Меню

Мощностью экспозиционной дозы гамма излучения

Учебное пособие: Радиационная безопасность и дозиметрия внешнего гамма-излучения методические указания к выполнению лабораторной работы №1 по курсу «Защита от излучений» Иваново 2009

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра атомных электрических станций

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
И ДОЗИМЕТРИЯ ВНЕШНЕГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Методические указания к выполнению лабораторной работы №1

по курсу «Защита от излучений»

Составители: А.Ю. ТОКОВ, В.А. КРЫЛОВ, А.Н. СТРАХОВ

Редактор В.К. СЕМЕНОВ

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности «Атомные электрические станции и установки», проходящих лабораторный практикум по физике ионизирующих излучений. Теоретический материал, приведенный в 1 разделе, дополняет и частично дублирует читаемый на лекциях.

Рекомендуются также студентам специальности «Безопасность жизнедеятельности» при изучении курса «Радиационная безопасность».

Утверждены цикловой методической комиссией ИФФ

кафедра атомных электрических станций ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина»

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ДОЗИМЕТРИЯ

ВНЕШНЕГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе №1

по курсу «Защита от излучений»

Составители: Токов Александр Юрьевич,

Крылов Вячеслав Андреевич,

Страхов Анатолий Николаевич

Подписано в печать 7.12.09. Формат 60х84 1/16.

Печать плоская. Усл. печ. л. 1,62. Тираж 100 экз. Заказ №

ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина»

153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.

Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ

1. ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

1.1. Биологическое действие ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение, воздействуя на живой организм, вызывает в нем цепочку обратимых и необратимых изменений, «спусковым механизмом» которой является ионизация и возбуждение атомов и молекул вещества. Ионизация (т.е. превращение нейтрального атома в положительный ион) происходит в том случае, если ионизирующая частица (α, β – частица, рентгеновский или γ – фотон) передает электронной оболочке атома энергию, достаточную для отрыва орбитального электрона (т.е. превышающую энергию связи). Если передаваемая часть энергии меньше энергии связи, то происходит лишь возбуждение электронной оболочки атома.

В простых веществах, молекулы которых состоят из атомов одного элемента, процессу ионизации сопутствует процесс рекомбинации. Ионизированный атом присоединяет к себе один из свободных электронов, которые всегда имеются в среде, и вновь становится нейтральным. Возбужденный атом возвращается в нормальное состояние путем перехода электрона с верхнего энергетического уровня на более низкий, при этом испускается фотон характеристического излучения. Таким образом, ионизация и возбуждение атомов простых веществ не приводят к каким-либо изменениям физико-химической структуры облучаемой среды.

Иначе обстоит дело при облучении сложных молекул, состоящих из большого числа различных атомов (молекулы белка и других тканевых структур). Прямое действие излучения на макромолекулы приводит к их диссоциации, т.е. к разрывам химических связей вследствие ионизации и возбуждения атомов. Косвенное действие излучения на сложные молекулы проявляется через продукты радиолиза воды, составляющей основную часть массы тела (до 75 %). За счет поглощения энергии молекула воды теряет электрон, который быстро пере­дает свою энергию окружающим молекулам воды:

Н2 О => Н2 О + + е.

В результате образуются ионы, свободные ра­дикалы, ион-радикалы, имеющие неспаренный электрон (Н • , ОН • , гидроперекись HО2 • ), перекись водорода H2 O2 , атомарный кислород:

Н2 О + + Н2 О => Н3 О + + ОН+ Н;

Н+ О2 => НО2 ; НО2 + НО2 => Н2 О2 + 2О .

Свободные радикалы, содержащие неспаренные электроны, обладают чрезвы­чайно высокой реакционной способностью. Время жизни свободного радикала не превышает 10 -5 с. За это время продукты радиолиза воды либо рекомбинируют друг с другом, либо вступают в цепные каталитические реакции с молекулами белка, ферментов, ДНК и других клеточных структур. Индуцированные свободными радикалами химические реакции развиваются с большим выходом и вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением.

