Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Гражданская защита / РГЗ по ГЗ (Требования) / Требования к РГЗ / Ок!_10-кегль_(рус) Единицы радиоактивности

.doc
Скачиваний:
35
Добавлен:
11.02.2016
Размер:
72.7 Кб
Скачать

единицы радиоактивности и дозы излученияПриложение №1» для самост.работы студентов*)

Для ознакомления с некоторыми понятиями радиационной дозиметрии, широко применяемыми в гражданской защите, в особенности в последнее время, целесообразно вспомнить их описание и единицы измерения. В последние годы в научной литературе единицы радиоактивности даются в Международной системе (СИ). Тем не менее, в научной литературе минувших лет в практике ликвидации последствий ядерных аварий, при градуировании шкал дозиметрических приборов применяют не только единицы СИ, а и внесистемные единицы. Учитывая это, для удобства пользования в учебнике одновременно подаются единицы в системе СИ и внесистемные.

Количество радиоактивных веществ в среде (степень загрязнения) часто бывает очень маленьким, что практически не дает возможности определить их весовое содержание. Именно поэтому мерой радиоактивных веществ является не вес, а активность радиоизотопов.

Активностью радиоактивного элемента является количество атомных распадов, которые происходят в 1 секунду. Таким образом, активность радиоактивного элемента определяется числом распадов за единицу времени, она характеризует абсолютную скорость радиоактивного распада радионуклида. Активность радиоактивного вещества пропорциональна его количеству и обратно пропорциональна периоду полураспада. Количество радиоактивного вещества свидетельствует о его активности, т.е. о количестве атомов, которые распадаются за 1 секунду.

За единицу активности (активность нуклида в радиоактивном источнике) принята единица в системе СИ - беккерель (Бк, Bq) - это такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 1 акт распада за 1 с; производные единицы: килобеккерель (кБк) – 1000 Бк, мегобеккерель (МБк) – 1000000 Бк. Внесистемная единица активности - кюри (Ки) - такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 млрд. актов распада за 1 с. и производные единицы: 1 мКи = 10-3 Ки, 1 мкКи = 10-6 Ки, 1 нКи = 10-9 Ки.

Соотношение между единицами: Бк = 2,7∙10-11 Ки; 1Бк = 1 расп/с; 1 Ки = 3,7∙1010 Бк = 3,7∙ 1010 расп/с.

За единицу радиоактивности вещества (удельную весовую активность) принята единица беккерель на килограмм (Бк/кг), а внесистемная - кюри на килограмм (Ки/кг).

Единицей радиоактивности жидкой и газообразной среды - удельной объемной активностью – является единица в системе СИ - беккерель на литр (Бк/л), а внесистемная единица - кюри на литр (Ки/л).

За единицу радиоактивности площади - удельную плотность загрязнения в системе СИ – принят беккерель на квадратный километр (Бк/км2), производные: кБк/м2; внесистемная единица -кюри на квадратный километр (Ки/км2).

Ионизирующее свойство радиации в воздухе характеризуют дозой излучения.

Доза излучения - это количество энергии радиоактивных излучений, поглощенных единицей объема среды, которая облучается. Доза излучения (или облучение) является мерой поражающего действия радиоактивных излучений на организм человека, животных и растений. Она может накапливаться за разное время, а биологическое поражение от облучения зависит от величины дозы и от времени ее накопления.

Различают экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозы излучения.

Экспозиционной дозой называют дозу излучения, которая характеризует ионизационный эффект рентгеновского и гамма-излучений в воздухе. Это доза, которая характеризует источник и созданное им радиоактивное поле. Экспозиционную дозу излучения гамма-лучей измеряют внесистемной единицей - рентгеном (Р, R). Один рентген - это такая доза рентгеновского или гамма-излучения, которая в 1 см3 сухого воздуха при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. создает 2 млрд. пар ионов (или точнее 2,08·109). На практике применяют и производные единицы: миллирентген (1 Р = 1000 мР; 1 мР = 10-3 Р) и микрорентген (1 Р = 1000000 мкР; 1 мкР = 10-6 Р). В системе СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг, C/kg). Это единица экспозиционной дозы излучения, при которой в каждом килограмме воздуха образуются ионы с общим зарядом, который равняется 1 кулону.

