Меню

Определить мощность эквивалентной дозы гамма излучения

Радиация, экспозиционная доза, мощность дозы

Радиация или ионизирующее излучение

Это вид излучения, который для человека не заметен, но постоянно присутствует в окружающей его среде в виде радиационного фона, в воздухе, строительных материалах, продуктах и т.д. или в виде излучения непосредственно от самих источников ионизирующего излучения (радиоактивные изотопы).

В настоящее время для контроля за радиационной обстановкой и воздействия радиации на биологическую среду выпускаются, как бытовые дозиметры, профессиональные дозиметры так и специальное дозиметрическое оборудование для фиксации малых доз радиации.

Гамма- или рентгеновское излучение образует в среде определенное количество ионов. Так как поглощенная энергия расходуется на ионизацию среды, то для измерения ее необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся под действием излучения. Однако измерить число пар ионов непосредственно в глубине тканей живого организма сложно. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-излучения, действующего на объект, определяют сначала экспозиционную дозу в воздухе, а затем расчетным путем определяют поглощенную дозу для тканей и органов организма.

Экспозиционную дозу определяют по ионизирующему действию излучения в определенной массе воздуха и только при значениях энергии рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне от десятков килоэлектронвольт до трех мегаэлектронвольт.

Экспозиционная доза

Это количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия.

Экспозиционная доза рассчитывается только для рентгеновского и гамма-излучения, ибо только кванты этих излучений достаточно долгопробежные и могут создавать равномерное наружное облучение.
Альфа- и бета-излучения короткопробежные, большая их часть поглощается одеждой и кожей, и не представляют большой опасности для внутренних органов.

За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят один кулон электрического заряда в одном килограмме облучаемого воздуха.
Кл/кг, это такая экспозиционная доза рентгеновских и гамма-лучей, под действием которой в 1 кг сухого воздуха образуется число пар ионов, суммарный заряд каждого знака которых равен одному кулону. Это число составляет 6,24х1018 пар ионов.

На практике до сих пор применяют внесистемную единицу экспозиционной дозы – рентген.

Рентген (Р), единица экспозиционной дозы, при которой в 1 см 3 воздуха (0,001293г) при нормальных условиях (00 С и 1013 ГПА) образуется 2,082 х 109 пар ионов. Обычно используют производные рентгена – дробные доли: миллирентген – мР (тысячные доли рентгена), микрорентген – мкР (миллионные доли рентгена (мкР = 10-6 Р, мР = 10-3 Р).

При определении действия радиации на какую-либо среду (особенно при облучении живого организма) необходимо учитывать не только общую дозу, но и время, за которое она получена. Поэтому вводится понятие мощность дозы.

Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации)

Это доза, отнесенная к единице времени: Р/ч, мР/ч, мкР/ч.
В Международной системе единиц мощность экспозиционной дозы выражается в Кл/кг х с или А/кг (ампер на кг).

Взаимосвязь между единицами экспозиционной дозы следующая:

  • 1 Кл/кг = 3876Р;
  • 1 Р = 2,58 х 10 -4 Кл/кг.

Эквивалентная доза

Поглощенная доза облучения, которая учитывает особенности действия любого вида ионизирующего излучения на биологическую ткань (или орган) человека.
Использовать само понятие эквивалентной дозы можно только для целей радиационной безопасности человека и в отношении низких доз облучения.
При более высоких дозах следует применять понятие поглощенной дозы.

Эффективная доза

Величина ионизирующего излучения, используемая, как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом возникновения в них отдаленных неблагоприятных эффектов излучения.

Единицы измерения эквивалентной и эффективной дозы:

  • Единица в системе СИ, Дж/кг, зиверт (Зв);
  • Внесистемная единица, бэр, рэм

Взаимосвязь между единицами эквивалентной и эффективной дозы следующая:

  • 1 Зв = 100 бэр

При радиационном контроле (оценке радиационной опасности обстановки), как правило используются понятия эффективной и эквивалентной дозы.

В оценке воздействия радиации на биологические объекты, как правило используется понятие поглощенной дозы.

Источник



Уровень радиации, доза облучения, мощность дозы

date image2015-04-01
views image13430

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:  Мощность нечетного множества подмножества

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:  Измерение мощности усилителя осциллографом

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

Расчет эквивалентных доз внешнего гамма-облучения людей по измеренной начальной активности

Рассчитаем мощность экспозиционной дозы в начале облучения:

=15 Аs = 15 . 34 = 510 мкР/ч,

где Аs = 34 Ки/км 2 по табл.10.1 для варианта №36.

Определяем мощность экспозиционной дозы в конце облучения:

= 15 · Аs/ 2 t /Т = 510/2 70/30 = 101,2 мкР/ч,

Где t = 70 лет по табл.10.1 для варианта №36,

T = 30 лет — период полураспада цезия-137.

Находим величину экспозиционной дозы по формуле:

Х = (510 + 101,2) . 70 . 365 . 24 . 10 -6 /2 = 187,4 Р,

где t из летпреобразовано в часы, а мкР в Р.

