2.4. Оценка радиоактивности радионуклидов и доз облучения людей
Характеристикой радионуклида является его активность. А – это мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени:
где dN – число ядерных превращений (распавшихся ядер) за промежуток времени dt. Единица измерения активности в системе СИ – беккерель (1 Бк = 1 расп./с).
Удельной (объемной) активностью называется отношение активности А радионуклида в веществе к массе т (объему V) вещества:
.
Единица измерения удельной активности – Бк/кг. Единица объемной активности – Бк/м3.
Радиоактивные изотопы радона Rn-222 и Rn-220 распадаются по цепочкам с образованием короткоживущих изотопов радона.
Эквивалентной равновесной объемной активностью дочерних продуктов изотопа радона Rn-222 (ЭPOA Rn) и Rn-220 (ЭРОА Тn) называется взвешенная сумма объемных активностей короткоживущих дочерних продуктов изотопов радона.
Эквивалентная доза HT,R – это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения:
WR
:
где DT,R – средняя поглощенная доза в ткани T; WR – взвешивающий коэффициент для излучения R (коэффициент относительной биологической эффективности).
Если поле излучения состоит из нескольких излучений с различными величинами WR, то эквивалентная доза определяется по формуле
HT = ∑ DT,R · WR.
Единица эквивалентной дозы в СИ – зиверт (Зв). Употребляется и внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена): 1 бэр = 0,01 Зв= 0,01 Дж/кг.
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы:
|
Фотоны любых энергий Электроны и мюоны любых энергий Нейтроны с энергией менее 10 кэВ 10–100 кэВ от 100 кэВ до 2 МэВ 2–20 МэВ более 20 МэВ Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2 МэВ Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
1 1 5 10 20 10 10 5 5 20 |
Эффективной дозой Е называется величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведения эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие коэффициенты:
E = ∑ HT · WT ,
где WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани.
Взвешивающие коэффициенты для тканей (органов) при расчете эффективной дозы:
|
гонады костный мозг толстый кишечник легкие желудок мочевой пузырь грудная железа |
0,20; 0,12; 0,12; 0,12; 0,12; 0,05; 0,05 |
печень пищевод щитовидная железа кожа клетки костных поверхностей остальное |
0,05; 0,05; 0,05; 0,01; 0,01; 0,05. |
При расчетах следует учитывать, что к разделу "Остальное" относятся: надпочечники, головной мозг, верхний отдел толстого кишечника (слепая кишка, восходящая и поперечная часть ободочной кишки), тонкий кишечник, почки, мышечная ткань, поджелудочная железа, селезенка, вилочковая железа и матка. В исключительных случаях, когда один из перечисленных органов (тканей) получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, полученную любым из 12 органов (тканей), для которых определены взвешивающие коэффициенты, необходимо приписать этому органу (ткани) взвешивающий коэффициент 0,025, а оставшимся органам (тканям) из раздела "Остальное" — суммарный коэффициент.
Единица измерения эффективной дозы – зиверт (Зв).
Таблица 6.
