Valid HTML Valid CSS3

Dózisteljesítmény meghatározása az
Ásványtár különböző pontjain

1. A gyakorlat célja

Alapvető ellentmondás

Mindenki szívesen veszi a nemionozáló sugárzással járó eszközök (mobiltelefon, vezeték nélküli internet-hozzáférés, műsorszóró rádió- és TV adók) jelenlétét. Senki sem mondana le szívesen az ionizáló sugárzást használó orvosi diagnosztikai eljárásokról (röntgen, CT, pozitronemissziós-tomográfia) és a sugárterápia is használatos módszer. Az elektromos energia árának emelkedése ellen mindenki tiltakozik; ugyanakkor a legolcsóbb elektromos energiát - és a legtöbbet is az országban - a Paksi Atomerőmű állítja elő. Az, hogy ezek az eljárások mekkora ártalommal, vagy kockázattal járnak, azt nagyon kevesen tudják, általában a valóságosnál sokkal többre gondolnak. Ebből (is) adódik, hogy napjainkban a "sugárzással" kapcsolatban rengeteg - és indokolatlan - félelem van jelen a társadalomban.

A gyakorlatnak több célja van. A felkészülés során tegyünk szert az alapvető sugárvédelmi ismeretekre. A mérések során lássuk a természetes sugárzás jelenlétét; ezt vessük össze az Ásványtárban található különböző kőzetekből adódó sugárterheléssel; tudva azt, hogy ez is természetes. A kiértékelés során állapítsuk meg, hogy az Ásványtárban eltöltött idő jár-e, és mekkora többlet-kockázattal.

2. A sugárvédelem alapjai

2.1. A sugárterhelésünk forrásai

A természetes eredetű ionizáló sugárzás mindenütt jelen van. A mesterséges ionizáló sugárzást az élet számos területén alkalmazzák, gyógyászati és ipari felhasználása igen sokrétű. Az atomenergia és a nukleáris technika alkalmazásakor elsődleges szempont a lakosság és a dolgozók biztonsága, egészségének megóvása és a környezet védelme. A sugárzás és az anyag kölcsönhatásának eredményeképpen létrejövő szabad gyökök képesek az emberi sejteket károsító változások előidézésére. A sugárzás áthatoló képessége függ a sugárzás fajtájától, energiájától, valamint a védelemre használt anyag rendszámától is, ezért a különféle sugárzások elleni védelem különféle fajtájú és vastagságú anyagokkal oldható meg.

áthatoloképesség sug. terhelés. forrásai
1. ábra: Különféle fajta sugárzások
áthatoló képessége
2. ábra: A lakossági
sugárterhelés forrásai.

Az alfa-sugárzás két protont és két neutront tartalmazó hélium ionokból áll, amelyek az anyagba behatolva gyorsan elvesztik energiájukat. Már az emberi bőr elhalt felszíni rétege vagy egy vékony papírlap is elnyeli, így az alfa-részecskék csak lenyelés vagy belélegzés esetén veszélyesek az emberi szervezetre. A béta-sugárzás negatív töltésű elektronokból vagy pozitív töltésű pozitronokból áll. Mivel az elektronok és a pozitronok csak egyszeres töltésűek, ezért kevésbé erős kölcsönhatásba kerülnek az anyaggal, így mélyebben hatolnak át rajta. Megállításukra képes egy vékony műanyag vagy fémréteg. Béta-sugárzó anyagok főként lenyeléskor vagy belélegzésnél veszélyesek.

A neutronsugárzás az atomok magjaiból kilökődő elektromosan semleges neutronokból áll, ezért csak gyenge kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, s áthatolóképességük nagy. Legjobban vastag betonréteg vagy hidrogénben gazdag anyagok (víz vagy paraffin) alkalmasak az árnyékolásukra.

