3.2. Практичне завдання з визначення ефективної дози опромінення Теоретичні відомості

Іонізуючі випромінювання (ІВ) – це такі випромінювання, взаємодія яких із нейтральним середовищем призводить до утворення в ньому електричних зарядів різних знаків. Всі види ІВ мають високу енергію і властивість руйнувати біологічні об’єкти.

Іонізуючи випромінювання поділяється на корпускулярне та електромагнітне (фотонне). Кожний з видів ІВ має певну іонізуючу здатність і одиниці вимірювання.

Корпускулярне випромінювання – це потік елементарних часток із масою спокою, відмінною від нуля (альфа, бета, нейтронів, протонів), що утворюються при радіоактивному розпаді або генеруються на прискорювачах;

Фотонне випромінювання – це електромагнітні коливання, які поширюються у вакуумі зі швидкістю до 300 000 км/c (гама, рентгенівське і ультрафіолетове).

Дія ІВ оцінюється дозою опромінення.

Доза опромінення – це кількість енергії ІВ, поглинена одиницею маси опромінюваного середовища. Розрізняють експозиційну, поглинену, еквівалентну та ефективну еквівалентну дози опромінення.

Експозиційна доза (D_експ) – характеризує іонізуючу здатність випромінювання у повітрі, її одиницею вимірювання у системі СІ є кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемна одиниця вимірювання – рентген (Р), 1Р=2,58∙10^-4 Кл/кг, 1 Кл/кг=3,88∙10³ Р.

Рентген – одиниця експозиційної дози фотонного випромінювання, при проходженні якого через 0,001293 г повітря в результаті завершення всіх іонізаційних процесів у повітрі створюються іони, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака.

Поглинена доза (D_п) – енергія ІВ, поглинена опроміненим тілом, або тканинами організму конкретного виду ІВ, яка перерахована на одиницю маси тіла, одиницею її вимірювання у системі СІ є грей (Гр).

Грей – одиниця поглиненої дози, при якій 1 кг опроміненої речовини поглинає енергію ІВ в 1 Джоуль (Дж). Позасистемна одиниця вимірювання поглиненої дози – рад, 1 Гр=100 рад=1 Дж/кг, 1 рад=0,01 Гр=0,01 Дж/кг, 1 Р=0,87 рад.

Дозиметричні одиниці Гр і рад використовуються для вимірювання за допомогою дозиметричних приладів випромінювань у різних середовищах.

Еквівалентна (біологічна) доза опромінення (D_ек) – це міра біологічного впливу випромінювання на людину, яка визначається поглиненою організмом в цілому або органом (тканиною) дозою (D_п), помноженою на коефіцієнт W_R, що характеризує конкретний вид випромінювання (див. табл. 3.2.1):

D_ек=D_п∙W_R, (Зв). (3.2.1)

Одиницею вимірювання, еквівалентної дози опромінення в системі СІ є зіверт (Зв), на честь шведського радіолога Рольфа Зіверта.

Зиверт – еквівалентна доза будь-якого виду випромінювання, поглинена в 1 кг біологічної тканині, що створює такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 Гр фотонного випромінювання.

Позасистемною одиницею є бер (біологічний еквівалент рада), 1 Зв=100 бер=1 Гр, 1 бер=0,01 Зв=0,01 Дж/кг.

Бер – енергія будь-якого виду випромінювання, поглинена в 1 г тканині, при якій спостерігається той же біологічний ефект, що і при поглиненій дозі в 1 рад фотонного випромінювання.

Еквівалентна доза є основною дозиметричною величиною у галузі радіаційної безпеки.

Для визначення рівня ризику виникнення наслідків опромінення всього тіла людини та окремих його органів з урахуванням їхньої радіочутливості використовується ефективна еквівалентна доза.

Ефективна еквівалентна доза (D_еф) організму – це сума добутків еквівалентної дози (D_ек) в органах (тканинах) організму помножена на відповідний ваговий коефіцієнт W_т ризику ІВ для цих органів або тканин (див. табл. 3.2.2):

D_еф=∑D_ек∙W_т, (Зв). (3.2.2)

Визначення ефективної еквівалентної дози опромінення, отриманої яким-небудь органом (тканиною) людини виконують за формулою:

D_еф.е=D_п.тW_RW_т, (Зв), (3.2.3)

де D_п.т – поглинена органом або тканиною доза (Гр);

W_R – коефіцієнт відносної біологічної ефективності, що враховує вплив різних випромінювань (, , , n), які мали місце при опроміненні;

W_т – ваговий коефіцієнт ризику тканин (органів) людини.

Таблиця 3.2.1