Меню

Мощность эквивалентной дозы что это

Единицы измерения и дозы радиации

Единицы измерения и дозы радиации

Навигация по статье:

Содержание статьи

В каких единицах измеряется радиация и какие допустимые дозы безопасны для человека. Какой радиационный фон является естественным, а какой допустимым. Как перевести одни единицы измерения радиации в другие.

Допустимые дозы радиации

  • допустимый уровень радиоактивного излучения от естественных источников излучения, иначе говоря естественный радиоактивный фон, в соответствии с нормативными документами, может быть в течении пяти лет подряд не выше чем

В последующие года, радиационный фон должен быть не выше 0,12 мкЗв/час

предельно допустимой суммарной годовой дозой, полученной от всех техногенных источников, является

Величина 1 мЗв/год, суммарно должна включать в себя все эпизоды техногенного воздействия радиации на человека. Сюда входят все типы медицинских обследований и процедур, включает флюорографию, рентген зуба и так далее. Так же сюда относятся полеты на самолетах, прохождение через досмотр в аэропорту, получение радиоактивных изотопов с пищей и так далее.

В чем измеряется радиация

Для оценки физических свойств радиоактивных материалов применяются такие величины как:

  • активность радиоактивного источника (Ки или Бк)
  • плотность потока энергии (Вт/м 2 )

Для оценки влияния радиации на вещество (не живые ткани), применяются:

  • поглощенная доза (Грей или Рад)
  • экспозиционная доза (Кл/кг или Рентген)

Для оценки влияния радиации на живые ткани, применяются:

  • эквивалентная доза (Зв или бэр)
  • эффективная эквивалентная доза (Зв или бэр)
  • мощность эквивалентной дозы (Зв/час)

Оценка действия радиации на не живые объекты

Действие радиации на вещество проявляется в виде энергии, которую вещество получает от радиоактивного излучения, и чем больше вещество поглотит этой энергии, тем сильнее действие радиации на вещество. Количество энергии радиоактивного излучения, воздействующего на вещество, оценивается в дозах, а количество поглощенной веществом энергии называется — поглощенной дозой.

Поглощенная доза — это количество радиации, которое поглощено веществом. В системе СИ для измерения поглощенной дозы используется — Грей (Гр).

1 Грей — это количество энергии радиоактивного излучения в 1 Дж, которая поглощена веществом массой в 1 кг, независимо от вида радиоактивного излучения и его энергии.

1 Грей (Гр) = 1Дж/кг = 100 рад

Данная величина не учитывает степень воздействия (ионизации) на вещество различных видов радиации. Более информативная величина, это экспозиционная доза радиации.

Экспозиционная доза — это величина, характеризующая поглощённую дозу радиации и степень ионизации вещества. В системе СИ для измерения экспозиционной дозы используется — Кулон/кг (Кл/кг).

1 Кл/кг= 3,88*10 3 Р

Используемая внесистемная единица экспозиционной дозы — Рентген (Р):

1 Р = 2,57976*10 -4 Кл/кг

Доза в 1 Рентген — это образование 2,083*10 9 пар ионов на 1см 3 воздуха

Оценка действия радиации на живые организмы

Если живые ткани облучить разными видами радиации, имеющими одинаковую энергию, то последствия для живой ткани будут сильно отличаться в зависимости от вида радиоактивного излучения. Например, последствия от воздействия альфа излучения с энергией в 1 Дж на 1 кг вещества будут сильно отличаться от последствий воздействия энергии в 1 Дж на 1 кг вещества, но только гамма излучения. То есть при одинаковой поглощенной дозе радиации, но только от разных видов радиоактивного излучения, последствия будут разными. То есть для оценки влияния радиации на живой организм недостаточно просто понятия поглощенной или экспозиционной дозы радиации. Поэтому для живых тканей было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза — это поглощённая живой тканью доза радиации, умноженная на коэффициент k, учитывающий степень опасности различных видов радиации. В системе СИ для измерения эквивалентной дозы используется — Зиверт (Зв).