A gamma- és a röntgen-sugárzás a fényhez hasonló elektromágneses sugárzás. Mivel alig lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, leghatásosabban vastag ólom- vagy más nagy sűrűségű anyagréteggel árnyékolhatók. Áthatolóképességük igen nagy, ionizáló képességük azonban kicsi, mivel csak másodlagos részecskék révén tudnak ionizálni. A neutron- és a gammasugárzás akkor is veszélyesek az emberre, ha a sugárforrás a testen kívül van.

A lakoság sugárterhelés származás szerinti megoszlása Magyarországon:

Természetes Mesterséges
Radon és leányelemei1,2 mSv/évOrvosi diagnosztika0,4 mSv/év
Föld anyagának sugárzása0,5 mSv/évLégköri atomfegyver-kísérletek0,005 mSv/év
Kozmikus sugárzás0,4 mSv/évcsernobili baleset0,002 mSv/év
Élelmiszerek0,1 mSv/évNukleáris energiatermelés0,0007 mSv/év
Összesen2,2 mSv/évÖsszesen0,4077 mSv/év

1. táblázat. A lakosság sugárterhelésének forrásai

Az 1. táblázat a 2.ábra táblázatos megjelenítése; jól látható, hogy a mesterséges terhelés a természetesnek körülbelül 20%-a. A mesterséges terhelés esetében a normál üzemű nukleáris energiatermelésből (Csernobil nélkül) származó sugárterhelés három nagyságrenddel kisebb mint az orvosi diagnosztikából származó terhelés.

A természetes sugárzás kozmikus vagy földi eredetű lehet. A kozmikus sugárzás a világűrből származik, részben galaktikus eredetű, részben a Nap bocsátja ki. A földi eredetű sugárzás a bolygónk alkotó elemei között található, a Föld életkorával összemérhető felezési idejű radioaktív anyagokból származik. Ezek a következők: 238U, 235U, 232Th és bomlási soraik (222Rn, 220Rn) és a 40K, valamint a 87Rb és még mintegy tizenöt más, hosszú felezési idejű természetes radioaktív izotóp. Ezen kívül a kozmikus sugárzás több lépcsőben hoz létre radioaktív izotópokat, mint pl. a 3H, 7Be, 22Na, 14C, melyek a légkör keveredésével lekerülnek a Föld felszínére és így a talajba is.

Táplálékunk is sugárzik, mivel a növényekbe és az állatokba radioaktív anyagok jutnak a környezetből, amik lehetnek természetes vagy mesterséges eredetűek is. Az orvosi diagnosztikában és a terápiában használt besugárzó berendezések és radioaktív izotópok is növelik a lakosság mesterséges sugárterhelését. A nukleáris energiatermelés során, az 1950-es évek óta sok mesterséges radioaktív izotópot állítanak elő, de ezekből csak igen kis mennyiség kerül be a légkörbe és a vizekbe. A légköri és Föld felszíni nukleáris fegyver kísérletek miatt az 1950-es évektől jelentősen nőtt a légkör radioaktív anyag tartalma.

Az ENSZ atomsugárzás hatásait vizsgáló tudományos bizottsága (UNSCEAR) 1955 óta gyűjti az információkat a különböző forrásokból származó átlagos sugárterhelésről. Az emberi szöveteken áthaladó sugárzás fajtájától és energiájától függően lép kölcsönhatásba a szövettel, ahhoz, hogy az ezzel kapcsolatban a sugárzások veszélyéről beszélhessünk meg kell ismerni a ma használatos dózis fogalmakat.

2.2. Dózisfogalmak

Elnyelt (fizikai) dózis (D): valamely homogén anyag egységnyi tömegben elnyelt sugárzási energia. Egysége a gray (Gy), jele D

[D] = 1 J/kg = 1 Gy.