Действие ионизирующего излучения на биологические объекты можно разделить на три этапа, происходящие на разных уровнях:

1) на атомном уровне – ионизация и возбуждение атомов, происходящие за время порядка 10 -16 – 10 -14 с;

2) на молекулярном уровне – физико-химические изменения макромолекул, обусловленные прямым и радиолитическим действием излучения, приводящие к нарушениям внутриклеточных структур, за время порядка 10 -10 – 10 -6 с;

3) на биологическом уровне – нарушения функций тканей и органов, развивающиеся за время от нескольких секунд до нескольких суток или недель (при острых поражениях) либо за годы или десятилетия (отдаленные последствия облучения).

Основной ячейкой жи­вого организма является клетка, ядро которой у человека содержит 23 пары хромосом (молекул ДНК), несущих закодированную генетическую информацию, которая обеспечивает вос­произведение клетки и внутриклеточный синтез белков. Отдельные участки ДНК (гены), ответственные за фор­мирование какого-либо элементарного признака организма, располагаются в хромосо­ме в строго определенном порядке. Сама клетка и ее отношения с внекле­точным окружением поддерживаются с помощью сложной системы полупроницаемых мембран. Эти мембраны регулируют поступление воды, питательных веществ и элек­тролитов в клетку и вывод из нее. Любое повреждение может угрожать жизнеспособности клет­ки или ее способности к воспроизведению.

Среди разнообразных форм нарушений наиболее важным является повреждение ДНК. Однако клетка обладает сложной системой процессов восстановления, особенно в пределах ДНК. Если восстановление не является полным, то может появиться жизнеспособная, но измененная клетка (мутант). На появление и размножение измененных клет­ок могут повлиять, помимо облучения, и другие факторы, возникающие как до воздействия излу­чения, так и после него.

У высших организмов клетки организованы в ткани и органы, выполняющие разнообразные функции, например: производство и хранение энергии, мышечная активность для дви­жения, переваривание пищи и выделение отходов, снабжение кислородом, поиск и уничтожение клеток-мутантов и др. Ко­ординацию этих видов активности тела осуществляют нервная, эндокринная, кроветворная, иммунная и другие сис­темы, которые в свою очередь также состоят из специфических клеток, органов и тканей.

Случайное распределение актов поглощения энергии, создаваемых излучением, может различными путями повредить жизненно важные части двойной спирали ДНК и других макромолекул клетки. Если значительное число клеток органа или тка­ни погибло или неспособно к воспроизведению либо к нормальному функционированию, то может быть потеряна функция органа. В облученном органе или ткани нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму, – токсины. Конечные нежелательные радиационные эффекты делятся на соматические и генетиче­ские.

Читайте также:  Номинальная полная мощность генератора формула

Соматические эффекты проявляются непосредственно у самого облученного либо как ранние выявляемые эффекты облучения (острая или хроническая лучевая бо­лезнь и локальные лучевые поражения), либо как отдаленные последствия (сокращение продолжительности жизни, возникновение опухолей или других заболеваний), прояв­ляющиеся через несколько месяцев или десятков лет после облучения. Генетические, или наследственные, эффекты – это последствия облучения генома зародышевых клеток, передающиеся по наслед­ству и вызывающие врожденные уродства и другие нарушения у потомков. Эти последствия облучения могут быть очень отдаленными и распространяться на несколько поколений людей.

Выраженность эффекта вредного воздействия зависит от конкретной облученной ткани, а также от способности организма компенсировать или восстановить повреждение.

Способность к восстановлению клеток зависит от возраста человека в момент облучения, от пола, состояния здоровья и генетической предрасположенности организма, а также от величины поглощенной дозы (энергии излучения, поглощенной в единице массы биоткани) и, наконец, от вида первичного излучения , воздействовавшего на организм.