Используемая внесистемная единица эквивалентной дозы — Бэр (бэр): 1 Зв = 100 бэр.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение) 1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение) 1
Нейтроны с энергией 20 МэВ (нейтронное излучение) 5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи) 5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение) 20

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Для более лучшего понимания, можно немного по-другому дать определение «эквивалентной дозы радиации»:

Эквивалентная доза радиации — это количество энергии поглощённое живой тканью (поглощенная доза в Грей, рад или Дж/кг) от радиоактивного излучения с учетом степени воздействия (наносимого вреда) этой энергии на живые ткани (коэффициент К).

Допустимые нормы радиации

Допустимые нормы радиации

В России, с момента аварии в Чернобыле, наибольшее распространение имела внесистемная единица измерения мкР/час, отражающая экспозиционная дозу, которая характеризует меру ионизации вещества и поглощенную им дозу. Данная величина не учитывает различия в воздействии разных видов радиации (альфа, бета, нейтронного, гама, рентгеновского) на живой организм.

Наиболее объективная характеристика это — эквивалентная доза радиации, измеряемая в Зивертах. Для оценки биологического действия радиации в основном применяется мощность эквивалентной дозы радиации, измеряемая в Зивертах в час. То есть это оценка воздействия радиации на организм человека за единицу времени, в данном случае за час. Учитывая, что 1 Зиверт это значительная доза радиации, для удобства применяют кратную ей величину, указываемую в микро Зивертах — мкЗв/час:

1 Зв/час = 1000 мЗв/час = 1 000 000 мкЗв/час.

Могут применяться величины, характеризующие воздействия радиации за более длительный период, например, за 1 год.

К примеру, в нормах радиационной безопасности НРБ-99/2009 (пункты 3.1.2, 5.2.1, 5.4.4), указана норма допустимого воздействия радиации для населения от техногенных источников 1 мЗв/год.

В нормативных документах СП 2.6.1.2612-10 (пункт 5.1.2) и СанПиН 2.6.1.2800-10 (пункт 4.1.3) указаны приемлемые нормы для естественных источников радиоактивного излучения, величиной 5 мЗв/год. Используемая формулировка в документах — «приемлемый уровень», очень удачная, потому что он не допустимый (то есть безопасный), а именно приемлемый.

Но в нормативных документах есть противоречия по допустимому уровню радиации от природных источников. Если просуммировать все допустимые нормы, указанные в нормативных документах (МУ 2.6.1.1088-02, СанПиН 2.6.1.2800-10, СанПиН 2.6.1.2523-09), по каждому отдельному природному источнику излучения, то получим, что радиационный фон от всех природных источников радиации (включая редчайший газ радон) не должен составлять более 2,346 мЗв/год или 0,268 мкЗв/час. Это подробно рассмотрено в статье «Источники радиоактивных излучений». Однако в нормативных документах СП 2.6.1.2612-10 и СанПиН 2.6.1.2800-10 указана приемлемая норма для природных источников радиации в 5 мЗв/год или 0,57 мкЗ/час.

Как видите, разница в 2 раза. То есть к допустимому нормативному значению 0,268 мкЗв/час, без всяких обоснований применен повышающий коэффициент 2. Это скорее всего связано с тем, что нас в современном мире стали массово окружать материалы (прежде всего строительные материалы) содержащие радиоактивные элементы.

Обратите внимание, что в соответствии с нормативными документами, допустимый уровень радиации от естественных источников излучения 5 мЗв/год, а от искусственных (техногенных) источников радиоактивного излучения всего 1 мЗв/год.

Получается, что при уровне радиоактивного излучения от искусственных источников свыше 1 мЗв/год могут наступить негативные воздействия на человека, то есть привести к заболеваниям. Одновременно нормы допускают, что человек может жить без вреда для здоровья в районах, где уровень выше безопасного техногенного воздействия радиации в 5 раз, что соответствует допустимому уровню радиоактивного естественного фона в 5мЗв/год.

Читайте также:  Коэффициенты осаго по мощности двигателя 2020

По механизму своего воздействия, видам излучения радиации и степени ее действия на живой организм, естественные и техногенные источники радиации не отличаются.