Egyenérték dózis (HT): Mivel emberi test szöveteit a különböző sugárzások más mértékben károsítják ezért a sugárzás biológiai hatását az egyes sugárzás típusokhoz rendelt súlyozó tényezőkkel (wR) veszik figyelembe. Ez az egyenérték dózis, jele HTR , az R típusú sugárzástól, T szövetben, vagy szervben elnyelt dózis:

egyenérték dózis

Ahol a DT,R a T szövetben vagy szervben elnyelt dózis átlagértéke és wR az R sugárzás károsító hatásának súlyozótényezője, az egyes sugárzásokra jellemző dimenzió nélküli szám. (Ma is többször találkozhatunk a Q-val jelölt minőségfaktorral - quality-factor -, ami megegyezik wR-rel, ha a T szövet helyett az egész testről beszélünk.)

Ha a sugárzási teret különböző típusú, illetve eltérő súlyzótényezőjű sugárzások alkotják, akkor a teljes egyenérték-dózis T szövetre vonatkozóan:

egyenérték dózis

A teljes egyenérték-dózis egysége a Sievert (Sv): [H] = J/kg = Sv (sievert). Ennek ezred része a mSv is használt egység.

Néhány ionizáló sugárfajta súlyzó tényezője:

Sugárzáswr
Fotonok1
Elektronok és müonok1
Protonok5
Neutronok, energiától függően5-20
alfa-sugarak, hasadványok, nehéz magok20


Effektív dózis (E): a különböző szövetek eltérő kockázatnövelő hatását figyelembe vevő, egész testre vonatkozó, számított biológiai dózisfogalom. A egyenértékdózis számításakor ugyanis nem vettük figyelembe, hogy a különböző szervek, szövetek máshogy reagálnak ugyanarra a sugárzásra. Az effektív dózis :

effektív dózis

Ahol E az effektív dózis, wT súlyozó tényező, amely a T testszövetből származó hatásokból eredő károsodás és a test egyenletes besugárzása esetén fellépő hatásokból eredő teljes károsodás aránya, HT a szövetre(szervre) számított egyenérték-dózis. Az effektív dózis egysége is a Sievert, [E] = 1Sv= 1J/kg

Példaként említjük a legnagyobb a súlyzó tényezőt: 0,12, ami pl. a csontvelore vonatkozik; a legkisebb 0,01 pedig az pl. agyra.

2.3. Az ionizáló sugárzás hatása

Ha a test valamely sejtjét sugárzás károsítja, annak három fő következménye lehet: (I.) a sejt sikeresen helyreállítja önmagát; (II.) nem képes helyreállítani önmagát és elhal; (III.) nem képes helyreállítani önmagát, de nem hal el. A hosszú távú hatások kockázata a harmadik esetben rejlik; a sejt ekkor rákossá válhat.

a sugárzás hatása

Az ionizáló sugárzás hatása lehet azonnali determinisztikus, illetve késői sztochasztikus, véletlenszerű hatás. Mintegy 250 mSv fölött a többlet sugárterhelés nagyságától függően különböző típusú rövid időn belül fellépő hatások jelennek meg, a hatások súlyossága a dózis nagyságával növekszik (determinisztikus). A késői, sztochasztikus hatások fontos típusai a különféle rákbetegségek, köztük a leukémia. A nagyobb dózisú besugárzások révén nyert információk alapján lehetővé vált egy dózis-hatás görbe felrajzolása. Ez a diagram összefüggésbe hozza a rákos esetek valószínűségét az egyéni sugárterhelés nagyságával (stochasztikus). Nem ismerjük pontosan, hogy kis dózisok hasonlóan szignifikáns hatásokat eredményeznek-e. A 100 mSv alatti dózisok ártalmasságát a vizsgálatok mindmáig nem bizonyították. Óvatosságból azonban feltételezik, hogy az embert érő bármilyen csekély besugárzás kockázatot hordoz, s a kockázat mértéke a dózissal arányos. Ezek alapján nincs küszöbdózis, mert a legkisebb dózisnak is lehet kockázata az ember egészségére vonatkozóan. A sugárvédelem jelenlegi szabályozásának is ez az alapja.

dózisfüggés

Vegyük észre az ábra baloldalán feltüntetett átlagos természetes sugárterhelést az, amit földünk minden lakója elszenved!

