ایمنی هسته ای با ردیابی پرتوها

امروزه با توجه به نقش مهم پرتوهای یون ساز در صنعت ، پزشکی ، تولید نیرو و... استفاده از این پرتوها موضوعی اجتناب ناپذیر است و از این رو به منظور حفاظت کارکنان و مردم در برابر پرتوها

کد خبر: ۱۲۱۲۵۷

دسترسی به روشهای برتر دزیمتری اهمیت فراوان تری پیدا می کند. در این خصوص نوع جدیدی از دستگاه های اندازه گیری آلودگی اشعه گاما با امکانات متنوع به همت یک دانش آموخته کارشناسی ارشد پرتوپزشکی دانشکده فیزیک و انرژی هسته ای دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته شده است. مواد رادیواکتیو یکی از انواع آلاینده های محیط زیست بشری هستند که با توجه به استفاده روز افزون از مواد اتمی در تولید انرژی ، امروزه مورد توجه قرار گرفته است. آلودگی ناشی از این مواد ممکن است بر اثر استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی باشد، مانند دفع ضایعات هسته ای ، نیروگاه های هسته ای یا در نتیجه جنگهای هسته ای و بمبهای اتمی ایجاد شود ؛ البته براساس مقررات عرفی و نیز طبق مفاد معاهدات مربوط به آن ، وارد کردن خسارت غیرلازم و قابل اجتناب به محیط زیست به صورت مستقیم و غیرمستقیم ممنوع است.

اما متاسفانه پس از کاهش سریع ذخایر سوخت فسیلی زغال سنگ ، نفت ، گاز و افزایش قیمت آنها ، تعداد زیادی رآکتورهای اتمی برای تولید انرژی نیروگاه های الکتریسیته در جهان ساخته شدند. با ازدیاد منابع تولید اشعه های یونیزان به اضافه نزولات جوی رادیواکتیو ناشی از آزمایش های سلاحهای اتمی و خطر تماس انسان با آنها افزایش یافت و بر سلامت مردم اثر گذاشت. اتم اجسام رادیواکتیو ثابت نیست و به مرور با خروج انرژی تغییر می یابد. تشعشعات رادیواکتیو ناشی از تغییراتی است که در اتم صورت می گیرد و به اتم دیگری تبدیل می شود و چنانچه اتم جدید نیز رادیواکتیو باشد ، به نوبه خود به اتم جدیدی تبدیل خواهد شد و این تغییرات ادامه می یابد تا وقتی که آخرین اتم حاصل ، رادیواکتیو نباشد.
مواد رادیواکتیو به 2 حالت طبیعی و مصنوعی وجود دارند. بعضی تشعشعات یونیزان مانند گاما و ایکس ، پرتوهای الکترومانیتیکی هستند ، در حالی که عده ای دیگر از تشعشعات یونیزان مانند ذرات آلفا ، بتا ، نوترون و پروتون ذراتی هستند که با سرعتهای خیلی زیاد حرکت می کنند. قابلیت نفوذ اشعه گاما زیاد است و می تواند از هوا و طبقات نسوج عبور کند و ضایعاتی در بافتهای عمقی به وجود آورد. قابلیت نفوذ ذرات بتا بیشتر و برای سلامت انسان خطرناک تر است. قدرت یونیزاسیون تشعشعات حاصل از مواد رادیواکتیو که شامل یونهای موجود در هوا ، گاز و بافتهای موجودات زنده است ، رابطه مستقیم با خاصیت یونیزاسیون اشعه دارد. این تشعشعات به علت داشتن خاصیت یونیزاسیون به سلولهای زنده آسیب وارد می کنند.
این اثرات به 2 دسته نسلی و شخصی تقسیم می شوند. اثرات شخصی فقط به دوره حیات موجود زنده محدود است ، در حالی که اثرات نسلی در نسلهای آینده ظاهر می شوند. در واقع در اثرات نسلی ، تغییر سرعت موتاسیون ژنهای سلولهای جنسی ، اساس اثرات نسلی تشعشعات رادیواکتیو است ؛ چرا که هر تغییر در موتاسیون ژنها زیان آور است. اما اثرات شخصی شامل اثر حد تشعشعات رادیواکتیو به علت تابش مقدار زیادی اشعه در مدت کوتاهی است ؛ مانند حوادث ناشی از عیوب رآکتورهای اتمی و انفجارهای اتمی ؛ در حالی که استفاده از دزیمتر یا همان آشکارساز تابش هسته ای یکی از ملزوماتی است که می تواند وجود مواد رادیواکتیو را در نقاط مختلف دچار آلودگی مشخص کند.