Варианты заданий
|
Средняя поглощенная доза в ткани |
Вариант |
|||||||||
|
Вид излучения |
||||||||||
|
А, Б, В |
Г, Д, Е |
Ж, З, И |
К, Л, М |
Н, О, П |
||||||
|
Фотоны любых энергий |
Нейтроны с энергией более 20 МэВ |
Нейтроны с энергией менее 10 кэВ |
Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2 МэВ |
Нейтроны с энергией 10-100 кэВ |
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
Электроны и мюоны любых энергий |
Нейтроны с энергией от 100 кэВ до 2 Мэв |
Фотоны любых энергий |
Нейтроны с энергией 2-20 МэВ |
|
|
гонады |
0,01 |
0,002 |
0,001 |
0,00005 |
0,002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,01 |
|
костный мозг |
0,002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,0004 |
0,01 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0004 |
0,01 |
|
толстый кишечник |
0,00001 |
0,00001 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,002 |
0,001 |
0,0005 |
0,002 |
|
легкие |
0,002 |
0,01 |
0,002 |
0,001 |
0,00005 |
0,002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0004 |
|
желудок |
0,00001 |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
0,002 |
0,0002 |
0,00001 |
0,0001 |
0,0011 |
|
мочевой пузырь |
0,00001 |
0,002 |
0,001 |
0,00005 |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
0,011 |
0,0001 |
0,0003 |
|
грудная железа |
0,0005 |
0,002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,00001 |
0,00001 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
|
печень |
0,0011 |
0,002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,01 |
0,00004 |
0,00001 |
0,0011 |
|
пищевод |
0,001 |
0,00005 |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
0,01 |
0,0005 |
0,04 |
0,002 |
|
щитовидная железа |
0,0005 |
0,0002 |
0,0003 |
0,0002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,01 |
- |
|
кожа |
0,00005 |
0,002 |
0,002 |
0,0002 |
0,00001 |
0,00001 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
|
клетки костных поверхностей |
0,0001 |
0,00001 |
0,002 |
0,002 |
0,0011 |
0,00001 |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
|
остальное |
0,0001 |
0,00001 |
0,002 |
0,00001 |
0,004 |
0,01 |
0,002 |
0,001 |
0,00005 |
0,002 |
Варианты заданий
|
Средняя поглощенная доза в ткани |
Вариант |
|||||||||
|
Вид излучения |
||||||||||
|
Р, С, Т |
У, Ф, Х |
Ц, Ч, Ш |
Щ, Э |
Ю, Я |
||||||
|
Нейтроны с энергией менее 10 кэВ |
Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2 МэВ |
Нейтроны с энергией 10-100 кэВ |
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
Электроны и мюоны любых энергий |
Нейтроны с энергией от 100 кэВ до 2 Мэв |
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
Нейтроны с энергией 2-20 МэВ |
Фотоны любых энергий |
Нейтроны с энергией более 20 МэВ |
|
|
гонады |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
0,00001 |
0,00001 |
0,002 |
0,001 |
0,02 |
0,01 |
|
костный мозг |
0,002 |
0,001 |
0,00005 |
0,002 |
0,0001 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,0001 |
0,00001 |
|
толстый кишечник |
0,002 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,01 |
0,002 |
0,001 |
0,002 |
0,0001 |
|
легкие |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
0,00005 |
0,002 |
0,0005 |
0,0001 |
0,00001 |
0,0003 |
|
желудок |
0,00001 |
0,00001 |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,0002 |
0,00001 |
- |
0,002 |
|
мочевой пузырь |
0,01 |
0,0002 |
0,001 |
0,00005 |
0,0002 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0005 |
0,04 |
0,0002 |
|
грудная железа |
0,004 |
0,002 |
0,001 |
0,0005 |
0,0002 |
0,0003 |
0,01 |
0,00005 |
0,0002 |
0,0002 |
|
печень |
0,0001 |
0,00001 |
0,004 |
0,002 |
0,001 |
0,002 |
0,001 |
0,0001 |
0,002 |
0,002 |
|
пищевод |
0,0011 |
0,0001 |
0,00001 |
0,0004 |
0,01 |
0,0002 |
0,0011 |
0,00001 |
0,00001 |
0,00001 |
|
щитовидная железа |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
0,002 |
0,00002 |
0,00001 |
0,0001 |
0,002 |
0,001 |
|
кожа |
0,002 |
0,001 |
0,00005 |
0,002 |
0,00001 |
0,0002 |
0,0011 |
0,00001 |
0,01 |
0,0005 |
|
клетки костных поверхностей |
0,002 |
0,0011 |
0,00001 |
0,00001 |
- |
0,00001 |
0,004 |
0,01 |
0,0001 |
0,00005 |
|
остальное |
0,01 |
0,0005 |
0,0003 |
0,01 |
0,0005 |
0,0002 |
0,01 |
0,0005 |
0,0011 |
0,0001 |
Задание. Варианты заданий представлены в таблице 6. Каждый студент выполняет вариант заданий, соответствующий заглавной букве его фамилии.
Отчет о выполненной работе должен содержать исходное задание, формулы и результаты расчетов.
Необходимо:
-
Рассчитать эквивалентную и эффективную дозы.
-
Сделать анализ полученных результатов в зависимости от вида излучения и органов человека. Построить диаграммы.
-
Сделать вывод.