Одиниці вимірювання іонізуючого випромінювання

До основних характеристик радіоактивності належать: період напіврозпаду, активність (кількість радіоактивних речовин), доза опромінення, потужність дози випромінювання, ступінь забруднення радіоактивними речовинами.

Радіоактивні речовини розпадаються з визначеною швидкістю, яка вимірюється періодом напіврозпаду (Т ½), тобто часом, протягом якого розпадається половина всіх атомів радіоактивної речовини.

Радіоактивний розпад не може бути зупинений або прискорений будь-яким чином. Це природне явище людині непідвласне.

Чим більший період напіврозпаду, тим довше „живе” даний радіоізотоп, створюючи радіоактивне випромінювання.

Для різних радіоізотопів період напіврозпаду коливається в широких межах. Наприклад, період напіврозпаду йоду-131 складає 8,04 доби; стронцію-90 – 29,12 років; плутонію-239 – 24.065 років; урану-235 – 703,8 млн. років, а торію-232 – більше 14 млрд. років.

„Живе” конкретний радіоізотоп приблизно 10 періодів напіврозпаду, тобто за 10 періодів напіврозпаду радіоізотоп майже повністю розпадається і перестає випромінювати іонізуючу енергію.

Період напіврозпаду характеризує швидкість розпаду радіонуклідів, але не визначає їх кількості.

Вимірювати кількість радіоактивних речовин за їх масою майже неможливо, тому що вони, як правило, знаходяться в суміші з нерадіоактивними речовинами. Крім того, маючи однакову масу радіонукліди мають різну радіоактивність, тобто їх розпад протікає з різною швидкістю.

Кількість радіоактивних речовини прийнято визначати їх активністю.

Активність (А) – це кількість радіоактивних розпадів ядер атомів (ядерних перетворень) за одиницю часу.

За одиницю виміру в Si (міжнародна система одиниць виміру) береться Беккерель (Бк).

1 Бк = 1 розпад/сек.

Позасистемна одиниця виміру активності – Кюрі (Кі).

1 Кі = 3,7х10¹⁰ розп./сек. = 3,7х10¹⁰ Бк.

Якщо зрівняти масу речовини з активністю в 1 Кі, то вона складатиме: урану-238 – 3т, радію – 1 г, кобальту-60 – 0,001 г.

Активність конкретного джерела – величина непостійна: вона зменшується з часом за рахунок радіоактивного розпаду – за 1 Т ½ в 2 рази, за 2 Т ½ в 4 рази, 3 Т ½ в 8 разів тощо.

Оскільки радіонукліди можуть знаходитися в суміші з нерадіоактивними речовинами в об'ємі, масі, на поверхні, то для виміру їх концентрації застосовуються одиниці виміру – питомої активності, тобто кількості розпадів за секунду в одиницях: об'єму, маси, поверхні (Бк/м³, л; Бк/кг; Бк/см² або Кі/м³, л; Кі/кг; Кі/км²). Поверхневе радіоактивне забруднення – розпад, тобто кількість розпадів на 1 см² за хвилину (хв. см²)

Активність (А) радіоактивної речовини безпосередньо не характеризує іонізуючої здатності. При одній і тій же активності іонізуюча дія випромінювання залежить від виду (α, β, n⁰, γ) та енергії, фізичних властивостей середовища, речовини, яка опромінюється, та інших факторів.

Іонізуюча дія випромінювання характеризується дозою опромінення.

Доза опромінення – це така кількість енергії іонізуючого випромінювання, яка поглинається об'ємом або масою середовища, речовини за весь час дії такого опромінення. Поглинута енергія іонізуючого випромінювання тратиться на іонізацію речовини. Відповідно, доза опромінення характеризує ступінь іонізації речовини: чим більша доза, тим більша ступінь такої іонізації.

Тому доза опромінення є мірою вражаючої дії радіоактивного випромінювання на організм людини і всього живого. Одна й та ж доза може накопичуватися за різний час, причому біологічний ефект опромінення залежить не тільки від величини дози, а і від часу її накопичення. Чим швидше отримана дана доза, тим більша вражаюча дія та навпаки.

Виділяють три дози: для повітря, для речовини, для біологічної тканини. Відповідно розрізняють: експозиційну, поглинену та еквівалентну дози.

Експозиційна доза (Х) характеризує іонізуючу спроможність γ та рентгенівського (Р) випромінювання в повітрі. За експозиційною дозою можна визначити потенційні можливості іонізуючого випромінювання.

В Si експозиційна доза вимірюється в кулонах на кілограм (Кл/кг). Це доза, при якій в 1 кг сухого повітря з’являються іони, які несуть електричний заряд в один кулон електрики кожного знаку.

Позасистемна одиниця експозиційної дози – рентген (Р). Це доза, при якій в 1 см³ сухого повітря з’являються 2 міліарди (2,08 х 10⁹) пар іонів.

Співвідношення:

1 Р = 2,58 х 10^-4 Кл/кг

1 Кл/кг = 3,88 х 10³ Р

Поглинута доза (Д) – це кількість енергії різних видів іонізуючого випромінювання, що поглинається одиницею маси опроміненої речовини.

В Si поглинута доза вимірюється в греях (Гр).

1 Гр = 1 Дж/кг = 10⁴ ерг/г

Позасистемна одиниця вимірювання поглинутої дози – рад.

Співвідношення:

1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад

1 Р – 0,87 рад – у повітрі

1 Р = 0,93 рад – для живої тканини

Еквівалентна доза (Н). Ця доза введена для біологічної тканини. Вона враховує ті обставини, що різні види випромінювання створюють різний біологічний вражаючий ефект при одній і тій же дозі опромінення. Наприклад, альфа-випромінювання наносить людині вражаючий ефект в 20 разів більший, ніж така ж доза гама – випромінювання.

Щоб враховувати нерівномірність враження від різних видів випромінювання вводиться „коефіцієнт якості”, на який потрібно множити поглинуту дозу

Н_т = Д х W_R,

де Д - поглинута доза

W_R – коефіцієнт якості

(W_γ = 1, W_β = 3, W_п⁰ = 10, W_α = 20)

В Si для виміру еквівалентної дози застосовується зіверт (Зв).

Позасистемна одиниця виміру – бер (біологічний еквівалент рада).

Співвідношення:

1 Зв = 100 рад

Потужність дози (рівень радіації) характеризує інтенсивність випромінювання. Це доза, яка створюється в одиницю часу (секунду або годину) і характеризує її швидкість накопичення.

Потужність експозиційної дози ():

в Si – Кл/кг ^. с

Позасистемна – Р/с; Р/год

Потужність поглинутої дози ()

В Si – Грей (Гр.)/с; Гр/год;

Позасистема – рад/с; рад/год

Потужність еквівалентної дози ():

В Si – Зв/с; Зв/год; позасистемна бер/с; бер/год.

Одиниці вимірювання мають похідні значення: мілі (м, 10^-3), мікро (мк, 10^-6), нано (н, 10^-9), піко (п, 10^-12).

Наприклад, 1мР = 10^-3 Р, 1 мкР = 10^-6Р;.

Похідні значення широко використовуються на практиці (табл. 1, 2, 3).

Таблиця 1

Дата добавления: 2015-07-11