Поглощенная доза

Различные виды излучений сопровождаются высвобождением соответствующей энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, состоящее из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или с вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными. Бета-излучение обладает большой проникающей способностью; оно проходит в ткани организма на глубину один - два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать (ослабить) лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передает тканям; количество такой переданной энергии называется дозой. Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри его (в результате попадания с пищей, водой, воздухом или через кожные покровы). Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один ли человек подвергался облучению или группа людей и в течение какого времени это происходило, каким видом излучения облучались органы и ткани.

В настоящее время для учета воздействия ионизирующего излучения на организм человека используют следующие виды доз облучения: поглощенную, эквивалентную и эффективную.

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями, органами), называется поглощенной дозой.

Доза поглощения (доза) фундаментальная дозиметрическая величина определяется в виде:

где - поглощенная доза; - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме; - масса вещества в этом элементарном объеме.

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

В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж-кг¹), и имеет специальное название - грей (Гр).

Как частный случай, при облучении ткани или отдельного органа - доза на орган. Доза на орган - средняя доза в определенной ткани или органе человеческого тела, задаваемая в виде:

,

где т - масса ткани или органа; - поглощенная доза в элементе массы .

В радиационной гигиене применяется внесистемная единица поглощенной дозы - рад. Рад - это такая поглощенная доза, при которой количество поглощенной энергии в 1 г любого вещества составляет 100 эрг, независимо от вида и энергии излучения. 1 Гр = 100 рад.

Иногда в литературе для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений. Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений является рентген (Р).

Соотношение между поглощенной дозой излучения, выраженной в радах и экспозиционной дозой рентгеновского и гамма-излучений, выраженной в рентгенах, имеет вид: , где - экспозиционная доза; - поглощенная доза.

Не будем останавливаться на толкованиях и определениях рентгена (рентген как единица измерения поглощенной дозы был принят в 1928г.), укажем только, что рентген рассматривали как количество излучения, характеризующее поглощенную энергию излучения в единице массы воздуха. Такая интерпретация рентгена противоречила самому определению и вносила трудности при оценке поглощенной энергии, которые обходили путем оговорок и уточнений. Неудобство рентгена как единицы, определялось еще и тем, что эта единица введена только для рентгеновского и гамма-излучений. Для сравнительной оценки эффектов, вызываемых воздействием других видов излучений (альфа-, бета-частиц, нейтронов и др.), необходимо было ввести понятие «физический эквивалент рентгена», что создавало ряд неудобств. Эти обстоятельства потребовали пересмотра ранее существующей терминологии и введения новой единицы - рада.

С 1 января 1982г. ГОСТ 8.417-81 «Единицы физических величин» ввел в нашей стране в действие Международную систему единиц физических величин как обязательную.

Введением этого ГОСТ изымались из обращения кюри (для выражения активности радионуклида) и рад (для поглощенной дозы). Замена этих единиц единицами СИ осуществлена до 1 января 1990г. Однако, учитывая, что в литературных источниках и шкалах приборов еще встречаются внесистемные единицы, при использовании единиц СИ рекомендовано в скобках приводить значение величин во внесистемных единицах. Это правило не распространяется на единицу экспозиционной дозы - рентген, т.к. после 1 января 1990г. использование экспозиционной дозы не рекомендуется.

Существует ограниченная группа единиц, которые не во всех случаях можно заменить единицами СИ. Поэтому наравне с единицами СИ допущен к применению без ограничения срока ряд внесистемных единиц. Среди них, например, следующие единицы: тонна, минута, час, сутки, литр.

Мощностью дозы (мощностью поглощенной дозы) называется отношение приращения дозы dD за интервал времени dt к этому интервалу времени, :

.

На практике за единицу времени чаще принимается час, иногда сутки, год.

Мощность дозы характеризует скорость накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться со временем.

При известном законе изменения мощности дозы со временем P(t) доза за время t определяется из выражения:

.

Поглощенная доза учитывает количество энергии, поглощенной телом (тканями, органами) человека, но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета - или гамма-излучений. Например, если орган получил поглощенную дозу, равную 1 Гр, но неизвестно, от какого вида излучения, то трудно сказать, какой эффект вызовет эта доза. Для учета особенностей отдельных видов излучения используется понятие «доза эквивалентная».