МР 2.6.1.0028-11. 2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Определение суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха. Методические рекомендации
(утв. Роспотребнадзором 31.07.2011)
Примечание
Документ введен в действие с 31 июля 2011 года.
Утверждаю
Руководитель Федеральной
службы по надзору в сфере
защиты прав потребителей
и благополучия человека,
Главный государственный
санитарный врач
Российской Федерации
Г. Г. Онищенко
31 июля 2011 года
2.6.1 ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ ОБЪЕМНОЙ БЕТА-АКТИВНОСТИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
с момента утверждения
1. Разработаны ФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены им. профессора П.В. Рамзаева» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по г. Санкт-Петербургу; ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербурге».
2. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 31 июля 2011 г.
3. Введены в действие с 31 июля 2011 г.
1. Область применения
1.1. Настоящие Методические рекомендации (далее — Рекомендации) распространяются на порядок и условия определения аэрозольной фракции суммарной объемной бета-активности (далее — суммарной объемной бета-активности) в приземном слое атмосферного воздуха.
1.2. Настоящий документ содержит рекомендации по выбору средств измерений, условиям отбора проб воздуха, порядку подготовки счетных образцов и определения бета-активности счетных образцов, а также выполнения расчетов по определению суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха.
1.3 Рекомендации предназначены для оперативного контроля суммарной
-4
объемной бета-активности атмосферного воздуха на уровне не ниже 1 х 10 Бк/куб. м.
1.4. Настоящие Рекомендации предназначены для использования органами и организациями Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека при оперативном контроле суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха; организациями, осуществляющими радиационно-гигиенический мониторинг в пределах зон наблюдения радиационных объектов.
1.5 Рекомендации не предназначены для определения газообразной фракции
суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха (изотопы
220 222
благородных газов техногенного и космогенного происхождения, Rn, Rn и
др.).
2. Нормативные ссылки
2.1. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) СанПиН 2.6.1.2523-09.
2.2. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010) СП 2.6.1.2612-10.
3. Сокращения, использующиеся в документе
ХЧ — марка химических реактивов — «химически чистый».
ЧДА — марка химических реактивов — «чистый для анализа».
1СО - обозначение типа образцовых источников бета-излучения на основе 90 90 90 90 радионуклида Sr + Y ( Sr в равновесии с Y).
ТЭС — тепловая электростанция на основе органического топлива.
ТЭЦ — теплоэлектроцентраль, разновидность тепловой электростанции, которая одновременно является источником тепловой энергии.
4. Общие положения
4.1 Суммарная объемная активность бета-излучающих радионуклидов в
атмосферном воздухе является одним из наиболее информативных критериев радиационной безопасности территорий, которая наряду с другими показателями
должна вноситься в радиационно-гигиенические паспорта субъектов Российской Федерации. Она является чувствительным критерием оценки интенсивности
поступления в атмосферу техногенных радионуклидов в результате эксплуатации
предприятий ядерного топливного цикла и других радиационных объектов, а также в результате радиационных аварий. В условиях нормальной эксплуатации радиационных объектов, когда поступление бета-излучающих техногенных радионуклидов в атмосферу находится на низком уровне, суммарная объемная бета-активность приземного слоя атмосферного воздуха практически целиком
210
определяется природным радионуклидом Pb, который является последним 238
радиоактивным изотопом в ряду распада U. Характерный диапазон значений суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха на территории субъектов Российской Федерации -6 -3 составляет от 1,0 х 10 до 3,8 х 10 Бк/куб. м при среднем значении по всей территории страны (за пределами территорий, загрязненных в результате
-4
аварии на Чернобыльской АЭС) на уровне около 2 х 10 Бк/куб. м. Для -4
большинства территорий значение показателя превышает 1 х 10 Бк/куб. м. Рекомендации могут использоваться для определения значения показателя на более низком уровне при пропорциональном увеличении объема проб
атмосферного воздуха.
4.2. Целью настоящих Рекомендаций является установление единого порядка отбора проб атмосферного воздуха и их подготовки при определении суммарной объемной бета-активности в приземном слое атмосферного воздуха. Рекомендации направлены на обеспечение возможности оперативного контроля суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха с использованием наиболее распространенных средств измерений, имеющихся в организациях Роспотребнадзора.
