Единицы измерения и дозы радиации

Экспозиционная и эквивалентная дозы.

Д_О
–
Экспозиционная
доза излучения
– характеристика ионизационной
способности рентгеновского и -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_ПkN
= 
Д_jk_jN_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 kпредназначен
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	23	52	 175
k	1	2	5	10	20

и выбирается на
основе имеющихся значений коэффициента
относительной биологической эффективности
ОБЭ. Однако значения kне 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 Д
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=
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 -излучений
считается 600 бэр.

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путём умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр). Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.

Кроме того, выделяют следующие дозы:

• пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску.
• минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облучённых объектов.

Где можно столкнуться с радиацией

Радиация преследует человека повсюду. Сама земля имеет естественный радиационный фон. Он может различаться в зависимости от региона. Самый большой уровень радиации в нашей стране наблюдается в Алтайском крае. Но даже он настолько мал, что считается полностью безопасным. Гораздо опаснее искусственно созданные источники ионизирующего излучения, с которыми мы сталкиваемся достаточно часто:

1. Рентгенографическое оборудование в больницах. Каждый год мы проходим флюорографическое обследование и подвергаемся облучению. Доза радиации в рентгенах мала и при однократном прохождении такой процедуры вред здоровью не наносится.
2. Сканирующие устройства в аэропортах. Они действуют аналогично медицинскому рентгену. Лучи проходят сквозь тело человека, поэтому доза облучения крайне мала.
3. Экраны старых телевизоров, оснащенных электронно-лучевыми трубками.
4. Реакторы атомных электростанций. Это наиболее мощный источник. Пока он находится в целостности, особой опасности не представляет. Но любое его повреждение грозит глобальной катастрофой.
5. Радиоактивные отходы. При их неправильной утилизации возможно заражение окружающей среды, которое несет в себе потенциальную опасность.

Нормальная доза радиации не несет в себе большой опасности для жизни или здоровья человека. При ее незначительном превышении развивается лучевая болезнь. Если же на человека воздействует большая доза облучения, наступает моментальная смерть.

Единицы измерения радиации

Контроль ионизирующего излучения предполагает проведение замеров с последующим соотнесением результатов с определёнными нормами, прописанными в нормативно-правовых документах. Эти же документы регулируют, например, то, что поставщики определённой продукции должны предоставлять данные о её соответствии определёнными нормам, касательно ионизирующего излучения.

Любое место имеет радиационный фон. Однако в большинстве мест уровень радиации считается безопасным. Самый популярный её показатель — доза, единица энергии, которую способно поглотить вещество при прохождении через него радиоактивного излучения. Основные виды доз и их предельно допустимые значения:

1. Экспозиционная доза. Её замеряют при рентгеновском и гамма-излучении. Она показывает степень ионизации воздуха. Внесистемными единицами данного показателя являются рентгены или бэры. В системе СИ — [Кл/Кг].
2. Эффективная доза. Рассчитывается для каждого органа по отдельности. Соответственно, наибольшее распространение термин получил в медицинской среде. Мера — зиверт.
3. Поглощённая доза. Единица измерения — грэй. Внесистемная — рад.
4. Эквивалентная доза. Его величина зависит от типа излучения, так как в формуле присутствует коэффициент, отличный для каждого из видов радиационных волн.

Таким образом, на вопрос, в чём измеряется излучение, нельзя ответить однозначно, так как данный физический процесс имеет множество аспектов, каждый из которых можно рассматривать по отдельности.

Ионизирующий вид излучения, его природа и источники

Поглощенная доза ионизирующего излучения может измеряться в различных единицах СИ, и зависит от природы излучения. Самые значимые виды излучения: гамма-излучение, бета-частицы позитронов и электронов, нейтронное, ионное (включая альфа-частицы), рентгеновское, электромагнитное с короткими волнами (фотоны с высокой энергией) и мюонное.

Природа источников ионизирующего излучения может быть самой разнообразной, например: спонтанно произошедший радионуклидный распад, реакции термоядерного характера, лучи из космоса, искусственно созданные радионуклиды, реакторы ядерного типа, ускоритель элементарных частиц и даже аппарат, предназначенный для рентгена.

