Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
РЕГИСТРАЦИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Методические указания по самостоятельной работе
Красноярск
СФУ
2011
Составитель: Григорьев А.И.
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Регистрация ионизирующих изучений». В пособии даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины, представлены источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами занятий.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200.68 «Физика», магистерская программа «Окружающая среда и человек: основы контроля и надзора».
Ионизирующие излучения – основной поражающий фактор, обусловленный наличием в окружающей человека среде природных и техногенных радионуклидов, а также функционированием радиационных устройств и установок. С точки зрения природных феноменов, ионизирующие излучения – неотъемлемый фактор природы, несущий сведения о строении и свойствах материи. Регистрация излучений, исследование спектральных, энергетических и иных характеристик излучений – комплекс сложных проблем и решений, отрасль физической науки и технологии, без знания основ которой невозможны ни серьёзное изучение природы, ни человеческая безопасность.
Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов, знающих существующие методы и аппаратуру для регистрации ионизирующих излучений, способных применять свои знания в профессиональной деятельности и в радиоэкологических целях.
Задачи профессиональной деятельности магистра
К задачам изучения дисциплины в соответствии с требованиями к компетенции направления подготовки магистров относятся:
получение знаний, составляющих основу научных представлений об ионизирующих излучениях, их взаимодействии со средой, методах и способах регистрации излучений;
овладение умениями оценивать необходимость применения тех или иных методов регистрации в зависимости от радиационной ситуации, получать и систематизировать результаты измерения радиационных параметров излучений;
выработка навыков применения аппаратуры для регистрации излучений различного типа при выполнении научных или практических задач.
Требования к результатам освоения дисциплины
По окончании изучения дисциплины «Регистрация ионизирующих излучений» магистр должен обладать:
системной подготовкой в области знаний об ионизирующих излучениях;
пониманием основных методов, применяемых для регистрации излучений.
знать:
основы учения о радиоактивности и ионизирующих излучениях, физические аспекты взаимодействия излучений с веществом;
принципы и методы регистрации ионизирующих излучений;
уметь:
эффективно использовать регистрирующую аппаратуру, в том числе спектрометрическую и дозиметрическую;
выбирать необходимые методы регистрации ионизирующих излучений в зависимости от радиационной ситуации;
обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмысливать их с учетом имеющихся литературных данных;
владеть:
методами (способами) инструментальных радиоэкологических исследований;
действующими стандартами, нормами в области регистрации излучений, позволяющими оценивать результаты радиационных исследований.
Задачей изучения дисциплины является формирование следующих
а) общекультурных компетенций (ОК):
(ОК-1): способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук;
(ОК-3): способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение.
способностью использовать углубленные знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОК-4);
способностью использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-10).
б) профессиональные (ПК):
общепрофессиональные:
ПК-1: способностью свободно владеть фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своей магистерской программой);
научно-исследовательская деятельность:
ПК-3: способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики (в соответствии с профилем магистерской программы) и решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования, информационных технологий с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта;
научно-инновационная деятельность:
способностью свободно владеть разделами физики, необходимыми для решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-6);
способностью свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-7);
ПК-8: способностью проводить свою профессиональную деятельность с учетом социальных, этических и природоохранных аспектов.
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
|
Всего
зачетных единиц
(часов)
|
Семестр
|
9
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
(3) 108
|
(3) 108
|
Аудиторные занятия:
|
0,78 (28)
|
0,78 (28)
|
Лекции
|
0,39 (14)
|
0,39 (14)
|
Практические занятия (ПЗ)
|
0,39 (14)
|
0,39 (14)
|
Самостоятельная работа:
|
1,22 (44)
|
1,22 (44)
|
изучение теоретического курса (ТО)
|
0,56 (20)
|
0,56 (20)
|
Реферат
|
0,66 (24)
|
0,66 (24)
|
Вид промежуточного контроля (зачет, экзамен)
|
экзамен,
1(36)
(36)
|
экзамен,
1(36)
|
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Разделы дисциплины
№
п/п
|
Разделы дисциплины
|
1
|
Тема 1. Ионизирующие излучения и их основные характеристики
|
2
|
Тема 2. Измеримые характеристики ионизирующего излучения.