2.4. Sugárvédelem

2.4.1. Alapelvek

A világszerte alkalmazott sugárvédelmi rendszer jelenleg három alapelven nyugszik:

Erre épülnek a nemzeti szabályozórendszerek. Az ICRP ajánlásokat tesz közzé, amelyek nemzetközi szabványokban öltenek testet, ilyenek például az NAÜ (Nemzetközi Atomenergia Ügynökség) Alapvető Biztonsági Szabványai (BSS).

Az indoklás alapelve az, hogy csak olyan sugárveszélyes tevékenységet szabad végezni, ami több haszonnal jár, mint amennyi kárt okoz. A tüdőszürés sugárterhelésének kockázatát korai, jobb eséllyel gyógyítható rákos esetek felfedezése ellensúlyozza. Ugyanakkor nem szabad éjszakai horgászathoz a bóját radioaktiv világító festékkel bekenni, mert ez a probléma más úton megoldható.

A védelem optimalizálásának alapelve megkívánja, hogy minden sugárterhelést az ésszerűen elérhető legalacsonyabb szinten (ALARA=As Low As Reasonably Achievable) tartsanak. (Ez az elv első sorban a sugárveszélyes munkahelyen végzendő munkák tervezőit kötelezi, de minden egyes ilyen munkahelyen dolgozónak is felelőssége és kötelessége ezt szem előtt tartani).

A korlátozás lényege, hogy az egyes sugárveszélyes munkahelyeken dolgozó embereket nem szabad meghatározott dóziskorlátok feletti sugárterhelésnek kitenni.

2.4.2. A külső sugárterhelés csökkentése

A külső sugárterhelés csökkentése (ennek az optimalizálásban és a korlátozásban is szerepe lehet) három úton is lehetséges:

2.4.3. Belső sugárterhelés elleni védekezés

Nagy aktivitású nyitott források közében védőöltözet viselése kötelező.
Kis aktivitású nyílt források (a zárt forrásokról feltételezhető, hogy bármikor megsérülhetnek) esetében legfontosabb a védekezés az, hogy elkerüljük sugárzó anyagok szervezetünkbe való bekerülését. Ezért tilos sugárveszélyes munkahelyre ételt, italt bevinni, enni, inni, dohányozni, továbbá rúzst és kozmetikumokat használni.
A szervezetbe már bekerült aktív izotóp mielőbbi kiürülését segíti bizonyos esetekben, ha a stabil izotópját juttatjuk be a szervezetbe. Ez felhígulást jelent, ami gyorsabb kiürülést tesz lehetővé.

2.4.4. A kockázat

A másik fontos kérdés, ami a sugár terhelés csökkentésén túl mutat az, hogy minek az alapján lehet ezeket, a dózis korlátokat megállapítani? Ehhez ismernünk kell, hogy az ionizáló sugárzás egészség kárósító hatását, azt, hogy milyen valószínűséggel okoz megbetegedést. Azonban, más külső hatások pl. civilizációs tevékenység során bekövetkező balesetek, kémiai anyagok egészségkárosító hatásai, szintén okoznak megbetegedéseket. A sokféle egészség károsító hatást csak akkor tudjuk összevetni, ha tudjuk megbetegedések vagy a halál bekövetkeztének valószínűségét, kockázatát. Ezeket mérlegelve lehet a társadalmilag még elfogadható károsító hatást meghatározni és azt korlátok bevezetésével és annak ellenőrzésével biztosítani.

A kockázat definiciója

R = W * K

Ahol: R a kockázat (rizikó), W a káros esemény (megbetegedés vagy halál) bekövetkezésének valószínűsége, K a következmény súlyossága. Bizonyosság esetén a W = 1, halál esetében, K = 1.
Előny érdekében a káros esemény adott kockázatát elfogadjuk A kockázat mérésére az adott esetben a halálozási arány ismerete szolgálhat.