Вычисляем эквивалентную дозу внешнего гамма-облучения Н γ :

Н γ = 0,96 Х = 0,96 . 187,4 = 179,9 бэр.

Эта доза в 1,8 – 2,6 раза превышает дозу в 70 – 100 бэр, при которой возможно заболевание хронической лучевой болезнью. Необходимо ограничить время пребывания населения на открытой местности вне зданий

24/2,6 = 9,23 часами в сутки.

Расчет эквивалентных доз внутреннего облучения

С помощью дозовых коэффициентов

Определяем годовую мощность эквивалентной дозы при поступлении радиоактивных веществ с водой, пищей и воздухом:

= Big · Аv · v +Big · Аm · M = 1,4 . 10 -5 . 300 . 0,4 + 1,4 . 10 -5 . 750 . 0,9 =

где: Аv = 300 Бк/л объемная активность молока;

Аm = 750 Бк/кг удельная активность потребляемой говядины;

v = 0,4 л/сутки – объем потребляемого молока в сутки;

M=0,9 кг/сутки масса потребляемой говядины в сутки;

Big = 1,4 . 10 -5 мЗв/Бк – дозовый коэффициент для цезия-137,

взяты из табл.10.1 для варианта №36.

Эквивалентную дозу внутреннего облучения рассчитываем по формуле:

Нвнут = ·t=0,0113 . 365 = 4,1245 Зв,

где t = 365 суток в году.

Полученное значение дозы Нвнут сравниваем с предельно допустимой дозой для населения, взятой из НРБ-2000. Так как доза не превышает 5 мЗв/год, то считается, что НРБ-2000 соблюдаются и ненужно принимать меры радиационной защиты.

Таблица 10.1

Исходные данные для решения задач

Номер варианта Задача 5.1
Г, [(Р · см 2 ) / (ч · мКи)]; А, мКи t, ч R, см
3,24 (цезий-137)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
3,24 (цезий-137)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
3,24 (цезий-137)
9,03 (радий-226)
13,85 (кобальт-60)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)
3,24 (цезий-137)
13,85 (кобальт-60)
9,03 (радий-226)

Продолжение таблицы 10.1

Номер варианта Задача 5.2 Задача 5.3
А0S, Ки/км 2 t, лет V,литр молока в сутки М, кг/сутки Av, Бк/л Am, Бк/кг Big, мЗв/Бк Продукты питания
0,2 1, 4 ·10 –5 говядина
0,5 0,5 1, 4 ·10 –5 баранина
2,2 1, 4 ·10 –5 овощи
1,5 1, 4 ·10 –5 птица
0,2 0,2 1, 4 ·10 –5 грибы
0,3 3,5 ·10 –5 молоко
0,1 0,1 1, 4 ·10 –5 грибы
0,25 1,5 1, 4 ·10 –5 овощи
1,5 1,7 1, 4 ·10 –5 овощи
1,3 0,5 1, 4 ·10 –5 говядина
1,2 0,8 1, 4 ·10 –5 свинина
1,9 0,3 1, 4 ·10 –5 баранина
1,2 0,7 1, 4 ·10 –5 говядина
0,5 1,0 1, 4 ·10 –5 фрукты
0,65 3,5 ·10 –5 молоко
1,27 1,3 1, 4 ·10 –5 овощи
2,2 1,25 1, 4 ·10 –5 картофель
1,33 1, 4 ·10 –5 овощи
0,56 0,85 1, 4 ·10 –5 овощи
1,36 0,5 1, 4 ·10 –5 баранина
1,8 0,2 1, 4 ·10 –5 клюква
1,2 0,5 3,5 ·10 –5 картофель
1,5 0,5 1, 4 ·10 –5 творог
1,7 0,6 3,5 ·10 –5 мука
1,0 1,3 1, 4 ·10 –5 овощи
0,5 3,5 ·10 –5 молоко
0,4 0,5 1, 4 ·10 –5 фрукты
0,8 0,2 1, 4 ·10 –5 черника
1,0 0,1 1, 4 ·10 –5 земляника
2,0 0,3 1, 4 ·10 –5 баранина
1,1 0,4 1, 4 ·10 –5 картофель
0,6 0,6 1, 4 ·10 –5 творог
0,9 0,7 1, 4 ·10 –5 овощи
0,3 0,2 1, 4 ·10 –5 свинина
0,7 3,5 ·10 –5 молоко
0,4 0,9 1, 4 ·10 –5 говядина
Читайте также:  Гэс первая по мощности

Примечание. Big, = 1, 4 · 10 –5 мЗв/Бк – для цезия-137; Big, = 3,5 · 10 –5 мЗв/Бк – для стронция-90

