Из инета 2

Единицы измерения радиоактивности и доз облучений

Вещества, способные создавать ионизирующие излучения, различаютсяактивностью (А), т.е. числом радиоактивных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду (распад/с). Эта единица получила название беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является кюри (Ки), равная активности нуклида, в котором происходит 3,7 · 10¹⁰ актов распада в одну секунду, т.е.

1 Ки = 3,7·10¹⁰Бк.

Единице активности кюри соответствует активность 1 г радия (Rа).

Для характеристики ионизирующих излучений введено понятие дозы облучения. Различают три дозы облучения: поглощённая, эквивалентная и экспозиционная.

Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощённой энергии излучения или поглощённой дозы (Д_погл).

Поглощённая доза - энергия, поглощённая единицей массы облучаемого вещества.

За единицу поглощённой дозы облучения принимается грей (Гр), определяемый как джоуль на килограмм (Дж/кг). Соответственно

1 Гр = 1 Дж/кг.

В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица поглощённой дозы - рад. Рад - это такая поглощённая доза, при которой количество поглощённой энергии в 1г любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида и энергии излучения. Соразмерность грея и рада следующая:

1 Гр= 100 рад.

В связи с тем, что одинаковая поглощённая доза различных видов ионизирующего излучения вызывает в единице массы биологической ткани различное биологическое действие, введено понятие эквивалентной дозы(Д_экв), которая определяется как произведение поглощённой дозы на средний коэффициент качества действующих видов ионизирующих излучений.

Коэффициент качества (К_кач) характеризует зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека от способности ионизирующего излучения различного вида передавать энергию облучаемой среде (табл. 3.3).

По существу, биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, сравниваются с эффектом от рентгеновского и гамма-излучения.

В качестве единицы измерения эквивалентной дозы в системе СИ принят зиверт (Зв). Зиверт - эквивалентная доза любого вида ионизирующего излучения, поглощённая 1 кг биологической ткани и приносящая такой же биологический эффект (вред), как и поглощённая доза фотонного излучения в 1 Гр. Существует также внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения - бэр (биологический эквивалент рентгена). При этом соразмерность следующая:

Д_экв = Д_погл ·К_кач     или     1 Зв = 1 Гр · К_кач; 

1 Зв = 100 рад · К_кач = 100 бэр.

Для оценки эквивалентной дозы, полученной группой людей (персонал объекта народного хозяйства, жители населённого пункта и т.п.), используется понятиеколлективная эквивалентная доза (Д_экв.к.) - это средняя для населения доза, умноженная на численность населения (в человеко-зивертах).

Понятие экспозиционная доза (Д_эксп) служит для характеристики рентгеновского и гамма-излучения и определяет меру ионизации воздуха под действием этих лучей. Она равна дозе фотонного излучения, при котором в 1 кг атмосферною воздуха возникают ионы, несущие заряд электричества в 1 кулон (Кл).

Соответственно

Д_эксп = КЛ/КГ.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения является рентген (Р).

При этом соразмерность следующая:

1 Р = 2,58 · 10^-4 Кл/кг или 1 Кл/кг =3,88 · 10³ Р.

Поглощённая, эквивалентная и экспозиционная дозы, отнесённые к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

Например

1. Мощность поглощённой дозы (Р_погл) - Гр/с или рад/с.

2. Мощность эквивалентной дозы (Р_экв) - Зв/с или бэр/с.

3. Мощность экспозиционной дозы (Р_эксп) - Кл/(кг · с) или Р/с.

Для упрощенной оценки информации по однотипному ионизирующему излучению можно использовать следующие соотношения.

1. 1 Гр = 100 бэр = 100 Р = 100 рад = 1 Зв (с точностью до 10-15%);

2. радиоактивное загрязнение плотностью 1 Ки/м² эквивалентно мощности экспозиционной дозы 10 Р/ч, или мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения 1 Р/ч соответствует загрязнению в 10 мкКи/см².

ДУБЛИРУЕТСЯ из КОНСПЕКТА с предыдущим вопросом

Радиоактивность вещества характеризуется числом спонтанных распадов в единицу времени. Единицей измерения активности (С) является одно ядерное превращение в секунду, называемая беккерель (Бк).

Используется внесистемная единица, называемая кюри (Ки) и равная 3,7·10¹⁰ ядерных превращений в секунду.

Производные единицы: милликюри (1 мКи = 1· 10^-3 Ки), микрокюри (1мкКи = 1· 10-6 Ки), нанокюри (1 нКи = 1· 10-9 Ки) и др.