Ha N személyt teszünk ki ugyanakkora kockázatnak, akkor a kollektív kockázat a (várható halálesetek száma) N*R lesz. Bevezetve a mR mikrorizikót mint egységet, ez R = 1/1000000, azaz R = 1*10-6. Így a kollektív kockázat egysége mR, ha ekkora kockázatnak teszünk ki egy millió embert, akkor N*R = 1, tehát a várható áldozatok száma egy lesz, ezt adott idő intervallumra, (pl. 1 évre ) is vonatkoztathatjuk.
Nemzetközi statisztikák szerint kb. ennyi kockázattal jár 2500 km-t vonaton, vagy 65 km-t autón utazni. Egy szál cigaretta elszívása is ennyi kockázattal jár évente.
Az USA-ban elfogadták az „ismeret joga” elnevezésű törvényt, mely szerint 10 mR a figyelmeztetés nélkül okozható maximális kockázat értéke. (Ezen törvény alapján kell ráírni a cigarettás dobozokra ami több mint 10szál cigarettát tartalmaz, hogy a dohányzás súlyosan károsítja az egészséget.) Ez a kockázat 10 millió ember esetében évente 100 halálesetet jelent.

Különböző emberi tevékenységek kockázata [5[
Sportolók önként vállalnak 10 mR/év sokkal nagyobb kockázatot, például átlagosan síversenyzők 25 mR/évet, vitorlázórepülők 580 mR/évet.
A munkahelyi tevékenység kockázatát a dolgozók az anyagi megélhetés miatt vállalják.

tevékenységkockázat [mR/év]
kereskedelemnéhány
a gyárakban:10-100
az építőiparban:400
autóvezetőknél (hivatásos): 400

Vegyük még figyelembe az élettel együtt járó egyéb kockázatokat is (a betegségek kockázatától most eltekintünk). Tekintsünk át csak néhány nagyon hétköznapi tevékenységet a hozzá tartozó magyar statisztikai adatokkal (1994-ből), hogy ezek hány halálos áldozatot követeltek és ezek mit jelentenek mR-ban kifejezve:

tevékenységHalálesetkockázat [mR/év]
motoros közlekedés (autó, motor, busz, villamos)1640 fő/év 164 mR /év
vasúti közlekedés: 23023
otthoni balesetek:1300 130

A Központi Statisztikai Hivatal 2004. jan. 30.-i adatai alapján a közúti közlekedési balesetek halálos áldozatainak száma 2001-ben 1132, 2002-ben 1264 2003-ban január-november 1032 volt.

Rákkeltő kémiai anyagok kockázata
Egy másfajta kockázatot jelent a szervezetünkbe kerülő különböző rákkeltő anyagok. kémiai hatása Ezeket számszerűen jellemezni, ill. megbecsülni már sokkal nehezebb. Lineáris kockázat/dózis összefüggést feltételezve, az USA-ban a következő adatokat fogadták el:
kémiai anyagkockázat [mR/mg]
Arzén0,3
Kadmium 1,3
Ólom 0,003
Szelén5,1
Vanádium 0,005
Ólom még mindig sok van a környezetünkben, nem csak a régebben használt ólmozott benzinből, hanem a rengeteg ólom vízvezeték csőből is, sok festék is tartalmaz ólmot. Az olajerőművekben, a benzin gyártásból visszamaradt és nehézfémekkel szennyezett zagyot (pakura) is eltüzelik, innen kerül a levegőbe a kadmium és a vanádium. Az arzén a talajban és a vizekben egyaránt megtalálható, emellett van a rovarirtó szerekben és a fapácokban is.
Ehhez a kategóriához tartozik a dohányzás kockázata. A WHO (Word Health Organisation) adatai szerint a földünkön 3 millió ember hal meg évente a dohányzás következtében, és ebből arányosan 29 000 hazánkban.

Az ultraibolya sugárzás kockázata
Az ózon, az O3 képes egyedül elnyelni a lágy ultraibolya fotonokat a légkörben. A 80-as évektől figyelték meg az ózon réteg elvékonyodását, aminek oka a nagy mennyiségű freon gáz légtérbe jutása. Ennek következménye a bőrrákos esetek számának növekedése 20 év alatt kétszeresére nőtt. Ezek között szerepel a mindig halálos kimenetelű a megamelanoma.

