Защ.нас-я в ЧСdoc3

Примечание. При использовании формулы (1.63) средний коэффициент качества принимают в данном объеме биологической ткани стандартного состава: 10,1% водорода, 11,1% углерода, 2,6 % азота, 76,2 % кислорода.

Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ -

Зиверт (Зв).

Зиверт - единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения с энергией фотонов 200 кэВ. Используются также дробные единицы - мкЗв, мЗв.

Существует и внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рада), которая постепенно изымается из пользования.

1 Зв = 100 бэр.

Используются также дробные единицы - мбэр, йкбэр.

Таблица 1.4

Коэффициенты качества излучения

Вид излучения и диапазон энергии Коэффициенты качества WR

Примечание. Все значения относятся к излучению, падающе-

му на тело, а в случае внутреннего облучения - испускаемому при ядерном превращении.

Примечание. Коэффициент WR учитывает зависимость не-

благоприятных биологических результатов облучения в малых дозах от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения. В таблице 1.5 приведена зависимость весового коэффициента качества WR от ЛПЭ.

50

щения эквивалентной дозы <Щ аа время dt к этому интервалу времени:

Эффективная доза

В случае неравномерного облучения тела человека формула (1.63) использована быть не может, так как биологический эффект может оказаться другим. Неравномерное облучение тела человека возникает в основном при внутреннем облучении. Дело в том, что различные радионуклиды, попавшие вместе с пищей или водой в организм человека, имеют свойство накапливаться в определенных органах. Так, радиоактивный йод накапливается преимущественно в щитовидной железе, калий - в мышцах, стронций-90 - в костях и т.д. Поэтому введена «эффективная доза».

Эффективная доза (Е) - это такая доза при неравномерном облучении тела человека, которая равна эквивалентной дозе при равномерном облуче-

онии всего организма, при этом риск неблагоприятных последствий будет таким же, как' и при неравномерном облучении тела человека.

Учет неравномерного облучения производится с помощью коэффициента радиационного риска WT (взвешивающий ко-

51

эффициент), который учитывает радиочувствительность различных органов человека:

где Н, - эквивалентная доза в данном i-том органе биологической ткани; WT1 - взвешивающий коэффициент для тканей и органов, учитывающий чувствительность разных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов в i-том органе; сумма рассматривается по всем тканям т (таблица 1.6).

Таблица 1.6

Взвешивающие коэффициенты WT*

Взвешивающий коэффициент характеризует отношение стохастического риска поражения какого-либо органа или ткани к риску поражения всего организма при равномерном облучении всего тела. Риск поражения всего организма принимают равным 1, то есть сумма i-тых коэффициентов риска равна 1. Значения WTj, приведенные в таблице 1.6, рекомендует МКРЗ.

Примечание к таблице 1.6. При расчетах учитывать, что «остальные органы» включают надпочечники, головной мозг, экстраторакальный отдел органов дыхания, тонкий кишечник, почки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, вилочковую железу и матку. В тех случаях, когда один из перечисленных органов получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, полученную любым из двенадцати органов, для которых определены взвешивающие коэффициенты, следует приписать этому органу взвешивающий коэффициент, равный 0,025, а оставшимся органам из рубрики «Остальные органы» приписать суммарный коэффициент, равный 0,025.

52

Единицы измерения эффективной дозы те же, что и эквивалентной дозы.

И эквивалентная и эффективная дозы являются величинами, которые предназначены для оценки вероятности стохастических эффектов.

Поглощенная доза при внешнем облучении формируется в то самое время, когда ткань или орган находятся в поле излучения. Однако при внутреннем облучении формирование суммарной поглощенной дозы растягивается во времени, и она накапливается постепенно по мере радиоактивного распада радионуклида и его выведения из организма. Распределение во времени поглощенной дозы зависит от типа радионуклида, его физико-химической формы, характера поступления в ткани, в которой он откладывается. Для учета этого распределения и введено понятие полувековая эквивалентная доза. Она представляет собой временной интеграл мощности эквивалентной дозы в определенной ткани (органе). В качестве предела интегрирования МКРЗ установила 50 лет для взрослых и 70 лет для детей (рис. 1.15).

