12 Эквивалентная равновесная объемная активность (эроа)

Потенциальная энергия a-излучения Е_р – атома в цепочке распада – это полная энергия a-излучения, испущенная в процессе распада этого атома до долгоживущего ²¹⁰Рb в случае с ²²²Rn – радона или до стабильного ²⁰⁸Pb в случае с ²²⁰Тn (тороном).

Потенциальная энергия a-излучения на единицу активности (Бк) рассматриваемого радионуклида равна ,

где l_ч – постоянная распада,

t_ч – период полураспада данного радионуклида.

Основными изотопами радона являются ²²²Rn, который является продуктом распада ²²⁶Ra из урановой цепочки природных радионуклидов и ²²⁰Rn из ториевой цепочки, известные как радон и торон вследствие их происхождения.

Радон является благородным газом, т.е. в химическом отношении он мало активен. Радон и торон распадаются на изотопы твердых элементов, атомы которых присоединяются к присутствующим в воздухе центрам конденсации и частицам пыли (дисперсной фазе аэрозолей).

Для характеристики эквивалентной равновесной объемной активности радона и торона, их дочерних продуктов распада и возникающего вследствие их ингаляции облучения, используются специальные величины и единицы измерения. Скрытая энергия a-излучения Е атома в цепочке распада – это полная кинетическая энергия a-излучения, испущенная в процессе распада этого атома до долгоживущего ²¹⁰Рb для дочернего продукта радона и до стабильного ²⁰⁸Рb для ДПТ (торона).

Основные характеристики распада радона -222 и радона -220 (торона) и их короткоживущих дочерних продуктов распада радона (ДПР) и торона (ДПТ) в таблице 29 и в таблице 30 соответственно.

Скрытая энергия a-излучения на единицу активности (Бк) рассматриваемого радионуклида равна

, (59)

где - постоянная распада, Т_1/2 – период полураспада данного радионуклида. Величины Е и Е/представлены в таблице 31 и в таблице 32 ДПР и ДПТ соответственно.

Таблица 29 – Характеристика распада ²²²Rn и его короткоживущих дочерних продуктов

Радионук- лиды	Обозначе-ние	Период по- лураспада	Основные линии излучения и выход (У)
			a, энергия МэВ	b, энергия У%, МэВ	g, энергия, У%, МэВ	У %
222Rn	Rn	3,824 сут	5,49	100 -	- -	-
218Ро	RaA	3,05 мин	6,00	100 -	- -	-
214Рb	RaB	26,8 мин		1,02 0,70 0,65	6 0,35 42 0,30 48 0,24	37 19 8
214Bi	RaС	19,9 мин		3,27 1,54 1,51	18 0,61 18 1,77 18 1,12	46 16 15
214Po	Ra C¢	164 мкс	7,69	100 -	- -	-

Скрытая энергия a-излучения на единицу активности (Бк) рассматриваемого радионуклида равна

, (59)

где - постоянная распада, Т_1/2 – период полураспада данного радионуклида. Величины Е и Е/представлены в таблице 31 и в таблице 32 ДПР и ДПТ соответственно.

Плотность скрытой энергии альфа-излучения С любой смеси короткоживущих ДПР и ДПТ в воздухе – это сумма скрытой энергии альфа-излучения этих атомов, присутствующих в единице воздуха. То есть, если С_i это удельная активность нуклида i дочерних продуктов распада, то скрытая энергия смеси ДПР и ДПТ выражается:

С = (60)

Плотность скрытой энергии выражается в единицах СИ Дж/м³, либо во внесистемных единицах МэВ/м³ или МэВ/л, (1Дж/м³ = 6,242·10¹² МэВ/м³;

1 Дж/м³ = 6,242·10⁹ МэВ/л).

Скрытая энергия любой смеси ДПР и ДПТ может быть выражена в единицах так называемой ЭРОА материнского нуклида радона А_Rnэкв. и торона А_Rnэкв. ЭРОА, соответствующей неравновесной смеси ДПР (ДПТ) в воздухе, – это активность радона (торона) в радиоактивном равновесии с его короткоживущими ДПР (ДПТ), имеющая то же значение плотности скрытой

энергии, что и реальная неравновесная смесь. В СИ единицей измерения ЭРОА является Бк/м³.

