Что такое мощность эффективной дозы

Доза излучения

До́за излуче́ния — в физике и радиобиологии — величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, ткани и живые организмы.

Содержание

Экспозиционная доза

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды — это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза — это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.

В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица — рентген (Р). 1 Кл/кг = 3876 Р.

Поглощенная доза

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза. Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.

За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр — это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр=100 рад.

Эквивалентная доза (биологическая доза)

Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (до 1963 года — биологический эквивалент рентгена, после 1963 года — биологический эквивалент рада — Энциклопедический словарь). 1 Зв = 100 бэр.

Эффективная доза

Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов

Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Фиксированная эффективная эквивалентная доза (CEDE — the committed effective dose equivalent)- это оценка доз радиации на человека, в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах (Зв) и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе облучения определенного органа, а не всего тела.

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков [источник не указан 259 дней] . К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым. Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы — эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).

Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение. Единица амбиентного эквивалента дозы — зиверт (Зв).

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путем умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр).
Кроме того, выделяют следующие дозы:

• коммитментная — ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
• коллективная — расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица — Зиверт (Зв). Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах. Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.
• пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предельно допустимые дозы (ПДД) — наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (НРБ-99)
• предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения — около 4 Зв.
• биологическая доза гамма-нейтронного излучения — доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества.
• минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облученных объектов.

Мощность дозы

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).

Источник



Экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная дозы. Мощности доз

2015-01-21
15326

Дозой облучения называется часть энергии радиационного излучения, которая расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта.

Экспозиционная доза фотонного, рентгеновского и гамма-излучения характеризует их способность создавать в веществе заряженные частицы.

Единица измерения в системе СИ — 1Кулон/кг, внесистемная единица — Рентген.

Мощность экспозиционной дозы — отношение приращения экспозиционной дозы dX за интервал времени dt к этому интервалу: = dX/ dt.

Единицы измерения: в системе СИ — А/кг (ампер на кг); внесистемная единица Р/с, Р/ч, мР/ч, мкР/ч и т.д. Мощность дозы, измеренная на высоте 70-100 см от поверхности земли, часто называют уровнем радиации.

Поглощённая доза — количество энергии Е, переданное веществу ионизирующим излучением любого вида в пересчете на единицу массы m любого вещества.

Единица измерения 1 Грей. Внесистемная единица — рад (радиационная адсорбционная доза).

1 Грей = 100 рад.

Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения — отношение приращения поглощенной дозы излучения dD за интервал времени dt к этому интервалу:

Единицы измерения мощности дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т.д.

Эквивалентная доза ( ) — поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества излучения данного вида излучения R.

Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами. Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ — Зиверт (Зв). Зиверт — единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения. Существует и внесистемная единица — бэр (1 Зв = 100 бэр).

Мощность эквивалентной дозы — отношение приращения эквивалентной дозы dН за время dt к этому интервалу времени. Единицы измерения мощности эквивалентной дозы м3в/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

Эффективная доза (Е) — это такая доза при неравномерном облучении тела человека, которая равна эквивалентной дозе при равномерном облучении всего организма, при этом риск неблагоприятных последствий будет таким же, как и при неравномерном облучении тела человека. Единицы измерения эффект. дозы те же, что и эквивалентной.

Космическая и земная радиация

Космическое излучение делят на галактическое, межгалактическое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное.

Галактическое и межгалактическое космическое излучение — это поток протонов (92 %) и альфа-частиц (7%). Остальное (около 1 %) это в основном ядра легких элементов лития, бериллия, азота, углерода, кислород фтора и др.

Галактическое излучение обладает очень высокой энергией. Считается, что такая большая энергия объясняется разгоном частиц магнитными пол звезд. Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энергия несколько уменьшается.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов. Наиболее значительные из них тритий, угдлерод-14 , берилий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий и углерод-14. Оба радионуклида непрерывно возникают и непрерывно распадаются. Существует определенное равновесие в природе и всегда имеется некоторый его запас. Смешиваясь с углеродом и водородом, тритий и углерод-14 попадают в воду, человека, животных, растения и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья человека.

Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на при которых происходит выброс в космическое пространство протонов . Это явление называется солнечным излучением. Однако по сравнению с галактическим излучением эта энергия незначительна.

В почве, воздухе, воде, живых организмах всегда имеются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, глиноземах, песчаниках, известняках. Возраст Земли 5,3 млрд. лет, поэтому на Земле сохранились только радионуклиды с большим периодом полураспада, остальные распались.

Газ попадает в воздух, почву, растворяется в воде и попадает, наконец, в организм человека. В РБ газом является радон. Человек половину (54 %) земной радиации получает именно от радона. Радон повсеместно выделяется из земли, воды, стройматериалов. Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7,5 раза. Являясь альфа-излучателем , радон становится причиной заболеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечников, гонад и костного мозга.

