Меню

Дайте определение мощности дозы излучения

Дайте определение мощности дозы излучения

5. Дозы излучения и единицы измерения

Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения :
Активность радионуклида в источнике (А). Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

Единица активности в системе СИ — Беккерель (Бк).
Внесистемная единица — Кюри (Ки).

Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

где N — число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т1/2 -период полураспада — время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле :

m = 2.4·10 -24 × M ×T1/2 × A,

где М — массовое число радионуклида, А — активность в Беккерелях, T1/2 — период полураспада в секундах. Масса получается в граммах.
Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц :

Единица экспозиционной дозы — Рентген (Р). Рентген — это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
соответствует 2.08·10 9 пар ионов (2.08·10 9 = 1/(4.8·10 -10 )). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная :
(2.08·10 9 )·33.85·(1.6·10 -12 ) = 0.113 эрг,
а одному грамму воздуха :

Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.
Поглощенная доза (D) — основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме :

Единица поглощенной дозы — Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.
Эквивалентная доза (Н). Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы Dr, созданной облучением — r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель wr (называемый еще — коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Еэфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов — злокачественных новообразований.
Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

где wt — тканевый весовой множитель (таблица 12), а Ht -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани — t. Единица эффективной эквивалентной дозы — Зиверт.

где N(E) — число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
(чел-Зв).
Радионуклиды — радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов — и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды
(и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.
Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением :

где — средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl.
Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:
1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую .
Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Зависимость весового множителя излучения wr от линейной
передачи энергии ионизирующего излучения L для воды.
L, кэВ/мкм 175
wr 1 2 5 10 20

Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) — лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения — лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
Категория В облучаемых лиц или население — население страны, республики, края или области.
Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -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. Для категории Б определяется предел дозы.
Устанавливается три группы критических органов:
1 группа — все тело, гонады и красный костный мозг.
2 группа — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
3 группа — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
Для категории А (персонала) установлены:
— предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
— допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДСА;
— допустимая мощность дозы излучения ДМДА;
— допустимая плотность потока частиц ДППА;
— допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДКА;
— допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗА .
Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
— предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
— допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДКБ в атмосферном воздухе и воде;
— допустимая мощность дозы ДМДБ;
— допустимая плотность потока частиц ДППБ;
— допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗБ .
Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
«Нормах радиационной безопасности».

Источник



Уровень радиации, доза облучения, мощность дозы

date image2015-04-01
views image13367

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

По мере открытий учеными радиоактивности и ионизирующих излучений стали появляться и единицы их измерений. Например: рентген, кюри. Но они не были связаны какой-либо системой, а потому и называются внесистемными единицами. Во всем мире сейчас действует единая система измерений – СИ (система интернациональная). У нас она подлежит обязательному применению с 1 января 1982 г. К 1 января 1990 г. этот переход надо было завершить. Но в связи с экономическими и другими трудностями процесс затягивается. Однако вся новая аппаратура, в том числе и дозиметрическая, как правило, градуируется в новых единицах.

Читайте также:  Измерение параметров усилителей мощности

Единицы радиоактивности. В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин – один распад в секунду (расп./с) В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля, в том числе и в Чернобыле, до последнего времени широко использовалась внесистемная единица активности – кюри (Ки). Один кюри – это 3,7•10 10 распадов в секунду.

Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/г, кБк/кг и т.п. (удельная активность). На единицу объема: Ки/м 3 , мКи/л, Бк/см 3 и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади: Ки/км 2 , мКи/см 2 , Бк/м 2 и т.п.

Единицы ионизирующих излучений. Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Эта мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений. Позже для измерения поглощенной дозы излучений добавили «рад», в настоящее времы в системе СИ «грей».

Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная в единице облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к ОЛБ различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза излучения является физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе Си – грей в секунду. Эта такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1 секунду в веществе создается доза излучения в 1 Гр.

На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с). 1 Гр = 100 рад.

Эквивалентная доза — это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений. Определяется она по формуле Дэкв = Q • Д, где Д – поглощенная доза данного вида излучения, Q – коэффициент качества излучения, который для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принят для рентгеновского и гамма-излучения — 1, для бета-излучения — 1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ — 10, для альфа-излучений с энергией менее 10 МэВ — 20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают, соответственно, в 10 и 20 раз больший поражающий эффект. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв).

Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q = 1 получаем

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бэр.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) – это внесистемная единица эквивалентной дозы, такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения.

Мощность эквивалентной дозы – отношение приращения эквивалентной дозы за какой-то интервал времени. Выражается в зивертах в секунду. Поскольку время пребывания человека в поле излучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражать мощность эквивалентной дозы в микрозивертах в час (мкЗв/час).

Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эффекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает ОЛБ.

