Доза излучения

Оценка действия радиации на не живые объекты

Действие радиации на вещество проявляется в виде энергии, которую вещество получает от радиоактивного излучения, и чем больше вещество поглотит этой энергии, тем сильнее действие радиации на вещество. Количество энергии радиоактивного излучения, воздействующего на вещество, оценивается в дозах, а количество поглощенной веществом энергии называется — поглощенной дозой.

Поглощенная доза — это количество радиации, которое поглощено веществом. В системе СИ для измерения поглощенной дозы используется — Грей (Гр).

1 Грей — это количество энергии радиоактивного излучения в 1 Дж, которая поглощена веществом массой в 1 кг, независимо от вида радиоактивного излучения и его энергии.

1 Грей (Гр) = 1Дж/кг = 100 рад

Данная величина не учитывает степень воздействия (ионизации) на вещество различных видов радиации. Более информативная величина, это экспозиционная доза радиации.

Экспозиционная доза — это величина, характеризующая поглощённую дозу радиации и степень ионизации вещества. В системе СИ для измерения экспозиционной дозы используется — Кулон/кг (Кл/кг)

1 Кл/кг= 3,88*103 Р

Используемая внесистемная единица экспозиционной дозы — Рентген (Р):

1 Р = 2,57976*10-4 Кл/кг

Доза в 1 Рентген

— это образование 2,083*109 пар ионов на 1см3 воздуха

Как происходит заражение радиацией

Заражение радиацией возможно в любое время. Выделяют два варианта попадания вредных элементов в живые ткани.

Способы:

• Ядерный взрыв. Радиоактивные частицы распространяются по воздуху, выделяются из облака взрыва и образуются путем распада гамма-лучей. Возникает неблагоприятное воздействие на растения, людей и животных.
• Заражение возможно при возникновении аварий на предприятиях и утечке радиоактивных веществ. В зависимости от серьезности катастрофы, говорят о тяжести поражения человека.

Заражение радиацией приводит к разным сбоям в работе органов человека. У пострадавшего начинают проявляться разные заболевания, страдает иммунная система.

Как правильно выбрать дозиметр

При выборе устройства учитывают определенные параметры прибора. Для выявления гамма-излучений применяют дозиметры, для альфа- и бета-излучений – радиометры. Есть аппараты оснащенные двумя функциями. Бытовой дозиметр выбирают, по многим показателям.

На что смотреть:

• Тип устройства. Лучше выбирать газоразрядный, нежели полупроводниковый. Параметр влияет на точность устройства и его работу.
• Виды радиации. Прибор измеряет один либо несколько показателей. Лучше выбирать универсальные модели. Результат появляется одновременно либо по очереди.
• Погрешность. Важная величина, ее обязательно учитывают при выборе. Чем ниже погрешность, тем точнее показатели радиации и выше цена дозиметра.
• Диапазон. Это наименьшие и наибольшие показатели радиационных частиц, улавливаемых прибором.
• Проверка. В паспорте устройства требуется наличие печатей и отметок о проверке исправной работы и соответствия заявленным характеристикам.

К выбору дозиметра необходимо подходить ответственно, учитывать все показатели перед покупкой.

Понравится статья: «Вред телевизора для здоровья человека — детей и взрослых«.

Измерение радиации стало возможным благодаря дозиметру. При желании возможно приобрести прибор для применения в быту.

Какова допустимая доза облучения при медицинских исследованиях?

Сколько же раз можно делать флюорографию, рентген или КТ, чтобы не нанести вреда здоровью? Есть мнение, что все эти исследования безопасны. С другой стороны, они не проводятся у беременных и детей. Как разобраться, что есть правда, а что — миф?

Оказывается, допустимой дозы облучения для человека при проведении медицинской диагностики не существует даже в официальных документах Минздрава. Количество зивертов подлежит строгому учету только у работников рентгенкабинетов, которые изо дня в день облучаются за компанию с пациентами, несмотря на все меры защиты. Для них среднегодовая нагрузка не должна превышать 20 мЗв, в отдельные годы доза облучения может составить 50 мЗв, в виде исключения. Но даже превышение этого порога не говорит о том, что врач начнет светиться в темноте или у него вырастут рога из-за мутаций. Нет, 20–50 мЗв — это лишь граница, за которой повышается риск вредного воздействия радиации на человека. Опасности среднегодовых доз меньше этой величины не удалось подтвердить за многие годы наблюдений и исследований. В тоже время, чисто теоретически известно, что дети и беременные более уязвимы для рентгеновских лучей. Поэтому им рекомендуется избегать облучения на всякий случай, все исследования, связанные с рентгеновской радиацией, проводятся у них только по жизненным показаниям.

