2.Основные дозиметрические единицы

Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия и др. элементов с порядковым номером Z> 82), приводящие к изменению их атомного номера и массового числа.

Радиоактивные вещества распадаются с о строго определённой скоростью, измеряемой периодом полураспада – Т_1/2, т. е. временем, в течение которого распадается половина атомов данного элемента. Следовательно, за каждый период полураспада распадающегося элемента становится в два раза меньше. Так за 5 периодов полураспада от исходного вещества останется (1/2)⁵= 1/32 часть.

Каждый радиоизотоп имеет свой период полураспада. Так для U²³⁸ - T_1/2 = 4, 5 млрд. лет; Sr⁹⁰ - T_1/2 = 29 лет; Cs¹³⁷ – T_1/2 = 30 лет; J¹³¹ – Т_1/2 = 8, 5 сут; К⁴⁰ – Т_1/2 = 1, 3 ∙ 10⁹ лет.

Следовательно, если взять 1 г Cs¹³⁷, то в результате самопроизвольного распада через 30 лет его останется 0, 5 г, а ещё через 30 лет – 0, 25 г и т. д.

В системе СИ за единицу активности принято одно ядерное превращение (один распад) в секунду (расп/с). Эта единица получила название беккерель (Бк), т. е. 1 расп/с=1 Бк.

Вне системная единица измерения активности является кюри – Кu. 1 Кu = 3, 7·10¹⁰ расп/с=3, 7·10¹⁰Бк. Единица активности 1 Кu соответствует активности 1гRa

Рассмотрим основные показатели и единицы измерения, применяемые для характеристики ионизирующих излучений. Встречая на своём пути ту или иную преграду, они производят в её веществе различные изменения. Воздействие излучения на вещество будет тем больше, чем больше распадов происходит в единицу времени.

Для характеристики воздействия ионизирующего излучения на вещество введено понятие дозы излучения.

Дозой излучения называется часть энергии, переданное излучением веществу и поглощенное им. Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения и вещества является поглощенная доза излучения. Поглощенная доза является основной дозиметрической величиной.

До недавнего времени за количественную характеристику только рентгеновского и гамма-излучения, основанную на их ионизирующем действии, принималась экспозиционная доза Д_э.

За единицу экспозиционной дозы в системе СИ принимается Кулон на килограмм (Кл/кг).

Кулон на килограмм – экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения, при которой сопряжённая с этим излучением корпускулярная эмиссия на килограмм сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в 1 Кл электричества каждого знака.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения является рентген (Р)

1 Р = 2, 58∙ 10^-4 Кл/кг

1 Кл/кг = 3, 876∙ 10³ Р

Поглощенная доза (Д_п) – количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы вещества. Данная характеристика определяет степень воздействия любых видов ионизирующих излучений на различные вещества, в том числе и на живые организмы.

В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица “грей” (Гр).

1Гр – этот такая единица поглощенной дозы, при которой 1кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1Гр=1Дж/кг. Используемая ранее внесистемная единица 1 рад=0, 01Гр или 1Гр=100рад

Для решения различных практических задач требуется знать зависимость между единицами поглощенной и экспозиционной дозами. Для установления такой зависимости примем следующие допущения:

1). Погрешность дозиметрических приборов составляет (20÷ 30)%.

2) Коэффициент ослабления фотонного излучения для мягких тканей человека составляет 0, 877.

Тогда, для фотонного излучения получим, что: Д_п ≈ Д_э и 1рад ≈ 1Р.

Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Эквивалентная доза (Н_{Т, R}) – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R:

Н_{Т, R} = Д_{Т, R} ·W_R,

где Д_{Т, R} – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т;

W_R – взвешивающий коэффициент для данного

вида излучения R.

Значение коэффициента W_R для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принято для фотонного излучения – 1, для β -излучения – 1, для нейтронов с энергией (0, 01÷ 0, 1) МэВ – 10, для α -излучения с энергией менее 10 МэВ –20.

Из приведенных цифровых значений коэффициента W_R видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и α -излучение вызывают соответственно в 10 и 20 раз больше поражающий эффект, чем воздействие β - или γ -излучения.

При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения:

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в “Зивертах” (3в). 13в = 1Гр/W_R. В качестве внесистемной единицы эквивалентной дозы используется “биологический эквивалент рада” – 1бэр.

1бэр – такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рад γ -излучения.

Для β -излучений и фотонного излучения, у которых W_R=1 получаем:

13в = 1Гр/W_R = 100 рад/W_R = 100бэр.

Для внешнего фотонного излучения на радиоактивной местности имеем:

13в = 1Гр = 100бэр =100рад≈ 100Р.

То есть, для внешнего фотонного излучения экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы практически равны.

Однако эквивалентную дозу можно использовать только для целей радиационной безопасности до значений, не превышающих 0, 253в (25бэр) при кратковременном воздействии. В то же время допускается суммирование эквивалентных доз для оценки общего уровня хронического облучения за длительный промежуток времени, если только кратковременное облучение в каждом случае не превышало 0, 253в (25бэр).

Для рассмотренных выше доз излучений введено понятие мощность дозы.

Мощность дозы – приращение дозы излучения в единицу времени. Она определяет скорость накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени.

Различают мощность экспозиционной дозы, мощность поглощенной дозы, мощность эквивалентной дозы. Их единицы измерения образуются путем деления единиц соответствующих доз излучения на единицу времени (секунду, минуту, час). Например: (Р/сек), (Р/час), (Зв/сек), (рад/час) и др.

Эффективная доза (Е) – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий (стохастических эффектов) облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие коэффициенты:

где Н_Т – эквивалентная доза в органе или ткани Т;

W_Т – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.

W_Т определяет взвешенный риск облучения данного органа по отношению к взвешенному риску облучения всего организма, то есть представляет отношение вероятности возникновения стохастических эффектов в результате облучения какого-либо органа или ткани к вероятности их возникновения при равномерном облучении всего тела. При этом

Физический смысл понятия эффективной дозы следующий. Значение Е соответствует такому уровню равномерного облучения всего тела, при котором суммарный риск будет таким же, как и риск при эквивалентной дозе на орган –Н_Т.

Единица эффективной дозы в системе СИ –“Зиверт” (3в). внесистемная единица эффективной дозы –бэр.

Эквивалентная доза Н_Т (τ ) или эффективная Е (τ ), ожидаемая при внутреннем облучении, - доза за время t, прошедшее после поступления радиоактивных веществ в организм:

где: t₀ – момент поступления радиоактивных веществ в организм;

Н_Т (τ ) – мощность эквивалентной дозы к моменту времени t в органе или ткани Т. Когда τ не определено, то его следует принять равным 50 годам для взрослых и (70- t0) – для детей.

Эффективная доза (эквивалентная) годовая – сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же год.

Единица годовой эффективной (эквивалентной) дозы – “Зиверт” (3в).

Эффективная доза коллективная– мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения; она равна сумме индивидуальных эффективных доз.

Единица эффективной коллективной дозы – человеко-Зиверт (чел. -3в. ).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: