Дозиметрические величины.

Результатом воздействия ионизирующих излучений на облучаемые объекты являются различные радиационные эффекты - обратимые и необратимые физико- химические или биологические изменения в этих объектах, зависящие от величины воздействия и условий облучения.

Физические величины, функционально связанные с радиационным эффектом,

называются дозиметрическими.

1. Активность (А) – мера количества радионуклида в источнике или в любом веществе, включая организм человека. Активность равна скорости радиоактивного распада ядер атомов радионуклида. Величина суммарной активности характеризует потенциальную радиационную опасность помещений, в которых ведутся работы с радиоактивными веществами.

Единица измерения СИ – ^ Бк (беккерель), равный 1 распаду в секунду (с^–1).

Внесистемная единица – Ки 10×(кюри); 1 Ки = 37 ГБк = 3,7¹⁰ с ^–1.

2. Поток частиц (F) – число элементарных частиц (альфа, бета, фотонов, нейтронов), излучаемых источником или воздействующих на мишень в единицу времени. Единица измерения – част/с, фотон/с или просто с ^{– 1} .

Вид и количество излучаемых при ядерных превращениях частиц (фотонов) определяются типом распада ядер радионуклида. Так как направление вылета частицы случайно, поток распространяется по всем направлениям от источника. Полный поток излучения источника связан с его активностью соотношением

,

где v, % – коэффициент выхода частиц на 100 распадов (приводится в справочниках по радионуклидам; для разных радионуклидов выход значительно различается, v = 0,01% - 200% и более).

3. Флюенс частиц (Ф) – отношение числа элементарных частиц (альфа, бета, фотонов, нейтронов), проникающих в элементарную сферу, к площади центрального сечения этой сферы. Флюенс, так же как и доза, есть величина аддитивная и неубывающая – ее значение всегда накапливается со временем. Единица измерения – част/ см², фотон/ см² или просто см ^–2 .

4. Плотность потока частиц – флюенс за единицу времени. Единица плотности потока частиц или квантов – см^–2·с^–1. Плотность потока характеризует уровень (интенсивность) радиации в данной точке пространства (или радиационную обстановку в данной точке помещения).

5. Энергия (Е_R) 10×– является важнейшей характеристикой ионизирующего излучения. В ядерной физике используется внесистемная единица энергии – электронвольт (эВ). 1 эВ = 1,6020^-19 Дж.

6. Экспозиционная доза (Х) – мера количества ионизационных разрушений атомов и молекул тела за время облучения. Равна отношению суммарного заряда всех ионов одного знака, созданных фотонным излучением в воздухе, к массе облученного объема воздуха. Экспозиционная доза используется только для фотонного излучения с энергией до 3 МэВ. В сфере радиационной безопасности она выведена из употребления с 1996 г.

Единица измерения СИ – ^ Кл/кг (кулон на килограмм).

Внесистемная единица – Р 10×(рентген); 1 Р = 2,58^-4 Кл/г; 1 Кл/кг = 3872 Р.

7. Основной физической величиной, определяющей степень радиационного

воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения D.

Поглощенная доза, или просто доза (D) – мера физического воздействия ионизирующего излучения на вещество (на молекулярном уровне). Равна отношению энергии излучения, поглощенной в веществе на образование ионов, к массе облученного вещества.

Единица измерения СИ – ^ Гр (грей); 1 Гр = 1 Дж/кг.

Внесистемная единица – рад (rad – radiation absorbed dose);
1 рад = 0,01 Гр = 10 мГр.

8. Поглощенная доза ионизирующего излучения является мерой ожидаемых

последствий облучения объектов как живой, так и неживой природы. Она не

зависит от вида ионизирующего излучения (a, b, g, X, n и др.) и его энергии, но

для одного и того же вида и энергии излучения зависит от вида вещества.

Поэтому, когда говорят о поглощенной дозе, необходимо указывать, к какой

среде это относится: к воздуху, воде или другой среде.

В повседневной жизни человек подвергается хроническому облучению

естественными и искусственными источниками ионизирующих излучений в

малых дозах. Установлено, что в этом случае биологический эффект облучения

зависит от суммарной поглощенной энергии и вида (качества) излучения.

