперь определим коэффициент  ослабления помещением фонового облучения  человека на открытой местности. Возьмем  те же значения: на улице фон — 20 мкР/ч, а в помещении — 10 мкР/ч:

 

Ковл = 20/10 = 2

 

т. е. данное помещение ослабляет  внешнее облучение человека в  два раза. Этот коэффициент еще  называют коэффициентом защиты. В  данном случае, мы вычислили коэффициент  защиты от облучения человека стенами  помещения.

 

Приведем эмпирическое соотношение  по радиоактивности пищевых продуктов. Так, измеренная прибором «Поиск» (или  другим) мощность экспозиционной дозы (МЭД), обусловленная гамма-излучающими радионуклидами пищевого продукта, в микрорентгенах в час может быть ориентировочно переведена в единицы удельной радиоактивности кюри на килограмм или кюри на литр:МЭД, мкР/ч Актив-ность, ки/кг

 

3 

2 . 10-8

 

7 

5 . 10-8

 

13 

1 . 10-7

 

25 

2 . 10-7

 

50 

4 . 10-7

 

100 

8 . 10-7

 

125 

1 . 10-6

 

250 

2 . 10-6

 

375 

3 . 10-6

 

500 

4 . 10-6

 

 

Примечание. Данные для прибора  «Поиск» (по эталону цезий-137) и для  проб с плотностью, равной единице [15].

 

Из всех бытовых дозиметров и радиометров, предназначенных  для населения, только прибор «Белла»  проградуирован не в традиционных, а в международных единицах СИ — микрозивертах (единицах эквивалентной дозы). Ориентировочно их можно перевести в традиционные (микрорентгены). Обратимся к описанию прибора «Руководство по эксплуатации» и прилагаемым «Методическим указаниям», утвержденным заместителем директора Института биофизики Минздрава СССР академиком Л. А. Булдаковым 07.09.1989 г.

 

Диапазон измерений: 0,2—100 мкЗв/ч. Это соответствует: 20—10 тыс. мкР/ч. Для точного перевода: мкЗв=104 мкР.

 

Мощность дозы естественного  фона составляет около 0,15 мкЗв/ч (15 мкР/ч) и в зависимости от местных условий может меняться в два раза.

 

Для населения, проживающего вблизи АЭС, Национальной комиссией  по радиационной защите (НК.РЗ) установлен предел годовой дозы 5 мЗв, что соответствует 500 мбэр или 500 мР (т. к. бэр — это биологический эквивалент рентгена, 1 бэр = 1,04 Р).

 

Если радиоактивное загрязнение  измеряемого пищевого продукта достигает 3700 Бк (»4 кБк), то показания прибора «Белла» возрастут от фона местности на 0,15 мкЗв/ч (15,6 мкР/ч). Это соответствует 1 . 10-7 Ки/кг (Ки/л) радиоактивного загрязнения и от потребления таких пищевых продуктов рекомендуется отказаться или ограничить их потребление в обычном рационе вдвое, вчетверо, в десять раз (в зависимости от степени загрязнения).

 

Эта последняя рекомендация Минздрава СССР обязательна для  всех приборов: если измеряемое радиоактивное  загрязнение равно 1 • 10~7 Ки/кг (Ки/л) и выше, то такие пищевые продукты употреблять в пищу взрослого  человека (и особенно детей) нельзя. Они требуют или специальной  переработки (см. рекомендации в III главе), очистки или «разбавления» чистыми продуктами.