Экспозиционная и эквивалентная дозы.

Вопросы теории (исходный уровень)

Поглощенная, экспозиционная, эквивалентная дозы. Связь между ними и единицы их измерения. Эффективная эквивалентная доза, коэффициенты радиационного риска, коллективная доза.

Устройство дозиметров и радиометров. Определение мощности экспозиционной дозы. Естественный радиационный фон. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз при внешнем облучении.

Биологический и эффективный периоды полувыведения радионуклидов из организма. Закон изменения активности радионуклидов в организме. Методы расчёта эквивалентной дозы внутреннего облучения при однократном поступлении радионуклидов в организм.

Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз, полученных при непрерывном поступлении радионуклидов в организм

Счётчики радиоактивного излучения человека.

Изучение дозиметрической и радиометрической аппаратуры. (лекция №19)

Содержание занятия:

1.Ответить на вопросы.

2.Решить задачи.

 

Задачи по теме для ответов у доски и самостоятельного решения.

1. Телом массой т = 60кг в течение 6 часов была поглощена энергия Е= 1 Дж Найдите поглощенную дозу и мощность дозы в единица СИ и во внесистемных единицах.
2. В m=10 г ткани поглощается 10⁹ α-частиц с энергией около Е=5 МэВ. Найдите поглощенную и эквивалентную дозы. Коэффициент качества k для α –частиц равен 20.
3. Мощность экспозиционной дозы γ-излучения на расстоянии r = 1м от точечного источника составляет Р = 2,15×10^-7 Кл/кг. Определите минимальное расстояние от источника, на котором можно ежедневно работать по 6 ч без защиты. Предельно допустимой эквивалентной дозой при профессиональном облучении считать-
   5×10^-2Дж/кг в течение года. Поглощение γ-излучения воздухом не учитывать.
4. Средняя мощность экспозиционной дозы облучения в рент­геновском кабинете равна 6,45×10^-12 Кл/ (кг-с). Врач на­ходится в течение дня 5 ч в этом кабинете. Какова его доза облучения за 6 рабочих дней?
5. Во сколько раз энергия, поглощенная 1 см? мышечной ткани при дозе облучения в 1 р, будет превышать энергию, поглощенную 1 см³ воздуха, если эффективные атомные номера (порядковый но­мер элемента, 1 г которого поглощает ту же энергию излучения, что и 1 г сложного вещества при одина­ковых условиях облучения) ткани и воздуха при­мерно равны?
6. Почему по дозе, измеренной в воздухе, для рентгеновского или γ-излучения, можно примерно судить об энергии, поглощенной тканями организма?
7. 2 г живой ткани поглотили 10¹⁰ протонов с энергией 4 Мэв. Выразить поглощенную энергию в радах и бэрах. Относительная биологическая эффек­тивность (ОБЭ) протонов равна 10.
8. Для человека смертельная доза при обчении всего тела рентгеновскими или γ-лучами 600 rad. Является ли определяющим фактором в прекращении жизненных процессов в организме теп­ловое действие излучения? Удельную теплоемкость тела в среднем считать равной 3,33 кдж/(кг град).
9. Дозиметр на расстоянии х от препарата дает показание Р, а показание этого дози­метра на расстоянии г от образцового препарата, содержащего М грамм-эквивалентов радия, равно Р₀. Определить активность препарата 27Со60 в грамм-эквивалентах радия.
10. Какую дозу создает препарат активностью 10 г-экв радия за 20 мин на расстоянии 1 м?
11. На каком расстоянии от препарата 27Со60 активностью 200 мкюри необходимо находиться, что­бы доза за 6-часовой рабочий день не превышала допустимую? Ионизационная постоянная кобальта 13,5 р-см²/(ч-мкюри).
12. Определить активность радиоактивного пре­парата 11Na24, если дозиметр, расположенный на расстоянии 40 см от него, в течение 30 мин показал дозу 0,25 р. Ионизационная постоянная натрия 18 р-см²/(ч-мкюри).
13. Определить, во сколько раз увеличилась до­за на поверхности поля облучения при рентгенотерапии, если облучение ошибочно производилось с расстояния 30 см вместо расчетного 40 см.
14. Определить мощность дозы g-излучения, создаваемую точечным источником 27Со60 актив­ностью 800 мг/экв радия на расстоянии 20 см.
15. Ионизация, создаваемая космическими лу­чами на уровне моря на 50° северной широты, 2,74 пар ионов /(см³× сек). Определить дозу облучения (в р) за неделю. Сравнить эту дозу с предельно до­пустимой, равной 0,1 р.
16. Мощность дозы γ -излучения на расстоянии 50 см от точечного источника составляет 0,1 р/мин. Сколько времени в течение рабочего дня можно на­ходиться на расстоянии 10 м от источника, если пре­дельно допустимая доза за рабочий день не должна превышать 17 мр?
17. Доказать, что при выполнении соотношения Mt/(kR²) < 20 (М — активность радиоактивного препарата, мг-экв радия; t — время работы, ч; R — рас­стояние до источника, м; k — число, указывающее, во сколько раз ослабляется излучение при наличии экрана) предельно допустимая доза γ-облучения для человека (0,017 р в день) не будет превышена.
18. Мощность дозы, создаваемая удаленным источником γ-излучения энергией
    1 Мэв, составля­ет 0,1 р мин. Определить толщину железного экра­на, снижающего мощность дозы до уровня 6 мр/ч.
19. Источник γ -излучения (энергия фотонов 1, Мэв) находится в свинцовом контейнере. Мощ­ность дозы излучения у его наружных стенок 0,2 мр/сек. Определить, на сколько следует увели­чить толщину стенок контейнера, чтобы за 45 мин транспортировки доза излучения на поверхности упаковки не превышала предельно допустимую, рав­ную в данном случае 7,5 мр
20. Определить толщину свинцового экрана, необходимого для защиты лаборанта, работающего с источником 2?Со60 активностью 400 мг-экв радия, гс. т расстояние от источника 1 м, а время работы I '/. Энергию γ -излучения кобальта считать равной 1,2 Мэв.

