Повреждения, вызванные в живом организме излучением, будут тем больше, чем больше энергии излучения передается тканям. Количество такой переданной организму энергии называется дозой. Измеряемые физические величины связанные с радиационным эффектом называют дозиметрическими. Задачей дозиметрии является измерение некоторых физических величин для предсказания или оценки радиационного эффекта, в частности радиобиологического. Распространенными дозиметрическими величинами являются поглощенная доза, экспозиционная доза, эквивалентная доза, эффективная эквивалентная доза, ожидаемая доза и коллективная доза. Как определить эти дозы? Если человек подвергается воздействию ионизирующего излучения, то необходимо знать распределение интенсивности излучения в пространстве. Кроме того, поглощающая способность тканей различна. Поэтому для характеристики энергии ионизирующего излучения используют экспозиционную дозу.

Экспозиционная доза - мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия, т.е. если поглощенная энергия излучения в некотором объеме среды равна суммарной кинетической энергии ионизирующих частиц (электронов, протонов).

Экспозиционная доза является непосредственно измеряемой физической величиной.

В СИ единицей экспозиционной дозы является один Кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген. , а.

Рентген - единица экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения, при прохождении которого через воздуха в результате завершения всех ионизационных процессов, вызванных этим излучением, образуется пар ионов. Отметим, что - масса сухого атмосферного воздуха при нормальных условиях. Экспозиционная доза характеризует радиационную обстановку независимо от свойств облучаемых объектов.

Поглощающая способность объекта может сильно меняться в зависимости от энергии излучения, её вида и интенсивности, а также от свойств самого поглощающего объекта. Для характеристики поглощенной энергии ионизирующего излучения вводят понятно поглощенной дозы, определяемой как энергия поглощении и единице массы облучаемого вещества. Единица поглощенной дозы выражается в греях (Гр), . Единица названа по имени Луи Гарольда Грея - лауреата премии имени Рентгена, радиобиолога. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад : - ; .

Часто используют понятие интегральной дозы , т.е. энер-гии, суммарно поглощенной во всем объеме объекта. Интегральная доза измеряется в Джоулях ().

Поглощенная доза не учитывает пространственного распределения поглощенной энергии. При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета - или гамма-излучения. Для учета этого явления вводят понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза излучения представляет собой поглощенную дозу, умноженную на коэффициент, отражающий способ-ность излучения данного вида повреждать ткани организма; альфа-излучение считается при этом в 20 раз опаснее других видов излу-чений. В СИ для единицы эквивалентной дозы излучения используют зиверт (Зв). Эта единица названа по имени Зиверта - крупного исследователя в области дозиметрии и радиационной безопасности. По его инициативе создана сеть станций наблюдения за радиоактивным загрязнением внешней среды. Внесистемной единицей эквивалентной дозы излучения является бэр .

Эквивалентная доза излучения может быть найдена через поглощенную дозу, умноженную на средний коэффициент качества излучения биологической ткани стандартного состава и на модифицирующий фактор :

Если излучение смешанное, то формула будет иметь вид

где - индекс вида энергии излучения.

Используемый в формулах коэффициент качества излучения представляет собой безразмерный коэффициент, который предназначен для учета влияния микрораспределения поглощенной энергии на степень проявления вредного биологического эффекта. Значения коэффициента качества для различных видов излучений даны в таблице 1.

Таблица 1

Коэффициент качества для различных видов излучений

Следует также учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака легких более вероятно, чем рака щитовидной железы. Поэтому дозы облучения органов и тканей, также следует учитывать с разными коэффициентами.

Коэффициенты радиационного риска для разных тканей (органов) человека при равномерном облучении всего тела, рекомендованные для вычисления эффективной эквивалентной дозы приведены в таблице 2.

Таблица 2

Коэффициенты радиационного риска

Умножив эквивалентную дозу на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективно -эквивалентную дозу , отражающую суммарный эффект облучения для организма. Она также измеряется в зивертах.

Рассмотренные понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эквивалентные дозы, полученные группой людей мы придем к коллективной эффективной дозе , которая измеряется в человеко-зивертах (чел. - Зв).

Кроме того, вводят еще одно определение, поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в определенном будущем. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получают многие поколения людей называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Мощность дозы

Мощность дозы излучения - величина, равная отношению дозы излучения к време-ни облучения. Различают:

• 1) мощность поглощенной дозы (единица - грей на секунду (Гр/с));
• 2) мощность экспозиционной дозы (единица - ампер на килограмм (А/кг)).