Окончание таблицы 10.1

Задача 5.4
Номер вариа-нта А, Ки/км 2 tн, лет tк, лет tд, ч Кжд tп, ч Кпз tм, ч Принятые допущения
1.Треж = 24 ч 1. В задаче не учитываются время пребывания в защитных сооружениях и коэффициент защищенности защитного сооружения. 2. В задаче не учитываются время пребывания и коэффициент защищенности при поездке в транспорте
7,5
0,5
7,7
0,5
0,5

Таблица 10.2

ОТЧЕТ

О выполнении расчетной работы по теме

«Расчет доз радиоактивного облучения»

студента _______________ учебной группы №_______. Вариант N___

Номер задачи Определяемые параметры Результат
5.1 Мощность дозы, Р/ч
Экспозиционная доза, Р
Поглощенная доза в воздухе, рад
Поглощенная (эквивалентная) доза в биологической ткани, рад (бэр)
Результаты сравнения с Ндоп для профессионалов
Предложения по радиационной защите
5.2 Мощность экспозиционной дозы в начале облучения, мкР/ч
Мощность экспозиционной дозы чрез t , мкР/ч
Экспозиционная доза за t лет, Р
Эквивалентная доза за t лет, мЗв
Степень лучевой болезни
5.3 Годовая мощность эквивалентной дозы внутреннего облучения
Годовая эквивалентная доза внутреннего облучения
Суммарная эквивалентная доза внешнего и внутреннего облучения
Результаты сравнения с Ндоп для населения. Предложения по радиационной защите
5.4 Мощность поглощенной дозы
Поглощенная доза внешнего облучения
Поглощенная доза внутреннего облучения
Суммарная поглощенная доза внутреннего и внешнего облучения
Предложения по радиационной защите

Зависимость линейного коэффициента ослабления

Гамма- и бета-излучения воздухом от энергии излучения

Характеристики излучений Виды излучения
Бета-излучение Гамма-излучение
Энергия Е, МэВ 0,51 0,52 0,55 2,27 0,66
μ, 1/см · 10 –4 1,102 1,098 1,082 0,540 1,013

Литература

1. Сидоренко А. В., Пустовит В.Т.Практикум по курсу «Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность» – Мн.: Акад. упр. при Президенте Респ. Беларусь, 2007.

2. Нормы радиационной безопасности НРБ–2000. Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь. 2000. №35. 8/3037.

3. Батырев, В. А., Бусел, А. В., Дорожко, С. В. Методическое пособие по радиационной безопасности и радиационной экологии для студентов технических и технологических вузов Республики Беларусь.– Мн., 1992.

4. Саечников, В.А. , Зеленкевич, В.М. Основы радиационной безопасности. – Мн., 2002.

5. Дорожко С.В. и др. Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность: пособие. В 3 ч. Ч.1.Чрезвычайные ситуации и их предупреждение. – Мн.: Дикта, 2009.

6. Дорожко С.В. и др. Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность: пособие. В 3 ч. Ч.2. Система выживания населения и защита территорий в чрезвычайных ситуациях. – Мн.: Дикта, 2009.

7. Дорожко, С.В., Бубнов, В.П., Пустовит, В.Т. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность. Пособие в 3 ч. Ч.3 Радиационная безопасность– Мн.: Дикта, 2009.

8. Постник М.И. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях.- Мн.: Выш. шк., 2003.

9. Мархоцкий Я.Л. Основы защиты населения в чрезвычайных ситуациях.- Мн.: Выш. шк., 2004

10. О радиационной безопасности населения. Закон Республики Беларусь от5.01.1998 г. №122-З

11. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСП-2002. . Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь. 2002. №35. 8/7859.

12. Астапов В.П., Барингольц Б.С., Тищенко В.Г. и др.Демеркуризационные работы. Учебное пособие. — Мн. 2001.

13. Бариев Э.Р., Украинец А.А., Модин Н.К., Бурминский Д.А.Основы безопасности промышленных объектов. Учебное пособие.–– Мн.: «ИВЦ Минфина», 2007.

14. Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий при чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. — Ростов-на-Дону, Март, 2003.

15. Емельянов В.М., Коханов В.Н., Некрасов П.А. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. — М.: Академический проект, 2003.

16. Камбалов М. Н. Медицина экстремальных ситуаций. Основы организации медицинской помощи и защиты населения при чрезвычайных ситуациях. Учеб.–метод. пособие. – Гомель: УО «ГоГМУ», 2008.

17. Михайлов Л.А., Соломин В.П. Чрезвычайные ситуации природного, техногенного и социального характера и защита. Учебник. ––Санк-Петербург, М. «ПИТЕР», 2008.

18. Саечников В.А., Зеленкевич В.М.Основы радиационной безопасности: Учебное пособие для вузов. — Мн.: БГУ, 2002.

19. Соколик Г.А., Овсянников С.В., Лейнова С.Л. и др. Основы радиоэкологии и безопасной жизнедеятельности. Пособие. – Мн.: Тонпик, 2008.

20. Чарнушэвiч Р.А. Радыяцыйная бяспека. Учебное пособие. — Мн.: БДТУ, 2002.

Источник