Измерение активности 131I с использованием сцинтилляционного детектора с ПО «Прогресс»

Ермилов А.П. - главный научный сотрудник ООО «НТЦ Амплитуда»,
Антропов С.Ю. - заместитель генерального директора ООО «НТЦ Амплитуда» по научной работе

Проблема измерений радиойода неожиданно приобрела актуальность в связи с аварией АЭС Фукусима-1. В последние дни нам приходится практически постоянно отвечать на один и тот же вопрос: Возможно ли при помощи сцинтилляционного спектрометра с ПО «Прогресс» измерять активность Йода-131?

Возможно, однако данный вопрос следовало бы поставить следующим образом: На что следует обращать внимание и как производить радиационный контроль продовольствия и проб внешней среды в связи с аварией на АЭС Фукусима-1?

По результатам измерений содержания радионуклидов в теле и на одежде граждан РФ, прибывших в Москву из района аварии, можно сказать, что основными гамма-излучающими радионуклидами в выпадениях на расстоянии нескольких километров от АЭС являются ¹³¹I, ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs. Активность радионуклида ¹³⁴Cs практически равна активности ¹³⁷Cs, а активность Йода-131 на 29.03.2011 превышает активность цезия приблизительно в 10 раз (по результатам измерений одежды).

Таким образом, в настоящий момент индикатором радиационного загрязнения вследствие аварии на АЭС является наличие в пробах радионуклида ¹³¹I. Однако, с течением времени, в связи с распадом йода ситуация изменится, и уже через месяц основными гамма-излучающими радионуклидами могут оказаться радионуклиды Цезия — ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs.

Лаборатории радиационного контроля России оснащены сцинтилляционными спектрометрами с программным обеспечением «Прогресс», которые поставлялись в составе спектрометрических комплексов «Мультирад», «Прогресс» и «УСК Гамма-плюс». В зависимости от времени выпуска на данных комплексах может быть установлено программное обеспечение Прогресс-3.xx, Прогресс-2000 или Прогресс-5.1.

Все версии программы «Прогресс» поддерживают возможность выполнения измерений активности любых гамма-излучающих радионуклидов в рабочем диапазоне энергий, в том числе и ¹³¹I, ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs. Исключением являются только детекторы с большим сцинтилляционным кристаллом NaI 150x150 мм с колодцем, для которых не производились градуировки генератора спектров. Для всех стандартных детекторов с кристаллом NaI 63x63 мм при выпуске в эксплуатацию ООО «НТЦ Амплитуда» проводит градуировки, позволяющие производить измерения произвольных гамма-излучающих радионуклидов в геометриях «Маринелли», «Половина_маринелли» и «Чашка Петри».

При пуске измерения все версии ПО по умолчанию предлагают использовать для обработки стандартную библиотеку, содержащую четыре радионуклида — ¹³⁷Cs, ⁴⁰К, ²²⁶Ra и ²³²Th. Программы Прогресс-2000 и Прогресс-5 позволяют отредактировать состав библиотеки до начала измерений, программа Прогресс-3.xx - нет. На этом этапе никаких нестандартных действий делать не нужно - введите параметры пробы, геометрию измерений и согласитесь с предлагаемой по умолчанию библиотекой — «137Cs и ЕРН».