1.2. Пороговые и беспороговые эффекты при облучении человека

В соответствии с современными представлениями, изложенными в публикации 60 МКРЗ [1] и положенными в основу российских Норм радиационной безопасности НРБ-99, возможные вредные для здоровья последствия облучения подразделяются на два вида: пороговые (детерминированные) и беспороговые (стохастические) эффекты.

1. Детерминированные (пороговые) эффекты – непосредственные ранние, клинически выявляемые лучевые заболевания, имеющие дозовые пороги, ниже которых они не возникают, а выше – тяжесть эффектов зависит от дозы. К ним относятся острая или хроническая лучевая болезнь, лучевая катаракта, нарушение воспроиз­водительной функции, косметическое повреждение кожи, дистрофические поврежде­ния разных тканей и т.п.

Острая лучевая болезнь возникает после превышения некоторой пороговой дозы разового облучения и характеризуется симптомами, зависящими от уровня полученной дозы (табл.1.1). Хроническая лу­чевая болезнь развивается при систематически повторяющемся облучении, если разо­вые дозы ниже тех, которые вызывают острые лучевые поражения, но значи­тельно выше допустимых пределов. Признаками хронической лучевой болез­ни являются изменения состава крови (уменьшение числа лейкоцитов, малокровие) и ряд симптомов со стороны нервной системы. Аналогичные симптомы имеют место и при других заболеваниях, связанных с ослаблением иммунитета, поэтому идентифицировать хроническую лучевую болезнь весьма сложно, если факт облучения доподлинно не установлен.

Во многих органах и тканях идет непрерывный процесс потери и замены кле­ток. Возрастание потерь может компенсироваться повышением скорости заме­ны, но может возникнуть и временное, а иногда постоянное снижение числа клеток, способных поддерживать функцию органа или ткани.

Произошедшая потеря клеток может вызвать тяжелое нарушение, которое может быть обнаружено клинически. Следовательно, степень тяжести наблюдаемого эффекта зависит от дозы облучения и существует порог , ниже которого потеря клеток слишком мала, чтобы заметно нарушить функцию ткани или органа. Кроме гибели клеток, излучение может привести к повреждению тканей и другими способами: влияя на многочисленные функции ткани, включая регулирование клеточных процессов, воспалительные реакции, подавление иммунной системы, кроветворной системы (красный костный мозг). Все эти механизмы в конечном счете определяют степень тяжести детерминированных эффектов.

Значение пороговой дозы определяется радиочувствительностью клеток пораженного органа или ткани и способностью организма компенсировать или восстанавливать такое поражение. Как правило, детерминированные эффекты излучения специфичны и не возникают под действием других физических факторов, а связь между эффектом и облучением однозначна (детерминирована). Пороговые дозы возникновения детерминированных эффектов, приводящих к скорой гибели взрослых людей, приведены в табл.1.2. В случае длительного хронического облучения эти же эффекты возникают при больших суммарных дозах, чем в случае однократного облучения.

Средние дозовые пороги возникновения детерминированных эффектов приведены в табл. 1.1 – 1.3. Тяжесть эффекта (степень его выраженности)

возрастает у лиц, обладающих более высокой радиочувствительностью (дети, лица с ослабленным здоровьем лица с медицинскими противопоказаниями к работе с источниками излучений). Для таких лиц значения дозовых порогов облучения, указанных в табл.1.1, могут оказаться ниже в 10 и более раз.

Таблица 1.1. Воздействие различных доз радиации на здоровье взрослого человека

при однократном облучении

Виды соматических эффектов в организме человека

Источник

ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ — физические величины, принятые в дозиметрии ионизирующих излучений для количественной характеристики поля излучения и воздействия излучения на облучаемый объект.

Основной величиной, применимой к любому виду ионизирующего излучения (альфа- и бета-частицы, гамма-излучение, протоны, нейтроны, мезоны и т. д.), является поглощенная доза излучения (D) — отношение энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме (D — dE/dm). Специальная единица поглощенной дозы — рад (pad). 1 рад соответствует поглощению энергии излучения 100 эрг в 1 г вещества (1 рад = 100 эрг/г). В Международной системе единиц (СИ) единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гй), который определяется как 1 Дж/кг. Единицы рад и грей связаны следующим соотношением: 1 рад = 10 -2 Гй.