По этой причине для оценки радиационной безопасности при хроническом

облучении человека в малых дозах, т.е. дозах, не способных вызвать лучевую

болезнь, используется эквивалентная доза ионизирующего излучения Hт. Эквивалентная доза (Н) – мера биологического воздействия излучения на орган или ткань (на уровне живых клеток, органов и тканей). Равна произведению поглощенной дозы на взвешивающий коэффициент радиации W_R, который учитывает качество излучения (линейную ионизирующую способность). Для смешанного излучения эквивалентная доза определяется как сумма по видам радиации «R»: Н = å D_R × W_R

При этом доза на орган - средняя поглощенная доза в определенной ткани или

органе человеческого тела задается в виде:

где mт - масса ткани или органа,

D - поглощенная доза в элементе dm.

Если в пределах органа или ткани D=const, то Dт= D.

Единица измерения СИ – Зв (зиверт); для гамма-излучения 1 Зв = 1 Гр.

Внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рада);
1 бэр = 0,01 Зв = 10 мЗв.

Связь с другими дозовыми единицами:
100 Р;»- для рентгеновского, бета- и гамма-излучения 1 Зв = 1 Гр = 100 бэр
- для альфа-излучения (W_R=20) 1 Гр = 20 Зв или 100 рад = 2000 бэр;
- для нейтронного излучения поглощенная доза 1 рад (10 мГр) будет соответствовать эквивалентной дозе 5–20 бэр (50–200 мЗв), в зависимости от энергии нейтронов.

9. Разные органы или ткани человека могут облучаться неравномерно, причем они имеют разную чувствительность к облучению (радиочувствительность).

Для учета указанных обстоятельств введена эффективная доза ионизирующего

излучения Е. Эффективная доза (Е) – мера риска возникновения отдаленных стохастических эффектов (при малых дозах облучения) с учетом неодинаковой радиочувствительности органов и тканей. При равномерном облучении всего тела эффективная доза совпадает с эквивалентной: Е = Н, где Н – одинаковая эквивалентная доза на все органы и ткани.
В случае неравномерного облучения эффективная доза определяется как сумма по органам и тканям «Т»:
Е = å Н_T × W_T (T = 1 … 13),
где Н_T – эквивалентная доза на орган или ткань «Т »;

W_T – взвешивающий коэффициент радиочувствительности органа (ткани). Значения W_T приняты в НРБ-99 для 13 органов (тканей), в сумме они составляют единицу.

Единица измерения эффективной дозы– мЗв (миллизиверт).

Поглощенная, эквивалентная и эффективная дозы характеризуют меру

ожидаемого эффекта облучения для одного индивидуума. Эти величины являются индивидуальными дозами.

10. Коллективная доза (S) – мера потенциального ущерба обществу от возможной потери человеко-лет полноценной жизни населения вследствие реализации отдаленных последствий облучения. Равна сумме годовых индивидуальных эффективных доз E_i, полученных коллективом из N человек:
S = å E_i (i = 1 … N).
Единица измерения – чел.-Зв (человеко-зиверт).

Для обоснования расходов на радиационную защиту в НРБ-99 принято, что облучение в коллективной дозе S = 1 чел.–Зв приводит к потенциальному ущербу, равному потере 1 чел.-года трудоспособной жизни населения.

11. Мощность дозы ( , , или )– производная по времени от соответствующей дозовой величины (т.е. скорость накопления дозы). Прямо пропорциональна величине плотности потока частиц j, действующих на тело. Так же как и плотность потока, мощность дозы характеризует радиационную обстановку (уровень радиации) в точке помещения или на территории.
Часто употребляются следующие сокращения термина:
МД (МПД) –мощность дозы (поглощенной дозы) (^ 1 мкГр/ч = 100 мкрад/ч);
МЭД – мощность эквивалентной дозы (1 мкЗв/ч = 100 мкбэр/ч).

12. Природный фон – это уровень естественного гамма-излучения, которое в среднем на уровне моря обусловлено на 1/3 космическими лучами и на 2/3 – излучением природных радионуклидов, содержащихся в земной коре и материалах. Природный радиационный фон можно измерять в единицах плотности потока фотонов или в единицах мощности дозы.

^ Уровень природного (фонового) гамма-излучения на открытой местности в единицах мощности экспозиционной дозы находится в пределах = (8–12) мкР/ч. Это соответствует плотности потока j около 10 фотонов / (см²·с), а также:

• в единицах МПД =(8–12) мкрад/ч =(0,08–0,12) мкГр/ч =(80–120) нГр/ч,

Дата добавления: 2015-07-14