5. Рекомендации к выбору средств измерений
5.1. При определении суммарной объемной бета-активности в приземном слое атмосферного воздуха следует использовать средства измерений, в установленном порядке внесенные в государственный реестр и имеющие действующие свидетельства о государственной поверке.
5.2. Для отбора проб атмосферного воздуха следует использовать аспираторы с открытым расположением устройства фиксации фильтрующего материала. Выброс отфильтрованного воздуха должен производиться на расстоянии не ближе 1 м от места установки фильтра. В качестве фильтрующего материала для отбора проб атмосферного воздуха используют тонковолокнистую ткань Петрянова.
5.3. При отсутствии в аспираторе встроенного расходомера для измерения объемного расхода воздуха через фильтр следует применять анемометры (термо-, крыльчатые, чашечные) или другие типы расходомеров, основная погрешность которых не превышает 20%.
5.4. Для определения активности бета-излучающих радионуклидов в счетных образцах возможно применение альфа-бета-радиометров типа УМФ-2000 со следующими метрологическими характеристиками: 90 90 - чувствительность регистрации излучения радионуклидов Sr + Y от
-1 -1 источника типа 1СО - не ниже 0,15 Бк х с ;
-1
- <a id="p100035"></a>скорость счета при измерении фона - не выше 0,035 с ;
- <a id="p100036"></a>погрешность определения чувствительности (при P = 0,95) - не более
10%.
5.5 Для контроля эффективности регистрации бета-излучения счетных
образцов радиометром рекомендуется использование специально приготовленных 40
калибровочных источников с радионуклидом K. Для контроля эффективности регистрации бета-излучения счетных образцов радиометром также может
137
применяться образцовый источник на основе радионуклида Cs. Допускается использование значения эффективности по свидетельству о поверке радиометра.
5.6. Для радиохимической подготовки проб воздуха рекомендуется использовать химические реактивы марки ЧДА или ХЧ.
5.7. Для взвешивания проб и счетных образцов необходимо применять весы аналитические не ниже 2-го класса точности.
5.8. Для контроля температуры воздуха и атмосферного давления используют термометры с ценой деления не более 2 °С и барометры с ценой деления не более 2 мм Hg (270 Па).
5.9. Для определения диаметра рабочей поверхности фильтров используют металлическую линейку с ценой деления не более 1 мм.
5.10. Все измерения с использованием перечисленного оборудования проводятся в соответствии с их инструкциями по эксплуатации.
6. Отбор проб атмосферного воздуха
6.1. Для отбора проб атмосферного воздуха аспиратор устанавливают на высоте не менее 10 м от поверхности земли и не ближе 20 м от проезжей части улиц и дорог. Место отбора проб атмосферного воздуха следует выбирать за пределами ареала рассеивания выбросов ТЭС, ТЭЦ, котельных и промышленных предприятий.
6.2. Отбор проб атмосферного воздуха для определения суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха производится на фильтры из ткани Петрянова. При использовании ткани Петрянова на фильтре осаждается главным образом аэрозольная составляющая суммарной объемной бета-активности воздуха.
6.3. Одной из основных характеристик фильтрующих материалов из ткани Петрянова является коэффициент улавливания (эффективность осаждения) аэрозолей, который нормируется по величине проскока по стандартному масляному туману при оптимальной скорости прокачки воздуха через фильтр. Для фильтров из ткани Петрянова оптимальной является линейная скорость прокачки воздуха через фильтр около 1 м/с при максимальной скорости не более 2 м/с.
6.4. Большинство современных видов радиометрического оборудования типа УМФ-1500, УМФ-2000 и др., имеющихся в организациях Роспотребнадзора в субъектах Российской Федерации, позволяют надежно определять активность бета-излучающих радионуклидов на уровне 1 Бк и выше в расчете на счетный образец. При значениях метрологических характеристик альфа-бета-радиометров типа УМФ-2000, подобных указанным в п. 5.4, минимально измеряемое значение бета-активности счетных образцов составляет около 0,25 Бк.
Исходя из этого, для достоверного определения суммарной объемной -4
бета-активности в пробах атмосферного воздуха на уровне 1 х 10 Бк/куб. м и выше минимальный объем отбираемых проб воздуха должен составлять не
менее 2500 куб. м.
