- •Введение
- •1. Радиоактивные превращения ядер
- •1.1. Строение вещества
- •1.2. Явление радиоактивности
- •1.3. Активность, единицы измерения
- •1.4. Законрадиоактивного распада
- •1.5. Виды радиоактивного распада
- •Характеристика ионизирующих излучений
- •2.1. Свойства ядерных излучений
- •2.2. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
- •2.3. Методы регистрации ионизирующих излучений
- •Дозиметрические величины, единицы измерения
- •3.1. Понятие о дозе
- •4. Действие ионизирующих излучений на биологические системы
- •4.1. Этапы действия ионизирующих излучений на
- •Биологические объекты
- •На биологические объекты
- •4.2. Радиочувствительность сельскохозяйственных растений, животных и человека
- •Геннадий Анатольевич Чернуха
Дозиметрические величины, единицы измерения
3.1. Понятие о дозе
Результат воздействия ионизирующих излучений на облучаемые объекты заключается в физико-химических или биологических изменениях в этих объектах. Примерами таких изменений могут служить нагрев тела, фотохимическая реакция рентгеновской пленки, изменение биологических показателей живого организма и т.п. Радиационный эффект зависит от физических величин Xi, характеризующих поле излучения или взаимодействие излучения с веществом:
Величины Xi, функционально связанные с радиационным эффектомη, называются дозиметрическими. Целью дозиметрии является измерение, исследование и теоретические расчеты дозиметрических величин для предсказания или оценки радиационного эффекта, в частности, – радиобиологического эффекта.
Система дозиметрических величин формируется как результат развития радиобиологии, дозиметрии и радиационной безопасности. Критерии безопасности в значительной степени определяются обществом, поэтому в разных странах сформировались различные системы дозиметрических величин. Важную роль в унификации этих систем играет Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) – независимая организация, объединяющая экспертов в области биологического действия излучения, дозиметрии и радиационной безопасности. Под влиянием регулярно публикуемых Рекомендаций МКРЗ сформировалась современная система дозиметрических величин.
Доза поглощенная(D) – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:
,
где – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме;dm – масса вещества в этом объеме. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж·кг-1), и имеет специальное название –грей (Гр). Использовавшаяся ранее внесистемная единицарадравна 0,01 Гр.
Доза эквивалентная (HT,R) – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излученияWR:
где DT,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани; — взвешивающий коэффициент для излученияR.
При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения:
Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (WR) — используемые в радиационной защите множители поглощенной дозы, учитывающие относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов:
фотоны любых энергий |
1 |
электроны и мюоны любых энергий |
1 |
нейтроны с энергией менее 10 кэВ |
5 |
от 10 до 100 кэВ |
10 |
от 100 кэВ до 2 МэВ |
20 |
от 2 до 20 МэВ |
10 |
более 20 МэВ |
5 |
протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи |
5 |
альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
20 |
Доза эффективная (E)— величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.
Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:
,
где НТ – эквивалентная доза в органе или ткани;WT– взвешивающий коэффициент для органа или ткани.
Единица эффективной дозы – зиверт (Зв).
Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (WT) — множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации:
гонады |
0,20 |
костный мозг (красный) |
0,12 |
толстый кишечник |
0,12 |
легкие |
0,12 |
желудок |
0,12 |
мочевой пузырь |
0,05 |
грудная железа |
0,05 |
печень |
0,05 |
пищевод |
0,05 |
щитовидная железа |
0,05 |
кожа |
0,01 |
клетки костных поверхностей |
0,01 |
остальное |
0,05* |
Мощность дозы – доза излучения за единицу времени (секунда и производные).