Производные единицы поглощенной дозы — килорад (крад), милли-рад (мрад), микрорад (мкрад) и т. д.

Увеличение поглощенной дозы излучения, отнесенное к единице времени, называется мощностью поглощенной дозы (P). P = dD/dt, где dD — приращение поглощенной дозы за интервал времени dt. Единицей мощности поглощенной дозы является любое частное от деления рада (грея) или его производной единицы на единицу времени (рад/час, рад/мин, рад/сек, мрад/час, мкрад/сек, Гй/с и т. д.).

Физ. мерой воздействия излучения на все облучаемое тело или на определенную его часть является интегральная поглощенная доза Dинт. Она равна поглощенной энергии излучения в массе тела (или его части). Интегральная доза излучения измеряется в единицах г-рад, кг-рад и т. п.

Поскольку поглощенная доза излучения неоднозначно определяет воздействие фотонов и частиц различных видов и энергии на живой организм, для сопоставлений при хрон, облучении введена величина эквивалентная доза излучения (Dэкв), единицей измерения к-рой является бэр (бэр). За 1 бэр принимается такая поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, к-рая при хрон, облучении вызывает такой же биол, эффект, что и 1 рад рентгеновского или гамма-излучения (см. Относительная биологическая эффективность излучений, Фактор качества).

Наряду с поглощенной дозой излучения, являющейся универсальной величиной, широко пользуются экспозиционной дозой (D) излучения, применимой только для воздуха и для фотонного (рентгеновского и гамма-) излучения с энергией до 3 МэВ.

Экспозиционная доза основана на ионизирующем действии излучения.

Для фотонного излучения не всегда наблюдается однозначная связь между поглощенной (т. е. переданной электронам в результате элементарных актов взаимодействия) энергией фотонов в данном объеме и ионизацией, произведенной этими вторичными электронами, т. к. часть вторичных электронов, пробеги которых больше линейных размеров этого объема или которые образованы у его границ, произведет ионизацию вне этого объема. Кроме того, в объеме могут произвести ионизацию вторичные электроны, образованные фотонами, поглощенными вне этого объема.

Читайте также:  Как определить мощность тэна для нагрева воздуха

Исходя из особенностей взаимодействия фотонного излучения с веществом, экспозиционную дозу определяют как отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха dm в указанном объеме: D0 — dQ/ dm.

Специальная единица экспозиционной дозы излучения — рентген (см. Радиологические величины, единицы). В Международной системе единиц (СИ) единицей экспозиционной дозы излучения является кулон на килограмм (Кл/кг). Единица рентген связана с ней следующим соотношением: 1 P = = 2,58*10 -4 Кл/кг. Производные единицы экспозиционной дозы излучения — миллирентген (мР) и микрорентген (мкР). Экспозиционная доза излучения, отнесенная к единице времени, называется мощностью экспозиционной дозы. Она измеряется в Р/час, мР/мин, мкР/час, мкР/сек и т.д.

При экспозиционной дозе в 1 P электроны и позитроны, образованные фотонами в 1 см 3 воздуха (при 0° и 760 мм рт. ст.), создадут в воздухе 2,08*10 9 пар ионов. Если учесть, что средняя энергия, затрачиваемая на образование одной пары ионов в воздухе, равна 34 эВ, то при экспозиционной дозе 1 P энергия фотонов, переданная электронам и позитронам в 1 см 3 , равна 0,114 эрг/см 3 , а поглощенная доза — 88 эрг/г, или 0,88*10 -2 Гй.

Однозначная связь между экспозиционной и поглощенной дозами может быть установлена, когда поглощенная доза измеряется в воздушном объеме, окруженном слоем воздуха или воздухоэквивалентного вещества, толщина к-рого больше или равна пробегу вторичных электронов, т. е. когда соблюдается условие электронного равновесия.