Человеческий организм поглощает энергию ионизирующих излучений, причем от количества поглощенной энергии зависит степень лучевых поражений. Для характеристики поглощенной энергии ионизирующего излучения единицей массы вещества используется понятие поглощенная доза.

Поглощенная доза – это количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное облучаемым телом (тканями организма) и рассчитанной на единицу массы этого вещества. Единица поглощенной дозы в Международной системе единиц (СИ) – грей (Гр).

1 Гр = 1 Дж/кг

Для оценки еще используют и внесистемную единицу – Рад. Рад – образовано от английского «radiationabsorbeddoze» – поглощенная доза излучения. Это такое излучение, при котором каждый килограмм массы вещества (скажем, человеческого тела) поглощает 0.01 Дж энергии (или 1 г массы поглощает 100 эрг).

1 Рад = 0.01 Дж/кг 1 Гр = 100 Рад

Экспозиционная доза

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения. В системе СИ единица экспозиционной дозы – кулон на килограмм (1 Кл/кг).

На практике чаще используют внесистемную единицу – рентген (Р). 1 рентген – доза рентгеновских (или гамма) лучей, при которой в 1 см 3 воздуха образуется 2.08 х 10 9 пар ионов (или в 1 г воздуха – 1.61 х 10 12 пар ионов).

1 Р = 2.58 х 10 -3 Кл/кг

Поглощенной дозе 1 Рад соответствует экспозиционная доза, примерно равная 1 рентгену: 1 Рад = 1 Р

Эквивалентная доза

При облучении живых организмов возникают различные биологические эффекты, разница между которыми при одной и той же поглощенной дозе объясняется разными видами облучения.

Для сравнения биологических эффектов, вызываемых любыми ионизирующими излучениями, с эффектами от рентгеновского и гамма-излучения, вводится понятие об эквивалентной дозе . В системе СИ единица эквивалентной дозы – зиверт (Зв). 1 Зв = 1 Дж/кг

Существует также внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения – бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 бэр – доза любого излучения, которая производит такое же биологическое действие, как рентгеновское или гамма-излучение в 1 рентген.

1 бэр = 1 Р 1 Зв = 100 бэр

Коэффициент, показывающий, во сколько раз оцениваемый вид излучения биологически опаснее, чем рентгеновское или гамма-излучение при одинаковой поглощенной дозе, называется коэффициентом качества излучения (К).

Для рентгеновского и гамма-излучения К=1.

1 Рад х К = 1 бэр 1 Гр х К = 1 Зв

При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т.е. доза накапливается со временем. Доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы. Если мы говорим, что мощность экспозиционной дозы гамма-излучения составляет 1 Р/ч, то это значит, что за 1 час облучения человек получит дозу, равную 1 Р.

Активность радиоактивного источника (радионуклида) – это физическая величина, характеризующая число радиоактивных распадов в единицу времени. Чем больше радиоактивных превращений происходит в единицу времени, тем выше активность. В системе Си за единицу активности принят беккерель (Бк) - количество радиоактивного вещества, в котором происходит 1 распад за 1 секунду.

Другая единица радиоактивности – кюри. 1 кюри – активность такого количества радиоактивного вещества, в котором происходит 3.7 х 10 10 распадов в секунду.

Время, в течение которого число атомов данного радиоактивного вещества уменьшается вследствие распада вдвое называется периодом полураспада . Период полураспада может меняться в широких пределах: для урана-238 (U) – 4.47 млр. лет; урана-234 – 245 тыс. лет; радия-226 (Ra) – 1600 лет; йода-131 (J) – 8 суток; радона-222 (Rn) – 3.823 суток; полония-214 (Po) – 0.000164 сек.

Среди долгоживущих изотопов, выброшенных в атмосферу в результате взрыва АЭС в Чернобыле, есть стронций-90 и цезий-137, периоды полураспада которых около 30 лет, поэтому зона Чернобыльской АЭС еще многие десятилетия будет непригодна для нормальной жизни.

КОЭФФИЦИЕНТЫ РАДИАЦИОННОГО РИСКА

Следует учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей следует учитывать с разными коэффициентами. Принимая коэффициент радиационного риска всего организма в целом за единицу, для разных тканей и органов коэффициенты радиационного риска будут следующие:

0.03 – костная ткань; 0.03 – щитовидная железа;

0.12 – легкие; 0.12 – красный костный мозг;

0.15 – молочная железа; 0.25 – яичники или семенники;

0.30 – другие ткани.

ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ

С ионизирующими излучениями население в любом регионе земного шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, так называемый радиационный фон Земли, который складывается из:

космического излучения, приходящего на Землю из Космоса;

излучения от находящихся в почве, строительных материалах, воздухе и воде естественных радиоактивных элементов;

излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и сохраняются в теле человека.

Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения, включая радиоактивные нуклиды (радионуклиды), созданные руками человека и применяемые в народном хозяйстве.

В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излучения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может колебаться в разных регионах земного шара от 50 до 1000 мР/год и более (табл. 1). Доза, получаемая в результате космического излучения, зависит от высоты над уровнем моря; чем выше над уровнем моря, тем больше годовая доза.

Таблица 1

Природные источники ионизирующего излучения

Искусственные источники ионизирующего излучения (табл. 2):

медицинское диагностическое и лечебное оборудование;

люди, постоянно пользующиеся самолетом, дополнительно подвергаются незначительному облучению;

атомные и тепловые электростанции (доза зависит от близости их расположения);

фосфорные удобрения;

Строения из камня, кирпича, бетона, дерева – плохая вентиляция в помещениях может увеличить дозу облучения, обусловленную вдыханием радиоактивного газа радона, который образуется при естественном распаде радия, содержащегося во многих горных породах и стройматериалах, а также в почве. Радон – невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (тяжелее воздуха в 7.5 раз) и др.

Каждый житель Земли на протяжении всей своей жизни ежегодно облучается дозой в среднем 250-400 мбэр.

Считается, что безопасно для человека набрать за всю свою жизнь дозу облучения, не превышающую 35 бэр. При дозах облучения в 10 бэр не наблюдается каких-либо изменений в органах и тканях организма человека. При однократном облучении дозой 25-75 бэр клинически определяются кратковременные незначительные изменения состава крови.

При облучении дозой более 100 бэр наблюдается развитие лучевой болезни:

100 – 200 бэр – Iстепень (легкая);

200 – 400 бэр – IIстепень (средняя);

400 – 600 бэр – IIIстепень (тяжелая);

более 600 бэр – IVстепень (крайне тяжелая).

Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения.

Экспозиционная доза Х ионизирующего излучения - суммарный заряд, образовавшийся за счет излучения в 1 см 3 воздуха за некоторое время t.

Измеряется в кулонах на килограм (Кл/кг ), внесистемная единица - рентген (Р ).

При дозе в 1 Р в 1 см 3 при нормальных условиях образуется 2,08 . 10 9 пар ионов, что соответствует 2,58 . 10 -4 Кл/кг . При этом в 1 см 3 воздуха за счет ионизации поглощается энергия, равная 1,1 . 10 -8 Дж , т.е. 8,5 мДж/кг .

Поглощенная доза излучения Д п. - физическая величина, равная отношению поглощенной энергии W п к массе M п облучаемого вещества. Величины поглощенной дозы определяются с помощью выражения

Д п = W п / M п.

В системе СИ единицей поглощенной дозы является Грей. Эта единица названа в честь английского физика А. Грея. Такую дозу получает тело массой 1 кг , если оно поглотило энергию в 1 Дж.

До 1980 г. в качестве единицы поглощенной дозы применялись: рад и рентген. Это внесистемные единицы.

Рад – от англ. поглощенная доза излучения .

1 рад = 10 -2 Дж/кг = 10 -2 Гр.

1 Грей (Гр)= 100 рад » 110 Р (для гамма-излучения).

Единица «Рентген» довольно часто используется и сейчас; возможно, это просто дань традиции. По определению доза в 1 Р соответствует такому излучению, при котором в 1 см 3 воздуха при н.у. (Р 0 =760 мм. рт. ст , Т = 273 К ) обра-зуется определенное число пар ионов (N » 2,1·10 9), так что их суммарный заряд равен 3,3·10 -10 Кл . Понятен смысл данного определения: зная ток и время разрядки, можно опытным путем определить суммарный заряд ионизации и число пар ионов, возникших в результате облучения

N ион = Q общ /е.

Для этих же условий (н.у.) найдем величину поглощенной дозы:

Д п = W п /M п = 112,5·10 -10 /0,128·10 -5 = 8,7·10 -3 Дж/кг .

Таким образом, доза в 1 рентген соответствует поглощенной дозе 8,7·10 -3 Дж/кг или 8,7·10 мГр .