ردیابی اشعه گاما

نوع جدیدی از دستگاه های اندازه گیری آلودگی اشعه گاما با امکانات متنوع به همت یک دانش آموخته کارشناسی ارشد پرتوپزشکی دانشکده فیزیک و انرژی هسته ای دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته شده است.

اتاقکی در دستان شما

اتاقک یونیزاسیون نوعی شمارشگر یا آشکارساز گازی است که اساس کار آن تبدیل افت پتانسیل ایجاد شده بر اثر یونش به یک پالس الکتریکی است که دامنه این پالس با تعداد یونهای تولیدی تناسب دارد که آن هم متناسب می شود با انرژی تابش هسته ای که وارد آشکارساز شده است. کارکرد بسیاری از آشکارسازهای تابش هسته ای مبتنی بر استفاده از یک میدان الکتریکی برای جداسازی و شمارش یونها یا الکترون های تشکیل شده بر اثر عبور تابش از آشکارساز است.

این نوع از آشکارسازها را آشکارسازهای گازی می گویند. اتاقک یونیزاسیون یا شمارنده یونیزاسیون از این نوع است. یکی از موارد استفاده زیاد اتاقک یونیزاسیون ، دزیمتری جیبی است.
این وسیله از یک اتاقک یونیزاسیون با مکانیسم کامل تعیین بار تشکیل می شود. 2 رشته پوشیده از فلز یکی ثابت و دیگری قابل حرکت به یک الکترود سیلندری متصل هستند. الکترود دیگر غلاف دزیمتری است. این دو الکترود به وسیله یک نارسانا به هم اتصال دارند تا به این وسیله نشت بار کاهش یابد. الکترودها به وسیله یک چشمه اختلاف پتانسیل الکتریکی تا مقدار ماکزیمم باز می شوند. بدین معنی که انحراف رشته به محلی که در سیستم نشان دهنده درجه صفر است ، برسد. وقتی اشعه از داخل دزیمتر بگذرد ، یونهای ایجاد شده به الکترودها می رسند و پتانسیل آنها را کاهش می دهند. این وضع باعث کاهش انحراف می شود و در نتیجه آن رشته در جایی قرار می گیرد که عدد بزرگتر از صفر را نشان می دهد