Az ionizáló sugárzás okozta kockázat
Több sajnálatos esemény előfordulásakor 105 nagyságrendű népesség kapott néhányszor 100 mSv tartományba eső dózist. Ennek a népességnek évtizedeken keresztül vizsgálták az egészségi állapotát, összehasonlították hasonló, de sugárzást nem kapott népességgel. Ezen tapasztalatok alapján tudjuk meghatározni a dózis és kockázata összefüggését. Az adatok értelmezésére használt legáltalánosabb modell a Linear No Threshold (LNT), azaz egyenes arányosság küszöbdózis feltételezése nélküli modell. Az így számított rizikó/dózis arány 50 mR/mSv. [5]
A 100 mSv alatti dózisok esetére azonban nincs megfelelő statisztikával rendelkező adathalmazunk. Ennek oka, hogy ezek esetén a károsodások nem igen észlelhetők. (Ez persze nem zárja ki az előfordulásokat.) A sugárveszélyes munkahelyen dolgozók által elszenvedett dózisok messze a 100 mSv/év tartomány alá esnek, és mégis ezekre az esetekre is alkalmazzuk a modellt. Napjainkban a kutatók egyre több olyan biológiai megfigyelésről számolnak be, melyeknek csak egy részük támasztja alá a lineáris modell érvényességét alacsony dózisokra, másrészük viszont nem [1]
Több mérési adat is arra mutat, hogy kis dózisok esetén a rizikó a lineáris modellből számolt rizikó alatt marad (szublineáris modell). Egyes tapasztalatok arra utalnak, hogy az ilyen kismértékű radioaktivitás elszenvedése pozitív biológiai hatásokat tud kiváltani. Ezek természetesen még nem általánosan elfogadott nézetek, a kutatás fázisában vannak. [1]

A fentiek alapján lehet a különböző tevékenységek kockázatát megítélni, vagy összehasonlítani, Az azonban biztos, hogy nincs olyan emberi tevékenység, ami ne járna kockázattal.

2.5. Dóziskorlátok

Dóziskorlátozás: Az egyéni sugárterhelés egyenérték- és effektív dózisa nem haladhat meg egy megállapított határértéket, ez a határérték a természetes sugárzási szint a 2,4 mSv felett értendő Ezek a korlátok a legújabb Magyar Törvények [4] között szerepelnek.

Foglalkozási sugárterhelés
Bármely dolgozó foglalkozási sugárterhelését úgy kell szabályozni, hogy azok a következő korlátokat ne lépjék túl:
20 mSv effektív dózis évente, öt egymást követő évre átlagolva 100mSv/5év; 50 mSv effektív dózis bármely egyetlen évben.
150 mSv egyenérték dózis a szemlencsére, valamint
500 mSv egyenérték dózis a végtagokra (kéz, láb), vagy a bőrre egy évben.
A legnagyobb dózissal járó sugárveszélyes munkahelyen dolgozók munkáját is úgy tervezik, hogy azok nagy valószínűséggel a 20 mSv/év-nek csak néhány tizedét kapják. Így elérhető, hogy a véletlenül előforduló nagyobb dózisok is jóval a korlát alatt maradnak. A korlátokat úgy tekintik, mint abszolút felső határokat, aminek a megközelítése is elkerülendő.

Lakossági sugárterhelés
Radioaktív sugárzással járó ( pl. erőművek, reaktorok, besugárzó berendezések stb.) tevékenység következtében a lakosság érintett csoportjának becsült átlagos dózisa ne lépje túl a következő korlátokat:
1 mSv effektív dózis egy évben, különleges körülmények esetén 5 mSv effektív dózis egy évben úgy, hogy öt év átlaga nem lépi túl az 1 mSv/évet,
15 mSv egyenérték dózis szemlencsére, valamint
50 mSv egyenérték dózis egy évben a bőrre, évente.
A fenti lakossági korlátok kifejezetten a mesterséges eredetű tevékenységből eredő lakossági terhelésekre vonatkoznak, nem tartalmazzák a természetes eredetű és az orvosi eredetű diagnosztikai vagy terápiás dózisokat!