 

 

Дозиметрия ионизирующего излучения

Введение

раздел ядерной физики и измерительной техники, в котором излучают величины, характеризующие действие ионизирующего излучения на вещества, а также методы и приборы для их измерения называют дозиметрией.

 

Дозиметрия ионизирующего излучения.

Поглощенная доза.

.

Дозиметрией называют раздел ядерной физики и измерительной техники, в котором излучают величины, характеризующие действие ионизирующего излучения на вещества, а также методы и приборы для их измерения Вначале развитие дозиметрии было обусловлено необходимостью учета действия рентгеновских лучей на человека.

Ионизирующее излучение оказывает действие на вещество только тогда, когда оно взаимодействует с частицами, входящими в состав этого вещества. Поэтому часть излучения, которая проходит данное вещество (без поглощения) действия на него не оказывает.

Основной характеристикой действия ионизирующего излучения на вещество является энергия ионизирующего излучения, поглощенного единицей массы вещества за время облучения. Эту характеристику называют поглощенной дозой излучения Д_n.

Единицей измерения поглощенной дозы в СИявляется 1 Дж/кг. Внесистемная единица поглощенной дозы 1 рад (radiation absorbed dose)

(1 рад = 10^-2Дж/кг = 100 эрг/г).

Поглощенная доза зависит как от природы и свойств излучения (от энергии частиц), так и от природы вещества, в котором оно поглощается.

Непосредственное измерение поглощающей дозы в веществе, в глубине тканей живого организма затруднительно. Поэтому оценивают поглощенную телом дозу по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем тело.

Вводят в связи с этим экспозиционную дозу Д_о, которая является мерой ионизации воздуха рентгеновскими и g-лучами. Единицей экспозиционной дозы в СИ является /Кл/кг. На практике применяют рентген.

Рентген есть экспозиционная доза рентгеновского или g-излучения, при которой в результате полной ионизации в /см³ сухого воздуха (при 0⁰С и 760 мм рт.ст.) образуются ионы. Несущие заряд в одну электростатическую ед. количества электричества каждого знака.

Экспозиционная доза в 1 Рентген соответствует образованию 2,08×10⁹ пар ионов в 0,001293г сухого воздуха 1Р=2,58×10^-4Кл/кг.

 

Мощность дозы.

 

Дозу (поглощенную и экспозиционную), отнесенную к единице времени, называют мощностью дозы.

Д_П – Поглощенная доза излучения – отношение энергии ионизирующего излучения, поглощенного облучаемой средой, к массе этой среды.