Программа запустит набор спектра и через 20-30 секунд на экране появятся изменяющиеся в процессе набора результаты обработки спектра активности ¹³⁷Cs, ⁴⁰К, ²²⁶Ra и ²³²Th. Первое, что следует сделать до изменений радионуклидного состава библиотеки - посмотреть на спектр на предмет наличия пика Йода-131. Для этого следует нажать на кнопку справа от шкалы анализатора, на которой написано "кан". При этом надпись на кнопке изменится на "кэВ", а шкала анализатора будет представлена в единицах измерения энергии — килоэлектронвольтах. Если в пробе есть радионуклид ¹³¹I, то в окрестности точки шкалы, соответствующей энергии 364 кэВ, должно быть превышение счета или пик, похожий на пик от контрольного источника 137Cs+40К, спектр которого Вы видите каждый раз при энергетической калибровке прибора. Посмотрите также на область спектра в диапазоне энергий 600-800 кэВ. Если в пробе присутствует ¹³⁷Cs, то на спектре будет пик в области 662 кэВ, если ¹³⁴Cs — два пика с энергией 605 и 796 кэВ. Пик 605 кэВ сольется с пиком 662 кэВ ¹³⁷Cs. Если Вы измеряете пробу грунта, то почти наверняка в ней будет присутствовать пик в области 600 кэВ, обусловленный содержанием естественных радионуклидов ²²⁶Ra и ²³²Th — сумма линий с энергиями 583 и 609 кэВ. Т.к. визуально пики 583, 605, 609 и 662 кэВ разделить сложно, индикатором присутствия Цезия выброшеного на АЭС Фукусима-1 в пробе в ближайшие 2 года может быть наличие пика 796 кэВ.

Поупражнявшись с визуальным анализом спектра, добавьте в библиотеку два дополнительных радионуклида — ¹³¹I и ¹³⁴Cs. После этого программа самостоятельно проведет анализ спектра и разложит его на 6 составляющих - ¹³¹I, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁴⁰К, ²²⁶Ra и ²³²Th. Для этого:

В программе Прогресс-5:

Выберите пункт меню Настройки (картинка с двумя шестеренками) и выберите строку "Р/н состав". На экране появится таблица, в которой отображается состав библиотеки, используемой для обработки спектра:

Добавьте в таблицу две пустые строки - для этого два раза нажмите на кнопку «Добавить» под таблицей, а затем заполните таблицу, как показано ниже. Радионуклид Иод-131 обозначайте при помощи буквы 'I', а не 'J'.

Нажмите клавишу «Применить» под таблицей. На экране отобразятся результаты расчета активности шести радионуклидов.

В программе Прогресс-2000:

Нажмите на кнопку «Добавить» (выглядит как стрелка, обращенная вниз на фоне списка) на панели инструментов программы. Появится окно с двумя полями ввода — «Имя» и «Формула». В оба поля введите строку «131I» и нажмите кнопку «Продолжить». В таблице с результатами измерений появится радионуклид ¹³¹I. Повторите то же самое для радионуклида ¹³⁴Cs.

В программе Прогресс-3.20:

Нажмите клавишу F9 или щелкните мышью на кнопке "Обработка». В случае, если по результатам анализа спектра существует вероятность присутствия каких-либо гамма-излучающих радионуклидов, помимо ¹³⁷Cs, ⁴⁰K, ²²⁶Ra и ²³²Th — программа выведет окно с предупреждением: «Внимание! Измеренный спектр не может быть достоверно представлен в виде суммы функций отклика… и т. д.», под которым отображается две кнопки — «Оставить этот результат» и «Обработать генераторным методом». Выберите «Обработать генераторным методом». Появится окно со спектром . Нажмите клавишу «Insert» или кнопку «Добав» на панели управления программой. В качестве имени радионуклида и формулы введите 131I. Повторите эти действия для 134Cs.

Выведите протокол измерений на печать. Программы Прогресс-2000 и Прогресс-5 позволяют выбрать форму отчета с результатами обработки. Если в отчете необходимо продемонстрировать наличие или отсутствие радионуклида Йод-131 — выберите отчет «Спектр и результаты обработки». В отчете, помимо результатов, будет представлен спектр гамма излучения пробы. Откорректируйте в отчете масштаб отображения спектра так, чтобы была видна область энергии 300–1000 кэВ и переключите шкалу из каналов в килоэлектронвольты. Выведите полученный отчет на печать.

При оценке радиационной опасности пищевой продукции для радионуклидов ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs следует пользоваться действующими СанПиН для пищевых продуктов, принимая за активность цезия сумму значений активности радионуклидов ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs.

При обнаружении ¹³¹I следует консультироваться с центральными органами Роспотребнадзора.