С коротким эффективным периодом полувыведения

С длинным эффективным периодом полувыведения

Годы

50 лет

Рис. 1 .15. Мощность эквивалентной дозы в органе (ткани) после поступления радионуклида с коротким и длинным периодом полувыведения

53

Полувековая эффективная доза может быть получена, если умножить полувековые эквивалентные дозы в отдельных органах на соответствующие весовые множители WT и затем их просуммировать.

Коллективная эквивалентная доза (Sr) в биологической ткани т для выражения общего облучения конкретной ткани у группы лиц применяется на основе таблицы 1.4.

Коллективная эффективная доза (S) относится в целом к облученной популяции. Она равна произведению средней эффективной дозы на число лиц в облученной группе. В определении коллективной эквивалентной и коллективной эффективной доз не указано время, за которое она получена. Поэтому обычно указывается и время, за которое получена доза для группы Лиц.

Единицы коллективных доз - чел • Зв и чел • бэр.

1.2.5. Расчет доз от внешнего и внутреннего облучения

Человек может получить дозу облучения как от точечного источника ионизирующего излучения, так и во время проживания на радиоактивно загрязненной территории. При этом человек может получить облучение как от источника, попавшего в организм вместе с продуктами, водой и воздухом, так и от источников, находящихся вне организма.

Расчет доз от внешнего фотонного и бета-облучения

В распоряжении подразделений разведки могут быть приборы, измеряющие как активность, так и мощность экспозиционной дозы гамма-излучения.

А) От точечного источника, если известна его активность, рассчитать мощность экспозиционной дозы можно по одной из формул:

54

где А - активность нуклида в источнике, [мКи]; Г - гам- ма-постоянная нуклида, [(Р • сма)/(ч • мКи)]; М - гам- ма-эквивалент нуклида, [мг-экв-Ra]; R - расстояние «источник — объект», [см].

Соответственно экспозиционная доза (X-X-t) для точечных источников гамма-излучения в отсутствие защитного экрана вычисляется по формулам;

где t - время нахождения в зоне облучения [ч].

I

• Полной гамма-постоянной радионуклида Г называют мощность экспозиционной дозы (Р/ч), создаваемую

не фильтрованным гамма-излучением точечного изотропного источника активностью 1 мКк на расстоянии 1 см.

• Гамма-эквивалент источника М — условная масса точечного источника радия-226, создающего на данном расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как данный источник.

1 мг-экв На — это единица гамма-эквивалента радиоактивного препарата, гамма-излучение которого при данной фильтрации и тождественных условиях создает такую же мощность экспозиционной дозы, как и гамма-излуче- ние 1 мг Государственного эталона радия в равновесии с основными дочерними продуктами распада при платиновом фильтре 0,5 мм. Принято считать, что при этих ус-

Связь между гамма-эквивалентом М любого радиоактивно-

Б) Расчет мощности экспозиционной дозы гамма-из- лучения по известной поверхностной активности. Если Радиоактивное загрязнение вызывается одним известным

55

радионуклидом, то используется формула для приближенного вычисления мощности дозы:

Величина коэффициента к зависит от выбранных единиц измерения. На практике к измеренной мощности дозы обычно добавляют мощность дозы естественного радиационного фона. Естественный радиационный фон на местности - величина непостоянная и изменяется в пределах 7-20 мкР/ч. Если включить нижнее значение мощности экспозиционной дозы естественного радиационного фона в коэффициент к, размерность мощности дозы принять [мкР/ч], а размерность активности принять [Ки/ км2], то формула (1.71) Цримет вид:

го равновесия может быть рассчитана по экспозиционной дозе X:

где KD - энергетический эквивалент экспозиционной дозы, зависящий от природы облучаемого вещества и от выбора системы единиц.

Например, в воздухе энергетический эквивалент KD принимают равным 34,1 Гр/(Кл/кг). Можно показать, что поглощенная доза в воздухе:

Зная экспозиционную дозу Хв в рентгенах, измеренную в воздухе, по формуле (1.74) можно определить поглощенную дозу Вв в воздухе, в радах. Величина поглощенной дозы (энергетический коэффициент KD) зависит также от свойств окружающей среды:

Для биологической ткани или других веществ, отличных от воздуха, соотношение между поглощенной дозОй в

56

биологической ткани DT и поглощенной дозой в воздухе DB имеет следующий вид:

°т = DB- !Л,Т /Итв ]. 1Кт /МтВ ] " 1.09 ± 0,02,(1.75) где цтТ, цтВ - массовые коэффициенты поглощения энергии

вбиологической ткани и в воздухе соответственно, м2/кг.