6.5. Для отбора проб атмосферного воздуха могут применяться аспираторы с разным диаметром рабочей поверхности фильтра. При выборе аспираторов предпочтение следует отдавать тем, у которых диаметр рабочей поверхности фильтров составляет более 50 мм, что обеспечивает возможность оперативного отбора проб воздуха требуемого объема. Для оперативного отбора проб атмосферного воздуха наиболее подходящими являются аспираторы с диаметром рабочей поверхности фильтров 150 мм и более.
При использовании аспираторов с диаметром рабочей поверхности фильтров 50, 100, 150, 200, 250, 300 и 350 мм площадь рабочей поверхности фильтров составит около 19,63; 78,54; 176,70; 314,00; 491,00; 707,00 и 962,00 кв. см соответственно. С учетом этого для отбора проб воздуха объемом не менее 2500 куб. м значения максимального объемного расхода воздуха через фильтр (Q) и минимального времени отбора проб (тау) при оптимальной линейной скорости воздуха через фильтр могут быть приняты по табл. 6.1.
МИНИМАЛЬНОЕ НЕОБХОДИМОЕ ВРЕМЯ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА
ПРИ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОМ РАСХОДЕ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ФИЛЬТРЫ
РАЗНОГО ДИАМЕТРА ИЗ ТКАНИ ПЕТРЯНОВА
| Диаметр фильтра, мм | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Q, куб. м/ч, не более | 15 | 55 | 130 | 225 | 350 | 510 | 700 |
| Время отбора проб тау, ч, не менее | 180 | 45 | 20 | 11 | 7 | 5 | 4 |
Примечание: Если линейная скорость воздуха через фильтр превышает 2 м/с, то для ее снижения следует использовать два или более слоя фильтрующего материала с последующим анализом всех слоев рабочей части фильтра.
6.6. По мере накопления аэрозолей на фильтре скорость воздуха снижается, поэтому, если аспиратор не снабжен устройством контроля объема прокачанного воздуха, то в процессе отбора проб необходимо периодически контролировать объемный расход воздуха через фильтр с использованием анемометров. Если аспиратор снабжен устройством контроля мгновенного значения объемного расхода воздуха или линейной скорости воздуха, то необходимо его показания периодически записывать в рабочий журнал.
Если контроль расхода воздуха через фильтр проводится с использованием анемометров, диаметр которых совпадает с диаметром выходного отверстия аспиратора, то контроль объемного расхода (линейной скорости воздуха через фильтр) проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации анемометра. Если диаметр анемометра значительно меньше, то к его показаниям вводится поправка, порядок определения которой приведен в Прилож. 1.
6.7. Если температура отбираемого воздуха находится в пределах от -20 до +20 °С, то температурная поправка к объемному расходу воздуха не превышает +/- 8% и в расчетах может не учитываться. В наиболее характерном для большей части территории Российской Федерации диапазоне значений атмосферного давления 740 — 780 мм Hg (99 — 104 кПа) поправка к объемному расходу воздуха не превышает 5% и также может не вводиться.
7. Подготовка проб воздуха
7.1 После отбора проб фильтры взвешивают на аналитических весах и
помещают в фарфоровую чашку или тигель. Далее в пробу добавляют такое
количество сухого Na CO , чтобы весовое соотношение проба/Na CO было равно
2 3 2 3
5:1.
7.2. Содержимое чашки (тигля) смачивают дистиллированной водой, подсушивают на плитке и озоляют в муфельной печи при температуре 300 — 400 °С.
7.3. После озоления пробу растирают до состояния «пудры», взвешивают на аналитических весах и наносят на подложку для последующего радиометрического определения бета-активности счетного образца.
8. Определение бета-активности счетных образцов
8.1. Определение бета-активности счетных образцов с использованием альфа-бета-радиометров типа УМФ-2000 или УМФ-1500 производится не ранее чем через 4 ч после окончания отбора пробы.
За это время полностью распадаются осевшие на фильтр бета-излучающие 222 214 214 короткоживущие дочерние продукты Rn - Pb (T = 26,8 мин.) и Bi
1/2
(T = 19,7 мин.), так что бета-активность фильтра (и соответственно 1/2
счетного образца) практически целиком будет определяться содержанием в нем
220 212
короткоживущих дочерних продуктов распада Rn - Pb (T = 10,64 ч),
1/2
212 208
Bi (T = 60,6 мин.) и Tl (T = 3,05 мин.).
1/2 1/2
212 208
Кроме того, за это время Bi и Tl в счетном образце приходят в
212
равновесие с Pb, дочерними продуктами которого они являются.