Все же, о чем говорят эти нормы? Давайте рассмотрим:

  • норма в 5 мЗв/год, указывает, что человек в течении года может максимально получить суммарную дозу радиации, поглощённую его телом в 5 мили Зиверт. В эту дозу не входят все источники техногенного воздействия, такие как медицинские, от загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами, утечки радиации на АЭС и т.д.
  • для оценки, какая доза радиации допустима в виде фонового излучения в данный момент, посчитаем: общую годовую норму в 5000 мкЗв (5 мЗв) делим на 365 дней в году, делим на 24 часа в сутки, получим 5000/365/24 = 0,57 мкЗв/час
  • полученное значение 0,57 мкЗв/час, это предельно допустимое фоновое излучение от природных источников, которое считается приемлемым.
  • в среднем радиоактивный фон (он давно уже не естественный) колеблется в пределах 0,11 — 0,16 мкЗв/час. Это нормальный фон радиации.

Можно подвести итог по допустимым уровням радиации, действующим на сегодняшний день:

  • По нормативной документации, предельно допустимый уровень радиации (радиационный фон) от природных источников излучения может составлять 0,57 мкЗ/час.
  • Если не учитывать не обоснованный повышающий коэффициент, а также не учитывать действие редчайшего газа — радона, то получим, что в соответствии с нормативной документацией, нормальный радиационный фон от природных источников радиации не должен превышать 0,07 мкЗв/час
  • предельно допустимой нормативной суммарной дозой, полученной от всех техногенных источников, является 1 мЗв/год.

Можно с уверенность утверждать, что нормальный, безопасный радиационный фон в пределах 0,07 мкЗв/час, действовал на нашей планете до начала промышленного применения человеком радиоактивных материалов, атомной энергетики и атомного оружия (ядерные испытания).

А в результате деятельности человека, мы теперь считаем приемлемым радиационный фон в 8 раз превышающий естественное значение.

Стоит задуматься, что до начала активного освоения человеком атома, человечество не знало, что такое раковые заболевания в таком массовом количестве, как это происходит в современном мире. Если до 1945 года в мире регистрировались раковые заболевания, то их можно было считать единичными случаями по сравнению со статистикой после 1945 года.

Задумайтесь, по данным ВОЗ (всемирной организации здравоохранения), только в 2014 году на нашей планете умерли около 10 000 000 человек от раковых заболеваний, это почти 25% от общего количества умерших, то есть фактически каждый четвертый умерший на нашей планете, это человек умерший от ракового заболевания.

Так же по данным ВОЗ, ожидается, что в ближайшие 20 лет, число новых случаев заболевания раком будет увеличено примерно на 70% по сравнению с сегодняшним днем. То есть рак станет основной причиной смертности. И как бы тщательно, правительство государств с атомной энергетикой и атомным оружием, не маскировали бы общую статистику по причинам смертности от раковых заболеваний. Можно уверенно утверждать, что основной причиной раковых заболеваний, является воздействие на организм человека радиоактивных элементов и излучений.

Для перевода мкР/час в мкЗв/час можно воспользоваться упрощенной формулой перевода:

1 мкР/час = 0,01 мкЗв/час

1 мкЗв/час = 100 мкР/час

0,10 мкЗв/час = 10 мкР/час

Указанные формулы перевода — это допущения, так как мкР/час и мкЗв/час характеризуют разные величины, в первом случае это степень ионизации вещества, во втором это поглощённая доза живой тканью. Данный перевод не корректен, но он позволяет хотя бы приблизительно оценить риск.

Перевод величин радиации

Для перевода величин, введите в поле нужное значение и выберете исходную единицу измерения. После ввода значения, остальные величины в таблице будут вычислены автоматически.

Единицы измерения, применяемые в СМИ

Единицы измерения, применяемые в СМИ

Часто, при публичном объявлении информации о радиационном загрязнении, официальными структурами осознано применяются величины, которые не позволяет объективно оценить степень угрозы. Например, при освещении аварии АЭС Фукусима-1 в Японии, приводятся данные по плотности загрязнения почвы или воды радиоизотопами в Беккерелях на единицу объема, или указывается активность радиоизотопов в Кюри. Данные величины характеризуют лишь сам радиоактивный изотоп, указывая на количество распадов ядер элемента за единицу времени и не дают представления о его потенциальном воздействии на вещество или живые организмы.

Более объективной величиной, которая позволяет оценить степень опасности радиоактивного загрязнения, является указание эквивалентной дозы в Зивертах (Зв), мили Зивертах (мЗв) или микро Зивертах (мкЗв).