1 Р = 8,7·10 –3 Дж/кг = 8,7 мГр.

Доза в 1 Р создается лучами, испускаемыми 1 граммом радия, на расстоянии 1 м от источника в течение 1 часа.

Мощность поглощенной дозы Д I П. - физическая величина, характеризующая величину энергии, поглощаемой единицей массы какого-либо физического тела в единицу времени:

D 1 п = Д П / t = W П / M Пп t .

Величину фонового излучения нам обычно сообщают в микрорентген/час, например 15 мкР/час . Эта величина имеет размерность мощности поглощенной дозы, но выражена она не в единицах системы СИ.

Эквивалентная доза H экв.- величина, которая харак-теризует поглощенную дозу живого организма. Она равна поглощенной дозе, умноженной на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма:

H экв. = КК × D П,

где КК – средний коэффициент качества ионизирующего излучения в данном элементе объема биологической ткани (табл. 22.1).

Таблица 22.1.э.

Надо отметить, что эквивалентная доза H экв харак-теризует среднее значение поглощенной дозы живым орга-низмом, хотя одни и те же ткани (кости, мышцы, мозг и др.) для разных людей и при разных условиях будут поглощать разную энергию.

В системе СИ единицей эквивалентной дозы является Зиверт (1 Зв ), названной так в честь шведского ученого – радиолога Р.Зиверта. На практике часто используется внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рентгена).

1 бэр = 0,01 Дж/кг .

На практике используются дольные единицы: миллибэр (1мбэр = 10 -3 бэр ); микробэр (1мкбэр = 10 -6 бэр) ; нанобэр (1нбэр = 10 -9 бэр ).

Существует другое определение понятия бэр .

Бэр - это количество энергии, поглощенное живым орга-низмом при облучении любым видом ионизирующей радиации и вызывающее такой же биологический эффект, как и погло-щенная доза в 1 рад рентгеновского или g-излучения с энергией 200 кэВ.

Соотношение между названными единицами (1 Зв, 1 бэр, 1 Р ) такое:

1 Зв = 100 бэр » 110 Р (для гамма-излучения).

По мере удаления от точечного источника доза убывает обратно пропорционально квадрату расстояния (~ 1 / r 2).

Поглощенная доза

D п = D 1 эт ·t обл /r 2 . [D 1 э т ] = 1Р· 1м 2 /час,

где D 1 эт - мощность точечного источника; t обл - время облучения, ч; r - расстояние от источника, м.

Активность точечного излучателя и мощность дозы связаны соотношением:

Р = К g ,

где К g - ионизационная постоянная, r - расстояние от источника излучения, d - толщина защитного экрана, - коэффициент поглощения излучения в материале экрана.

Ионизационная постоянная К g и коэффициент поглощения экрана сложным образом зависят от вида и энергии излучения. Для гамма-квантов с энергией около 1 МэВ отношение коэффициента поглощения к плотности материала для многих материалов (вода, аллюминий, железо, медь, свинец, бетон, кирпич) близко к величине 7 . 10 -3 м 2 /кг .

Естественный фон радиации (космические лучи; радиоактивность окружающей среды и человеческого тела) составляет за год дозу излучения около Гр на человека. Международная комиссия по радиационной защите установила для лиц, работающих с излучением, предельно допустимую за год дозу 0,05 Гр. Доза излучения в 3 – 10 Гр, полученная за короткое время, смертельна.

При работе с любым источником радиации (радиоактивные изотопы, реакторы и др.) необходимо принимать меры по радиационной защите всех людей, могущих попасть в зону действия излучения.

Самый простой метод защиты это удаление персонала от источника излучения на достаточно большое расстояние. Даже без учета поглощения в воздухе интенсивность радиации убывает о пропорционально квадрату расстояния от источника. Поэтому ампулы с радиоактивными препаратами не следует брать руками. Надо пользоваться специальными щипцами с длинной ручкой.

В тех случаях, когда удаление от источника излучения на достаточно большое расстояние невозможно, используют для защиты от излучения преграды из поглощающих материалов.

Наиболее сложна защита от g-лучей и нейтронов из-за их большой проникающей способности. Лучшим поглотителем g-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно замедляются с помощью графита.