Единица облучения в системе СИ равняется 3876 Р. Экспозиционная доза в рентгенах довольно надежно характеризует опасность действия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении организма человека или животного. Соотношения между единицей экспозиционной дозы системы СИ и внесистемной: 1 Кл/кг = 3876 Р или 1 Кл/кг = 3,88∙103 Р; 1 Р = 2,58∙10-4 Кл/кг. Рентген определяет количество энергии (дозу), которое получает объект, но не характеризует время, за которое она получена. Для оценки действия ионизирующего излучения за единицу времени применяется понятие "мощность дозы".

Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации) - это интенсивность излучения, которое получается за единицу времени и характеризует скорость накопления дозы. Единицей мощности экспозиционной дозы в системе СИ является ампер на килограмм (А/кг, A/kg), а внесистемной единицей для измерения излучений в воздухе является рентген в час (Р/ч, R/h), рентген в секунду (Р/с, R/s) или производные единицы: миллирентген в час (мР/ч), микрорентген в час (мкР/ч). Соотношение между единицей системы СИ и внесистемной единицей мощности экспозиционной дозы: 1 А/кг = 1 Кл/(кг·с) = 3876 Р/с, 1 Р/с = 2,58·10-4 А/кг = 2,58·10-4 Кл/(кг·с). Рентген как единица измерения по своему определению является количественной характеристикой гамма- или рентгеновского излучения и ничего не говорит о количестве энергии, поглощенной объемом, который облучается. Поэтому для оценки степени влияния излучения на организм введено понятие "поглощенная доза".

Поглощенная доза - это количество энергии разных видов ионизирующих излучений, поглощенных единицей массы вещества. Единица поглощенной дозы излучения тканями организма в системе СИ - джоуль на килограмм (Дж/кг, J/kg). Дж/кг - это количество энергии любого вида ионизирующего излучения, поглощенного 1 килограммом тела. Кроме этого, единицей измерения поглощенной дозы является грей (Гр.). Еще применяют внесистемную единицу - рад (rad) (это сокращение от англ. radіatіon absorbent dose) - поглощенная доза любого излучения, при которой количество энергии, поглощенной 1 г вещества, которое облучается, соответствует 100 эрг; 1 рад = 0,01 Дж/кг = 100 эрг поглощенного вещества в тканях. Соотношение между единицей поглощенной дозы системы СИ и внесистемной единицей: 1 Гр = 1 Дж/кг, 1 Дж/кг = 100 рад, 1 Гр = 100 рад, 1 рад = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг.

Для определения дозы облучения биологических объектов измеряют дозу в воздухе в Р, а потом расчетным путем находят поглощенную дозу в радах. Из-за того, что доза излучения 1 Р в воздухе энергетически эквивалентна 88 эрг/г, то поглощенная энергия в радах для воздуха составляет 88/100 = 0,88 рад. Таким образом, если доза излучения в воздухе равняется 1 Р, то поглощенная доза будет 0,88 рад.

Поглощенная доза более точно определяет влияние ионизирующих излучений на биологические ткани организма, которые имеют разные атомный состав и плотность. Есть отдельная зависимость между поглощенной дозой и радиационным эффектом: чем больше поглощенная доза, тем больше радиационный эффект. Поглощенная доза характеризует радиационный эффект для всех видов органических и химических тел, кроме живых организмов.

Единицей мощности поглощенной дозы в системе СИ является грей в секунду (Гр/с) и джоуль на килограмм за секунду (Дж/(кг·с), J/(kg·s)), а внесистемной - рад в секунду (рад/с, rad/s); соотношение между ними: 1 Гр/с = 1 Дж/(кг·с); 1 Гр/с = 100 рад/с, 1 рад/с = 0,01 Гр/с.

Но поглощенная доза не учитывает то, что влияние на организм такой же дозы, но разных излучений неодинаково. Например, альфа-излучение в 20 раз, а бета-излучение в 10 раз опаснее, чем гамма-излучения. Знание величины поглощенной дозы недостаточно для точного предвидения ни степени трудности, ни вероятности возникновения эффектов поражения. Из-за этого введена эквивалентная доза.