8.2 Скорость счета счетного образца измеряют дважды: первый раз не
ранее чем через 4 ч после окончания отбора пробы воздуха (n ) и повторно — 1 через 10 — 11 ч после первого измерения (n ). Учитывая, что через 10 — 11 ч 2
220 212
активность указанных короткоживущих дочерних продуктов распада Rn ( Pb
212 208
в равновесии с Bi и Tl) в счетном образце уменьшится в два раза,
скорость счета, обусловленную присутствием в счетном образце
бета-излучающих радионуклидов, определяют по формуле:
n = 1,5 х n - 0,5 х n - n , (8.1) бета 2 1 ф где n - фоновая скорость счета радиометрической установки, которую
ф
следует определять с чистой пустой подложкой для счетного образца.
8.3. За время менее 24 ч после окончания отбора пробы воздуха 210 210 активность Pb (T = 22,3 г.) в счетном образце не изменится, а Bi
1/2
210
(T = 5 суток) практически не успеет накопиться из Pb. Поэтому, если 1/2
бета-активность счетного образца обусловлена присутствием в воздухе только
220 212 212
природных радионуклидов - дочерних продуктов распада Rn ( Pb, Bi и
208 222 210 210
Tl) и Rn ( Pb и Bi), то значения n и n будут близки к
1 2
соотношению n =~ 2 х n .
1 2
Если скорости счета n и n по данным двух измерений счетного образца
1 2
по формуле (8.1) отличаются менее чем на 50%, то с большой вероятностью
можно ожидать присутствия в счетном образце аэрозолей техногенных
134 137 40
бета-излучающих радионуклидов, прежде всего Cs и Cs, а также K и
долгоживущих радионуклидов природных семейств урана и тория.
8.4. Чувствительность регистрации бета-излучения при поверке альфа-бета-радиометров типа УМФ определяется по излучению радионуклидов 90 90 Sr + Y от источников типа 1СО, спектр излучения которых значительно отличается от спектра бета-излучения большинства природных и техногенных радионуклидов, которые главным образом и определяют суммарную
бета-активность атмосферного воздуха. Учитывая это, бета-активность счетных образцов может быть определена одним из следующих методов, перечисленных в приоритетном порядке. 40
8.4.1 Спектр бета-излучения радионуклида K является наиболее близким
к спектру радионуклидов, определяющих суммарную бета-активность атмосферного воздуха. Поэтому наиболее корректным является определение активности бета-излучающих радионуклидов в счетном образце (А )
бета
относительным методом с использованием специально приготовленного 40
калибровочного источника с радионуклидом K по формуле:
n - n
бета ф
А = А х ----------, (8.2)
бета K n - n
K ф
где:
40
А - активность радионуклида K в калибровочном источнике, Бк, порядок
K
приготовления которого приведен в Прилож. 2; -1 n — скорость счета радиометра от счетного образца, с ; бета -1 n — скорость счета радиометра с калибровочным источником, с ; K -1 n — фоновая скорость счета радиометрической установки (с ), которую ф следует определять с учетом рекомендаций п. 8.2. 137
8.4.2. Спектр бета-излучения радионуклида Cs в равновесии с 137m
радионуклидом Ba достаточно близок к спектру радионуклидов, определяющих суммарную бета-активность атмосферного воздуха. Поэтому достаточно корректным является определение активности бета-излучающих радионуклидов в счетном образце относительным методом с использованием
137
образцового источника Cs по формуле:
n - n
бета ф
А = А х ----------, (8.3)
бета Cs n - n
Cs ф
где:
137
А - активность радионуклида Cs в образцовом источнике, Бк;
Cs
-1
n - скорость счета радиометра от образцового источника, с .
Cs
Остальные обозначения те же, что и в формуле (8.2). 137
8.4.3. При отсутствии образцового источника радионуклида Cs активность бета-излучающих радионуклидов в счетном образце определяют по
формуле:
n - n
бета ф
А = -----------, (8.4)
бета эпсилон
бета
где эпсилон - чувствительность регистрации бета-излучения
бета
радиометром, значение которой принимают по свидетельству о его поверке, -1 -1 Бк х с .
Остальные обозначения те же, что и в формуле (8.2).