Распад разноактивных веществ происходит для каждого вида с определенной скоростью. Число ядер данного элемента, которое распадается за единицу времени (А), пропорционально полному числу ядер (N) элемента

А = - dN / dt = λ·N (1)

где λ – постоянная радиоактивного распада данного элемента.

Этот процесс можно описать формулой

Nt = N0 (- λ · t) (2)

где N0, Nt – число радиоактивных ядер в начальный момент и через период времени t соответственно.

Чем большая доля общего числа атомов распадается в единицу времени, тем быстрее протекает распад радиоактивного элемента. Скорость радиоактивного распада постоянна для каждого данного элемента. Она не зависит от физических и химических условий, и наука не знает средств могущих изменять ее.

Для характеристики скорости распада принято пользоваться величиной периода полураспада, то есть времени, в течение которого половина первоначального числа атомов претерпевает радиоактивный распад.

Между периодом полураспада Т и постоянной распада λ существует определенная зависимость, которая выражается уравнением:

где 0,693 = 1n 2.

Для различных радиоактивных изотопов постоянная полураспада колеблется в широких пределах: от ничтожных долей секунды до многих миллиардов лет.

Активность веществ (С) можно определить по формуле

С = λ · N (4)

где N – количество радиоактивных атомов в веществе.

Характерным результатом взаимодействия радиоактивных излучений с веществом является ионизация. Заряженные альфа – и бета – частицы, испускаемые радиоактивными веществами, взаимодействуют с атомами среды. При этом один электрон выбивается из атома, и атом, потерявший электрон, становится положительно заряженным ионом. Отрицательно заряженный электрон, двигаясь в среде, в свою очередь может производить ионизацию других атомов среды, то есть вторичную ионизацию, и т.д.

Средняя энергия, необходимая для образования одной пары ионов, называется средней работой ионизации. Средняя работа ионизации зависит от характера ионизируемой среды и других факторов.

Взаимодействие гамма – излучения с веществом иное и более сложное, чем альфа – и бета – излучений.

Не вдаваясь в подробное рассмотрение, следует отметить, что ионизация среды при воздействии гамма – лучей производится главным образом вторичными электронами, возникающими в результате взаимодействия гамма – лучей с атомами вещества среды.

Поглощенную энергию радиоактивных излучений в любой среде (так же как и действие рентгеновских лучей) принято характеризовать величиной, называемой «дозой». Доза излучения определяется как энергия, поглащенная единицей массы вещества. Величина поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

Дпог = dE / dm (5)

где dE – средняя энергия, поглощенная веществом в элементарном объеме;

dm – элементарный объем вещества.

Единицей поглощенной дозы (в системе СИ) принят джоуль на килограмм (Дж/кг) – Грей (Гр). Грей – поглощенная доза излучения, есть энергия в 1 Дж какого – либо ионизирующего излучения, которая передана одному килограмму вещества. Часто применяют внесистемную единицу поглощения – рад. 1 рад = 0,01 Гр.

Для характеристики дозы за эффектом ионизации в воздухе введено понятие экспозиционная доза (Дэкс)

Дэкс = dQ / dm (6)

где dQ – суммарный заряд всех ионов одного знака, которые образовались в элементарном объеме воздуха при его облучении;

dm – масса элементарного объема воздуха.

Единицей экспозиционной дозы принят кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей экспозиционной дозы принят рентген (Р).

Эффект воздействия ионизирующих излучений на организм зависит не только от поглощенной дозы, но также вида радиоактивного излучения и его энергии.

Поэтому для оценки радиационной опасности хронического (длительного) облучения различного вида радиоактивных излучений введена эквивалентная доза (Дэкв), которая определяется по формуле

Дэкв = Дпог · - Q , Зв (бэр) (7)

где Дпог – поглощенная доза, Гр, (рад);

Q - средний коэффициент качества радиоактивного излучения (см. таблицу 1).

Единицей измерения эквивалентной дозы принят в системе CИ 1Зв = Дж/кг, вне системная единица – бэр, 1 бэр = 0,01 Зв.

При одинаковых эквивалентных дозах степень поражения отдельных органов и тканей тела человека зависит от радиационной чувствительности этих органов и ткани. Поэтому введено понятие эффективной дозы (Е), которая определяется по формуле

Е = ΣД_экв.Т · W_Т (8)

где Д_экв.Т – эквивалентная доза в ткани или органе;

W_Т – тканевой важный фактор (W_Т для кишечника, легких – 0,12; для

большинства внутренних органов – 0,05; для кожи и костей – 0,01; печень – 0,05; желудок – 0,12; мочевой пузырь – 0,05).