Эквивалентная доза характеризует то, что разные виды ионизирующего излучения во время облучения организма одинаковыми дозами приводят к разному биологическому эффекту. Это связано с неодинаковой удельной плотностью ионизации, вызванной разными видами излучений. Так, количество ионов, которые образуются под действием излучения на единице пути в тканях, то есть плотность ионизации альфа-частицами, в сотни раз выше, чем гамма-лучей. Поэтому введены понятия "относительная биологическая активность", которая показывает соотношение поглощенных доз разных видов излучения, которые вызовут одинаковый биологический эффект. Если условно принять биологическую эффективность гамма- и бета-лучей за единицу, то для альфа-частиц она будет равняться десяти, а для медленных и быстрых нейтронов соответственно пяти и двадцати. Эквивалентная доза облучения используется для оценки действия излучения на живые организмы, прежде всего человека и животного.

Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв, Sv). Один зиверт равняется поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, гамма- и бета-излучений).

Для учета биологической эффективности излучений введена внесистемная единица поглощенной дозы - биологический эквивалент рентгена (бэр). Один бэр - это доза любого вида излучения, которая создает в организме такой же биологический эффект, как единица рентгеновского или гамма-излучение.

Доза в бэрах выражается тогда, когда необходимо оценить общебиологический эффект независимо от типа действующих излучений. Соотношение между единицей эквивалентной дозы в системе СИ и внесистемной единицей: 1 Зв = 100 бэр, 1 бэр = 0,01 Зв. Чтобы рассчитать неравномерность поражения от разных видов излучений, введен "коэффициент качества", на который необходимо перемножить величину поглощенной дозы от определенного вида излучения, чтобы получить эквивалентную дозу. Все международные и национальные нормы установлены в эквивалентной дозе облучения.

Единицей мощности эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт в секунду (Зв/с, Sv/s), а внесистемной единицей является бэр в секунду (бэр/с) соотношение между ними: 1 Зв/с = 100 бэр/с, 1 бэр/с = 0,01 Зв/с.

Величины и единицы, используемые в дозиметрии ионизирующих излучений

Физические величины, символы

СИ

Внесистемная

Соотношение между ними

Активность радиоизотопов, С;

Бк – беккерель

кБк, мБк

Ки–Кюри, мКи=10-3 Ки, мкКи=10-6, нКи=10-9Ки

1 Бк = 1 расп/с = 2,7∙10-11 Ки

1 Ки= 3,7∙1010 Бк=3,7∙1010 расп/с.

- удельная весовая активность:

- удельная объемная активность:

- удельная плотность загрязнения:

Бк/кг

Бк/л

Бк/м2, кБк/м2

Ки/кг

Ки/л

Ки/км2

Поглощенная доза, Д

Гр – грей; Gy Дж/кг; J/kg

Рад – рад; rad

1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад

1 рад = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 100Эрг/г

Мощность

поглощенной дозы:

Гр/с; Дж/(кг∙с)

Gy/s; J/(kg∙s)

Рад/с; rad/s

1 Гр/с = 1 Дж/(кг∙с); 1 Гр/с = 100 рад/с;

1 рад/с = 0,01 Гр/с.

Эквивалентная доза, Н

Зв – зиверт

Бэр – бэр

1 Зв = 100 бэр; 1 бэр = 0,01 Зв

Мощность эквивалентной дозы:

Зв/с; Sv/s

Бэр/с

1 Зв/с = 100 бер/с, 1 бер/с = 0,01 Зв/с.

Экспозиционная доза, Х

Кл/кг – кулон

на килограмм

Р, мР, мкР -рентген, мили-, микрорентген

1 Кл/кг = 3876 Р = 3,88∙103 Р

1 Р = 2,58∙10-4 Кл/кг

Мощность

экспозиционной дозы:

А/кг, A/kg

Р/час, Р/с, мР/час, мкР/час

1 А/кг = 1 Кл/(кг∙с) = 3876 Р/с; 1 Р/с = 2,58∙10–4 А/кг = 2,58∙10–4 Кл/(кг∙с).

Следует отметить, что соотношение между дозой и мощностью дозы (уровнем радиации) является очень простым: доза является интегральной характеристикой, а мощность дозы - дифференциальной характеристикой. Аналогичным является соотношение между расстоянием и скоростью движения в механике.

*приложение № 1 «Единицы радиоактивности и дозы излучения» составлено доцентом кафедры «Охрана и безопасность на море» ОНМУ А. В. Гавриловым.