Yil O’zbekiston respublikasi qishloq va suv xo’jaligi vazirligi samarqand qishloq xo’jaligi instituti

MODDALARNING RADIOAKTIVLIGINI RADIOMETR YORDAMIDA ANIQLASH.

Kerakli asbob va materilallar: 1. Stasionar (labartoriya) radiometrlari: B-2, B-3, PP-16, PP-8 (volna) DP-100, RPS-2-03A, RPS-2-03T, KRK-1-01A, RKB-4-1 EM; 2. Ko’chma (portative) radiometrlar: beta-gamma-intensimetr, “Luch-A” universal radimetri , universal RUP-1, DP-5A, radiometri, SRP-68-01, DGZ-02, DGZ-03 va boshqalar.

Biz faqatgina B-2 radiometrning tuzilishi va ishlash prinsipini o’rganamiz.
Nazariy malumotlar. Fransuz fizigi A.Bekkerl tomonidan 1896-yili uran tuzining chiqargan nurlari havoni ionlashtirishi, fotopastinkaga tasir etishi aniqlangandan keyin uran elementining hamma birikmalari nur chiqarish qobilyatiga ega ekanligi malum bo’ldi. E.Re-zerford, P.Kyuri, M.Kyuri kabi olimlarning tekshirish natijalari maddalarning radioaktiv nurlanishi juda murakkab jarayon ekanligini ko’rsatadi.
Uran elementi birikmalarining nur chiqarish intensivligiga tashqi omillar: harorat, bosim va hokazolar hech qanday tasir etmasligi aniqlandi.
Nur chiqarishda radioaktiv elementlarning bazi izotoplari elementar zarralar chiqarib boshqa izatoplarga aylanadi. Radiaktivlik bu kimyoviy elementlar atomlarining o’z-o’zidan
nur chiqarishida yemirilib turishidir. Bir kimyoviy element barqaror izatopining elementar zarralar yoki yadrolar chiqarib boshqa element izotopiga aylanishiga rarioaktivlik deyiladi.
Radioaktivlik tabiiy va suniy radioaktivlikka bo’linadi. Tabiiy radioaktiv moddalar tabiatda barqaror izatoplar ko’rinishida bo’ladi. Suniy radioaktiv izatoplar esa yadro reaksialari natijasida olinadi.
Radioaktiv yemirilishida dt vaqt ichida yemiriladigan atomlar sonini dN deb olsak, u holda dt vaqt ichida yemiriladigan yadrolar soni boshlag’ich mavjud yadrolar soni N ga mutonosib bo’ladi:
dN=- λNdt (224)
Bu yerda: λ - berilgan elementning yemirilish doimiysi.
(225) tenglikdagi minus ishorasi vaqt o’tishi bilan radioaktiv element atomlari soning kamayishini ko’rsatadi. (225) tenglikni integrallab atom yadrolarining o’z-o’zidan yemirilishi radioaktiv yemirilish qonunini olamiz:
N=N₀e^{- λt} (226)
BU yerda: N₀ – boshlang’ich t=0 paytdagi radioaktiv moddadagi yadrolar soni; N- bu vaqt o’tgandan keyingi yemirilmay qolgan yadrolar soni.
Radioaktiv element yemirilish doimiysi λ ga teskari mutanosib bo’lgan kattalik τ radioaktiv moddaning o’rtacha yashash vaqti deyiladi:
τ = 1/λ (227)
Yarim yemirilish davri T deb boshlang’ich element atomlari miqdorining ikki marta kamayishi uchun ketgan vaqtga aytiladi. (226) tenglikdan e^-λT =1/2 bundan T=ln2/λ=0,693/λ=0.693 τ (227) tenglikdagi τ =1/λ bo’lganligidan T= τ _* ln2 bundan τ =T/ln2=1.44T.
Demak, o’rtacha yashash vaqti yarim yemirilish davridan 1.44 marta katta ekan. Radioaktiv elementda vaqt birligi ichida yemiriladigan yadrolar soni shu elementning aktivligi deyiladi. Agar aktivlikni α harfi bilan belgilasak, ushbuni yozamiz:
_{ } | bundan α =λN=N_* ln2/T ga teng.
Demak radioaktiv maoddaning aktivligi, uning miqdoriga to’g’ri va yarim yemirilish davriga teskari mutanosib ekan. SI sistemasida aktivlikning birligi sifatida 1 sekundda bitta yadroning aylanishi (bo’linishi) qabul qilingan. Bu birlk Bekkerel deb ataladi. Aktivlikning sistemaga kirmagan birligi 1 Kyuri bo’lib u 1 g radiyning aktivligiga teng, yani Kyuri – bu 1 sek da 3.7_*10¹⁰ ta yemirilish sodir bo’ladigan moddaning aktivligidir.