Терапия лучевой болезни

Болезнь успешно лечится, если дозовый порог заражения превышен незначительно. Среди основных терапевтических методик можно выделить:

Своевременное оказание первой помощи

Это особенно важно для людей, побывавших в месте сильного радиационного заражения. С пострадавшего снимают всю одежду, так как она накапливает в себе радиацию

Тщательно промывают тело и желудок.
Медикаментозная терапия. Она включает в себя применение седативных, антигистаминных препаратов, антибиотиков, средств для восстановления желудочно-кишечного тракта. Кроме того, проводится лечение, направленное на восстановление иммунной системы. На третьей стадии заболевания прописывают, помимо прочего, антигеморрагические препараты.
Переливание крови.
Физиотерапия. Чаще всего применяется дыхание при помощи кислородной маски.
ЛФК.
В некоторых случаях специалисты проводят пересадку костного мозга.
Правильное питание. В первую очередь организуется оптимальный питьевой режим. В день пострадавший должен выпивать не менее двух литров воды. В его рацион также должны входить соки и чай. При этом пить одновременно с приемом пищи нельзя. К минимуму сводится употребление жирных, жареных и чрезмерно соленых блюд. В день должно быть не менее пяти приемов пищи. Категорически запрещено употребление спиртных напитков.

Только полное соблюдение всех рекомендаций специалистов дает пострадавшему шанс на выздоровление. Критическим считается срок в 12 недель. Если пострадавшему удалось его преодолеть, то, скорее всего, наступит выздоровление.

Солнечная постоянная

Существует теория, что жизнь на нашей планете появилась благодаря солнечной радиации. Единицы измерения излучения от звезды – калории и ватты, деленные на единицу времени. Так было решено потому, что величина радиации от Солнца определяется по количеству тепла, которое получают объекты, и интенсивности, с которой оно поступает. До Земли доходит всего половина миллионной доли от общего количества выбрасываемой энергии.

Радиация от звезд распространяется в космосе со скоростью света и в нашу атмосферу попадет в виде лучей. Спектр этого излучения довольно широкий – от «белого шума», то есть радиоволн, до рентгеновских лучей. Частицы, которые тоже попадают вместе с излучением, – это протоны, но иногда могут быть и электроны (если выброс энергии был большим).

Излучение, получаемое от Солнца, является движущей силой всех живых процессов на планете. Количество получаемой нами энергии зависит от времени года, положения звезды над горизонтом и прозрачности атмосферы.

Эффективная доза

Основная статья: Эффективная доза

Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдалённых последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учётом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в лёгких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется взвешивающим коэффициентом ткани. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий взвешивающий коэффициент и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма. Взвешивающие коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу.

Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Ожидаемая эффективная доза E(τ) — доза внутреннего облучения от поступивших в организм человека радионуклидов. Время облучения человека такими радионуклидами определяется периодами их полураспада и биологического удержания в организме и может составлять многие месяцы и даже годы. Для целей регулирования полный период накопления дозы устанавливается равным 50 лет для взрослого человека или, если оценивается доза для детей, до достижения 70 лет. При оценке годовой дозы ожидаемая эффективная доза суммируется с эффективной дозой от внешнего облучения за этот же период.

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым.
Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы — эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).

Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение.
Единица амбиентного эквивалента дозы — зиверт (Зв).

Как именно радиация влияет на клетки?

Ряд химических соединений обладает свойством радиационного излучения. Происходит активное деление ядер атомов, что приводит к высвобождению большого количества энергии. Эта сила способна буквально вырывать электроны от атомов клеток вещества. Сам процесс получил название ионизации. Атом, который подвергся такой процедуре, изменяет свои свойства, что приводит к изменению всего строения вещества. За атомами меняются молекулы, за молекулами общие свойства живой ткани. С возрастанием уровня облучения увеличивается и количество измененных клеток, что приводит к более глобальным переменам. В связи с чем и были высчитаны допустимые дозы облучения для человека. Дело в том, что изменения в живых клетках затрагивают и молекулу ДНК. Иммунная система активно восстанавливает ткани и даже способна «починить» поврежденную ДНК. Но в случаях значительного облучения или нарушения защитных сил организма развиваются заболевания.

С точностью предположить вероятность развития болезней, возникающих на клеточном уровне, при обычном поглощении радиации сложно. Если же эффективная доза облучения (это около 20 мЗв в год для работников промышленности) превышает рекомендуемые показатели в сотни раз, общее состояние здоровья значительно снижается. Иммунная система дает сбои, что влечет за собой развитие различных заболеваний.