3. Gamma-dózisteljesítmény mérése az Ásványtárban

3.1. A méréshez használt eszközök

Az Ásványtár vitrinjei fölött mérhető dózisteljesítményt a MÉV-analizátorral (az NC-483 tipusú műszerrel és a hozzá kapcsolt, felületi szennyezettség mérésére szolgáló, három GM-csővel ellátott ND-489 mérőfejjel) fogjuk meghatározni. A három, párhuzamosan elhelyezett GM-cső biztosítja a nagyobb érzékeny térfogatot, következésképp a pontosabb mérést.

Ez a berendezés csak a beütések számát adja meg; ha a dózisteljesítményre vagyunk kíváncsiak, akkor mérni kell a beütések beérkezésének időtartamát; továbbá szükség van egy kalibráló műszerre is. Kalibrációra a Miniray 2000 típusú berendezést fogjuk használni, ennek van érvényes hitelesítése. Ennek egy GM-csöve van, a beütések számából és az eltelt időből adja meg a dózisteljesítmény pillanatnyi értékét. A Miniray 2000-es berendezés automatikusan mikroSievert/órában [µSv/h] mér, ezt át kell váltani [nSv/h]-ba, hogy a tizedesvessző utáni nullákat elkerüljük. Összehasonlítás céljából a dózisteljesítményt az FH-40 típusú műszerrel is meghatározzuk (keresztkalibráció).

3.2. A GM-cső működése

A Geiger-Müller számláló (GM-cső) az egyik legegyszerűbb sugárzásdetektor. Valamilyen nemes-gázzal (leggyakrabban argon, vagy neon) megtöltött hengeres fémcső tengelyébe egy vékony fémhuzalt található. Erre az anódra néhány száz volt nagyságú (pozitív) feszültséget adunk egy (munka)ellenálláson keresztül a külső fém hengerhez (katódhoz) képest.
A GM-cső szerkezetének vázlatát az alábbi ábra mutatja. (H.V.: nagyfeszültség [high voltage].)

GM-cső

A szál környezetében kialakuló elektromos térerő igen nagy. A radioaktív sugárzás hatására létrejött elektron-ion párokat az elektromos tér különböző irányba gyorsítva mozgatja. A szál körül az elektronok gyorsulása nagy és a felgyorsult elektronok ütközése miatt újabb töltés-párok jönnek létre. Ugyanakkor a katódra beérkező ionok által kiváltott ultraibolya fény foto-effektussal újabb elektronokat szabadít ki. Így az egész térfogatra kiterjedő lavinakisülés alakul ki, ami önfenntartó. Ezt akár elektromos úton (nagy munkaellenállásal), akár az UV fényt elnyelő gázok használatával ki lehet oltani. Így egyesével detektálhatjuk az ionizációt létrehozó részecskéket. Az energiájukról azt tudjuk, hogy egy bizonyos küszöb fölött van. (Be tudott jutni a csőbe és létrehozta az első ionizációt.)

3.3. Kalibráció

A gyakorlatvezető által megadott helyen indítson el a MÉV-analizátorral (az NC-483 tipusú műszerrel és a hozzá kapcsolt ND-489 mérőfejjel) egy tíz perces háttérmérést. A mérés - a "time" kapcsoló megfelelő beállításakor - a tíz perc elteltével automatikusan leáll.
Ezzel egy időben, ugyanott, félpercenként olvassa le és jegyezze föl a Miniray 2000 dózisteljesítmény mérő által mutatott értékeket. Ezt a húsz értéket átlagolva és öszevetve a tíz perces mérési időhöz tartozó beütésszámmal tudjuk végrehajtani a kalibrációt. (A Miniray 2000 nyomógombját a mérés ideje alatt folyamatosan nyomva kell tartani.)

