Кислицын А.А. Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц

52.(0). Дозиметрические единицы. Биологическое действие радиоактивных излучений. Нормы радиационной безопасности.

Для количественной оценки биологического действия ядерных излучений используются дозиметричес- кие единицы.

Результат биологического действия излучений опре- деляется несколькими параметрами: величиной поглощенной объектом энергии, количеством иони- зированных атомов и молекул, а также плотностью ионизации, которая зависит от вида излучения и энергии частиц. Это означает, что равное количес- тво поглощенной энергии разных видов излучения может вызвать разный биологический эффект.

Поэтому не существует одного универсального типа дозиметрических единиц, одинаково удобных для всех видов излучений. На практике используют три типа дозиметрических единиц.

Три типа дозиметрических единиц

1. Интегральный поток: количество частиц, про- шедших через единицу площади поперечного (к потоку частиц) сечения облучаемого объекта. Единица измерения: частиц/см2. Плотность потока: количество частиц, прошедших за единицу време- ни через единицу площади поперечного (к потоку частиц) сечения облучаемого объекта. Единица измерения: частиц/(см2·с)

Интегральный поток и плотность потока - наиболее простой тип дозиметрических единиц. Главный недостаток: Требует указания вида частиц и их энергии, из-за чего трудно сравнивать между со- бой результаты воздействия излучений, разных по виду частиц и по их энергии.

2-й тип дозиметрических единиц : Поглощенная доза и мощность дозы.

Поглощенная доза: энергия ионизирующего

излучения, поглощенная облучаемым ве-

ществом и рассчитанная на единицу массы

1 Грей = 1Дж/кг = 100 рад

Рад (radiation absorbed dose) - внесистемная

единица:

1 рад = 0.01 Дж/кг = 0.01 Гр

Мощность дозы: приращение дозы за едини-

цу времени.

3-й тип дозиметрических единиц: экспо- зиционная доза. Этот тип дозиметричес-ких единиц наиболее удобен для рентге-новского излучения и

гамма-излучения.

Экспозиционная доза - это доза, измеряе-

мая на основе ионизационного эффекта.

Используются внесистемные единицы:

рентген (р),

физический эквивалент рентгена (фэр), биологический эквивалент рентгена (бэр).

Рентген и фэр

Рентген - это единица дозы рентгеновского или гамма-излучения, создающая в сухом воздухе при нормальных условиях ионы, несущие заряд 2.58·10-4 Кл/кг каждого знака.

Фэр (физический эквивалент рентгена) - доза об- лучения частицами других видов (альфа, бета, нейтронами и др.), создающая такую же иони- зацию, как и доза гамма-излучения в 1 рентген. Один фэр соответствует образованию 2.08·109 пар ионов. В воздухе для этого нужна энергия примерно 0.0084 Дж/кг, поэтому приближенно можно считать, что 1 фэр = 1 рад = 0.01 Гр

Биологический эквивалент рентгена (бэр) и Зиверт:

Dбэр = Dфэр х ОБЭ

DЗиверт = DГрей х ОБЭ

1 Зиверт (Зв) = 100 Бэр

ОБЭ - относительная биологическая эффективность

Ядерные излучения оказывают поражающее дейст-

вие на все живые существа без исключения. При достаточно большой дозе облучения гибнет любой организм.

Первичным действием излучения на организм явля- ется повреждение макромолекул живой ткани. Су- ществует два механизма таких повреждений: пря-

мой и косвенный. В прямом механизме ядерная

частица воздействует на сами макромолекулы, в косвенном - производит расщепление молекул во-

ды, образуя радикал OH, который вступает в хими-

ческое взаимодействие с молекулами живой ткани, образуя соединения, несвойственные здоровому

организму. Соотношение между прямым и косвен-

ным механизмами зависит от содержания воды и от некоторых других факторов.

Некоторые клетки и даже одноклеточные организмы

гибнут от единичного акта ионизации, их называют

одноударными. Пример: кишечная палочка. Другие клетки гибнут только после двух ионизационных

ударов, их называют двуударными. Есть и много-

ударные клетки, которые выдерживают несколько актов ионизации. Этим и объясняется различие ко-

эффициентов ОБЭ для разных видов излучений.

Т.к. большинство клеток высокоорганизованных объектов (в том числе человека) являются дву- ударными, то более опасным является излучение, создающее большую плотность ионизации (альфа-

частицы, протоны) при одной и той же дозе: чем

больше плотность ионизации, тем больше вероят- ность поражения двуударной клетки.