Огромные дозы радиации, которые могут быть получены вследствие аварии на АЭС или взрыва атомной бомбы, не всегда совместимы с жизнью. Ткани под воздействием измененных клеток погибают в большом количестве и просто не успевают восстановиться, что влечет за собой нарушение жизненно важных функций. Если часть тканей сохранится, то у человека будет шанс на выздоровление.

Величина — поглощенная доза

Величина поглощенной дозы — основной параметр ра-диационно-химического отверждения. Она определяет экономику процесса радиационного структурирования. Именно малые дозы облучения позволяют осуществить непрерывный процесс радиационного отверждения ПОС на ускорителях электронов. Минимальная поглощенная доза, необходимая для начала образования геля ( доза гелеобразования), характеризует способность облучаемого полимера к радиационному сшиванию, т.е. эффективность радиационного процесса.
 

Величина поглощенной дозы зависит от вида излучения, его энергетического состава, состава облучаемой среды и условий облучения.
 

Зависимость относительной энергии осколков деления тяжелых ядер от относительной.

Величина поглощенной дозы характеризует энергию, внесенную в единицу массы данного вещества ионизирующим излучением. Следовательно, соотношение между этими двумя величинами в первую очередь определяется тем количеством энергии, которое должно быть затрачено на образование двух ионов разного знака в данном веществе. Поскольку эта величина зависит от свойств молекул вещества, то Соотношение между экспонированной дозой и поглощенной дозой, вообще говоря, будет различным для разных веществ.
 

Величина поглощенной дозы зависит от вида излучения, его энергетического состава, состава облучаемой среды и условий облучения.
 

Величина поглощенной дозы излучения зависит от свойств излучения и поглощающей среды.
 

Величина поглощенной дозы излучения зависит от его вида и свойств поглощающей среды и не зависит от агрегатного состояния вещества. Для оценки ионизационной способности излучений применяют экспозиционную дозу рентгеновского и гамма-излучения, которая выражает энергию излучения, преобразованную в кинематическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха.
 

Величину поглощенной дозы, как это было показано в работах , можно определить, измеряя изменение вязкости растворов некоторых полимеров, происходящее вследствие радиационной деструкции полимера. Согласно , раствор полистирола в четыреххлористом углероде возможно использовать для измерения доз в диапазоне 102 — 104 рад. Как следует из работы , растворы полиизобутилена в органических растворителях пригодны для определения доз от 103 до 1010 рад. По данным , 0 078 % — ный раствор полиакриламида пригоден для определения доз от 50 до 7500 рад. Показания дозиметра не зависят от энергии рентгеновского или — у-излучения в области 0 039 — 1 33 Мэв и мощности дозы до 2400 рад / час.
 

Эффект накопления вторичных электронов в поглотителе.| Кривые распределения по глубине дозы поглощенной энергии электромагнитного излучения в воде. ( Расстояние между источником излучения и поверхностью воды 80 площадь пучка падающей радиации у поверхности воды 100см2.

На вертикальной оси отложена величина поглощенной дозы на данной глубине, выраженная в процентах максимальной дозы.
 

Зависимости различных свойств полиэтилена от величины поглощенной дозы и ее мощности рассмотрены в работах , а также в гл.
 

Морзе было рекомендовано использовать для определения величины поглощенной дозы раствор, содержащий 5 — 10 — 4 М ферросульфата. Вейсом и другими авторами было показано, что для измерения сравнительно больших поглощенных доз наиболее удобно применять 0 001 — 0 005 М раствор ферросульфата.
 

Количественные экспозиционные тесты дают возможность судить о величине поглощенной дозы вещества независимо от путей его поступления в организм.
 

Для оценки эффекта воздействия излучения на объект пользуются величиной поглощенной дозы DnE / m, где Е — энергия излучения, поглощенная объектом, Дж; т — масса объекта, кг. Тогда размерность поглощенной дозы Dn получается в Дж / кг.
 

На практике, однако, расчет и тем более непосредственное измерение величины поглощенной дозы в радах ( 1 рад 100 эрг / г) встречает весьма большие трудности.
 

Действие ионизирующей радиации

Под ионизирующим излучением понимают разновидность энергии, которую высвобождают атомы. Эта энергия представляет собой электромагнитные волны двух видов:

• гамма-излучение;
• рентгеновское излучение;
• частицы (в виде альфа-, бета-частиц и нейтронов).

