4.9. Понятие и единици измерения поглощенной дозы, эквивалентной и экспозиционной

Излучения, вызывающие в среде образование электрических зарядов разных знаков (ионов), называют ионизирующей радиацией (ИР). ИР может быть корпускулярной ( -лучи - поток ядер гелия,  -лучи - поток электронов, нейтронное излучение - поток нейтронов я т.д.) и электромагнитной (  -излучение, возникаю­щее при ядерных превращениях; рентгеновское излучение, возника­ющее при торможений заряженных частиц в ускорителях электронов, рентгеновских трубках и т.д.). Эти излучения характеризуются про­никающей и ионизирующей способностями. Проникающая способность  -лучей наименьшая (несколько см в воздухе), а ионизирующая - максимальная. Длина пробега  -частиц в воздухе - десятки мет­ров, ионизирующая - в десятки тысяч раз меньше, чем у  -лучей. Наименьшая ионизирующая и наибольшая проникающая способности у  -лучей. Нейтронное излучение отличается высокими проникающей и ионизирующей способностями.

Количественной мерой корпускулярной ИР является поглощенная доза (энергия излучения, поглощенная массой вещества едини­ца - грей, Гр; 1 Гр = 1 Дж/кг), а электромагнитной ИР - экспо­зиционная доза (кулон на кг). На практике часто используют внесистемные единицы - соответственно рад (1 рад = 0,01 Гр) и рентген (1 Р = 2,58∙10^-4 Кл/кг). 1 рад = 1,14 Р, а при ЧС при­нимают 1 рад = 1 Р = 1 бэр.

Поскольку энергетически разные уровня ИP разной природы соз­дают различную выраженность биологического эффекта, то была введена единица эквивалентной дозы, которая рассчитывается как произведение поглощенной и экспозиционной доз на коэффициент качества Q . Для  и  -лучей Q = 1, нейтронов - 10,  -лучей - 20. Единица эквивалентной дозы - зиверт (1 Зв = 1 Гр∙Q). Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр (биоло­гический эквивалент рад ), 1 бэр = 0,01 Зв.

Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесенные к единице времени, характеризуют мощность излучения.

Воздействие ИР на биологические объекты приводит к разрыву химических связей сложных молекул, образованию свободных радикалов, нарушению обмена и т.д. Последствия облучения делятся на соматические и генетические. Первые выражаются в нарушениях здоровья, вторые - в изменениях наследственности, проявляющихся только в последующих поколениях.

Очень высокие дозы ИР могут привести к быстрой гибели чело­века - "смерти под лучом". При меньших дозах развивается острая лучевая болезнь, в основе которой лежит разрушение или гибель кроветворной системы (красного костного мозга) и защитных сис­тем организма (прежде всего иммунной системы). При острой луче­вой болезни первые 5-7 дней после облучения представляют собой скрытый период заболевания. Затем наступает упадок защитных функций организма, обострение всех хронических болезней и инфекций. На четвертой неделе появляется малокровие, нарушается свертываемость крови, каждая небольшая травма приводит к дли­тельному кровотечению. При поглощенной дозе > 6 Гр (без лече­ния) гибнут все облученные, при 4...6 Гр - 50%. Применение сов­ременных методов лечения спасает и при дозах до 10 Гр. При сис­тематическом облучении более низкими дозами развивается хрони­ческая лучевая болезнь с менее выраженными симптомами и длитель­ным течением.

Кроме лучевой болезни ИР вызывает лейкозы (белокровие) и развитие других злокачественных опухолей. Данная группа заболе­ваний проявляется после длительного (до нескольких лет) скрытого периода.

Предельно допустимые дозы (ПДД) и предельные дозы (ПД) ИР ус­тановлены "Нормами радиационной безопасности НРБ 76/87" и "Ос­новными санитарными правилами работы с радиоактивными вещества­ми и источниками ионизирующих излучений ОСП 72/87". Указанными документами установлены 3 группы облучаемых лиц: А - работники, которые непосредственно связаны с источниками ИР; Б – лица, ко­торые непосредственно не связаны с источниками ИР, но по усло­виям проживания или расположения своих РМ могут подвергнуться воздействию ИР ("ограниченная часть населения"); В - остальное население страны. В связи с различной чувствительностью тканей человека к ИР установлены 3 группы критических органов: I - все тело, гонады и красный костный мозг; II - мышцы и другие органы, за исключением входящих в I и III группу; III - кожа, кости, кисти, предплечья, лодыжки и стопы. Для категории А установлены ПДД для I, II и III групп критических органов соответственно 50, 150 и 300 бэр/год. ПД для категории Б для тех же групп органов в 10 раз меньше, чем значения ПДД. ПДД - это наибольшее значе­ние индивидуальной эквивалентной дозы, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет неблагоприятных измене­ний в состояние здоровья. ПДД за первые 30 лет жизни не должны превышать 30 бэр. При хроническом облучении допускаются дозы в 1 ПДД за любой промежуток времени с последующей их компенсацией, за исключением женщин, ПДД которых устанавливаются на срок до 2 месяцев.

Приведенные нормативы ИР применяют при внешнем облучении, когда исключено попадание радиоактивных веществ (РВ) в организм. При поступлении РВ в организм мерой их количества является ак­тивность, единица которой 1 беккерель соответствует одному ядерному превращению в секунду. Есть и внесистемная единица ак­тивности – кюри - Ки, равная 3,7∙10¹⁰ распадам в секунду. На практике чаще используют производные Ки - миликюри - 1 мКи = 1∙10^-3 Ки и микрокюри - I мкКи = 1∙10^-6 Ки. Дозы:

1.экспозиционная – характеризует действие ионизирующего излучения.

D_экс= Q/M= Кл/Кт

Q – заряд одного знака, образуется излучением воздуха

M – масса воздуха (1кг)

Внесистемная единица – рентген : 1р= 2.58 *10^-4 кл/кг (700 р – смертельная доза)

1 кл/кг=3900р

1р – в одном см³ воздуха 2,083 млрд пар ионов с зарядом = электрону образуют заряд в одну электростатическую единицу (1 эл. стат.ед)

Р_экс = D_экс/t [p/c]

поглощенная

D_погл = E/m = [дж/кг]

Внесистемная единица – «Грей» 1 Гр = 100 рад Р_погл= D_погл/t [гр/с] [рад/с]

Поглощающая доза хар-ет поглощение св-ва определ. среды и во многом зависит от вида излучения.

2.эквивалентная

для оценки неодинакового биологического эффекта вызываемого одной и той же дозы различных видов излучения. Она характеризуется поглощенной дозой и коэффициентом относительной биологической эффективности (К_к – коэффициент качества излучения)

D_экв= D_погл*К_к = 1Гр*1К_к = 1 Зв (Зиверт)

К_к = 1 – гамма излучения, рентгеновское излучение, бета излучения;

К_к = 3 – тепловые нейтроны;

К_к = 10 – альфа частицы, протоны нейтроны.

1Зв = 100 бер

3.эффективная

величина используемая, как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных органов, с учетом их радиочувствительности.

D_эф = D_экв * К_т = 1Зв

К_т – взвешивающие коэффициенты для органов тканей при расчете эффективной дозы (коэффициент радиационного риска).