Следует помнить, что концентрация радона в закрытых помещениях летом более чем в 8 раз, а в зимнее время — в 5000 раз выше по сравнению с минимальным фоном. Обычно концентрация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой комнате. Высокое содержание радона в ванной комнате, в спальных помещениях.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки. При проветривании помещений необходимо учитывать, что радон тяжелее воздухи, поэтому выходит из помещения не сразу, непосредственно через форточки, а через некоторое время за счет циркуляции воздуха. Во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде необходимо открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон испарился из воды.

Сушка белья должна быть вне помещений, а после стирки ванная комната должна быть хорошо проветрена. Следует помнить, что и при сжигании газа на кухне также необходимо проветривать помещение, так как из природного газа также выделяется радон. Так как радон являете альфа-излучателем и выделяется в том числе и из стен то их рекомендуется или красить или оклеивать обоями.

Источник

ДО́ЗА ИЗЛУЧЕ́НИЯ

ДО́ЗА ИЗЛУЧЕ́НИЯ, ве­ли­чи­на энер­гии ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния, по­гло­щён­ной в эле­мен­тар­ном объ­ё­ме ве­ще­ст­ва, от­не­сён­ная к мас­се ве­щест­ва в этом объё­ме (по­гло­щён­ная до­за); осн. до­зи­мет­ри­че­ская ве­ли­чи­на. Еди­ни­ца по­гло­щён­ной до­зы в СИ – грэй (Гр), 1 Гр = 1 Дж/кг; вне­си­стем­ная еди­ни­ца – рад. По­ня­тие по­гло­щён­ной до­зы ис­поль­зу­ет­ся в ра­диа­ци­он­ной безо­пас­но­сти, лу­че­вой те­ра­пии, ра­дио­био­ло­гии, ра­ди­ац. тех­но­ло­ги­ях и ма­те­риа­ло­ве­де­нии.

Ве­ли­чи­на Д. и. за­ви­сит от ви­да из­лу­че­ния, энер­гии час­тиц, плот­но­сти по­то­ка и со­ста­ва об­лу­чае­мо­го ве­ще­ст­ва. Ба­зо­вым ве­ще­ст­вом для оп­ре­де­ле­ния Д. и. в ра­ди­ац. безо­пас­но­сти, лу­че­вой те­ра­пии и ра­дио­био­ло­гии яв­ля­ет­ся мяг­кая мы­шеч­ная ткань или ана­ло­гич­ная по со­ста­ву тка­не­э­к­ви­ва­лент­ная ком­по­зи­ция: во­до­род – 10,1%, уг­ле­род – 11,1%, азот – 2,6%, ки­сло­род – 76,2%; в ра­ди­ац. ма­те­риа­ло­ве­де­нии в ка­че­ст­ве ба­зо­во­го ве­ще­ст­ва ис­поль­зу­ет­ся уг­ле­род.

Д. и., от­не­сён­ная к еди­ни­це вре­ме­ни (про­из­вод­ная Д. и. по вре­ме­ни), на­зы­ва­ет­ся мощ­но­стью до­зы. Еди­ни­цей мощ­но­сти до­зы в СИ яв­ля­ет­ся Гр/с; в лу­че­вой те­ра­пии ис­поль­зу­ют Гр/мин, в ава­рий­ных си­туа­ци­ях – мГр/мин. Ха­рак­те­ри­сти­кой кос­вен­но ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния (фо­то­ны, ней­тро­ны) яв­ля­ет­ся кер­ма; еди­ни­ца кер­мы – грэй. Для ха­рак­те­ри­сти­ки гам­ма- и рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ний в те­че­ние дол­го­го пе­рио­да ис­поль­зо­ва­лась ве­ли­чи­на экс­по­зи­ци­он­ной до­зы, оп­ре­де­ляе­мая как от­но­ше­ние сум­мар­но­го за­ря­да всех ио­нов од­но­го зна­ка, об­ра­зо­ван­ных в воз­ду­хе при пол­ном тор­мо­же­нии элек­тро­нов и по­зи­тро­нов, ини­ции­ро­ван­ных пер­вич­ным из­лу­че­ни­ем в эле­мен­тар­ном объ­ё­ме воз­ду­ха, к мас­се воз­ду­ха в этом объ­ё­ме; еди­ни­ца экс­по­зи­ци­он­ной до­зы – рент­ген (Р). Экс­по­зи­ци­он­ная до­за с 1984 не ре­ко­мен­до­ва­на к при­ме­не­нию; её эк­ви­ва­лен­том яв­ля­ет­ся кер­ма в воз­ду­хе: 1 Р со­от­вет­ст­ву­ет 0,00873 Гр.