Сучетом формулы (1.74) можно записать:

то есть оценка эквивалентной дозы Н [бэр, сЗв] сводится к вычислению экспозиционной дозы Х в [Р] и поглощенной. дозы DT [рад, сГр].

При расчете доз в таком случае необходимо учитывать множество факторов (метеоусловия, продолжительность выброса и т.п.), от которых зависит эффект воздействия. При упрощенных методах оценки очень часто источник облучения представляют в форме полубесконечного пространства с объемной активностью Av = const или в форме бесконечной поверхности с косинусоидальным распределением излучения (например, As(0) = AJ2% • Cos(в)). При этом используют понятие «дозовый коэффициент» - коэффи-

Рассмотрим приближенные методики оценки доз, основанные на вышеупомянутых допущениях.

Для вычисления мощности эквивалентной дозы Н [Зв/с], создаваемой в поверхностном слое тела человека на открытой местности, используются следующие формулы:

для фотонного излучения'.

57

для бета-излучения (источник загрязнения - воздух)'.

для бета-излучения (источник загрязнения - кожа):

где В^ В^ Вар Bgp - дозовые коэффициенты внешнего фотонного и бета-облучения [Зв • м3/(с • Бк)].

Численные значения дозовых коэффициентов приведены в приложении 10; т ^ = Т^/0,693 = [(Т-Тб)/(Т+Т6)]/0,693 - эффективный период, учитывающий радиоактивный распад (X - 0,693/Т) и выведение радионуклида из почвы (А, =0,04 года1 ).

В общем случае ожидаемая эквивалентная доза Hg, [Зв], от загрязнения почвы за время t рассчитывается по формуле, аналогичной (1.69), и с учетом экспоненциальной модели «выведения» радионуклидов с поверхности почвы имеет вид:

Используя внесистемные единицы Ag , [мКи/см2], и гамма-постоянную Г, [Р - см2 /(чмКи)], при косинусоидальном законе излучения источника получаем следующую формулу для мощности экспозиционной дозы X, t^/4 ]'

Для ожидаемой экспозиционной дозы X [Р] за время t применяется формула:

Хд =4тс - Г • Ад • [1 — е х р ( - е х р ( - ^ • t)]/ \|1ф.(1.85)

58

Расчет доз от внутреннего облучения

Возможны два основных пути поступления радионуклидов внутрь организма:

•через органы дыхания (ингаляционный);

•через органы пищеварения (пероральный).

Следовательно, поступление радиоактивных веществ (РВ) определяется их содержанием в воздухе, воде, пище и т.п. В отличие от внешнего облучения точно измерить дозу внутреннего облучения практически невозможно. Поэтому ее чаще всего рассчитывают, используя различные биологические константы.

В основу оценки доз внутреннего облучения положено содержание РВ в критическом органе, и определяется оно в основном двумя факторами: поступлением РВ в крити-

ческий орган и выведением из него.

Критические органы - это важные органы человека, которые повреждаются в данном диапазоне доз, что ведет к гибели организма.

Параметром, описывающим эти процессы, является коэффициент всасывания (резорбции) — отношение количества РВ, переходящего в кровь, к полному поступлению его в орган через органы дыхания или пищеварения.

Необходимо отметить, что методики не учитывают возрастные особенности человека и используют в расчетах обобщенные параметры некоего условно стандартного человека (площадь его тела 1,8 м2, возраст 20-30 лет, рост 170 см, вес 70 кг, продолжительность жизни 70 лет). Кроме того, предполагается, что радионуклид равномерно распределяется в тканях или в органе и что процесс выведения радионуклидов из организма описывается экспоненциальной моделью:

лида, содержащегося во всем теле или отдельном крити-

да, содержащегося в организме человека, [Бк], [мкКи]; m — Масса всего тела или отдельного критического органа

59