1.6.2 Расчет эффективной эквивалентной дозы радионуклида

Разные органы или ткани имеют различную чувствительность к излучению. Известно, например, что при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение гонад (половые железы) особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому в последние годы для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека введено понятие эффективной эквивалентной дозы Н_Э.

Эффективная эквивалентная доза определяется по формуле:

, (1.26)

где H_i - средняя эквивалентная доза в i-том органе или ткани;

w_i - взвешивающий фактор, представляющий собой отношение стохастического риска смерти в результате облучения i-того органа или ткани к риску смерти от равномерного облучения тела при одинаковых эквивалентных дозах (таблица 1.15). Таким образом, w_i определяет весомый вклад данного органа или ткани в риск неблагоприятных последствий для организма при равномерном облучении: .

Таблица 1.15- Показатели взвешивающего фактора, w_i

Орган или ткань	Заболевания	wi
Гонады	Наследственные дефекты	0,25
Молочная железа	Рак	0,15
Красный костный мозг	Лейкемия	0,12
Легкие	Рак	0,12
Щитовидная железа	Рак	0,03
Поверхность кости	Злокачественные новообразования	0,03
Все другие органы	То же	0,30
Всего		1,00

Необходимые показатели для расчета эквивалентной дозы: при рентгенологическом обследовании грудной клетки средняя эквивалентная доза облучения легких составила Н₁ = 160, молочной железы - Н₂ = 35, щитовидной железы – Н₃ = 55, красного костного мозга – Н₄ = 100, гонад – Н₅ = 8, поверхности костной ткани – Н₆ = 26, желудка – Н₇, кишечника – Н₈, печени – Н₉, селезенки - Н₁₀, поджелудочной железы - Н₁₁, почки - Н₁₂, значения которых по 18. Облучением остальных органов и тканей можно пренебречь.

1.6.3 Расчет пробега α – частиц и предельно допустимой плотности потока β – частиц

Основными видами взаимодействия α-частиц с веществом является упругое и неупругое рассеивание, возбуждение и ионизация атомов среды. Ионизация веществ (выравнивание электронов из оболочек атомов и образование пар ионов) сопровождается их химическими изменениями, нарушениями кристаллической структуры, люминесценцией и другими явлениями. Радиационные потери по сравнению с ионизационными у α-частиц очень малы. Средние потери энергии на ионизацию и возбуждение зависят от скорости (энергии) движущейся частицы, а также от природы тормозящего вещества.

Пробег R_α, см, для α-частиц, испускаемых естественными α- излучающими нуклидами (Е₀ = 4÷7 МэВ) можно рассчитать по следующему соотношению:

, (1.27)

где Е₀ – энергия α-частиц, МэВ.

При взаимодействии движущихся электронов с электрическим зарядом атомов среды происходит упругое рассеяние – поток β-частиц. Ионизационная способность β-частиц примерно на два порядка ниже, чем α-частиц и проявляется в области низких энергий. При больших энергиях основная часть ее расходуется на вторичное рентгеновское излучение, возникающее в результате торможения электронов в электрическом поле ядра. Проникающая способность β-частиц определяется их максимальным пробегом. Для оценок максимальных пробегов β-частиц с энергией от 0,5 до 10 МэВ в алюминии (в мм) и в воздухе (в см) можно пользоваться приближенными соотношениями: R_β≈ 2,5 Е_макс для алюминия, R_β ≈ 450 Е_макс для воздуха, где Е_макс – максимальная энергия β-спектра, МэВ.

Предельно допустимая плотность потока β-частиц N_nβ, β-част/(см²·с), при работе t часов в день рассчитывается по формуле:

, (1.28)

где h_β – удельная эквивалентная доза β - излучения данной энергии при

единичном флюенсе (1 β-част/1 см²), мбэр∙см²/ β-част. Значение

h_β для β - излучения с различной максимальной энергией β-

спектра представлены в таблице 1.16.

Таблица 1.16 – Значение h_β для β-излучения

Емакс, МэВ	hβ∙10-5, мбэр∙см2/ β-част	Емакс, МэВ	hβ∙10-5, мбэр∙см2/ β-част
0,2	28	1,5	4,7
0,3	19	2,0	4,2
0,4	14	2,5	4,0
0,5	12	3,0	3,9
1,0	6,3	3,5	3,8

Необходимые исходные данные для расчета представлены в таблице 1.17.

Таблица 1.17 – Исходные данные для расчета

Показатели	1	2	3
Энергия α-частиц, МэВ	5,0	10,0	8,0
Максимальная энергия β-спектра, МэВ	0,2	1,5	0,5
Время работы источника	5	7	2