Это делается СМИ осознано, потому что, если было бы указано, что радиационный фон в Фукусиме составляет 100 мЗв/час (зарегистрированный факт), это равно 100 000 мкЗв/час, каждый может его сравнить с нормальным радиационным фоном для техногенных источников и понять, что радиационное загрязнение примерно в 1 000 000 раз выше допустимого уровня, который в соответствии с нормативным документом НРБ-99/2009, должен составлять 0,11 мкЗв/час или что соответствует 1000 мкЗв/год или 1 мЗв/год. Это означает, что при нахождении в зоне действия радиации в течении 30 минут, человек получит единовременную дозу радиации, которую он мог получать в течении всей своей жизни. То есть организм подвергся огромному сконцентрированному по времени энергетическому воздействию, что с большой вероятностью может привести к онкологии.

Другие единицы измерения радиации

  • Активность радиоактивного источника — ожидаемое число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени. Измеряется:
  • Беккерель (Бк) — единица в системе СИ.
    1 Бк = 1 распад/с
  • Кюри (Ки) — внесистемная единица.
    1 Ки = 3,7*10 10 Бк

Перевод величин радиоактивного распада

Для перевода величин, введите в поле нужное значение и выберете исходную единицу измерения. После ввода значения, остальные величины в таблице будут вычислены автоматически.

Видео: Единицы измерения и дозы радиации

Термины и определения

Радиация или ионизирующее излучение — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации. Излучение радиации происходит при распаде атомов вещества или при их синтезе.

Радиоактивный распад — это самопроизвольное изменение состава или внутреннего строения нестабильных атомных ядер путем испускания микрочастиц атомов или элементов, составляющих эти частицы (фотон).

Постоянная распада — статистическая вероятность распада атома за единицу времени.

Период полураспада — промежуток времени, в течении которого распадается половина данного количества радионуклида.

Эффективная эквивалентная доза — эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающая разную чувствительность различных тканей живого организма к радиации.

Мощность дозы — это изменение дозы за единицу времени.

Источник



РАЗДЕЛ 3
ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ

Автор-составитель:к.ф.-м.н. Л.И. Клочкова

3.1. Система дозиметрических величин

Результат воздействия ионизирующих излучений на исследуемые объекты заключается в физико-химических или биологических изменениях в этих объектах. Цель дозиметрии — измерение и теоретические расчеты дозиметрических величин для оценки радиационного эффекта. Главная цель радиационной безопасности — обеспечить условия использования источников ионизирующего излучения, при которых вред для человека от возможных радиационных эффектов был бы приемлемым.

Читайте также:  Стерео усилитель мощности 100вт

В Нормах радиационной безопасности НРБ–99 [1] и Основных санитарных правилах ОСПОРБ–99 [2] сформулированы общие требования к организации и проведению дозиметрического контроля облучения персонала. При этом система контроля обеспечения радиационной безопасности персонала должна отвечать требованиям, которые выработаны международным сообществом [3–23].

Методология контроля радиационной безопасности опирается на современную систему дозиметрических величин [24–40], которая включает:

физические величины, являющиеся характеристиками источников, полей ионизирующего излучения и их взаимодействия с веществом;

нормируемые величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия излучения на человека;

операционные величины, являющиеся величинами, однозначно определяемыми через физические характеристики поля излучения в точке или через физико-химические характеристики аэрозоля в точке; эти величины максимально приближены к соответствующим нормируемым величинам в стандартных условиях облучения и предназначены для консервативной оценки нормируемых величин при дозиметрическом контроле.

3.1.1.Физические величины

Основной величиной в дозиметрии является поглощенная доза. Поглощенная доза D равна отношению средней энергии , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm этого вещества:

В системе СИ единицей поглощенной дозы является Гр (грей). 1 Гр = 1Дж/кг. Внесистемная единица поглощенной дозы — рад * . 1 рад = 10 –2 Гр.

Средняя доза. Энергия может быть усреднена по любому определенному объему, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии e, переданной объему, деленной на массу этого объема m:

Мощность поглощенной дозы D равна производной от поглощенной дозы по времени:

где dD — приращение поглощенной дозы за интервал времени dt.

В системе СИ единицей мощности поглощенной дозы является Гр/с.