Собственно, радиоактивность — не что иное как результат спонтанного распада атомов. При распаде атомов всегда возникает избыток энергии или форма ионизирующего излучения. Уже упоминалось о нестабильности атомного ядра. Те его элементы, которые являются нестабильными, возникают при ядерном распаде и обладают ионизирующим излучением, получили название радионуклидов. В свою очередь, радионуклиды принято идентифицировать на основании типа излучения, испускаемого ими, его энергии и периода полураспада.

Ежедневно мы подвергаемся как естественному, так и искусственному радиационному излучению. Под естественными источниками следует понимать больше 60 веществ, средой обитания для которых служат почва, воздух и вода. Например, образование газа радона в естественных условиях происходит в горных породах. Каждый день мы получаем определённое количество радионуклидов, которые находятся в пище, воде и воздухе.

Если человек находится на слишком большой высоте, на него начинают воздействовать космические лучи. В целом, около 80% дозы радиации, получаемой нами каждый год — это фоновое излучение в виде наземных и космических источников. Уровни радиации в них различны. Иногда они могут составлять в 100 или 200 раз больше средней величины.

Кроме естественных источников ионизирующего излучения, на нас могут воздействовать и источники искусственного происхождения. Прежде всего, это производство ядерной энергии на атомных электростанциях. Медицинская аппаратура, применяемая в диагностических и лечебных целях, тоже является искусственным радиационным источником.

Степень повреждения живого организма радиационным воздействием определяется полученной дозой облучения либо поглощённой дозой. Её выражают в единицах, называемых греями (Гр). Что касается эффективной дозы, применяемой с целью измерения показателей излучения и уровня его вреда, её измеряют в зивертах (Зв). При этом учитывают тип радиационного воздействия и степень чувствительности того или иного органа либо ткани. Измерение уровня радиации в зивертах помогает определить, насколько серьёзным будет нанесённый ею урон.

Зиверт — большая единица, поэтому в целях измерения часто применяют милли- и микрозиверты. Кроме основного показателя радиации (её дозы), с помощью зивертов обозначают и скорость, с которой эта доза выделяется в окружающую среду (к примеру, микрозиверты в час или год).

Различают:

• внутреннее воздействие излучения;
• внешнее воздействие излучения.

Внутреннее воздействие происходит при вдыхании радионуклидов либо их поглощении любым путём. Например, они могут попасть в организм через рану или инъекцию. Прекращение внутреннего воздействия радионуклидов происходит при их самопроизвольном выведении из организма или в процессе лечения.

Внешнее радиационное воздействие происходит при попадании радиации из воздуха на кожные покровы или предметы одежды. Радионуклиды могут попасть через пылевые частицы, аэрозоль или любую жидкость.

Кроме того, воздействие может быть:

• запланированным, например, в результате применения медицинского оборудования в лечебных или диагностических целях. Также к запланированному воздействию относят применение излучения в сферах промышленности и науки;
• в результате действия уже существующих источников. Это радон, обнаруживаемый в жилых домах, либо фоновое излучение. В таких случаях необходимо принимать соответствующие контрольные меры.

И, наконец, последний тип воздействия — при чрезвычайной ситуации, возникшей в результате непредвиденного события. Такие ситуации требуют безотлагательных и экстренных мероприятий, так как речь может идти о ядерном ЧП либо намеренном действии злоумышленников.

Эффективная форма дозы

Эффективная доза – это показатель величины, которым пользуются как мерой риска появления дальних последствий человеческого облучения, его отдельных частей организма начиная от тканей и заканчивая органами. При этом учитывается его индивидуальная радиочувствительность. Поглощенная доза излучения равна произведению биологической дозы в частях организма на определенный взвешиваемый коэффициент.

Разные человеческие ткани и органы имеют отличающуюся радиационную восприимчивость. Некоторые органы могут при одном значении эквивалентного показателя поглощенной дозы подвергаться появлению рака вероятнее, чем другие, например, шанс такой болезни в щитовидной меньше, чем в легких. Потому человек пользуется созданным коэффициентом радиационного риска. КРР – это средство для определения дозы и-ния воздействующей на органы или ткани. Суммарный показатель степени влияния на организм эффективной дозы рассчитывается умножением числа соответствующего биологической дозе на КРР конкретного органа, ткани.

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путём умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр). Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.

Кроме того, выделяют следующие дозы:

• пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску.
• минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облучённых объектов.