8.5 Если по результатам определения суммарная объемная бета-активность
-4
атмосферного воздуха оказалась ниже 1 х 10 Бк/куб. м, то дальнейший анализ счетных образцов можно не проводить. -4
При значениях показателя, превышающих 1 х 10 Бк/куб. м, проводят повторную радиометрию счетных образцов не ранее чем через 4 суток после отбора проб атмосферного воздуха с определением активности бета-излучающих
радионуклидов А в нем в соответствии с рекомендациями п. 8.4. За это бета 220 время полностью распадаются все короткоживущие дочерние продукты — Rn и 222 Rn.
9. Определение суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха
9.1 Объем отобранной пробы атмосферного воздуха (V, куб. м) определяют по формуле:
где:
тау - продолжительность (время) отбора пробы воздуха, ч;
Q - объемный расход воздуха через фильтр, куб. м/ч.
9.2 Суммарную объемную бета-активность в приземном слое атмосферного
воздуха (ОА ) рассчитывают по формуле: бета
М
П 1 ОА = 1,1 х А х --- х -, Бк/куб. м, (9.2) бета бета М V
СО
где:
1,1 - коэффициент проскока фильтра из ткани Петрянова, отн. ед.;
М - масса пробы после озоления, г;
П
М - масса счетного образца, г;
СО
А - бета-активность счетного образца, определенная по формулам
бета
9.3 Если определение бета-активности счетного образца проводилось
через 4 суток после отбора проб атмосферного воздуха или позже, то окончательное определение суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха производится с использованием значения А счетного образца,
бета
полученного по результатам последнего радиометрического контроля.
Линейная скорость воздуха (v ) через фильтр определяется как отношение Ф объема, прошедшего через фильтр в единицу времени воздуха (V), к площади рабочей поверхности фильтра S . Значение v с помощью анемометров определяют Ф на выходе воздуха из аспиратора.
Если диаметр выходного канала аспиратора меньше диаметра анемометра D , А то на выходной канал аспиратора устанавливают расширитель, диаметр которого совпадает с D . При этом линейную скорость воздуха через фильтр диаметром А D рассчитывают по формуле: Ф
2
v = v х (D / D ) , (П1.1) Ф А А Ф где v - линейная скорость воздуха в выходном канале аспиратора, м/с.
А
Если диаметр выходного канала аспиратора превышает диаметр анемометра D в 2 раза, то определение линейной скорости воздуха через фильтр
А
определяют в следующем порядке. Проводят измерение скорости воздуха в центре выходного канала аспиратора v , а затем в сечении канала вплотную к
Ц
его краям v , которую находят как среднее арифметическое по четырем К направлениям. При этом линейную скорость воздуха через фильтр диаметром D Ф рассчитывают по формуле:
2
v = (v + 0,25v ) х (D / D ) , (П1.2) Ф К Ц К Ф где D - диаметр выходного канала аспиратора.
К
Если диаметр выходного канала аспиратора превышает диаметр анемометра D в 3 раза, то определение линейной скорости воздуха через фильтр
А
определяют в том же порядке, а линейную скорость воздуха через фильтр диаметром D рассчитывают по формуле:
Ф
2
v = (8 х v + v ) х (D / D ) / 9, (П1.3) Ф К Ц К Ф
в которой обозначения те же, что и в формуле (П1.2).
ПРИГОТОВЛЕНИЕ КОНТРОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА НА ОСНОВЕ 40 РАДИОНУКЛИДА K
40
Для приготовления калибровочного источника на основе K используется химически чистый хлористый калий, удельная активность которого составляет
0,0143 Бк/мг.
Для этого KCl предварительно прокаливают в течение 2 ч при температуре 120 - 130 °С, затем тщательно растирают в фарфоровой ступке. Готовят серию из 10 - 15 контрольных источников из разных навесок KCl (от 20 до 200 мг)
на таких же подложках, какие используются для радиометрии счетных образцов, приготовленных из фильтров с пробами атмосферного воздуха.
Определяют массу KCl в каждом контрольном источнике с точностью до 0,1 40 мг и рассчитывают активность K (А ) в нем по формуле: K
где m - масса KCl в контрольном источнике, мг.
При массе KCl в контрольных источниках более 20 мг относительная 40 погрешность определения активности K в них не превысит 5%.
Для определения суммарной объемной бета-активности атмосферного воздуха используют контрольный источник, масса которого наиболее близка к массе озоленного фильтра или счетного образца.