В этом случае при экспозиционной дозе 1 P поглощенная доза в воздухе равна 88 эрг/г. Это энергетический эквивалент рентгена.

Между экспозиционной дозой D0 и измеренной в условиях электронного равновесия поглощенной дозой D в какой-либо другой среде существует следующее соотношение D = kD0, где k имеет размерность рад/Р.

Поглощенная доза в воде и мышечной ткани отличается на 4—10% от поглощенной дозы в воздухе вследствие того, что эффективный атомный номер Zэфф воды и мышечной ткани близок, но не равен Zэфф воздуха. Вследствие этого в интервале энергии фотонного излучения 150 кэВ —3 МэВ k = 0,93 рад/P для воды и мышечной ткани и 0,97 рад/Р для жировой клетчатки, т. е. при экспозиционной дозе в 1 Р, поглощенная доза в воде и мышечной ткани в условиях электронного равновесия будет равна 93 рад. Для костной ткани, ZЭфф к-рой больше, чем у воздуха, а следовательно, и более существенно фотоэлектрическое поглощение в области малых энергий, значение k будет изменяться от 4,74 до 0,88 рад/P с увеличением энергии от 10 до 200 кэВ; начиная с 200 кэВ значение k остается примерно постоянным и равным 0,88 рад/Р.

При гамма-терапии, а также при ряде биол, экспериментов важно знать распределение дозного поля (см.) в облучаемом объекте, на основании чего можно судить о поглощенной дозе излучения в различных точках. Определение дозы в какой-либо точке внутри облучаемого объекта можно производить при наличии внутри него воздушной полости, что позволяет измерить в ней ионизацию. Такие измерения проводят обычно на моделях (фантомах). Фантомы изготовляются из тканеэквивалентных веществ, т. е. из веществ, у которых ослабление и рассеяние излучения происходят так же, как и в мышечной ткани (см. Фантомы дозиметрические). Такими веществами являются вода, парафин, картон, плексиглас. Помещая ионизационную камеру с тканеэквивалентными стенками в различных точках фантома, определяют распределение дозного поля, по к-рому можно судить о распределении поглощенной дозы.

Доза, создаваемая в глубине облучаемого объекта, называется глубинной дозой (Dгл). Она складывается из дозы, создаваемой прямым излучением источника и рассеянным излучением. Доза, создаваемая рассеянным излучением, зависит от энергии излучения, геометрии облучения и размера объекта.

Поверхностная доза (Dп) — доза, создаваемая на поверхности облучаемого объекта. Она больше, чем доза, измеренная в воздухе в той же точке в отсутствие объекта, что обусловлено обратным рассеянием. Напр., для излучения с энергией 200 кэВ обратное рассеяние может достигать 20—25% от дозы первичного излучения в этой же точке, для гамма-излучения 60 Со оно равно 1 — 3% в зависимости от размеров поля облучения.

Отношение глубинной дозы к дозе в воздухе в месте расположения поверхности облученного объекта D’ называется относительной глубинной дозой (Dгл/D’). Эта величина, выраженная в процентах, называется процентной глубинной дозой (Dгл/D’×100). Иногда относительной глубинной дозой называют отношение глубинной дозы к поверхностной (Dгл/Dп).

Дозы ионизирующих излучений в медицине и биологии. В естественных условиях организм животных и человека подвергается постоянному воздействию космических лучей и излучения естественных радиоактивных элементов, присутствующих в воздухе, почве и в тканях самого организма. Уровни природного излучения от всех источников в среднем соответствуют 100 мбэр в год, но в отдельных районах — до 1000 мбэр в год.

В современных условиях в процессе жизнедеятельности человек сталкивается с превышениями этого среднего уровня радиации. Для лиц, работающих в сфере действия ионизирующего излучения, установлены значения предельно допустимой дозы (ПДД) на все тело (см. Предельно допустимые дозы, излучения), которые при длительном воздействии не вызывают у человека нарушения общего состояния, а также изменения функций кроветворения и воспроизводства. Для ионизирующего излучения установлена ПДД 5 бэр в год. Расчет дозовых нагрузок производится с учетом коэффициента качества разных видов ионизирующего излучения.

