1.4.1. Эффективная и эквивалентная дозы облучения гамма-квантами.

Определение нормируемых величин (эффективной дозы, эквивалентной дозы облучения хрусталика глаза, кистей и стоп, кожи, нижней части живота женщин) может проводиться:

• по операционным величинам (амбиентном или индивидуальном эквиваленте дозы);

• по физическим дозиметрическим характеристикам поля (экспозиционной, поглощенной дозе в воздухе, поглощенной дозе в биологической ткани при измерении тканеэквивалентным дозиметром, керме в воздухе или в биологической ткани)

Принято, что геометрия облучения человека может быть изотропной (равномерное поле) или передне-задней (облучение со стороны груди или спины).

За значение эффективной дозы внешнего облучения гамма-квантами Е_γ при измерении индивидуального эквивалента дозы Н_р(10) принимается

Eγ=F· (10),

(1.13)

где F - коэффициент перехода от операционной величины Н_р(10) к нормируемой величине эффективной дозе внешнего облучения.

При равномерном облучении человека любым проникающим излучением, за исключением фотонов с энергиями менее 20 кэВ, значение коэффициента F в соотношении (1.17) следует принимать равным 1.

Коэффициент F является коэффициентом консерватизма и всегда меньше единицы при любой геометрии облучения.

При контроле облучения хрусталика глаза, кожи, кистей и стоп индивидуальный эквивалент дозы не превосходит значения эквивалентной дозы облучения хрусталика глаза Н(3), кожи Н(3), кистей и стоп Н(0,07), нижней части живота женщины Н(10). Поэтому, при радиационном контроле за эквивалентную дозу облучения этих органов принимается соответствующий эквивалент дозы:

Н(0,07)=	НР(0,07);
Н(0,07) =	НР(0,07);
Н(3)=	НР(3);
Н(10) =	НР(10.)

При контроле плотности потока квантов нормируемая величина эквивалентной дозы в органе или ткани Н_Т и эффективная доза Е рассчитывается по формулам

, (1.14)

,

где φ_i - плотность потока гамма-квантов i-й энергии, γ-квантов/(см²·с);

t – время работы персонала в помещении, с.

h_Т,i ,e_i– эквивалентная доза на орган Т и эффективная дозы на единичный флюенс фотонов i-й энергии для изотропного поля или параллельного пучка, Зв/(γ-квант/см²), соответственно.

Значение h_Т,i и e_i приведено в табл.П3 в зависимости от энергии гамма-квантов

Пример 5. По данным радиационного контроля на рабочем месте при изотропной геометрии облучения плотность потока гамма-квантов с энергией до 20 кэВ составляет 10⁵ кв/(см²·с) , с энергией 100 кэВ – 10⁴ кв/(см²·с), с энергией 300 кэВ – 10⁴ кв/(см²·с). Чему равна мощность эффективной дозы на рабочем месте?

Решение.Для поля данного спектрального состава эффективная доза рассчитывается по формуле (1.14). Значения эффективной дозы на единичный флюенс фотонов e_i по данным табл.П2 для фотонов с энергией 20, 100 и 300 кэВ равны 0,06·10^-12. 0,278·10^-12 и 0,96·10^-12 Зв·см², соответственно. Тогда мощность эффективной дозы будет равна

= ·t=0,06·10^-12·10⁵+0,278·10^-12·10⁴+0,96·10^-12·10⁴ =1,84·10^-8 Зв/с

Предельно допустимую плотность потока гамма-квантов i-й энергии, при которой в помещении постоянного пребывания персонала эффективная доза не превысит допустимые пределы, можно получить из формулы (1.14), подставив в нее значение предела годовой эффективной дозы 0,02 Зв/год и приняв время облучения 1700 ч/год.

При контроле нормируемых величин облучения в передне-задней геометрии параллельным пучком гамма-квантов лимитирующим с точки зрения радиационной безопасности является облучение кожи в диапазоне энергий 5-10 кэВ, облучение хрусталика глаза – 10-20 кэВ, облучение эффективной дозой и дозой в нижней части живота женщин - в диапазоне энергий 20 кэВ-10 МэВ.

Пример 6 Установка защиты в помещении постоянного пребывания персонала снижает плотность потока гамма-квантов φ в q=100 раз, а средняя энергия гамма-квантов уменьшилась с 1 до 0,5 МэВ. Облучение равномерное в изотропной геометрии. Во сколько раз снизилась эффективная доза в этом помещении?

Решение. Используя значения дозового коэффициентов для энергии гамма-квантов 1,0 (е₁) и 0,5 МэВ (е_0,5) в изотропной геометрии из табл.П2 (е_{1 =}3,2·10^-12 и е_0,5=1.61·10^-12) из (1.14) получим отношение К эффективных доз с защитой и без нее

,

где - плотность потока гамма-квантов при наличии защиты и без нее, соотвественно..

Ответ: в 200 раз.

Пример 7. Плотность плоско-параллельного потока нерассеянных гамма квантов со средней энергией 1,25 МэВ от источника ⁶⁰Со равна 10⁵ гамма-квантов/(см²·с). Чему будет равна мощность эффективной дозы, мощность эквивалентной дозы облучения кожи и хрусталика глаза при облучении в передне-задней геометрии облучения?

Решение. Значение эффективной дозы Е и эквивалентных доз на кожу Н(0,07) и хрусталик глаза Н(3) рассчитываем по (1.14). Доза на единичный флюенс берется из табл.П2 для передне-задней геометрии облучения.

=10⁵ (кв/(см²·с))5,2·10^-12 (Зв·см²) = 5,2·10^-7 Зв/с;

(3)=10⁵ (кв/(см²с))5,7·10^-12 (Зв·см²) = 5,7·10^-7 Зв/с ;

(0,07)=10⁵ (кв/(см²с))6,1·10^-12 (Зв·см²) = 6,1·10^-7 Зв/с.

Ответ: 5,2·10^-7 Зв/с, 5,7·10^-7 Зв/с, 6,1·10^-7 Зв/с.

При измерении экспозиционной дозы и известном спектре гамма-квантов нормированные в НРБ-99 эффективная доза Е, эквивалентная доза в хрусталике глаза Н(3) , коже Н(0,07) при облучении рассчитывается формулам:

(1.15)

где Х_i – экспозиционная доза для фотонов i-й энергии, Р;

e_i – эффективная доза на единичный флюенс для изотропной или передне-задней геометрии, Зв·см²;

h_хр, h_кож эквивалентная доза на единичный флюенс для изотропной или передне-задней геометрии в хрусталике глаза и коже, соответственно для i-й энергии фотонов, Зв·см²;

8,73·10^-3 – коэффициент перевода экспозиционной дозы в керму в воздухе, которая практически равна поглощенной дозе в воздухе, Гр/Р;

к_i –керма в воздухе на единичный флюенс, Гр·см².

Значения e_i ,h_хр, h_кож, к_i в зависимости от энергии фотонов для изотропной и передне-задней геометрии приведены в табл.П2 .

Пример 8. Мощность экспозиционной дозы на рабочем месте от источника ⁹¹Y составляет 1,5 мР/ч. Чему будет равна мощность эффективной дозы, эквивалентной дозы в хрусталике глаза и коже для персонала гр.А? Облучение в передне-задней геометрии.

Решение. Из табл.П1 следует, что энергия гамма-квантов при распаде ⁹¹Y равна 1,2 МэВ.. Значения e_i ,h_хр, h_кож при 1,2 МэВ для передне-задней геометрии приведено в табл.П2 и равно 5,08·10^-12, 5,54·10^-12, 6,94·10^-12 Зв·см²; соответственно. Значение кермы для передне-задней геометрии облучения для энергии гамма-квантов 1,2 МэВ к_i = 5,09·10^-12 Зв·см² приведено в табл.П3. Расчет мощности эффективной дозы , мощности эквивалентной дозы в хрусталике глаза и коже рассчитываем по (1.14).

=8,73·10^-3 (Гр/Р) (5,23·10^-12(Зв·см²)/ 5,09·10^-12 (Гр·см²)·10^-3 (Р/мР)·1,5 (мР/ч) 10⁶ (мкЗв/Зв) = 13,1 мкЗв/ч;

=8,73·10^-3 (Гр/Р) (5,54·10^-12(Зв·см²)/ 5,09·10^-12 (Гр·см²)·10^-3 (Р/мР)·1,5 (мР/ч) 10⁶ (мкЗв/Зв) = 14,3 мкЗв/ч;

=8,73·10^-3 (Гр/Р) (6,94·10^-12(Зв·см²)/ 5,09·10^-12 (Гр·см²)·10^-3 (Р/мР)·1,5 (мР/ч) 10⁶ (мкЗв/Зв) = 17,9 мкЗв/ч;

Ответ: =13,1 мкЗв/ч, =14,3 мкЗв/ч, =17,9 мкЗв/ч.