Aktivlkning millikyuri (1mKi=10^-3 kyuri=3.7_*10⁷ Bk), mikrokyuri (1 mkKi=10^-6 kyuri=3.7_*10⁴ Bk) kabi birliklari ham mavjud.
Yadro fizikasining dozimetriya qismi moddalarga ionlashtiruvchi nurlabish tasirini harkterlaydigan bo’limi bo’lib, jisimlarning ichki va tashqi olgan nurlanishini miqdoriy va sifat tomonlarini aniqlagan. Agar moddadan rentgen nurlari, γ va α nurlar o’tsa,bu nurlar moddaning atomlari va molekulalarini ionlashtiradi.
SI birliklar sistemasi bo’yicha nurlashning yutulgan dozasi Grey (Gr) birlikda o’lchanadi. 1 Gr bu 1 kg modda 1 J ionlashtiruvchi nurlanish energiyasi yutulganiga sistemaga kirmagan birligi 1 rad=0.01 Gr ga teng, u vaqtda 1 Gr=1 J =100 rad ga teng bo’ladi. Nurlanishning yutilgan dozasini amalyotda aniqlash ancha qiyin, shuning uchun odatda nurlanishning ekspozitsion dozasi tushunchsidan foydalaniladi. Bunda yutilgan dozani nurlanishning havoni ionlashtirish tasiriga qarab belgilanadi.
Rentgen va gamma nurlanishlarning ekspozitsion dozasi deb, quruq havoda shu nurlanishlar tasirida hosil bo’lgan bir xil ishorali elektor zaryadlarining, shu nurlanishni yutgan quruq havo massasiga nisbatini aytiladi va uni Kl/kg birlikda o’lchanadi.
Rentgen va gamma nurlanishning havoda ekspozitsion dozasi birligi qilib Kl/kg qabul qilingan. Rentgen ham ekspozitsion doza birligi hisoblanadi:
1 R= 1 SGSE=nq
Bu yerda: n- ionlar soni; q- ion zaryadi (q=4.8_*10^-10SGSE). Bitta elektrostasik zaryad birligini hosil qilish uchun n=1/4.8 _*10^-10 =2.08_*10⁹ juft ionlar / sm³ kerak.
Malumki, o’rtacha bir akt ionlashtirishga 34 eB ( 1 eB=1.6_*10^-12 erg )energiya kerak, u xolda 1 R ekspozitsion dozaga quidagilar mos keladi:
D eksp=2.08_*10⁹_*34_*10^-6=7.06_*10⁴ MeB/sm³
D eksp=7.06_*10⁴_*1.6_*10^-12_*10⁶=0.114 erg/sm³
Agar bu hisoblar 1 g havo uchun bajarilsa, 1R ekspozitsion doza quidagiga teng:
1P=7.06_*10⁴ MeB/sm³=5.47_*10⁷ MeB/g=0.114 erg/sm³=87.7 erg/g.
0.114 erg/sm³ va 87.7 erg/g kattaliklar rentgenning energetik ekvivaletlari sifatida qabul qilingan. Ekspozitsion doza quvvati SI sistemasida Kl/kg_*s va sistemadan tashqi R/soat (rentgen/soat) =7.17_*10^-8 Kl/kg_*s birlikda o’lchanadi. Yutilgan doza quvvati SI sistemasida Gr/s (grey/sekund) birlikda o’lchanadi.
Dozimetrik asboblar yoki dozemetrlar deb ionlashtiruvchi nurlanish dozasini o’lchashda ishlatiladigan asboblarga aytiladi. Dozimetrlar turlari va vazifasiga qarab: shaxsiy, tibbiy, radiobiologik, texnik, reaktor ichki qismi uchun tayyorlangan dozemetrlarga bo’linadi. Dozimetrlar asosan stasionar, ko’chma va shaxsiy cho’ntakda olib yuradigan ko’rinishda bo’ladi. Dozimetirlar ionlashtiruvchi nurlanish bilan moddaning o’zaro tasiri natijasida hosil bo’ladigan fizikaviy va kimyoviy jarayonlarni aniqlashga asoslangandir. Ular fotodozimetrlar, lyuminestent va kondensatirli turlarga bo’linadi.