مهندس اسماعیل براتی ، مجری طرح ، هدف از ساخت این دستگاه را نمایش میزان آلودگی اشعه گاما عنوان می کند و می گوید: با توجه به این که مسائل هسته ای از مسائل مهم و روز است که فناوری ساخت آن در اختیار کشورهای خارجی است و به راحتی در اختیار کشورمان قرار نمی گیرد ، ساخت این دستگاه با توجه به قیمت پایین آن می تواند در شناسایی آلودگی محیطهای با اشعه گاما تاثیر بسزایی داشته باشد.
کمیتهای مورد استفاده برای اندازه گیری تابشهای یونیزان ، بیشتر بر مبنای آثار بیولوژیکی ، فیزیکی یا شیمیایی پرتو قرار دارند. این آثار تنها بر اثر انتقال انرژی از پرتو به محیط تحت تابش و چگونگی توزیع آن در ماده بستگی دارد. به عبارت دیگر آثار حاصل از انتقال مقدار معینی انرژی در یک جرم کوچک یا توزیع همگن آن در یک جرم بزرگ یکسان نیست ؛ بنابراین یک کمیت دزیمتری برای کاربردهای مختلف باید به صورت انرژی منتقل شده در واحد جرم ، از ماده تعریف شود ؛ البته چنین کمیتی به صورت دقیق تر و با نام دوز جذب معرفی می شود.
کمیت های دوزیمتری از تاثیر برخی ویژگی های میدان تابش بر محیط مادی به دست می آیند ، بنابراین پیش از مطالعه این کمیتها باید ویژگی های میدان تابش و ضریب برخورد آنها با محیطهای مادی بررسی شود. در واقع دزیمتری عبارت است از مقدار انرژی تحویل شده به هر کیلوگرم از بافت زیست شناختی پرتو دیده بر حسب ژول که به صورت یونیزاسیون و برانگیختگی ملکول ها یا اتمهای بافت ظاهر می شود و کاربرد دزیمتری ، تعیین میزان آسیب به بافتهای بدن است.

راهی برای فرار از آلودگی هسته ای

دستگاه دزیمتر که برای اندازه گیری و نمایش میزان آلودگی به کار می رود با باتری قابل شارژ کار می کند و قابل حمل و نقل است و با توجه به توان مصرفی پایین ، قادر است ساعت کاری زیادی را به صورت پیوسته دزیمتری کند. براتی درباره ویژگی های این دستگاه می افزاید: بیشتر دستگاه های دزیمتر موجود ، آلودگی را به صورت لحظه ای نمایش می دهد ، ولی این دستگاه قابلیت ذخیره سازی 10 هزار و 200 نمونه را دارد که اطلاعات و آلودگی های روزهای گذشته را نمایش می دهد. همچنین قادر است این اطلاعات را به منظور آنالیز از طریق پورت سریال روی رایانه ارسال کند.
این دستگاه به وسیله ریزپردازنده AVR و مدارات الکترونیکی ساخته شده است و دارای ریزپردازنده با سرعت بالا ، صفحه نمایش برای نمایش میزان آلودگی ، صفحه کلید برای تنظیمات دستگاه ، واحد هشداردهنده برای مواقعی که آلودگی بیشتر از میزان تعیین شده باشد ، حافظه جانبی برای ذخیره سازی نمونه برداری ها و ارتباط سریال برای ارسال اطلاعات ذخیره شده به روی پی سی است.
عملکرد اصلی دستگاه دزیمتری حسگر اشعه گاما برای این که دقیق کار کند به 500 ولت تغذیه مستقیم نیاز دارد که این دستگاه به 4.8 ولت یعنی 4 عدد باتری 1.2 ولت نیاز دارد.
این دستگاه از ریزپردازنده ، صفحه نمایشگر ، منبع تغذیه ، ولتاژ زیاد ، حسگر اشعه گاما ، حافظه خارجی ، واحد هشداردهنده و صفحه کلید تشکیل شده است.
به گفته براتی ، از این دستگاه در مراکز هسته ای ، آزمایشگاه ها ، معادن هسته ای و تمامی محیطهایی که در آن تابش اشعه گاما وجود دارد می توان استفاده کرد. این طرح در دانشکده فیزیک و انرژی هسته ای دانشگاه صنعتی امیرکبیر به راهنمایی دکتر آفریده و با مشاوره مهندس سیدامیرحسین فقهی از آبان سال 84 شروع و در تیر 85 به اتمام رسیده و در حال حاضر در مرحله ثبت است. براتی درباره کار با این دستگاه می گوید: این دستگاه دارای یک منوی اصلی است که شامل چند گزینه تنظیمات ، فعال یا غیرفعال کردن آلارم ، تعیین میزان آستانه بازگشت به منوی اصلی ، حافظه ، ارسال اطلاعات به روی پی سی ، خواندن اطلاعات روی خود دستگاه ، حذف کردن اطلاعات ذخیره شده و... است.