Для оценки отдаленных проявлений действия излучения в потомстве учитывают возможность увеличения частоты мутаций. Доза излучения, вероятнее всего удваивающая частоту самопроизвольных мутаций у человека, не превышает 100 бэр на поколение; имеются, однако, указания и на еще меньшие значения этой дозы (3—12 бэр).

Генетически значимые дозы для населения находятся в пределах 7 — 55 мбэр/год.

Использование излучения в мед. практике приводит к увеличению дозовых нагрузок на население. Рентгенол. обследование сопровождается лучевым воздействием на те или иные поверхности тела в дозах 0,04 Р — 7,0 P при производстве снимков и до 50 P при просвечиваниях (табл. 1—4). Эти значения дозы имеют тенденцию к снижению.

Читайте также:  Реальная мощность двигателя джили эмгранд

Дозовые нагрузки при радиоизотопной диагностике в зависимости от используемого радиоактивного нуклида при однократном применении колеблются от 0,01 до 600 бэр/мкКи на все тело и от 0,003 до 6000 бэр/мКи на отдельные органы и ткани (см. Критический орган).

Медперсонал рентгеновских кабинетов, врачи-радиологи и медперсонал радиоманипуляционных кабинетов при выполнении различных работ подвергаются лучевому воздействию на отдельные области тела в дозах 0,03—0,18 бэр/сут (табл. 5).

При лучевой терапии злокачественных опухолей в зависимости от характера патол, процесса проводятся локальные облучения в дозах в среднем до 8000 бэр за 3—4 недели.

В радиобиологии различают следующие дозовые величины, характеризующие гибель животных в течение фиксированного времени (30— 60 дней): минимальная летальная доза (DLM), доза половинной (50%) выживаемости или смертности (DL50) в течение определенного срока, минимальная абсолютно летальная доза (МАЛД)— минимальная доза, вызывающая гибель всех животных.

Значения этих доз колеблются в зависимости от вида и линии животных. Так, напр., DL50 при однократном равномерном воздействии гамма-излучением лежат в пределах от 250 рад (2,5 Гй) для собак до 900 рад (9 Гй) для отдельных линий мышей. Для человека при тотальном облучении гамма-излучением МАЛД принимается равной 600 рад (6 Гй), a DL50 —400 рад (4 Гй).

Рис. 1. Кривая зависимости смертности обезьян Масаса rhesus от дозы излучения, демонстрирующая различный прирост смертности животных в разных диапазонах доз.

Рис. 2. Кривая зависимости продолжительности жизни мышей от дозы гамма-излучения.

Зависимость смертности от дозы выражается S-образной кривой (рис. 1). Зависимость средней продолжительности жизни от дозы (рис.2) проявляется в том, что по мере увеличения дозы происходит постепенное сокращение продолжительности жизни, пока она не достигает 3—3,5 сут. (ок. 1000 рад)— отрезок АБ. При дальнейшем возрастании дозы до 6000—10 000 рад (60— 100 Гй) средняя продолжительность жизни не изменяется — отрезок БВ. Увеличение дозы св. 10 000 рад (100 Гй) приводит к сокращению продолжительности жизни до одних суток, а затем и нескольких часов— отрезок ВГ. Начиная с дозы 20 000 рад отмечаются случаи «смерти под лучом». В зависимости от этих данных определяются формы лучевой болезни (см.): острая, острейшая и молниеносная.

Таблица 1. Экспозиционная доза на поверхности тела и интегральная доза, получаемые обследуемым при рентгеноскопии без электронно-оптического преобразователя

Напряжение на трубке, кВ

Расстояние источник-кожа, см

Поле облучения, см 2

Время исследования, сек

Экспозиционная доза на поверхности тела, P

Рентгеноскопия органов грудной клетки профилактическая

Источник



Радиация, экспозиционная доза, мощность дозы

Радиация или ионизирующее излучение

Это вид излучения, который для человека не заметен, но постоянно присутствует в окружающей его среде в виде радиационного фона, в воздухе, строительных материалах, продуктах и т.д. или в виде излучения непосредственно от самих источников ионизирующего излучения (радиоактивные изотопы).