Экспозиционная доза X рентгеновского или g -излучения равна отношению суммарного заряда D Q всех ионов одного знака, создаваемых корпускулярным излучением (сопряженным с электромагнитным) в элементарном объеме воздуха при нормальных условиях, к массе D m воздуха в этом объеме:

Если выполняется условие «электронного равновесия», то экспозиционная доза в воздухе эквивалентна поглощенной дозе. Под электронным равновесием понимается такое взаимодействие излучения со средой, при котором энергия излучения, поглощенная в некотором объеме среды, равна суммарной кинетической энергии электронов, образовавшихся в результате взаимодействия g -излучения с веществом. Электронное равновесие может иметь место при облучении потоком g -квантов неограниченно протяженной, однородной по атомному составу и плотности среды (например воздуха).

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является Кл/кг (кулон на килограмм). В условиях электронного равновесия дозе 1 Кл/кг соответствует поглощенная доза 33,85 Гр в воздухе или 36,9 Гр в биологической ткани (различные коэффициенты поглощения).

Внесистемная единица экспозиционной дозы — Р * (рентген). 1 Р = 2,58 × 10 –4 Кл/кг. Поскольку 1 Р соответствует образованию 2,08 × 10 9 пар ионов в 1 см 3 воздуха, то, принимая энергию образования пары ионов в воздухе равной 34 эВ, получим, что 1 Р = 8,8 × 10 –3 Гр.

В процессе перехода на единицы СИ экспозиционная доза подлежит изъятию из употребления [41]. Причины такого решения следующие:

экспозиционная доза была введена только для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях смешанного излучения;

область использования экспозиционной дозы ограничена энергией Е g £ 3 МэВ;

нецелочисленные коэффициенты связи между внесистемными единицами и единицами СИ могут быть причиной многочисленных ошибок.

Мощность экспозиционной дозы равна производной от экспозиционной дозы по времени

где dX — приращение экспозиционной дозы за интервал времени dt.

В системе СИ единицей мощности экспозиционной дозы является А/кг.

3.1.1.3. Линейная передача энергии

Линейная передача энергии L (ЛПЭ) равна отношению средней энергии , переданной веществу заряженной частицей при столкновении с электронами на элементарном пути dx, к длине этого пути:

Единица ЛПЭ — кэВ/мкм.

Флюенс частиц Ф равен отношению числа частиц dN, проникающих в элементарную сферу, к площади центрального сечения dS этой сферы:

В системе СИ единица флюенса — м –2 .

3.1.1.5. Плотность потока частиц

Плотность потока частиц j равна флюенсу за единицу времени:

В системе СИ единица плотности потока — м –2 × с –1 .

3.1.2. Нормируемые величины

3.1.2.1. Доза в органе или ткани

Доза в органе или ткани DT равна средней поглощенной дозе в определенном органе или ткани человеческого тела:

где D — поглощенная доза в элементе массы dm; mT — масса органа или ткани.

3.1.2.2. Эквивалентная доза в органе или ткани

Найдено, что одинаковые поглощенные дозы от различных видов излучений оказывают различное биологическое воздействие на живой организм. Для того, чтобы учесть эти различия, вводят понятие эквивалентная доза в органе или ткани.

Эквивалентная доза HT, полученная органом или тканью Т, равна поглощенной дозе DT,R в органе или ткани T, умноженной на соответствующий взвешивающий коэффициент WR для данного вида излучения R. При воздействии на тело человека различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами WR эквивалентная доза в органе или ткани определяется как сумма эквивалентных доз в органе или ткани для этих видов излучения:

Взвешивающие коэффициенты WR (табл. 3.1) не зависят от облучаемого органа или ткани. Значения WR определены в зависимости от вида и энергии излучения и характеризуют источник излучения. Взвешивающие коэффициенты WR предназначены для определения нормируемых величин.

Взвешивающие коэффициенты WR для основных видов излучения

от 10 до 100 кэВ

от 100 кэВ до 2 МэВ

В табл. 3.1 приведены значения WR для излучения, падающего на тело, а в случае внутреннего облучения — испускаемого при ядерном превращении. Облучению с равными эквивалентными дозами в органе или ткани соответствуют равные ущербы.

В системе СИ единицей эквивалентной дозы является Зв (зиверт). 1 Зв = 1 Дж/кг.