Таблица 30 – Характеристика распада ²²⁰Rn (торона) и его короткоживущих ДПР

Радионук- лиды	Обозна-чение	Период по- лураспада	Основные линии излучения и выход (У) Альфа- Бета- Гамма-
			энергия МэВ	У% энергия МэВ	У% энергия МэВ	У %
220Rn	Tn	55,3 с	6,282	100 -	- -	-
216Ро	ThA	0,145 с	6,774	100 -	- -	-
212Рb	ThB	10,64 час		0,58	0,239 0,30	47 3,2
212Вi	ThC	60,6 мин	6,005	33,7 2,25	66,3 0,04 0,288 0,46 0,727 0,785 1,62	2 1,5 0,8 7 1,1 1,8
212Po	ThC¢	0,3 мкс	8,78	100 -	- -	-
208Te	ThC²	3,1 мин		180	- 0,583 2,614	86 100

Таблица 31 – Скрытая энергия альфа-излучения на атом и на единицу активности для короткоживущих ДПР

Радио- нуклиды	Период полураспада	Скрытая энергия альфа-излучения
		на атом на единицу активности
		МэВ	10-12 Дж	МэВ·Бк-1	10-10 Дж·Бк-1
218Ро	3,05 мин	13,69	2,19	3615	5,79
214Рb	26,8 мин	7,69	1,23	17840	28,6
214Bi	19,9 мин	7,69	1,23	13250	21,2
214Po	164 мкс	7,69	1,23	2·10-3	3·10-6
Всего (в равновесии) на Бк радона 3471 55,6

Плотность скрытой энергии выражается в единицах СИ Дж/м³, либо во внесистемных единицах МэВ/м³ или МэВ/л, (1Дж/м³ = 6,242·10¹² МэВ/м³;

1 Дж/м³ = 6,242·10⁹ МэВ/л).

Скрытая энергия любой смеси ДПР и ДПТ может быть выражена в единицах так называемой ЭРОА материнского нуклида радона А_Rnэкв. и торона А_Rnэкв. ЭРОА, соответствующей неравновесной смеси ДПР (ДПТ) в воздухе, – это активность радона (торона) в радиоактивном равновесии с его короткоживущими ДПР (ДПТ), имеющая то же значение плотности скрытой

энергии, что и реальная неравновесная смесь. В СИ единицей измерения ЭРОА является Бк/м³.

Рис. 9. Коэффициент равновесия

Коэффициент равновесия F определяется как отношение ЭРОА к удельной активности материнского нуклида в воздухе. Этот коэффициент характеризует выраженный через плотность скрытой энергии сдвиг равновесия между смесью короткоживущих ДПР (ДПТ) и их материнским нуклидом радоном (тороном).

Для характеристики индивидуальной ингаляционной экспозиции иногда используют внесистемную единицу – рабочий уровень – РУ (WL – Working Lewel), который изначально определялся как скрытая энергия, соответствующая ДПР, находящимся в равновесии с 3700 Бк/м³ радона ²²²Rn. В настоящее время рабочий уровень определяется как величина скрытой энергии равной 1,3·10⁸ МэВ/м³ (2,08·10^-5 Дж/м³). Встречаются также единицы измерения объемной активности в пКu/л (7,81·10^-7 Кu/л).Соотношение с единицами СИ следующее:

1 пКu/л = 37 Бк/м³; 1 Бк/м³ = 0,027 пКu/л.

Данные о величинах плотности скрытой энергии и эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) приведены в таблице 32. Заметим, что для ²²²Rn внесистемные единицы продолжают достаточно широко использоваться, данное обстоятельство учтено в приводимой ниже таблице 32.

Публикации МКРЗ-65 содержат новые рекомендации Комиссии по расчету эффективных доз от экспозиции ДПР, уровням вмешательства в жилищах и на рабочих местах, критерии радонобезопасности зон. Даны единые логичные критерии подхода к защите от радона как на рабочих местах, так и в жилищах. Русский перевод называется: “Защита от радона-222 в жилых зданиях и на рабочих местах” (1995).

Таблица 32 – Соотношения между различными величинами плотностей

Величина
Плотность скрытой энергии	5,56·10-9 (Дж/м3) на (Бк/м3)	2,06·10-7 (Дж/м3) на (пКu/л)
ЭРОА	3,47·104 (МэВ/м3) на (Бк/м3)	1,28·106 (МэВ/м3) на (пКu/л)
ЭРОА	1,8·108 (Бк/м3) на (Дж/м3)	4,85·106 (пКu/л) на (Дж/м3)
Плотность скрытой энергии	2,88·10-5(Бк/м3) на (МэВ/м3)	7,81·10-7 (пКu/л) на (МэВ/м3)

Свободные атомы радиоактивных веществ вследствие диффузии или электростатического притяжения могут достигать поверхности частицы аэрозолей и присоединяться к ним.

Однако часть атомов не присоединяется, поэтому возникает понятие не присоединенная компонента (НК). Эта часть атомов важна с точки зрения дозиметрии, поскольку НК осаждается на малой площади в верхней части бронхов.

Возможно количественное измерение свободных атомов RaA, RaB, RaC при помощи диффузионных решеток с параметрами:

m = < 0,15,

где w – скорость через отверстия; D – 0,068 см²/с; l – 0,1 см.