Мощность эквивалентной дозы, создаваемая естественным излучением (земного и космического происхождения), колеблется в пределах 1,5 – 2 мЗв/год и плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) от 0,3 до 0,5 мЗв/год. Вот и выходит, что человек в год получает от 2 до 3 мЗв. Эти цифры примерные и зависят от конкретных условий. По другим источникам, они выше и доходят до 5 мЗв/год.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия. В системе СИ единицей экспозиционной дозы является один кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей является рентген (Р), 1 Р = 2,58 • 10 -4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг = 3,876 • 10 3 Р.

Читайте также:  Мощность передатчика wifi keenetic

Мощность экспозиционной дозы – приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ — ампер на килограмм (А/кг). Однако в переходный период можно пользоваться внесистемной единицей — рентген в секунду (Р/сек).

Источник

МОЩНОСТЬ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ, биологический эффект

МОЩНОСТЬ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ — приращение дозы ионизирующего излучения, отнесенное к единице времени, за к-рую это увеличение произошло. М. д. и. (Р) вычисляют по формуле:

где dD — приращение дозы ионизирующего излучения, dt — промежуток времени, в течение к-рого оно происходит.

Мощность экспозиционной и поглощенной дозы излучения выражается соответственно в рентгенах и радах или кратных им единицах, отнесенных к единицам времени (р/сек, р/мин, рад/сек, мрад/сек, мкрад/сек, рад/мин и т. д.). По международной системе единиц (СИ) мощность поглощенной дозы излучения выражается в Гр/с (грей в секунду), мощность эквивалентной дозы излучения — в Зв/с (зиверт в секунду).

Многочисленные экспериментальные и клин, данные свидетельствуют о том, что изменение М. д. и. сопровождается изменениями в биол, эффекте, что учитывается в практике гиг. нормирования, при оценке радиационной опасности, а также при планировании и проведении лучевой терапии.

Основная закономерность влияния М. д. и. на биол, реакции проявляется в уменьшении биол, эффекта при снижении М. д. и. от сотен до долей рад/мин. В диапазоне М. д. и. от единиц до долей рад/мин ее уменьшение вызывает резкое снижение биол, эффекта, в диапазоне М. д. и. от сотен до десятков рад/мин — лишь незначительное его снижение. Нек-рое уменьшение биол, эффекта возможно по мере возрастания М. д. и. до тысяч рад/мин и при мощных импульсных воздействиях.

Диапазон абсолютных значений М. д. и., в к-ром происходит существенное изменение эффекта по сравнению с таковым при остром облучении, неоднозначен при использовании разных биол, объектов и различных критериев оценки поражения.

Уменьшение биол, эффекта при снижении М. д. и. выявляется, напр., при облучении микроорганизмов дрожжей, растений, насекомых, культур тканей. В эксперименте на лаб. животных при определенном уменьшении М. д. и. в нек-рых случаях доза так наз. половинной выживаемости может возрастать более чем в два раза. Критическое значение М. д. и., ниже к-рого начинает существенно снижаться поражающее действие ионизирующего излучения, смещается в сторону уменьшения для тех биол, видов, к-рым свойствен низкий темп восстановительных процессов.

Влияние М. д. и. отражается на величине дозы ионизирующего излучения, вызывающей, напр., лучевую реакцию кожи, нервной системы, кроветворных органов и др. Уменьшение М. д. и. приводит к менее выраженному снижению показателей иммунол, реактивности организма, к меньшему изменению биохим, показателей, характеризующих степень деструктивных изменений после облучения. При снижении М. д. и. от тысяч до единиц рад/мин уменьшается защитный эффект гипоксии, а при меньших М. д. и. гипоксия не сказывается на результатах воздействия ионизирующего излучения.

Степень различий в реакции отдельных тканей организма на изменение М. д. и. в определенных пределах связана с темпом их физиол, регенерации. При уменьшении М. д. и. и, следовательно, удлинении времени лучевого воздействия наибольшее снижение биол, эффекта по сравнению с эффектом при остром облучении происходит в активно обновляющихся тканях при близких по длительности сроках воздействия и циклах обновления клеточных элементов этой ткани. Неодинаковое влияние снижения

М. д. и. на опухолевые и нормальные клетки в связи с различиями в скорости их репопуляции используется в лучевой терапии для увеличения радиотерапевтического интервала (см.).

Влияние М. д. и. на биол, эффект проявляется неодинаково в зависимости от различной линейной передачи энергии (см. Линейная передача энергии); биол, эффективность ионизирующего излучения с высокой линейной передачей энергии (альфа-частицы, тяжелые ионы, нейтроны) мало зависит от М. д. и.

Библиография: Акоев И. Г. Проблемы постлучевого восстановления, с. 82, 183, М., 1970; Вопросы общей радиобиологии (экспериментальные и клинические данные), под ред. М. П. Домшлака, с. 147, М., 1971; Даренская Н. Г. ид р. Относительная биологическая эффективность излучений, с. 173, М., 1968; Нормы радиационной безопасности (НРБ-76), с. 6, М., 1978.

Источник