Мощность эквивалентной дозы в органе или ткани равна производной от эквивалентной дозы по времени

где dH Т — приращение эквивалентной дозы в органе или ткани за интервал времени dt.

В системе СИ единицей мощности эквивалентной дозы является Зв/с (зиверт в секунду).

3.1.2.3. Ожидаемая эквивалентная доза при внутреннем облучении

Ожидаемая эквивалентная доза H Т( t ) при внутреннем облучении человека равна

где мощность эквивалентной дозы в органе или ткани Т к моменту времени t; t — момент поступления радиоактивного вещества в организм; t — время, прошедшее после поступления радиоактивного вещества в организм.

Значение t соответствует ожидаемой оставшейся продолжительности жизни человека. Принято, что t = 50 лет для взрослых лиц старше 20 лет. Когда время t не определено, его следует принять равным 50 годам для взрослых и 70 годам для детей.

В системе СИ единицей ожидаемой эквивалентной дозы является Зв (зиверт).

Эквивалентная доза в органе или ткани равна сумме эквивалентной дозы внешнего облучения и ожидаемой эквивалентной дозы внутреннего облучения.

Читайте также:  Определить мощность кольцевого сечения

Мощность эквивалентной дозы внутреннего облучения в органе (ткани) T от радионуклида V, содержащегося в органе (ткани)-источнике S, равна [31]:

где S орган, являющийся источником излучения; V ¢ — радионуклиды цепи распада материнского радионуклида V; a(t|S)V ¢ — активность в момент времени t радионуклида V ¢ , содержащегося в органе-источнике S; R — вид ионизирующего излучения, испускаемого при превращении радионуклида, содержащегося в органе-источнике S; YR,V — выход излучения вида R на одно ядерное превращение радионуклида V; e R — энергия излучения типа R; f(t, e R|T ¬ S)R — поглощенная в органе (ткани) Т доля энергии e R, выделившейся в органе-источнике S к моменту времени t; WR — взвешивающий коэффициент; mT(t) — масса органа (ткани) Т к моменту времени t.

Суммирование производится по всем органам-источникам S; по всем радионуклидам V ¢ цепи распада материнского радионуклида V, возникающим в органах-источниках в результате превращения и перемещения материнского радионуклида; по всем видам ионизирующих излучений R, испускаемых при превращениях радионуклидов, содержащихся в органе-источнике S. Зависимость от времени функций f(t, e R|T ¬ S)R и mT(t) в выражении (3.13) определяется изменением с возрастом размеров и массы органов тела человека.

Эффективная доза Е равна сумме произведений взвешивающих коэффициентов WT для органов или тканей на эквивалентные дозы HT, полученные этими органами или тканями:

Эффективная доза Е является величиной, которая используется как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека или отдельных его органов и тканей с учетом их различной радиочувствительности. Облучению с равными эффективными дозами соответствуют равные ущербы. Числовые коэффициенты WT (табл. 3.2) установлены примерно равными отношению эквивалентной дозы равномерного облучения всего тела к эквивалентной дозе облучения органа, при которых ожидается один и тот же ущерб.

Взвешивающие коэффициенты WT для различных тканей и органов человека

Источник

Эквивалентная и эффективная дозы

Для описания воздействия излучения на человека используют более точные и универсальные величины — эквивалентную дозу и эффективную дозу. Причина, по которой необходимо введение этих двух понятий, проста — для живых организмов и биологических тканей эффект, создаваемый излучением, зависит не только от энергии, поглощенной этим организмом или тканью. То есть для описания действия излучения на живые организмы недостаточно знания только поглощенной дозы.

Из-за различной ионизирующей способности α, β и γ – излученя и нейтронов они даже при одной и той же поглащенной дозе оказывают разное поражающее действие. Так, 1 мкГр, полученный организмом (тканью, органом), например, от альфа-излучения, значительно опаснее, чем тот же 1 мкГр, полученный от бета- или гамма-излучения.

Для характеристики относительной биологической опасности данного вида излучения используют взвешивающий коэффициент WR, определенный для каждого вида излучения. Для основных видов значения взвешивающих коэффициентов приведены в таблице.