Bevosita ko’rsatuvchi (DK-0.2, DP-22B, DP-24,) va bilvosita ko’rsatuvchi (ID-1, ID-11) shaxsiy dozimetrlar asosan kameradagi elektrodda to’plangan potensialni o’lchashga mo’ljallangan.
DK-0.2 shaxsiy dozimetri roentgen va gamma nurlanishini 10-200 mR diapazonda o’lchaydi,uning energiyasi 150 keB-2MeB ga teng xatoligi 10% danoshmaydi. DP-22B va DP-24 cho’ntak dozimetirlari gamma nurlanishni o’lchaydi, o’lchash diapazoni 2-50 R ,quvvati 0.5-200 R/soat, tashqi ko’rinishi avtoruchkani eslatadi.
Bevosita ko’rsatuvchi dozimetrlar (ID-2) diapozoni 0.005-1 R, energiyasi 0.15-2.0 MeB bo’lgan rentgen va gamma nurlanishni o’lchaydi. DRGZ-0.2 va DRGZ-0.3 dozimetrlari bilan asosan laboratoriya va ishlab chiqarish sharoitlarida rentgen hamda gamma nurlanish miqdori, quvvati, neytronlar oqimi zichligi, tez neytronlar shuning dek, radioaktiv ifloslanish o’lchanadi. Ish sharoitida dozimetrlarni etalon nurlanish manbalari bilan doimo tekshirib turish kerak.
Agar laboratoriyada Gammatron- 1 S-68 asbobi mavjud bo’lsa, uning yordamida dozimetrik va radiometrik qurulmalarni tekshirib turish maqul bo’ladi. Radiatsiyani biologik jarayonlarda ilmiy tajriba uchun mavjud bo’lgan kichik gamma maydonlarda, biologik texnalogiyada, posterizatsiya, sterilizasiya jarayonlarida o’lchash uchun dozimetrlarni statsiyonar o’rnatish maqsadga muvofiqdir.
Atom va yadro energiyasini xalq xo’jaligining turli soxalarida qo’llash, bu turdagi energiyaning atrof muxitga va trik organizmga tasirini mufassal bilishni taqozo qilmoqda. Shuning uchun ham atmosfera, suv, tuproq, odadmlar, hayvonlar, qishloq xo’jalik o’simlik va mahsulotlarining radioaktivligini tekshirib turish hozirgi kunning dolzarb masalalaridan biri bo’lib qodi. Chunki atom yadrosi kata energiya manbai bo’lishi bilan birga ayniqsa, tirik organizimga zararli tasiri o’ta og’ir “nur kasalligi” degan dardga olib keladi. Nishonli atomlarning qishloq xo’jalik o’simliklaridagi yutilgan miqdorini amaliy mashg’ulotlarda radioaktiv preparatlarining nur chiqarish intensivligiga qarab o’rganadilar.
Qurulmaning tavfsifi. Nurlanishning muxit bilan o’zaro tasirdagi birlamchi effektni qayt etadigan qurulma detektor deb ataladi. Detektorda hosil bo’lgan effektni elektor tokiga aylantiradigan qurulmani qayt etuvchi elektor o’lchov qurulmasi deb yuritamiz. Detektor va qayd etuvchi elector o’lchov qurulmasining birgalikdagi nomi radiometrlar. Radiatsion dozimetorlar modda yutgan ionlovchi radiatsianing miqdori yoki quvvatini o’lchashga mo’ljallangan. Shuning uchun ham nurlanish dozasiga yoki quvvatiga qarab darajalangan qurulmalarni biz radiatsion dozimetorlar deymiz.
Amaliy mashg’ulotlarning ko’pchiligida radioaktiv zarralarni va gamma kvantlarni o’lchash uchun ishlatiladigan B-2 barqaror (statsionar ) hisoblash qurulmasi bilan tanishib o’taylik. (92-rasm)
B-2 qurulmasi har xil turdagi gaz razryadli schotchiklar yordamida beta- zarralarni va gamma kvantlarni o’lchaydi. Agarda B-2 qurulmasiga chaqnash qurulmasi (P-349-2) qo’yilsa α zarralarini ham o’lchash mumkin. B-2 radiometri asosan gaz razryadli schotchiklar blokidan (GSB) va yuqori kuchlanishli energiya bilan taminlaydigan stabilizatordan tuzilgan. Shuni ham takidlash kerakki, kuchlanish berilgan paytda qurulmaga va hisoblagich (schotchik) ipiga teginish hayot uchun xavflidir. Yadro zarralari yoki gamma kvantlar schotchikka kelib tushishi bilan gaz razryatli schotchik blokida hosil bo’lgan impuls kuchaytiriladi va hisoblash sxemasiga uzatiladi.