Опасная доза облучения

Доза, за пределами которой начинается лучевая болезнь — повреждение организма под действием радиации — составляет для человека от 3 Зв. Она более чем в 100 раз превышает допустимую среднегодовую для рентгенологов, а получить её обычному человеку при медицинской диагностике просто невозможно.

Есть приказ Министерства здравоохранения, в котором введены ограничения по дозе облучения для здоровых людей в ходе проведения профосмотров — это 1 мЗв в год. Сюда входят обычно такие виды диагностики как флюорография и маммография. Кроме того, сказано, что запрещается прибегать к рентгеновской диагностике для профилактики у беременных и детей, а также нельзя использовать в качестве профилактического исследования рентгеноскопию и сцинтиграфию, как наиболее «тяжелые» в плане облучения.

Количество рентгеновских снимков и томограмм должно быть ограничено принципом строгой разумности. То есть исследование необходимо лишь в тех случаях, когда отказ от него причинит больший вред, чем сама процедура. Например, при воспалении легких приходится делать рентгенограмму грудной клетки каждые 7–10 дней до полного выздоровления, чтобы отследить эффект от антибиотиков. Если речь идет о сложном переломе, то исследование могут повторять еще чаще, чтобы убедиться в правильном сопоставлении костных отломков и образовании костной мозоли и т. д.

Есть ли польза от радиации?

Известно, что в номе на человека действует естественный радиационный фон. Это, прежде всего, энергия солнца, а также излучение от недр земли, архитектурных построек и других объектов. Полное исключение действия ионизирующей радиации на живые организмы приводит к замедлению клеточного деления и раннему старению. И наоборот, малые дозы радиации оказывают общеукрепляющее и лечебное действие. На этом основан эффект известной курортной процедуры — радоновых ванн.

В среднем человек получает около 2–3 мЗв естественной радиации за год. Для сравнения, при цифровой флюорографии вы получите дозу, эквивалентную естественному облучению за 7–8 дней в году. А, например, полет на самолете дает в среднем 0,002 мЗв в час, да еще работа сканера в зоне контроля 0,001 мЗв за один проход, что эквивалентно дозе за 2 дня обычной жизни под солнцем.

Дозиметр RADEX RD1503

Дозиметр с таким названием имеет высокую точность счётчика Гейгера, поэтому это один из самых продаваемых устройств. Он вместил в себя все, что должен иметь детектор излучения. Одна из особенностей, которая была введена, — это градуированное изменение порогового сигнала в диапазоне от 0, 10 до 0, 90 µЗв/ч с интервалом 0, 10 µЗв/ч. Значения мощности фоновой дозы теперь можно сохранить, даже если устройство выключено.

Другой интересной возможностью является отображение разности мощностей доз между двумя значениями, усреднёнными к фоновым. Radex предоставляет сигнал вибрации и звуковой сигнал для этого устройства, которые легко настраиваются по желанию пользователя. При нажатии кнопки команды появляется анимация, и значок кнопки начинает мигать на экране.

Ключевая особенность:

1. Комбинированное считывание бета, гамма и рентгеновского излучения.
2. Измерения в микро — зивертах, Зв.
3. Цикл измерения 40 секунд .
4. Калиброванный изотопом цезия — 137.
5. Сигнал вибрации и звуковой сигнал.

Как работает прибор?

Чем измеряют радиацию? Самым используемым прибором остаётся механизм с названием «счётчик Гейгера». Устройство изобрели более ста лет назад, однако оно так и остаётся популярным. Основная деталь счётчика — металлический, либо стеклянный баллон, заполненный газами — аргоном и неоном. Внутри находятся два электрода.

При попадании внутрь прибора радиоактивных частиц происходит ионизация атомов газа. Реакция проявляется в виде свечения. Процесс полностью контролируется устройством. При обнаружении радиации прибор издает щелчки, ионизация атомов погашается искусственным способом. Это необходимо для получения точной информации.

Для обнаружения вредных излучений возможно использовать сцинтилляционные кристаллы, они определяют нахождение веществ по характерному свечению.

Принцип работы дозиметра

В приборах, измеряющих радиацию, применяется принцип счётчиков Гейгера. Это газоразрядные приборы, в которых основной частью является заполненная аргоном колбочка. К ней подаётся напряжение на два электрода. Напряжение должно быть ровным и максимально стабилизированным, иначе это скажется на показаниях прибора для измерения радиационного фона.