Эквивалентная доза Н в органе или ткани равна произведению взвешивающего коэффициента для данного вида излучения WR на поглощенную дозу D, полученную органом или тканью от излучения R:

Если поле излучения состоит из разных видов излучения, то эквивалентная доза равна сумме эквивалентных доз, полученных данным органом или тканью Т от каждого из видов излучения R:

Таким образом, эквивалентная доза учитывает не только энергию, поглощенную живой тканью, но и опасность облучения данным видом радиации.

В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Внесистемная единица — бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Например, если легкие двух человек в результате облучения получили дозу 0,1 Гр, одинакова ли опасность для этих людей от такого облучения? На этот вопрос невозможно ответить, если неизвестно, от какого именно излучения получена доза. А если легкие двух человек получили дозу 1 Зв, одинакова ли опасность для них от такого облучения. Да. Причем вопрос о виде излучения уже не стоит, поскольку в размерности «Зв» вид излучения уже учтен.

Различные органы и ткани организма имеют различную чувствительность к облучению. Это означает, что облучение разных органов или тканей одной и той же эквивалентной дозой (то есть одним и тем же видом излучения) приводит к различным последствиям с точки зрения дальнейшего функционирования этого органа или ткани. Для того, чтобы учесть это, вводятся взвешивающие коэффициенты органов и тканей WT, приведенные в таблице.

Эффективная доза Еравна сумме произведений взвешивающего коэффициента WT для органа (ткани) Т на эквивалентную дозу Н, полученную органом (тканью):

Используется как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела или отдельных органов с учетом их радиочувствительности.

При облучении нескольких органов: E = ∑WT∙H

При равномерном облучении всего тела эффективная доза облучения равна эквивалентной дозе, то есть WT в этом случае равен 1.

Итак, эффективная доза учитывает все параметры, определяющие биологические последствия облучения: поглощенную энергию излучения, опасность данного вида облучения, чувствительность облучаемого объекта к воздействию радиации. Таким образом, эффективная доза — это мера биологической опасности облучения.

Эффективная доза, так же, как эквивалентная, измеряется в зивертах.

Эффективная и эквивалентная дозы являются мерой неблагоприятного воздействия излучения на организм человека и их предельно допустимые значения положены в основу нормативно-правовой базы обеспечения радиационной безопасности населения и профессионалов.

Соответственно, размерность мощности эквивалентной и эффективной дозы — Зв/с (зиверт в секунду), мЗв/ч (милизиверт в час) и т.п.

Отметим, что в современных источниках информации, в дозиметрических приборах и все чаще в средствах массовой информации для описания радиационной обстановки (радиационного фона) используется уже не мощность экспозиционной дозы (в мкР/ч), а мощность эквивалентной дозы (обычно в мкЗв/ч).

В частном, но наиболее распространенном, случае, когда идет об электромагнитном излучении (гамма-, рентгеновском) и равномерном облучении всего тела, получаем WR = 1 и WT = 1, то есть 1 Гр paвен 1 Зв эффективной дозы. Тогда:

10 мкР/ч = 0,093 мкГр/ч = 0,093 мкЗв/ч

0,1 мкЗв/ч = 0,8 мЗв/год.

Для оценки последствий облучения группы людей (персонала какого-либо предприятия, жителей данной местности, населения Земли и т. п.) используется понятие коллективной эффективной дозы. Она равна сумме доз, полученных каждым представителем группы. Ее рассчитывают по формуле:

, где N число людей в группе облученных людей, Е – эффективная доза, полученная каждым из этих людей.

Единица коллективной эффективной дозы — человеко-зиверт (чел.-Зв). То есть, если 100 человек получили дозу 0,01 Зв, то коллективная доза составит 1 чел.-Зв. Часто коллективная доза является оценочной величиной и определяется, исходя из средних индивидуальных доз. Поскольку считается, что вероятность неблагоприятных для здоровья последствий облучения (онкологических заболеваний) пропорциональна эффективной дозе, то коллективная доза может характеризовать число возможных заболеваний в данной группе. Считают, что коллективная эффективная доза 20 чел.-Зв приводит к одному онкологическому заболеванию. Другими словами, если, например, 100 человек получили по 0,2 Зв или 100 000 человек по 0,2 мЗв, то в обоих случаях последствия одинаковы, а именно — одно заболевание.

Так же, зная эту величину можно оценивать масштабы радиационного поражения, применяя статистические методы усреднения и понятие радиационного риска.

Источник