|
3
|
Тема 3. Классификация методов регистрации
|
4
|
Тема 4. Ионизационные камеры и газоразрядные счётчики
|
5
|
Тема 5. Полупроводниковые детекторы
|
6
|
Тема 6. Сцинтилляционные детекторы
|
7
|
Тема 7. Люминесцентные методы регистрации
|
8
|
Тема 8. Фотографические методы регистрации
|
9
|
Тема 9. Химические методы регистрации
|
10
|
Тема 10. Особенности регистрации нейтронного излучения
|
Самостоятельная работа
Самостоятельная работа студентов по дисциплине «Регистрация ионизирующих излучений» предусматривается объемом 44 часа и организуется в соответствии с используемыми в учебном процессе формами учебных занятий.
Структура самостоятельной работы
Вид самостоятельной работы
|
Всего
часов
|
Семестр
|
9
|
Изучение теоретического курса (ТО)
|
0,56 (20)
|
0,56 (20)
|
Реферат
|
0,66 (24)
|
0,66 (24)
|
Самостоятельное изучение теоретического материала
Изучение теоретического курса (ТО): самостоятельная проработка студентами отдельных вопросов теоретического курса. Общая трудоемкость самостоятельного теоретического обучения – 20 ч.
Самостоятельная работа выполняется студентами на основе учебно-методических материалов дисциплины, представленных в разделе 3.
Темы для самостоятельного изучения:
Тема 9. Химические методы регистрации
Принцип действия химических детекторов. Характеристики химических детекторов. Ферросульфатный детектор. Нитратный детектор. Цериевый детектор. Химические детекторы на основе хлорзамещенных углеводородов, хлороформа, четыреххлористого углерода.
(самостоятельные часы – 0,027 (1))
Тема 10. Особенности регистрации нейтронного излучения
Источники нейтронного излучения. Классификация нейтронов по энергии и особенности регистрации нейтронов каждой энергетической группы. Понятие об активационных методах регистрации нейтронов.
(самостоятельные часы – 0,056 (2))
При самостоятельном изучении теоретического материала помимо основной литературы рекомендуется пользоваться дополнительной литературой и новыми литературными источниками (периодическими изданиями). При этом следует использовать возможности научной библиотеки СФУ: http://lib.sfu-kras.ru/.
Самостоятельная работа студентов подкреплена учебно-методическим и информационным обеспечением, включающим учебники, учебно-методические пособия, конспекты лекций, руководства и инструкции по работе с программным обеспечением, приведенными в п.5 настоящего издания.
К учебно-методическим материалам Института фундаментальной биологии и биотехнологии (ИФБиБТ) студенты имеют доступ через официальный сайт института - http://bio.sfu-kras.ru/, раздел «Образование», учебно-методические материалы в электронном виде – http://bio.sfu-kras.ru/?page=482.
Студентам обеспечен свободный доступ к личному кабинету преподавателя на сайте Института фундаментальной биологии и биотехнологии (http://bio.sfu-kras.ru/?page=498). В личном кабинете размещаются презентации, учебно-методические материалы, промежуточные задания и вопросы к экзамену.
Написание реферата
Написание и защита реферата в конце семестра объем в часах 24.
Задания по написанию реферата выдаются лектором на первой лекции вместе со списком учебной литературы. Защита рефератов осуществляется в форме презентации по теме реферата, подготовленной в Power Point согласно требованиям СТО СФУ.
Оформление реферата должно соответствовать государственному стандарту ГОСТ 7.32-2001 и требованиям СТО СФУ, устанавливающим общие требования к структуре и правилам оформления научных и технических отчетов. Реферат должен сопровождаться библиографическим списком, который составляют в соответствии с ГОСТ 7.12003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления». Объем реферата должен составлять 10–15 страниц.
Тематика реферативных работ должна быть посвящена проблемам ионизирующих излучений и определяется студентом самостоятельно с согласия с преподавателя, ведущего дисциплину.
Защита реферата проводится с 12-й недели 9 семестра во время семинарских занятий.
Реферат включает следующие структурные элементы:
Титульный лист. С него начинается нумерация страниц, но номер не ставится. Номера страниц начинают печатать с первой страницы раздела «Введение». Титульный лист оформляется аналогично титульному листу курсовой работы: указывают наименование высшего учебного заведения; факультет, кафедру, где выполнялась работа; название работы; фамилию и инициалы студента; ученую степень и ученое звание, фамилию и инициалы преподавателя; город и год выполнения работы.
Содержание. В содержании представлены названия всех разделов и подразделов работы, каждое из которых печатается с новой строки. В конце строки ставится номер страницы, на которой напечатана данная рубрика в тексте. Номера страниц печатаются вблизи правого поля, все на одинаковом расстоянии от края страницы. Следует обратить внимание, что названия разделов и подразделов в оглавлении должно точно соответствовать заголовкам текста.
Введение. Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой темы, пути развития на современном этапе, имеющиеся проблемы и способы их разрешения. Объем данного раздела не должен превышать одной страницы.
Обзор литературы. В данном разделе излагаются теоретические основы по выбранной тематике. Изложение должно вестись в форме теоретического анализа проработанных источников применительно к выполняемой теме логично, последовательно и грамотно. При необходимости данный раздел может состоять из отдельных подразделов. Из содержания теоретического обзора должно быть видно состояние изученности темы в целом и отдельных ее вопросов.
Заключение. Представляет собой краткое обобщение (2–3 абзаца) приведенных данных.
Библиографический список. Оформляется в соответствии с существующими требованиями.
Приложения.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Основная и дополнительная литература, информационные ресурсы Основная литература
Астапенко, В. А. Взаимодействие излучения с атомами и наночастицами : [учеб. пособие] / В. А. Астапенко. - Долгопрудный : Интеллект, 2010. - 492 с. (2 экз.)
Белозерский Г.Н. Радиационная экология: учебник для вузов: допущено учебно-методическим объединением по классическому университетскому образованию. Москва: Academia (Академия), 2008. 383 с. (10 экз.)
Онучин, А. П. Экспериментальные методы ядерной физики: [учеб. пособие] / А. П. Онучин. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. - 219 с. (1 экз.)
Мухин, К. Н. Экспериментальная ядерная физика, Лучшие классические учебники = Experimental Nuclear Physics : [в 3 томах] : учебник / К. Н. Мухин. - Изд. 7-е, стер. - Санкт-Петербург : Лань, 2009 (1 экз.)
Кастро Диас-Баларт, Ф. Ядерная энергия. Угроза окружающей среде или решение энергетической проблемы XXI века? = Energia Nuclear. Peligro ambiental o solucion para el siglo XXI? : [перевод с испанского] / Ф. Кастро Диас-Баларт. - Москва : Наука, 2008. - 325 с. (1 экз.)
Иойрыш А. И. Концепция атомного права : монография/А. И. Иойрыш;. Московский университет. – 2008 (2 экз.)
Дополнительная литература
Кудряшов, Ю. Б. Радиационная биофизика: (ионизирующие излучения): учебник для студентов вузов / Ю. Б. Кудряшов; под ред.: Ю. Б. Мазурик, М. Ф. Ломанов; Московский университет [МГУ] им. М.В. Ломоносова. Москва: Физматлит [Физико-математическая литература], 2004. 442 с.
Коваленко, В. В. Введение в прикладную радиогеоэкологию / Российская академия наук [РАН]. Сибирское отделение [СО]. Институт вычислительного моделирования, Научно-исследовательский институт [НИИ] экологии рыбохозяйственных водоемов и наземных биосистем, Красноярский университет [КрасГУ]. Биологический факультет ; Российская академия наук [РАН]. Сибирское отделение [СО]. Институт вычислительного моделирования, Научно-исследовательский институт [НИИ] экологии рыбохозяйственных водоемов и наземных биосистем, Красноярский университет [КрасГУ]. Биологический факультет. - Барнаул: Наука. Сибирское отделение [СО], 1998. - 106 с
Баранов В.И., Титаева Н.А. Радиогеология. – М.: Изд-во МГУ, 1973. – 242 с.