Поглощённая доза

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддаётся простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определённому радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощённая доза. Она показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы облучаемого вещества и определяется отношением поглощённой энергии ионизирующего излучения к массе поглощающего вещества.

За единицу измерения поглощённой дозы в системе СИ принят грей (Гр). 1 Гр — это такая доза, при которой массе 1 кг передаётся энергия ионизирующего излучения в 1 джоуль. Внесистемной единицей поглощённой дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.

Терминология

Первый термин, с которым стоит познакомиться, – это, собственно, радиация. Так называют процесс излучения каким-либо веществом мельчайших частиц, таких как электроны, протоны, нейтроны, атомы гелия и другие. В зависимости от вида частицы свойства излучения отличаются друг от друга. Излучение наблюдают либо при распаде веществ на более простые, либо при их синтезе.

Единицы измерения радиации – это условные понятия, которые указывают, сколько элементарных частиц высвобождается из вещества. На данный момент физика оперирует семью разными единицами и их комбинациями. Это позволяет описывать различные процессы, происходящие с материей.

Радиоактивный распад — произвольное изменение строения нестабильных ядер атомов при помощи высвобождения микрочастиц.

Постоянная распада – это статистическое понятие, предсказывающее вероятность разрушения атома на определенный отрезок времени.

Период полураспада – это временной промежуток, за который распадается половина всего количества вещества. У некоторых элементов он исчисляется минутами, а у других – годами, и даже десятилетиями.

Эквивалентная доза

Установлено,
что при облучении одной и той же энергией
биологической ткани человека (то есть
при получении одной и той же дозы), но
различными видами лучей последствия
для здоровья будут разными. Например,
при облучении альфа-частицами тела
человека вероятность заболеть раком
значительно выше, чем при облучении
бета-частицами или гамма-лучами. Поэтому
для биологической ткани была введена
характеристика — эквивалентная доза.

Эквивалентная
доза (HTR)
— поглощенная доза в органе или ткани,
умноженная на соответствующий коэффициент
качества излучения WR
данного вида излучения R.

Введена
для оценки последствий облучения
биологической ткани малыми дозами
(дозами, не превышающими 5 предельно
допустимых доз при облучении всего тела
человека), то есть 250 мЗв/год. Ее нельзя
использовать для оценки последствий
облучения большими дозами.

Доза
эквивалентная равна:

H_T.R
= D_T.R
· W_R,(8)

где
D_T.R
— поглощенная доза биологической тканью
излучением R;
W_R
— весовой множитель (коэффициент качества)
излучения R
(альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов
и др.), учитывающий относительную
эффективность различных видов излучения
в индуцировании биологических эффектов
(табл. 1). Этот множитель зависит от многих
факторов, в частности от величины
линейной передачи энергии, от плотности
ионизации вдоль трека ионизирующей
частицы и т.д.

Формула
(8) справедлива для оценки доз как
внешнего, так и внутреннего облучения
только отдельных органов и тканей или
равномерного облучения всего тела
человека.

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

H_T
= Σ
H_T.R(9)

Установлено,
что при одной и той же поглощенной дозе
биологический эффект зависит от вида
ионизирующих излучений и плотности
потока излучения.

Примечание.
При
использовании формулы (8) средний
коэффициент качества принимают в данном
объеме биологической ткани стандартного
состава: 10,1% водорода, 11,1% углерода, 2,6 %
азота, 76,2 % кислорода.

Единица
измерения эквивалентной дозы в системе
СИ — Зиверт
(Зв).

Зиверт
— единица
эквивалентной дозы излучения любой
природы в биологической ткани, которая
создает такой же биологический эффект,
как и поглощенная доза в 1 Гр образцового
рентгеновского излучения с энергией
фотонов 200 кэВ, Используются также
дробные единицы — мкЗв, мЗв. Существует
и внесистемная единица — бэр
(биологический
эквивалент рада), которая постепенно
изымается из пользования.

1
Зв = 100
бэр.

Используются
также дробные единицы — мбэр, мкбэр.

Таблица
1. Коэффициенты качества излучения

Вид излучения и диапазон энергии	Коэффициенты качества WE
Фотоны всех энергий	1
Электроны всех энергий	1
Нейтроны с энергией:
< 10 кэВ	5
от 10 кэВ до 100 кэВ	10
> 100 кэВ до 2 Мзв	20
> 2 МэВ до 20 МэВ	10
> 20 МэВ	5
Протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи	5
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20
Примечание. Все значения относятся к излучению, падающему на тело, а в случае внутреннего облучения — испускаемому при ядерном превращении.