В рам­ках про­блем ра­ди­ац. безо­пас­но­сти вве­дён ряд др. до­зи­мет­рич. ве­ли­чин, учи­ты­ваю­щих ожи­дае­мые по­след­ст­вия хро­нич. об­лу­че­ния че­ло­ве­ка ма­лы­ми до­за­ми. Эк­ви­ва­лент до­зы $H=?D$, где $D$ – по­гло­щён­ная до­за в био­ло­гич. тка­ни стан­дарт­но­го со­ста­ва, $?$ – без­раз­мер­ный ко­эф­фи­ци­ент ка­че­ст­ва из­лу­че­ния; еди­ни­ца эк­ви­ва­лен­та до­зы – зи­верт (Зв). Зна­че­ния ко­эф­фи­ци­ен­тов ка­че­ст­ва ус­та­нов­ле­ны ме­то­дом экс­перт­ных оце­нок на ос­но­ве ра­дио­био­ло­гич. дан­ных и стан­дар­ти­зо­ва­ны; для элек­тро­нов, по­зи­тро­нов, мюо­нов $?=1$, для аль­фа-час­тиц $?=20$ (макс. зна­че­ние). Ре­ко­мен­до­ва­на к при­ме­не­нию эк­ви­ва­лент­ная до­за $H_T=\sum_Rw_RD_$ в ор­га­не или тка­ни, ко­то­рая рав­на сред­ней по­гло­щён­ной до­зе $D_$ в к.-л. ор­га­не че­ло­ве­ка, ум­но­жен­ной на со­от­вет­ст­вую­щий ве­со­вой мно­жи­тель $w_R$; зна­че­ния $w_R$ за­ви­сят от ви­да из­лу­че­ния. Еди­ни­ца эк­ви­ва­лент­ной до­зы в СИ – зи­верт, вне­си­стем­ная еди­ни­ца – бэр. С учё­том разл. био­ло­гич. чув­ст­ви­тель­но­сти ор­га­нов и тка­ней для ха­рак­те­ри­сти­ки воз­дей­ст­вия на весь ор­га­низм вве­де­но по­ня­тие эф­фек­тив­ной до­зы $E=\sum_Tw_TH_T$ ($w_T$ – ве­со­вой мно­жи­тель, учи­ты­ваю­щий ра­ди­ац. чув­ст­ви­тель­ность ор­га­нов и тка­ней); еди­ни­ца эф­фек­тив­ной до­зы – зи­верт. Эф­фек­тив­ная до­за мет­ро­ло­ги­че­ски не обес­пе­че­на и мо­жет быть толь­ко рас­счи­та­на. На прак­ти­ке ис­поль­зу­ют­ся опе­ра­ци­он­ные ве­ли­чи­ны: ам­би­ент­ный эк­ви­ва­лент до­зы $H^*$ и ин­ди­ви­ду­аль­ный эк­ви­ва­лент до­зы $H_p$. Ам­би­ент­ный эк­ви­ва­лент до­зы – эк­ви­ва­лент до­зы, из­ме­рен­ный на глу­би­не $d$ от по­верх­но­сти тка­не­э­к­ви­ва­лент­но­го ша­ра диа­мет­ром 30 см при па­де­нии на шар мо­но­на­прав­лен­но­го из­лу­че­ния. Ам­би­ент­ный эк­ви­ва­лент до­зы при­ме­ня­ет­ся при уров­нях из­лу­че­ния мень­ше ус­та­нов­лен­но­го пре­де­ла для мо­ни­то­рин­га ра­ди­ац. по­лей и груп­по­вой до­зи­мет­рии (оп­ре­де­ле­ние Д. и. для лю­дей, на­хо­дя­щих­ся в сход­ных ус­ло­ви­ях). Ин­ди­ви­ду­аль­ный эк­ви­ва­лент до­зы – эк­ви­ва­лент до­зы, из­ме­рен­ный на плос­ком тка­не­э­к­ви­ва­лент­ном об­раз­це под эк­ра­ни­рую­щим сло­ем тол­щи­ной $d$. При об­лу­че­нии все­го те­ла $d=$10 см, хру­ста­ли­ка гла­за – 3 мм, ко­жи – 0,07 мм. Еди­ни­цей $H^*$ и $H_p$ так­же яв­ля­ет­ся зи­верт.

Пре­дел эф­фек­тив­ных доз для пер­со­на­ла, ра­бо­таю­ще­го с ио­ни­зи­рую­щи­ми из­лу­че­ния­ми, ус­та­нов­лен на уров­не 20 мЗв в год, для на­се­ле­ния – 1 мЗв в год. Диа­па­зон по­гло­щён­ных доз при ло­каль­ных те­ра­пев­тич. об­лу­че­ни­ях в он­ко­ло­гии со­став­ля­ет до 10 Гр за 3–4 не­де­ли.

Источник