Устройство дозиметра

Когда через эту колбочку с газом, находящимся под напряжением, проходят заряженные частицы, аргон ионизируется. Это влечет за собой возникновение электрического разряда в газе, в котором увеличивается токопроводимость. Это заставляет напряжение на электродах упасть. Затем состояние газа быстро возвращается к номинальному значению, и напряжение достигает прежнего уровня. Прибор готов к новым замерам. Все изменения параметров фиксируются микропроцессором, который преобразует полученное значение в числовой формат по соответствующей шкале измерения. Далее полученное значение в виде цифрового сигнала отправляется на дисплей.

Естественная радиация

Это радиация, создаваемая солнечным, космическим излучением, а также из природных источников. Она воздействует на живые организмы непрерывно.

Биологические объекты, предположительно, к нему адаптированы. К ней не относятся скачки радиации, возникающие из-за деятельности, осуществляемой на планете людьми.

Когда говорят безопасная доза радиации, имеют в виду именно естественный фон. В какой бы зоне человек ни находился, он получает в среднем 2400 мкЗв/год из воздуха, космоса, земли, продуктов питания.

Внимание:

1. Естественный фон – 4-15 мкР/час. На территории бывшего Союза уровень радиации колеблется от 5 до 25 мкР/ч.
2. Допустимый фон – 16-60 мкР/час.

Космическое излучение неравномерно охватывает земной шар, нормальная интенсивность на полюсах – выше (магнитное поле земли на экваторе сильнее отклоняет заряженные частицы). А также допустимый уровень зависит от высоты над уровнем моря (экспозиционная доза солнечного излучения на высоте 10 км над уровнем моря – 0,2 мбэр/час, на высоте 20 км – 1,6).

Определённое количество получает человек при авиаперелетах: при длительности 7-8 часов на высоте 8 км на турбовинтовом самолете со скоростью ниже скорости звука доза облучения составит 50 мкЗв.

Внимание: влияние радиоактивного излучения на живые организмы полностью еще не изучено. Малые дозы не вызывают явных, доступных для наблюдения и изучения симптомов, хотя, вероятно, оказывают отложенный, системный эффект

Вопрос влияния небольших количеств является спорным, одни специалисты утверждают, что к естественному фону человек адаптирован, другие считают, что абсолютно безопасным нельзя считать ни один предел, в том числе нормальный радиационный фон.

Показатели допустимых доз облучения

Выделяют следующие категории:

• А – лица, работающие с источниками ионизирующего излучения. По ходу выполнения своих трудовых обязанностей подвергаются облучению.
• Б – население определенной зоны, работники, чьи обязанности не связаны с получением радиации.
• В – население страны.

Среди персонала различают две группы: работники контролируемой зоны (дозы облучения превышают 0.3 от годового ПДД) и сотрудники вне такой зоны (0.3 от ПДД не превышается). В пределах доз различают 4 типа критических органов, то есть тех, в чьих тканях наблюдается наибольшее количество разрушений в связи с ионизированным излучением. Учитывая перечисленные категории лиц среди населения и работников, а также критические органы, радиационная безопасность устанавливает ПДД.

Впервые пределы облучения появились в 1928 году. Величина годового поглощения радиационного фона составляла 600 миллизиверт (мЗв). Установлена она была для медицинских работников – рентгенологов. С изучением влияния ионизированного излучения на продолжительность и качество жизни ПДД ужесточились. Уже в 1956 году планка снизилась до 50 миллизиверт, а в 1996-м Международная комиссия по защите от радиации уменьшила ее до 20 мЗв. Стоит заметить, что при установлении ПДД в расчет не берут естественное поглощение ионизированной энергии.

Согласно нормам радиационной безопасности, установлены предельно допустимые величины ионизирующего облучения в год. Рассмотрим приведенные показатели в таблице. Допустимые дозы радиационного облучения за один год

Как видно из таблицы, допустимая доза облучения в год для работников вредных производств и АЭС сильно отличается от показателей, выведенных для населения санитарно-защищенных зон. Все дело в том, что при длительном поглощении допустимого ионизирующего излучения организм справляется со своевременным восстановлением клеток без нарушения здоровья.

Что такое дозиметр и для чего он нужен

Человек постоянно подвергается воздействию излучения в форме солнечного света, некоторые его виды более вредны для организма. Слишком много ультрафиолета может привести к солнечному ожогу или раку кожи, а рентгеновские, гамма-лучи и некоторые радиоактивные частицы к слепоте и серьезному повреждению клеток, вплоть до смерти.