Примечание.
Коэффициент
W_R
учитывает зависимость неблагоприятных
биологических результатов облучения
в малых дозах от полной линейной передачи
энергии (ЛПЭ) излучения. В таблице 2
приведена зависимость весового
коэффициента качества W_R
от ЛПЭ.

Таблица
2. Зависимость коэффициента качества
WR
от ЛПЭ

ЛПЭ	нЖд/м	≤0,56	1Д	3,7	8,5	≥28
в воде	кэВ/мкм	≤3,5	7,0	23	63	≥175
WR	1	2	5	10	20

Мощность
эквивалентной дозы —
отношение приращения эквивалентной
дозы dH
за время dt
к
этому интервалу времени:

Единицы
измерения мощности эквивалентной дозы
мЗв/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

Виды доз радиации и что такое мощность эквивалентной дозы

Понятие дозы введено для оценки степени воздействия ионизационного  облучения на различные объекты. Чтобы определить интенсивность допустимых доз облучения ввели понятие мощности дозы.

• Экспозиционная доза. Количество положительных ионов рентгеновских и гамма лучей в определённом объёме воздухе, принято называть экспозиционной дозой. Системной единицей измерений является кулон деленный на килограмм (Кл/Г), а не системной единицей  Рентген (Р). 1 Кл/Г = 3876 Р.
• Поглощённая доза. Количество полученной энергии радиоактивного излучения на единицу массы облучаемого вещества называют поглощённой дозой. Системной единицей измерения является в Грей (Гр), а не системной Рад. 1 Гр = 100 рад.
• Эквивалентная доза. Понятие эквивалентной дозы показывает поглощённую дозу ионизирующего излучения, скорректированную коэффициентом относительной биологической эффективности различных видов радиоактивных излучений. Системно единицей измерения является Зиверт (Зв), а не системной Бэр (бэр). 1 Зв = 100 бэр.
• Эффективная доза. Различные ткани организма имеют разную чувствительность к облучению. Поэтому для расчёта эффективной дозы добавили коэффициент радиационной опасности. Измеряется также как и эквивалентная доза в Зивертах (Зв).
• Мощность эквивалентной дозы. Доза облучения, полученная организмом в определённый отрезок времени (например, в течение часа), называется мощностью дозы. Мощность рассчитывается как отношение дозы ко времени воздействия и измеряется в Рентген в час, Зиверт в час и Грей в час. Бытовые дозиметры обычно измеряют мощность эквивалентной дозы (микроЗиверт в час) или мощность экспозиционной дозы (микроРентген в час). Соотношение запомнить несложно — один Зиверт это сто Рентген.

Допустимая доза облучения или безопасная мощность дозы

Допустимые дозы облучения (уровень мощности естественного фона) от 0,05 мкЗв/час до 0,5 мкЗв/час безвредны. Но при постоянном попадании в организм человека радона возрастает риск различных заболеваний, в том числе раком. Поэтому помещения необходимо проветривать. При строительстве дома или ремонте квартиры нужно проверять применяемые стройматериалы бытовым дозиметром или индикатором радиоактивности.

Человеческая деятельность увеличивает естественную радиоактивность природы. И это не только ядерное оружие или атомная промышленность. Обычное сжигание газа, нефти или каменного угля изменяет радиационный фон. Допустимые дозы облучения значительно превышены в районах нефтескважин. На грунте около скважин и на бурильном оборудовании откладываются небезопасные соли тория 232, радия 226 и калия 40. Поэтому отработанные трубы считаются радиоактивными отходами и должны утилизироваться специальным образом.

Смертельная доза облучения

Опасность получения смертельной дозы облучения в основном появляется при техногенных авариях или при неправильном хранении радиоактивных отходов. Смертельная доза радиации начинается с 6-7 Зв в час и более. Но даже в небольшой степени, но постоянно повышенный радиационный фон может вызвать мутацию клеток. Риск возникновения онкологических заболеваний можно снизить, используя бытовые дозиметры. Радионуклиды имеют свойство накапливаться. Поэтому следует регулярно проверять окружающий радиационный фон, строительные материалы, природные источники воды.