2. Дозиметрические величины и единицы их измерения

Разные виды излучений при взаимодействии со средой или веществом передают определенную величину энергии, которые свою очередь поглощают эту энергию. При этом происходит возбуждение атомов и молекул, их ионизация и даже разрушение Чтобы определить закономерности воздействия, распространения поглощения ионизирующих излучений и охарактеризовать интен-сивность их воздействия, введены понятие доза облучения и ее до-зиметрические величины.

Дозой облучения называется часть энергии радиационного из лучения, которая расходуется на ионизацию и возбуждение ато-мов и молекул любого облученного объекта.

Дозиметрической величиной, которая используется для характеристики воздействия рентгеновского и у-излучения на среду, служит экспозиционная доза. Она отражает способность данного вида излучений создавать в веществе заряженные частицы. Едини¬цей измерения экспозиционной дозы в Международной системе единиц измерения (СИ) является Кулон/кг (Кл/кг), внесистемной единицей - Рентген (Р). На практике используются дробные доли рентгена: мР (миллирентген); мкР (микрорентген).

Доза в 1 Р накапливается за 1 ч па расстоянии 1 мот источника радия массой в 1 г, то есть активностью в 1 Ки.

1 Кл/кг = 3876 Р;

1 Р = 2,58 10(-4) Кл/кг.

Необходимо учитывать, что любая доза накапливается во вре-мени и эффект радиационного воздействия определяется не только общей дозой, но и временем, за которое она получится. Поэтому введено понятие мощность дозы. Мощность экспозиционной дозы-экспозиционная доза, отнесенная к единице времени: Р/час, мР/чае, мкР/час и т. д. Единицей измерения мощности экспозици-онной дозы в системе СИ является А/кг (Ампер на кг). Мощность дозы, измеренную на высоте 70-100 см от поверхности земли, час-то называют уровнем радиации. Экспозиционная доза измеряется дозиметром.

Количественную оценку действия, производимого ионизирую-щим излучением в облученном веществе, дает поглощенная доза. Поглощенная доза - количество энергии, переданной ионизиру-ющим излучением веществу в пересчете на единицу массы любого вещества.

За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ прини-мают Джоуль на килограмм (Дж/кг), т. е. в 1 кг массы облучаемого вещества поглощается 1 Дж энергии излучения. Эта единица имеет специальное название - грей (Гр). Внесистемной единицей изме-рения поглощенной дозы является рад. Рад - единица поглощен-ной дозы ионизирующего излучения, при которой веществом мас-сой 1 г поглощается энергия излучения в 100 эрг.

1 Гр = 1 Дж/кг =100 рад.

Используются такие значения единиц, как мГр, мкГр, мрад, мкрад и др.

Мощность поглощенной дозы - поглощенная доза, полученная за единицу времени. Единицы измерения мощности поглощенной дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т. д.

Установлено, что при одной и той же поглощенной дозе раз-личные виды излучений оказывают неодинаковые биологические эффекты. Объясняется это специфической ионизирующей способ-ностью отдельных ионизирующих излучений. Особенности по-вреждающего действия ионизирующих излучений на организм че-ловека позволяет учитывать эквивалентная доза. Эквивалентная доза - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соот-ветствующий коэффициент качества данного вида излучения.

Коэффициент качества излучения (или весовой множитель XVк) учитывает относительную эффективность различных видов излу¬чения в индуцировании биологических эффектов. В НРБ-2000 приведены следующие взвешивающие коэффициенты (коэффициенты качества) для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы:

• фотоны, электроны и мюоны любых энергий 1

• нейтроны с энергией менее 10 кэВ 5

• нейтроны с энергией более 20 МэВ 5

• протоны с энергией более 2 МэВ 5

• нейтроны с энергией от 10 до 100 кэВ 10

• нейтроны с энергией от 2 до 10 МэВ 10

• нейтроны с энергией от 100 кэВ до 2 МэВ 20

• альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра 20

Единицей измерения эквивалентной дозы в системе СИ является Зиверт (Зв).

1 Зв = Дж/кг. Зиверт - единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой жебиологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения с энергией фотонов 200 кэВ. Используются также производные единицы: мкЗв, мЗв.

Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рада)

13в= 100 бэр 13в= 1 Гр/Wr.

Эквивалентная доза в 1 Зв реализуется при поглощенной дозе в 1 Гр при Wr =1.

Мощность эквивалентной дозы - отношение эквивалентной дозы к единице времени (Зв/с, мЗв/с, мкЗв/час и т. д.). Допустимая среднегодовая мощность эквивалентной дозы при облучении всего тела при 36-часовой рабочей неделе равна 28 мкЗв\ч, естествен-ный радиационный фон создает мощность эквивалентной дозы I пределах 0,05-0,2 мкЗв/ч (по данным МКРЕ- Международной ко миссии по радиологическим единицам и измерениям). Эквивалентная доза используется для оценки последствий облучения только малыми дозами, ее нельзя измерить, а можно только рассчитать.

Эквивалентная доза рассчитывается при равномерном облуче-нии тела человека для «средней» ткани. Но дозы определяют и дш отдельных органов при неравномерном облучении. В данном случае учитывают разную радиочувствительность органов и тканей и используют для этих целей эффективную дозу. Эффективная доза является мерой риска возникновения отдаленных последствий об¬лучения всего человека или отдельных его органов с учетом их ра¬диочувствительности. Она равна произведению эквивалентной дозы на соответствующий взвешивающий коэффициент Wт для данного органа или ткани. МКРЗ (Международная комиссия по ра¬диационной защите) приняты следующие значения Wт.

Взвешивающий коэффициент характеризует отношение сто-хастического риска поражения какого-либо органа или ткани к риску поражения всего организма при равномерном облучении всего тела. Риск поражения всего организма принимают равным 1. Остальные органы включают: надпочечники, головной мозг, зкстраторакальный отдел органов дыхания, тонкий кишечник, мочки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, пилочковую железу, матку.

Единицами измерения эффективной дозы являются Зиверт (Зв) и бэр.

Приведем и некоторые другие дозиметрические величины, используемые для расчета дозы облучения. Ожидаемая эквива-лентная или эффективная доза предполагает определение дозовой нагрузки за некоторый период времени (например, за 70 лет). Эта доза позволяет оценить вероятность последствий облучения и принять соответствующие защитные меры. Измеряется данная! доза в Зивертах (Зв).

Коллективная эффективная доза — это эффективная доза, полученная группой людей (облученной популяцией) от какого-либо радиоактивного источника. Измеряется она в человеко-Зивертах (чел.-Зв) и человеко-бэрах (чел.-бэр). Коллективную эффективную дозу можно рассчитать для отдельной местности и таким образом оценить масштабы радиационного поражения и отдаленные последствия облучения населения.