3.4. Vitrinek dózisteljesítmény-mérése

Végezzen egy perces (háttér)mérést a MÉV-analizátorral az Ásványtár bejárata előtt!
Helyezze föl a pozicionáló fóliát a gyakorlatvezető által megadott vitrin üvegablakára és az egyes mérési pontokban végezzen egy-egy perces adatgyüjtést! A mérési pontok tárolónként hat sorban, három oszlopban helyezkednek el, a gyakorlat során egy adott tároló egyik oldalát kell megmérni A mérés várhatóan 40 (2*18=36) percet vesz igénybe.
A méréssorozat végén ismételje meg a háttérmérést a bejárat előtt! Ezután az É. -1.93-as teremben töltse ki a(z excel) táblázatot és küldje el a pgyula.feladat@gmail.com-ra.

4. Otthoni feladatok

5. Ellenőrző kérdések

Az összes vastagon kiemelt kérdésre kell tudni a választ ahhoz, hogy valaki mérhessen!

  1. Honnan származik a Föld lakosságának természetes sugárterhelése?
  2. Honnan származik a Föld lakosságának mesterséges sugárterhelése? Fontos a sorrend!
  3. A Föld felszínére illetve a talajba lejutó kozmikus sugárzás által keletkezett radioaktív izotópok közül soroljon fel legalább hármat!
  4. A földi eredetű radioaktív sugárzás milyen izotópoktól ered? Soroljon fel legalább hármat!
  5. Mennyi a természetes és mesterséges dózisterhelés aránya?
  6. A jegyzetben közölt összeállítás alapján állapítsa meg, hogy mi okozza a legnagyobb és a legkisebb sugárterhelést a mesterséges eredetű tényezők közül? Ezek nagyjából mennyire különböznek egymástól?
  7. Definiálja az elnyelt (fizikai)dózist és az elnyelt dózisteljesítményt! Mik ezek mértékegységei?
  8. Mi a dózisegyenérték/egyenérték dózis? Mi a mértékegysége? Milyen értékűek a súlyzó tenyezők?
  9. Mi az effektív dózis(egyenérték)? Mi a mértékegysége? Mekkora a legnagyobb és a legkisebb súlyzó tényező?
  10. a.) Sorolja fel a sugárvédelem három alapelvét!
    b.) A védelem optimalizálása a gyakorlatban kiknek a felelősége?
  11. Ismertesse a foglalkozási sugárterhelés effektív dózis korlátait, azokat az értékeket amit egyes esetekben nem szabad túllépni:
    szemre, végtagokra és bőrre is
    .
  12. a.) Ismertessen a lakosági sugárterheléssel kapcsolatban minden, a jegyzetben szereplő korlátot!
    b.) A dózis korlátok magukba foglalják a természetes sugár terhelést is?
  13. Milyen módon lehet a külső sugárterhelés ellen védekezni?
  14. Mi az inkorporáció (a belső sugárterhelés)? Hogyan védekezzünk ellene?
  15. Mi a különbség a determinisztikus és sztochasztikus sugárhatás között, és ezek hogy függnek a tünetek megjelenésének időpontjától?
  16. Milyen anyagok, illetve milyen más sugárzások növelik még a rákos megbetegségek kockázatát?
  17. Mi a félhalálos dózis, mennyi az értéke?
  18. Hogyan definiáljuk a kockázatot?
  19. Hogyan értelmezzük a kollektív kockázatot, és mi ennek az egysége?
  20. Soroljon fel néhány környezetünkkel és közlekedéssel kapcsolatos kockázatot!
  21. Hogyan működik a GM-cső?
  22. Hol lehet megtudni - mostanában - az országos dózisteljesítmény értékeket?
  23. Hogyan lehet meghatározni GM-csővel a gamma-, vagy röntgenfoton energiáját?