 

«СИ» - Грей (Гр)

Внесистемная – рад

Грей – единица поглощенной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в «СИ», равная 1 Дж/кг (названа в честь английского ученого С. Грея – 1670-1736 гг.)

Рад – внесистемная единица поглощенной дозы излучения, равная 0,01Дж/кг = 0,01Гр.

 

 

Экспозиционная и эквивалентная дозы.

 

Д_О – Экспозиционная доза излучения – характеристика ионизационной способности рентгеновского и g-излучения, измеряемая по ионизации воздуха.

«СИ» - Кулон/кг (Кл/кг)

Внесистемная - рентген (Р)

 

Рентген – внесистемная единица экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения, равная 258 мкКл/кг (названа в честь немецкого физика В.К. Рентгена – 1845-1923).

 

Д_ЕД – Эквивалентная доза излучения – поглощенная доза излучения мера Д_п, умноженная на средний коэффициент k качества излучения для биологической ткани стандартного состава и на модифицирующий фактор N – произведение коэффициентов, которое в настоящее время принимается равным единице:

Д_ЕД = Д_П kN = S Д_j k_j N_j,

где j – индекс вида и энергии излучения.

Единица измерения

3иверт (3в) В «СИ» - Грей (Гр)

Внесистемная – бэр (биологический эквивалент рентгена)

1 БЭР = 0,01Гр (3в)

Стандартный состав мягкой биологической ткани принимается следующим (по массе): 10,1% водорода, 11,1% углерода, 2,6% азота, 76,2% кислорода.

Коэффициент качества излучения k предназначен для учета влияния микрораспределения поглощенной энергии на размер вредного биологического эффекта. Он является функцией линейной передачи данного излучения в воде:

L кэВ/мкм	£ 3,5	7,0			³ 175
k

и выбирается на основе имеющихся значений коэффициента относительной биологической эффективности ОБЭ. Однако значения k не соответствуют ОБЭ по ряду наблюдаемых вредных эффектов, например стохастическому эффекту при низком уровне поглощенной дозе и нестохастическому эффекту при большой дозе у человека.

Коэффициент ОБЭ – отношение поглощенной дозы Д₀ образцового излучения, вызывающей определенный биологический эффект, к поглощенной дозе Д рассматриваемого излучения, вызывающей тот же самый биологический эффект.

В качестве образцового излучения используют рентгеновское излучение с напряжением генерирования 180 – 250 кВ и со средней ЛПЭ, равной 3 кэВ/мкм воды.

 

Интегральная доза излучения – общая доза ионизирующего излучения, поглощенная всей массой облучаемого тела или среды.

«СИ» - Джоуль (Дж), Кулон (Кл)

Внесистемные – грамм·рад (г·рад), грамм·рентген (г·Р).

 

Р

Соответственно единицей мощности дозы является: для поглощения – Вт/кг и рад/с; для экспозиционной дозы – А/кг, Р/час или мкР/с.

Между поглощенными и экспозиционными дозами существует следующая связь:

Д_n=fД_о,

где f – переходный коэффициент, зависящий от облучаемого вещества и энергии фотонов. Для воздуха f=0,88 и мало зависит от энергии фотонов.

Д_n=f_возд.Д_о=0,88Д_о

 

Для воды и мягких тканей тела человека f =1, следовательно, поглощенная доза в рядах численно равна соответствующей дозе в рентгенах. Это и обуславливает удобство и использования внесистемных единиц – рад и рентген. Для костной ткани f уменьшается с увеличением энергии фотонов ~ от 4,5 до 1.

 

Коллективная эквивалентная доза

Коллективная эквивалентная доза - сумма индивидуальных Д_i эквивалентных доз у данной группы людей: S=S Д_iР _I где Р _I - число лиц в данной группе, получивших эквивалентную дозу Д_i. Может быть определена также так:

где Р(D)dD – число лиц в данной группе, получивших эквивалентную дозуна все тело или на отдельный орга в диапазоне дозы от D до dD.

 

Фон за счет естественных радиоактивных источников (космические лучи, радиоактивность недр, воды, радиоактивность ядер, входящих в состав человеческого тела и др.) соответствует приблизительно дозе 125 мбэр. Предельно допустимой эквивалентной дозой при профессиональном облучении является 5 бэр за год. Летальной дозой от g-излучений считается 600 бэр.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: