2.5 Энергетическая зависимость тканевой дозы

Особенностью биологического действия нейтронов является то, что различные виды вторичного излучения, создающего тканевую дозу, имеют различный коэффициент качества. Вклад в тканевую дозу того или иного вида вторичного излучения изменяется с изменением энергии нейтронов, поэтому зависимость эквивалентной дозы, выраженной в бэрах, от энергии нейтронов будет отличаться от энергетической зависимости тканевой дозы, выраженной в радах.

Тканевую поглощенную дозу нейтронов можно представить в виде суммы составляющих, обусловленных протонами отдачи , ядрами отдачи , ионизирующими частицами, возникающими в ядерных реакциях и гамма-квантами, возникающими при захвате нейтронов (и разрядке возбужденных ядер при неупругом рассеянии нейтронов)

(2.26)

.

Чтобы определить эквивалентную дозу, необходимо значение каждой составляющей в формуле (2.25) умножить на соответствующий коэффициент качества кк

.

(2.27)

Зная зависимость каждой составляющей в формуле (2.27) от энергии нейтронов, можно по формуле (2.27) установить энергетическую зависимость эквивалентной дозы. Отметим, что вклад отдельных компонентов в эквивалентную дозу может существенно отличаться от вклада тех же компонентов в тканевую поглощенную дозу. Так, для медленных нейтронов роль гамма-квантов в создании тканевой дозы значительно больше, чем роль протонов, возникающих в реакции (n,p) на азоте. Однако, кк для протонов намного больше, чем для гамма-квантов, в результате оба вида излучения вносят примерно одинаковый вклад в эквивалентную дозу

На основании работ различных исследователей, главным образом Снайдера и Нойфельда, получена зависимость эквивалентной дозы для единичного нейтронного флюенса от энергии нейтронов, которая показана на рис.5.

Рис.5. Дозовая кривая Снайдера-Нойфельда

Численные значения удельных эквивалентных доз h=h(E) даны в приложении, табл.П.1. Зная дозовый коэффициент h(E), можно рассчитать мощность дозы нейтронов с энергией E (МэВ) при плотности потока Ф ( ) по формуле

(2.28)

.

Если необходимо вычислить мощность эквивалентной дозы, создаваемую нейтронами с энергетическим спектром Ф(Е), пользуемся зависимостью

(2.29)

.

Обычно функция h(E) задается с помощью таблиц или графика, поэтому интегрирование в (2.29) заменяют суммированием, представляя энергетический спектр нейтронов набором моноэнергетических групп и заменяя непрерывную зависимость h(E) групповой, т. е. набором коэффициентов h, усредненных в пределах энергетической группы нейтронов. Наиболее просто задача решается, как видно из рис.5; когда необходимо определить мощность дозы только быстрых или медленных нейтронов, т. к. значения h в этом случае примерно постоянны. Полезно помнить, что при энергии E=2МэВ создает мощность дозы ; 20 с той же энергией — соответственно 0,8 мкбэр/с.

В заключение отметим, что из понятия дозы следует, что эта величина аддитивная. Поэтому, если человек облучается одновременно источниками гамма и нейтронного излучения, полная мощность дозы

(2.30)

где  — мощность дозы, создаваемая отдельными источниками гамма-излучения;  — соответственно отдельными источниками нейтронов.