Hisoblash sxemasi asosan schotchikdan kelayotgan impulslarni kuchaytirish va bo’shqarish bilan birga radioaktivlikni qayd etish uchun elektro mexanik schotchikka beriladi (EMS). Birlamchi impulsni birdaniga qayd etish uchun ko’paytmalar:
K x 1, x 4, x 16 va x 64 qo’yilgan. Bunda kerak bo’lgan impulsni qayd etish uchun ulagichdan foydalaniladi.

92-rasm. B-2 radiometrning umumiy ko’rinishi:
1-manbani ushlash tumbleri, 2-signal lampa, 3- elektromexanik hisoblagich, 4- hisoblagichni ishlatib yuboradigan trumbler, 5– hisoblash karrali kaliti, 6- yuqori kuchlanish tugmacha (knopkasi)si. 7- yuqori kuchlanishni bir meyorda boshqaruvchi, 8- yuqori kuchlanish voltmetri, 9- sekundnomer, 10- chiroq, 11- ko’rsatishlarni tashlash tugmachsi, 12- Geyger-Myuller hisoblagichi, 13- ulovchi similar (kabel).

B-2 qurulmasining o’rta qismida 6 ta neonli (lampa) impulsni qayd etilayotganligini ko’rsatib turadi. Shu lampalar bilan impulslar soni aniqlab boriladi. Bunda birinchi lampa bir qo’shimcha impulsga , ikkinchi lampa -2, uchinchi-4, to’rtinchi-8, beshinchi-16 va oltinchi lampa -32 ta qo’shimcha impulsga to’g’ri keladi.

Agar impulsni hisoblash tugagan paytda birinchi, ikkinchi, to’rtinchi lampalar yonib turgan bo’lsa EMS ko’rsatmasiga 1+2+8=11 impulsni qo’shish kerak.
Qurilmaning oldingi tomonida “сброс” tugmachasini bosish bilan hisoblash sxemasi oldingi xoliga keladi. Ulagich yordamida tekshirib, bosqichlarini ishga tushirib hisoblash sxemasining to’g’ri ishlayotganini aniqlash mumkin. Bunda impulslar soni normal holda ishlaganda 3000 imp/min teng bo’lishi va xatolik 2% dan oshmasligi kerak. Bu qurilmani old tomonidagi yuziga doiraviy ko’rinishdagi ikkita siferblat joylashtirilgan bo’lib har qaysi 100 gr bo’lgan. Har bir impulsda o’ng tomondagi (x1) siferblat strelkasi sakrab 1 bo’limga ko’payadi.
Chap tomondagi siferblat strelkasi tekis uzliksiz harakat qilib faqat EMS schotchigida 100 impuls bo’lganda 1 bo’limga siljiydi. To’liq impulslar soni xsoblash sxemasiga ishlab turgan vaqtiga qarab quidagi formula bilan aniqlanadi:
n= (a_*100+v)_*k+s
Bu yerda: n- to’liq impluslar soni; a- chap tomonidagi siferblat ko’rsatishi; v- ong tomondagi siferblat ko’rsatishi; k- hisoblash karraligi; s- yonib turgan neon lampalardagi impluslar soni;
Yuqori kuchlanishli kuchaytirgich asosan stabillashtirilgan (doimiylashtirilgan) manba (BSP) blokida joylashgan bo’lib schotchikka berilayotgan kuchlanishni kantrol qilib turish uchun B-2 qurulmasining oldingi qismiga voltmetr o’rnatilgan. Voltmeter shkalasi 0-200 V da 100 ta bo’limga taqsimlangan. Panelda joylashgan potensiometr yordamida kuchlanishni boshqarish richagi bilan kerakli kuchlanish olinadi. B-2 qurilmani orqa tomonida “+” va “-“ uyalar bor bo’lib, gaz raziryatli schotchiklar bilan ishlaganda “+” uyasi ulanadi, “-“ uyasi esa yopilib yerga ulanadi. “Manba” degan bosqich “uzush” holatiga qo’yiladi. Bu xolatda “ulash” signal lampa yonadi, richakni bosish bilan xisoblash sxemasi ishlaydi va “uzush” richagiga bosib qo’yilsa to’xtaydi. B-2 radiometri asosan 110, 127, 220, kuchlanishlarda ishlaydi.