Чтобы предотвратить это, каждый человек, работающий с радиоактивными веществами или окружающей средой, носит дозиметр — это прибор, предназначенный для измерения радиации.

Это простое устройство позволяют пользователям отслеживать излучение, которое они поглощают, чтобы предотвратить заболевания и определить, насколько опасной может быть радиоактивная среда

Дозиметр для измерения радиации обычно используют в виде значка или браслета, есть портативные и карманные модели. Они содержат кристаллы люминофора, способные улавливать электроны, освобожденные вредным ионизирующим излучением

Назначение для ношения индивидуальных дозиметров дается работникам, имеющим дело с рентгеновскими аппаратами, флуороскопическими установками. Также их должны использовать лица, работающие в промышленных зонах.

Дозиметры радиации устанавливают самостоятельно в радиоактивных средах для отслеживания среднего количества выделяемого излучения, но чаще всего их носят исследователи, обслуживающий персонал и другие должностные лица, работающие с радиацией или вокруг нее. Сотрудники многих кафедр университета носят их с собой, как и сотрудники атомных электростанций и некоторых больниц. Пациенты химиотерапии часто их используют во время лечения, чтобы гарантировать, что количество радиации, которой они подвергаются, остается в полезном диапазоне, а не входит в потенциально смертельный.

Доза радиации и индикация дозиметра

Мощность дозы – это параметр, который отображает, с какой скоростью происходит ионизация предмета под воздействием окружающей радиации. По сути, эта характеристика показывает, как быстро получаемая порция облучения становится смертельной. Ее меряют в микрозивертах за час. Ионизирующие лучи непостоянны, они динамически изменяются. Это следует учитывать при замерах мощности дозы при помощи дозиметра, лучше перепроверять уровень этого показателя в несколько заходов, при этом не выключая измеритель радиации.

Интересно. Все современные дозиметры оснащены цифровой индикацией. Стрелочный вариант отображения показателей практически не используется.

Нормы для человека

За длительные годы исследования радиации были определены безопасные и максимальные дозы. К сожалению, не только опытным путём, но и на практике. Такие события, как Хиросима и Чернобыль не прошли даром для планеты. Годы наблюдений за излучением показали, что превышение допустимой дозы радиации оставляет отпечаток на всех последующих поколениях.

Физические величины в которых измеряется радиация

Радиационный фон

С момента зарождения земли прошло 4,5 миллиарда лет, за это время радиоактивность, которая во время её формирования была просто гигантской, сошла почти на нет. Существующий естественный фон, который в нашей стране составляет 4–15 мкР в час, складывается из нескольких составляющих. Это:

• Природный, до 83%. Остаточная радиация от природных источников — газов, минералов.
• Космическое излучение — 14%. Мощнейшим источником излучения является солнце. При уменьшении магнитного поля земли общий фон увеличится, что может привести к увеличению раковых заболеваний и мутаций. Второй фактор, снижающий излучение – это атмосфера. Летающие на самолётах и альпинисты получают повышенную дозу.
• Техногенное – от 3 до 13%. С первого атомного взрыва прошло 75 лет. За время испытаний атомного оружия в атмосферу было выброшено огромное количество радиоактивных веществ. Кроме этого, техногенные аварии — Чернобыль, Фукусима. Добыча и транспортировка таких веществ, а также работающие АЭС. Всё вносит вклад в общий фон.

Доза радиации которую получает человек в течении года

Норма радиационного фона является значение до 0,20 мкЗв/час или 20 мкР/час. Допустимый фон считается уровень до 60 мкР/час или 0,6 мЗв. Для каждой страны он устанавливается свой, например, в Бразилии безопасный радиоактивный фон составляет 100 мкР в час.

Безопасная доза

Безопасной дозой радиации для человека является уровень, при котором можно жить и работать без последствий для организма. Этот уровень определён до 30 мкР/ч (0,3 мкЗв/час).

Допустимая доза

Допустимая доза радиации несколько больше безопасной и показывает уровень, при котором на организм оказывается воздействие радиации, но без негативных последствий для здоровья.

Допустимый уровень в год предполагает до 1 мЗв. Если это значение поделить на часы, то получим 0,57 мкЗв/ч.

Эта доза применяется и для расчёта среднего значения полученного излучения за несколько лет. Например, человек за 5 лет подряд должен получить 5 мЗв, но работая на вредном производстве, получил годовую в 3 мЗв. Следующие 4 года он не должен получить более 1 мЗв, чтобы выровнять значения и уменьшить риск заработать лучевую болезнь.