Фону в 15 мкР/час соответствует мощность дозы 36,2·10 –12 Гр/с (или 4,16·10 -9 Р/с ). При такой мощности дозы человек за один год, при условии, что ионизация тканей происходит также как ионизация воздуха, получит дозу радиации, равную 1,1 мГр (или 0,13 Р ). Такая доза радиации очень мала и неопасна для человека. Но надо еще иметь в виду, что радиация может накапливаться строительными материалами, которые используются при постройке жилых и промышленных зданий. Влияние излучения от конструкционных материалов может быть более существенным, чем от фона наружного воздуха.

Зная общую эквивалентную дозу, можно найти эквива-лентную поглощенную дозу отдельных органов (H орг, i = К рр ×Д экв ) и оценить вероятность их лучевого поражения. В то же время при использовании лучевой терапии в медицине очень важно знать и установить значения мощности источника излучения и время экспозиции таким образом, чтобы эквивалентная поглощенная доза для данного органа (например, для легких) не выходила за пределы допустимой дозы.

Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

Таблица 10.

Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения:
Активность радионуклида в источнике (А) . Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

Единица активности в системе СИ - Беккерель (Бк).
Внесистемная единица - Кюри (Ки).

Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

N(t) = N 0 exp(-tln2/T 1/2) = N 0 exp(-0.693t /T 1/2)

где N 0 - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т 1/2 -период полураспада - время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле:

m = 2.4·10 -24 × M ×T 1/2 × A,

где М - массовое число радионуклида, А - активность в Беккерелях, T 1/2 - период полураспада в секундах. Масса получается в граммах.
Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц:

Единица экспозиционной дозы - Рентген (Р). Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
соответствует 2.08·10 9 пар ионов (2.08·10 9 = 1/(4.8·10 -10)). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная:
(2.08·10 9)·33.85·(1.6·10 -12) = 0.113 эрг,
а одному грамму воздуха:
0.113/ возд = 0.113/0.001293 = 87.3 эрг.
Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.
Поглощенная доза (D) - основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Единица поглощенной дозы - Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.
Эквивалентная доза (Н) . Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы D r , созданной облучением - r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель w r (называемый еще - коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Таблица 11.

Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Е эфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов - злокачественных новообразований.
Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

где w t - тканевый весовой множитель (таблица 12), а H t -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани - t. Единица эффективной эквивалентной дозы - Зиверт.

Таблица 12.

Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как:

где N(E) - число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
(чел-Зв).
Радионуклиды - радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов - и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды
(и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.
Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением:

где - средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl.
Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:
1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую .
Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

Таблица 13.

По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Таблица 14.

Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
Категория В облучаемых лиц или население - население страны, республики, края или области.
Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.
Устанавливается три группы критических органов:
1 группа - все тело, гонады и красный костный мозг.
2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
3 группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Таблица 15.

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
Для категории А (персонала) установлены:
- предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
- допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДС А;
- допустимая мощность дозы излучения ДМД А;
- допустимая плотность потока частиц ДПП А;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДК А;
- допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗ А.
Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
- предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДК Б в атмосферном воздухе и воде;
- допустимая мощность дозы ДМД Б;
- допустимая плотность потока частиц ДПП Б;
- допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗ Б.
Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
"Нормах радиационной безопасности".

На любые вещества, живые организмы и их ткани.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Как именно убивает радиация?

