Единицы измерения активности и доз радиации

РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ

В 1896 г. французским физиком Анри Беккерелем при изучении флюоресценции был открыт неизвестный ранее вид излучения, испускаемый урановой смолкой. Необычность этого излучения состояла в его небывалой проникающей способности. В частности, оно без труда проникало через картон и черную бумагу, засвечивая фотоматериалы.

Через два года, в 1898 г. физиками Пьером и Марией Кюри были открыты новые химических элементов со сходным излучением, названные Полонием (в честь полячки Марии Склодовской-Кюри) и Радием (излучающим). Отсюда берёт своё начало терминология, относящаяся к рассматриваемой теме: радиоактивное излучение, радиоактивные материалы, радиационная опасность, радиометрия и т.д.

Исследование радиоактивного излучения в постоянном электрическом поле показало его сложную природу. Первоначально однородное излучение разложилось на три составляющие: часть его отклонилось к отрицательно заряженной пластине, создающей электрическое поле, другая часть - к положительно заряженной, а третья – не изменила первоначального направления. Этот интересный факт требовал описания, для чего составные части радиоактивного излучения должны быть хотя бы названы. Однако, названий они не удостоились, а были просто пронумерованы первыми буквами греческого алфавита: a, b, g.

Более детальное изучение показало, что a-составляющая есть поток частиц, a-частиц, а, конкретнее, ядер атомов гелия ⁴Не²⁺; b-составляющая есть не что иное, как поток электронов; и только не взаимодействующая с электрическим полем g-составляющая, оказалась электромагнитным излучением. Было также установлено, что радиоактивное излучение представляет опасность для здоровья человека. Следовательно, опасны и его составные части. Возникло понятие о радиационноопасных объектах, имеющих отношение к радиации (радиоактивному излучению или его компонентам). Вскоре понятия «радиоактивность» и радиационноопасные объекты были распространены на процессы и объекты, не связанные с радиоактивными материалами, например, на космические лучи (опасны не только ядра атомов гелия, но ядра атомов водорода (протоны (р или ¹Н¹⁺)), ядра других атомов, входящих в состав космического излучения (в нём обнаружены ядра вплоть до ⁵⁵Fe²⁶⁺), отсюда вытекает радиационная опасность космических полётов, авиаперелётов, высокогорных восхождений).

b-частица – электрон – элементарная частица, следовательно, можно предположить, что элементарные частицы тоже представляют радиационную опасность. Было установлено, что понятие о радиационноопасном объекте распространяется и на источники других элементарных частиц - нейтронов, позитронов и т.д.

¡-лучи – жесткое коротковолновое ионизирующее электромагнитное излучение. Ближайшим по свойствам ¡-излучению оказалось рентгеновское излучение, поэтому рентгеновские излучатели и предприятия и организации, использующие их, отнесены к радиационноопасным объектам.

Активность радионуклида в источнике А – отношение числа dN спонтанных переходов из определенного ядерно-энергетического состояния радионуклида в источнике, происходящих за интервал времени dt, к этому интервалу времени: A=dN/dt.

Беккерель (Бк) равен активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит один спонтанный переход из определенного ядерно-энергетического состояния этого радионуклида. 1 Бк = 1 с^-1. (Спонтанный переход из определенного ядерно-энергетического состояния радионуклида можно принять за распад радионуклида, тогда упрощенно 1 Беккерель можно представлять как 1 распад в секунду (расп/с).)

Измеряемая величина	Единица в СИ	Внесистемная единица	Примечания
Активность	Беккерель 1 Бк = 1 расп/с	Кюри 1 Ки = 3,7 ´ 10^10 расп/с	1 Бк = 2,7 ´ 10^-11 Ки 1 Ки = 3,7 ´ 10^10 Бк

Поглощенная доза (доза излучения) D - отношение средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме: D = dw/dm.

Грей (Гр) равен поглощенной дозе (дозе излучения) ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. 1 Гр = 1 Дж/кг

Измеряемая величина	Единица в СИ	Внесистем-ная единица	Примечания
Поглощенная доза (доза излучения) D	Грей 1 Гр = 1 Дж/кг	рад 1 рад = 100 эрг/г	1 Гр = 100 рад 1 рад = 10^-2 Гр

Эквивалентная доза ионизирующего излучения D_экв – произведение поглощенной дозы D на средний коэффициент качества Q ионизирующего излучения в данном элементе объёма биологической ткани стандартного состава: D_{экв =} QD. Коэффициент Q – величина безразмерная, поэтому размерность D_экв совпадает с размерностью поглощенной дозы. Состав стандартной биологической ткани: О – 76,2%, С – 11,1%, Н – 10,1, N – 2,6%.

Q = 1 для b-, g- и рентгеновского излучений.

Q = 10 для нейтронов с энергией £ 10 МэВ.

Q = 20 для - a частиц с энергией £ 10 МэВ.

Зиверт (Зв) равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на средний коэффициент качества равно 1 Дж/кг.

Мощность эквивалентной дозы ионизирующего излучения (мощность эквивалентной дозы) D_экв¢ - отношение приращения dD_экв поглощенной дозы за интервал времени dt к этому интервалу времени: D_экв¢ = dD_экв/dt.

Зиверт в секунду (Зв/с) равен мощности эквивалентной дозы, при которой за 1 с в веществе создастся эквивалентная доза 1 Зв.

Измеряемая величина	Единица в СИ	Внесистемная единица	Примечания
Эквивалентная доза Dэкв = QD	Зиверт 1 Зв = 1 Дж/кг	бэр 1 бэр = 100 эрг/г	1 Зв = 100 бэр 1 бэр = 10^-2 Зв Зв = QГр; бэр = Qрад при Q = 1 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад

Экспозиционная доза Х. Это понятие должно исчезнуть при полном переходе к системе СИ. Единица измерения в системе СИ названия не имеет, размерность её Кл/кг. Внесистемная единица – Рентген.

Рентген (Р) – доза рентгеновского или g-излучения, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 1 см³ атмосферного воздуха при н.у. производит в воздухе ионы, несущие заряд в 1 эл.-стат. ед.

Нормальные условия: температура 0°С, давление 760 мм рт. ст., масса 1 см³ атмосферного воздуха равна 0,001293 г, заряд электрона - 4,8´10^-10 ед. CGSE.

Заряд однозарядного иона равен заряду электрона, т.е. 4,8´10^-10 ед. CGSE, поэтому 1 Р образует в 1 см³ воздуха

1 / 4,8´10^-10 = 2,08´10⁹ пар ионов

Энергия, затрачиваемая на образование одной пары ионов, в среднем равна 34 эВ, следовательно доза в 1 Р соответствует поглощенной энергии Е = 2,08´10⁹ ´ 34 = 7,07´10¹⁰ эВ = 0,113 эрг

Или в 1 г воздуха: Е = 0,113 / 0,001293 = 87 эрг/г

Поэтому 1 Р = 0,87 рад, 1 рад = 1,15 Р.

Измеряемая величина	Единица в СИ	Внесистемная единица	Примечания
Экспозици-онная доза Х	(Без названия) Кл/кг	Рентген 1 Р = 2,58 ´ 10^-4 Кл/кг 1 Р = 0,87 рад	1 Кл/кг = 3,88 ´ 10^3 Р 1 рад = 1,15 Р

При Q = 1 1 Гр = 100 рад = 1 Зв = 100 бэр = 115 Р

Дата добавления: 2015-07-10