При полётах на высоте выше 10 км уровень излучения будет до 3 мкЗв/ч, что превышает норму в 10 раз. Получается, что за 4 часа можно получить максимальную, суммарную дозу до 12 мкЗв.

Излучение которое можно полечить в полёте

Смертельный уровень облучения

Опасной дозой можно принять уровень в 0,75 Зв. При таком значении происходит изменение в крови человека и хоть не бывает смертельных исходов сразу, но в будущем вероятность раковых заболеваний довольно высока.

Как уже было замечено выше органы (печень, лёгкие, желудок, кожа) неравномерно воспринимают излучение. Лучевая болезнь начинается с дозы в 1–2 Зиверт и для некоторых это уже смертельная доза. Другие с лёгкостью перенесут заражение и выздоровеют.

Если исходить из статистики, то смертельной будет доза выше 7 Зиверт или 700 рентген.

Как происходит заражение радиацией

1. При ядерном взрыве наблюдается выпадение радиоактивных компонентов из облака взрыва и радиации, которая обусловлена возникновением самопроизвольного распада изотопов под влиянием быстрого гамма и нейтронного излучения ядерного взрыва. Это негативно воздействует на людей и животных из-за внутреннего и внешнего гамма-облучения при попадании в организм живого существа через еду, воду или воздух.
2. При техногенных авариях (неправильное хранение радиоактивных отходов, протечка в реакторах, утечка из разных радиоисточников) вследствие рассеивания вредных компонентов. По типу аварии можно судить про характер заражения.

Измерение ионизирующих излучений

С открытием радия было обнаружено, что излучение радиоактивных веществ влияет на живые организмы и вызывает биологические эффекты, сходные с действием рентгеновского облучения. Появилось такое понятие, как доза ионизирующего излучения – величина, которая позволяет оценивать воздействие радиационного облучения на организмы и вещества. В зависимости от особенностей облучения, выделяют эквивалентную, поглощенную и экспозиционную дозы:

1. Экспозиционная доза – показатель ионизации воздуха, возникающей под действием гамма- и рентгеновских лучей, определяется количеством образовавшихся ионов радионуклидов в 1 куб. см. воздуха при нормальных условиях. В системе СИ она измеряется в кулонах (Кл), но существует и внесистемная единица – рентген (Р). Один рентген – большая величина, поэтому удобнее на практике использовать ее миллионную (мкР) или тысячную (мР) доли. Между единицами экспозиционной дозы установлено следующее соотношения: 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг.
2. Поглощенная доза – энергия альфа-, бета- и гамма-излучения, поглощенная и накопленная единицей массы вещества. В международной системе СИ для нее введена следующая единица измерения – грей (Гр), хотя до сих пор в отдельных областях, например в радиационной гигиене и в радиобиологии широко используется внесистемная единица – рад (Р). Между этими величинами имеется такое соответствие: 1 Рад = 10-2 Гр.
3. Эквивалентная доза – поглощенная доза ионизирующего излучения, учитывающая степень его воздействия на живую ткань. Поскольку одинаковые дозы альфа-, бета- или гамма-излучения оказывают разный биологический ущерб, введен так называемый КК –коэффициент качества. Для получения эквивалентной дозы необходимо поглощенную дозу, полученную от определенного вида излучения, умножить на этот коэффициент. Измеряется эквивалентная доза в берах (Бэр) и зивертах (Зв), обе эти единицы взаимозаменяемы, переводятся из одной в другую таким образом: 1 Зв = 100 Бэр (Рем).

В системе СИ используется зиверт – эквивалентная доза конкретного ионизирующего излучения, поглощенная одним килограммом биологической ткани. Для пересчета греев в зиверты следует учесть коэффициент относительной биологической активности (ОБЭ), который равен:

• для альфа-частиц – 10-20;
• для гамма- и бета-излучения – 1;
• для протонов – 5-10;
• для нейтронов со скоростью до 10 кэВ – 3-5;
• для нейтронов со скоростью больше 10 кэВ: 10-20;
• для тяжелых ядер – 20.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) или рем (в английском языке rem – Roentgen Equivalent of Man) – внесистемная единица эквивалентной дозы. Поскольку альфа-излучение наносит больший ущерб, то для получения результата в ремах, необходимо измеренную радиоактивность в радах умножить на коэффициент, равный двадцати. При определении гамма- или бета-излучения перевод величин не требуется, поскольку ремы и рады равны друг другу.