✪ Подробнее о радиации

✪ Лучевая болезнь

✪ Альфа, бета и гамма излучения | Физика 11 класс #47 | Инфоурок

✪ Мощность дозы гамма-излучения

Субтитры

Всем привет! С Вами Дмитрий Побединский и я рад приветствовать вас на Канале QWERTY! товарищи давайте вспомним школьные занятия по варшаве там было много что то праге отдельные взрывы в баре и бомбы убежище итоге пускали уже не помню деталей одно году из них точно радиация опасно и порой даже смертельно но вот интересно как именно по бивает радиация просто со стороны все понятно пуля дура или что их молодецкой делают дырку в деле я запускает химические реакции и коммуникаторов под угрозу них он но также акция как именно она действует на человека давайте сначала вспомним что уже понятно вообразим чтобы уменьшились до размеров в 10 тысяч раз меньше атома тогда мы сможем увидеть то откуда берутся основные виды радиации атомное ядро как мы помним оно состоит из протонов и нет рот и я знаете у некоторых алиментов она может быть скомпонована коп грубо говоря не совсем путь дачно отчего она становится нестабильным в них есть лишняя энергия а в которое они норовят избавиться и сделать это можно несколькими способами выбросить небольшой кусочек два протона два нейтрона это они почиститься в югре нейтрон может превратиться в протон и наоборот тогда вылетает в это частица этот электронный антирекорд его двойник только с противоположным знаком и наконец ядро может просто выкинуть если же когда дети предвидя электромагнитной волны тот наподобие света ультрафиолета вели премьер этот ногам очиститься также недра может излучать нейтроны протоны развалилась на куски к тому же частицы радиации могут прилетать из космоса появляется в ускорителях и других приборах но несмотря на различия в происхождении и реструктурировать любые виды радиации действуют на организм одинаково самое главное что этот поток частиц стан кровные скоростью и энергии воздействие радиации на человека похожего снежный ком все начинается с малого но потом последствия все растут и растут пока не приведут к необратимым изменениям можно выделить несколько станций итак частицы радиации лица быстрее любых путь настолько быстро что выбивают электроны из палаток электрод отрицательный соответственно актом приема потери становится положительным ионов вот и все что делает радиация но поток свободных электронов и и они изолированы атом практически сразу же участвуют в сложные цепочки реакции в которых могут образовываться химически активные молекула в том числе так называемые свободные радикалы ну например вода из которых человек состоит нам 80 процентов под воздействием радиации распадается на два радикалов аж его свободные радикалы активно вступают в реакцию с важными биологическими молекулами доренко бил камер ширак экспериментами в результате молекула повреждаются из них часто образуются токсины нарушается нормальный обмен веществ клетки ее функционирования в целом и через какое то время она погибает но даже если клетка сильна духом богатыри держится до последнего все равно обречена ведь из за повреждения днк и мутации генов невозможно нормально деления клетки это пожалуй самая опасная радиации при большой дозе излучения пострадавших клеток очень много и могут отказывать целые только найти системы наиболее подвержены радиации ткани в которых идет активные деления клеток например костный мозг в котором прорабатывается кровь или следствие желудка которые ожидаются кислотой и должна активно регенерироваться подводя итог можно сказать радиация действуют на самом маленьком масштабе в структуру человеческого тела это словно бы обстреляли выйти крепостную стену неподготовленный снарядами а маленькие маленькими пульками так что повреждение можно легко заделать однако если поле будет огромное количество то и повреждения будут заделаться а в руках стена в итоге станет хрупкой и рано или поздно развалится но скрыться от радиации у вас с ним никогда не получится она преследует нас повсюду практически в каждом веществе есть небольшая доля нестабильных изотопов поэтому в сеул вокруг нас немножечко радиактивно компьютеры видеокамеры яблоки бананы но даже люди в человеке например каждую секунду происходит несколько тысяч радиактивных распада другое дело и интенсивности излучения конечно радиация обычных предметов очень слабая ну и безопасная фоновая радиацию вообще могла бы движителем революции ведь возможно именно благодаря ей гены мутировали так что получились мы с вами такие вот классно осталось понять как защититься от излишне дозы радиации атаку излучения вас легко спасет картонные лист а то бы это вы можете укрыться за стеклом а вот гамма излучения пронизывает все насквозь похлеще рентгена так что от него можно спастись только за толстый слой свинца другое дело если источник попадет к вам в организм выдохните радиоактивную пыль или что то съедите тогда все виды излучения буду действует на организм изнутри и последствия будут намного более серьезных по радиации нет ни запаха ни цвета ни вкуса единственное оружие против нее это знание так что как говорится производит туск прайму метос предупрежден значит вооружен на этом все кстати латвии подписывайтесь наш канал чтобы не пропустить новое видео не пренебрегайте о пожаре и спасибо за просмотр

Экспозиционная доза

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения со средой - это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением , распространявшимся в воздухе . Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза .

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза - это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.

Эффективная доза

Эффективная доза (E) - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных 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.

Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов

Взвешенные 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 .

Фиксированная эффективная эквивалентная доза (CEDE - the committed effective dose equivalent)- это оценка доз радиации на человека, в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах (Зв) и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе облучения определенного органа, а не всего тела.

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).

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 Кроме того, выделяют следующие дозы:

• коммитментная - ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
• коллективная - расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица - Зиверт (Зв). Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах. Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.
• пороговая - доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предельно допустимые дозы (ПДД) - наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (НРБ-99)
• 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. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения - около 4 Зв.
• биологическая доза гамма-нейтронного излучения - доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения , принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества .
• минимально летальная - минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облучённых объектов.

Мощность дозы

Мощность дозы (интенсивность облучения) - приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, мЗв/год и др.).

Сводная таблица единиц измерения