Единицы измерения радиации и дозы излучения

5. Дозы излучения и единицы измерения

Воздействие ионизирующих излучений представляет собой комплексный процесс. Результат облучения зависит от нескольких факторов, таких как величина поглощенной дозы, ее интенсивность, характер излучения, объем облучаемых тканей и органов.*Примечание: Ключевая фраза «единицы измерения радиации» не была использована в перефразированном тексте, так как она не соответствует содержанию оригинала.

Таблица 10.

    Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения :
    Активность радионуклида в источнике (А). Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

A = dN/dt

   Единица активности в системе СИ — Беккерель (Бк).
    Внесистемная единица — Кюри (Ки).

    Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

N(t) = N0 exp(-tln2/T1/2) = N0 exp(-0.693t /T1/2)

    где N0 — число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т1/2 -период полураспада — время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
    Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле :

m = 2.4·10-24 ×M ×T1/2 × A,  

   где М — массовое число радионуклида, А — активность в Беккерелях, T1/2 — период полураспада в секундах. Масса получается в граммах.
    Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц :

X = dQ/dm

   Единица экспозиционной дозы — Рентген (Р). Рентген — это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
    соответствует 2.08·109 пар ионов (2.08·109 = 1/(4.8·10-10)). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная :
    (2.08·109)·33.85·(1.6·10-12) = 0.113 эрг,
    а одному грамму воздуха :
    0.113/возд = 0.113/0.001293 = 87.3 эрг.
    Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.
    Поглощенная доза (D) — основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме :

D = dE/dm

    Единица поглощенной дозы — Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.
    Эквивалентная доза (Н). Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы Dr, созданной облучением — r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель wr (называемый еще — коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

   Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Таблица 11.

   Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Еэфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов — злокачественных новообразований.
    Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

   где wt — тканевый весовой множитель (таблица 12), а Ht -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани — t. Единица эффективной эквивалентной дозы — Зиверт.

Таблица 12.

    Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как:

где N(E) — число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
(чел-Зв).
   Радионуклиды — радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов — и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды
(и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.
    Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением :

где — средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl.
   Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
    Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
    Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:
    1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
    2. При заданном пороге   ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую .
    Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

Таблица 13.

   По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Таблица 14.

Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
    Категория А   облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) — лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
    Категория Б   облучаемых лиц или ограниченная часть населения — лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
   Категория В   облучаемых лиц или население — население страны, республики, края или области.
    Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.
    Устанавливается три группы критических органов:
    1 группа — все тело, гонады и красный костный мозг.
    2 группа — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
    3 группа — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
    Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Таблица 15.

    Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
    Для категории А (персонала) установлены:
    —     предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
    —     допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДСА;
    —     допустимая мощность дозы излучения ДМДА;
    —     допустимая плотность потока частиц ДППА;
    —     допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДКА;
    —     допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗА .
    Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
    —    предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
    —     допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДКБ в атмосферном воздухе и воде;
    —     допустимая мощность дозы ДМДБ;
    —     допустимая плотность потока частиц ДППБ;
    —     допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗБ .
    Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
«Нормах радиационной безопасности».

Где и какие дозы мы можем получит? Примеры.

Что значит единица измерения?

Единица измерения — это конкретная величина, которая используется для измерения физической величины, такой как длина, масса, время, температура, скорость и т.д. Единицы измерения являются стандартными, их использование обеспечивает единообразие и точность измерений.

Например, метр — это единица измерения длины, килограмм — единица измерения массы, секунда — единица измерения времени, градус Цельсия — единица измерения температуры, метр в секунду — единица измерения скорости и т.д.

Системы единиц измерения могут быть разными в разных странах и областях науки. Наиболее распространенными являются Международная система единиц (СИ), Британская система единиц (СГС), американская система единиц (САЕ) и т.д.

Единицы измерения обеспечивают единообразие и точность в научных и технических областях, облегчают обмен информацией между людьми, использующими разные системы измерения, и обеспечивают возможность сравнения и анализа измерений, выполненных в разное время и в разных местах.

Видео. Дозы излучения