В настоящее время для контроля за радиационной обстановкой и воздействия радиации на биологическую среду выпускаются, как бытовые дозиметры, профессиональные дозиметры так и специальное дозиметрическое оборудование для фиксации малых доз радиации.

Гамма- или рентгеновское излучение образует в среде определенное количество ионов. Так как поглощенная энергия расходуется на ионизацию среды, то для измерения ее необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся под действием излучения. Однако измерить число пар ионов непосредственно в глубине тканей живого организма сложно. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-излучения, действующего на объект, определяют сначала экспозиционную дозу в воздухе, а затем расчетным путем определяют поглощенную дозу для тканей и органов организма.

Экспозиционную дозу определяют по ионизирующему действию излучения в определенной массе воздуха и только при значениях энергии рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне от десятков килоэлектронвольт до трех мегаэлектронвольт.

Экспозиционная доза

Это количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия.

Экспозиционная доза рассчитывается только для рентгеновского и гамма-излучения, ибо только кванты этих излучений достаточно долгопробежные и могут создавать равномерное наружное облучение.
Альфа- и бета-излучения короткопробежные, большая их часть поглощается одеждой и кожей, и не представляют большой опасности для внутренних органов.

За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят один кулон электрического заряда в одном килограмме облучаемого воздуха.
Кл/кг, это такая экспозиционная доза рентгеновских и гамма-лучей, под действием которой в 1 кг сухого воздуха образуется число пар ионов, суммарный заряд каждого знака которых равен одному кулону. Это число составляет 6,24х1018 пар ионов.

На практике до сих пор применяют внесистемную единицу экспозиционной дозы – рентген.

Рентген (Р), единица экспозиционной дозы, при которой в 1 см 3 воздуха (0,001293г) при нормальных условиях (00 С и 1013 ГПА) образуется 2,082 х 109 пар ионов. Обычно используют производные рентгена – дробные доли: миллирентген – мР (тысячные доли рентгена), микрорентген – мкР (миллионные доли рентгена (мкР = 10-6 Р, мР = 10-3 Р).

При определении действия радиации на какую-либо среду (особенно при облучении живого организма) необходимо учитывать не только общую дозу, но и время, за которое она получена. Поэтому вводится понятие мощность дозы.

Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации)

Это доза, отнесенная к единице времени: Р/ч, мР/ч, мкР/ч.
В Международной системе единиц мощность экспозиционной дозы выражается в Кл/кг х с или А/кг (ампер на кг).

Взаимосвязь между единицами экспозиционной дозы следующая:

  • 1 Кл/кг = 3876Р;
  • 1 Р = 2,58 х 10 -4 Кл/кг.

Эквивалентная доза

Поглощенная доза облучения, которая учитывает особенности действия любого вида ионизирующего излучения на биологическую ткань (или орган) человека.
Использовать само понятие эквивалентной дозы можно только для целей радиационной безопасности человека и в отношении низких доз облучения.
При более высоких дозах следует применять понятие поглощенной дозы.

Эффективная доза

Величина ионизирующего излучения, используемая, как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом возникновения в них отдаленных неблагоприятных эффектов излучения.

Единицы измерения эквивалентной и эффективной дозы:

  • Единица в системе СИ, Дж/кг, зиверт (Зв);
  • Внесистемная единица, бэр, рэм

Взаимосвязь между единицами эквивалентной и эффективной дозы следующая:

  • 1 Зв = 100 бэр

При радиационном контроле (оценке радиационной опасности обстановки), как правило используются понятия эффективной и эквивалентной дозы.

В оценке воздействия радиации на биологические объекты, как правило используется понятие поглощенной дозы.

Источник