Холостова, З. Г. Основы радиационной биофизики и региональной радиоэкологии : учебное пособие / З. Г. Холостова, В. В. Коваленко, В. Ф. Мажаров [и др.] ; Красноярский университет [КрасГУ]. - Красноярск : Красноярский университет [КрасГУ], 2002. - 219 с.
Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. – М.: Энергоиздат, 1993. – 160 с.
Коган Р.М., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред, 1969. – 468 с.
Кольтовер ВК. Радоновая радиация: источники, дозы, биологические эффекты // Вестник РАН. – 1996. – Т. 66, № 2. С. 114-119Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. – М.: 1989. – 120 с.
Кузин А.М. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы Земли. – М.: Наука, 1991.
Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их измерения. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 304 с.
.Радиация. Дозы, эффекты, риск. – М.: Мир, 1988. – 78 с.
Радиоактивность и пища человека. – М.: Атомиздат, 1971. – 371 с.
Информационные ресурсы
http://rad-stop.ru/23-metodyi-ispolzuemyie-dlya-registratsii-ioniziruyushhiego-izlucheniya/ - Методы, используемые для регистрации ионизирующего излучения
http://rad-stop.ru/radiatsionnaya-zashhita/ioniziruushee_izluchenie.html - Ионизирующее излучение и радиоактивный распад
http://rad-stop.ru/radiatsionnaya-zashhita/osnovi_radiacionnoi_biofisiki.html - Основы радиационной биофизики
http://dosimeter-radiation-detector.ru/booc/scintillators.ru-det.pdf – ДЕТЕКТОРЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Гребенщиков В.В., СПбГТУ, кафедра "Экспериментальной ядерной физики"
http://kras.myatom.ru/ - Информационный центр по атомной энергии
http://rad-stop.ru/ проект «Радиация – все о радиации и мерах безопасности!
http://www.sibghk.ru/ - сайт «Горно-химический комбинат»
http://www.mnr.gov.ru/ - Министерство природных ресурсов и экологии РФ
www.usgS.gov – Сервер геологической службы США, информация по радону, радиоэкологии США
www. Atomsafe.ru - бюллетень программы ядерная и радиактивная безопасность
www,grid.no/ngo/Bellona информация объединения ”Белуна” по ядерной безопасности
http://www.krskstate.ru/nature/execute/min – Министерство природных ресурсов и лесного комплекса Красноярского края
http://www.greenpeace.org/russia/ru/ - Гринпис Россия
http://www.atomic-energy.ru/ - Российское атомное сообщество
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=5466 - Радиоэкология/ Карташев А.Г. ,;ТУСУР (Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники), Издательство, 2011
3.2 Контрольно-измерительные материалы
По дисциплине предусматривается итоговый контроль – экзамен.
Экзаменационные билеты формируются на базе приведенного ниже перечня вопросов для экзамена.
Что может являться источником ионизирующих излучений?
Поглощенная доза относится к физическим, операционным или нормируемым величинам? И какая между ними разница?
Выведите уравнение радиоактивного распада.
Чем отличается эффективная доза от эквивалентной? Какая из них является нормируемой величиной, а какая физической?
Покажите связь между активностью радионуклида и его количеством.
Что такое ионизационный принцип регистрации излучений?
Почему электронные спектры при бета-распаде являются непрерывными?
Что такое газовое усиление и в чем его важность для регистрации излучений?
Опишите вторичные явления, сопровождающие ядерные превращения.
К какому типу детекторов можно отнести полупроводниковый детектор? И почему.
Что такое ЭРОА ДПР радона? И как эта величина связана с объёмной активностью радона?
Зачем к сцинтиллятору обязательно добавляется фотоэлектронный умножитель?
Что такое керма и как она связана с экспозиционной дозой?
Какие Вы знаете важнейшие характеристики сцинтилляторов (фосфоров)?
Как постоянная распада связана с периодом полураспада?
На каком физическом принципе основан сцинтилляционный метод регистрации?
Чем поверхностная активность отличается от площадной?
Что такое термолюминесценция и как она используется в дозиметриии?
Каким образом зависит от времени количество определенного радионуклида, попавшего в организм? Почему?
Чем отличаются радиометр, спектрометр и дозиметр?
|
