2.5. Проникающая радиация ядерного взрыва

Из зоны ядерного взрыва (реакции) испускаются нейтроны, -излучение, -и -частицы.

Поток -излучения и нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва называется проникающей радиа­цией. Излучение - и  -частиц в силу их незначительного про­бега в воздухе в понятие проникающей радиации не включается. Нейтроны и  -кванты распространяются от центра взрыва, на­пример, в воздухе — на сотни метров и километры. Распростра­няясь в среде, нейтроны и -кванты ионизируют атомы этой среды. Степень ионизации среды зависит от величины энергии и вида ио­низирующего излучения и характеризуется количеством энергии, переданным веществу проходящим через него излучением.

Энергия излучения Е, переданная веществу, представляет со­бой разность между суммарной энергией всех частиц, входящих в данный объем вещества, и суммарной энергией всех частиц, по­кидающих этот объем. При вычислении этой разности, энергия покоя частиц не учитывается.

В системе СИ для характеристики ионизирующих излучений и радиоактивности применяются единицы измерения: поглощен­ная доза, экспозиционная доза, эквивалентная доза, Керма, доза рентгеновского и -излучений и мощность этих доз.

Поглощенной дозой излучения (поглощенной дозой) D. назы­вается отношение приращения средней энергии dE, переданной излучением веществу, к массе элементарного объема dm этого вещества, т. е. D == dE/dm.

Экспозиционная доза фотонного излучения (экспозиционная доза) D_э — отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в элементарном объеме воздуха, к мас­се dm воздуха в указанном объеме, т. е. D_э= dQ/dm.

Эквивалентная доза излучения (эквивалентная доза) Н опре­деляется суммой произведений поглощенных доз отдельных видов излучений и их соответствующих коэффициентов качества:

H=D_ik_i, где k_i— коэффициент качества излучения.

Мощность поглощенной дозы излучения Р — это отношение приращения дозы -излучения за интервал времени dt к этому интервалу: Р = dD/dt.

Керма — отношение приращения суммы первоначальных ки­нетических энергий dE_к всех заряженных частиц, образованных косвенно ионизирующим излучением в элементарном объеме ве­щества, к массе dm вещества в этом объеме: К = dE_к/dm. Опи­санные выше и другие единицы величин (их размерность и т. п.) ионизирующих излучений, предусмотренные системой СИ, приве­дены в табл. 2.2.

Наряду с единицами системы СИ в СССР временно допуска­ются к применению такие единицы, как рентген (Р), рад, бэр (бРэ) и мощность этих доз, а также активность Ки, наименования, раз­мерности и другие характеристики которых приведены в табл. 2.3.

Рентген (Р) — доза рентгеновского или -излучения в воз­духе, при .которой образовавшиеся под действием излучения сво­бодные электроны производят в 0,001293 г воздуха (t—0°С и р = 760 ,мм рт. ст.) ионы, несущие заряд в одну электростати­ческую единицу количества электричества каждого знака.

Одному рентгену соответствует образование 2,08*10⁹ пар ионов в 1 см³ сухого воздуха. На образование такого количества пар ионов затрачивается энергия, равная 0,11*10^-7 Дж или 6,9*10⁴ МэВ. Дозе 1P соответствует поглощение в 1 г воздуха 84*10^-7 Дж энергии, а в 1 г биологической ткани — 93*10^-7 Дж. На практике часто применяют единицы измерения дозы — миллирентген (мР) и микрорентген (мкР).

Биологический эквивалент рентгена (бэр) и биологический рентген-эквивалент (бРэ) — доза нейтронов, воздействие которой на человека эквивалентно воздействию дозы -излучения в один рентген.

Часто для характеристики любого ионизирующего излучения пользуются физическим эквивалентом рентгена (фэр). Один фэр — доза излучения, при которой энергия, поглощенная одним граммом вещества, равна потере энергии на ионизацию, созда­ваемую в одном грамме воздуха дозой -излучения в один рентген.

В качестве единицы поглощенной энергии в любом веществе может применяться рад. Один рад равен ста эргам поглощенной энергии в одном грамме любого вещества.

Допускаются к применению наравне с единицами радиоактив­ности в системе СИ такие единицы измерения, как распад в секун­ду — для величин активности вещества и частица в секунду на квадратный метр—для измерения плотности ионизирующих частиц или фотонов.

Таблица 2.2

Единицы величин ионизирующих излучений, предусмотренные системой СИ

Величина	Размерность	Наименование	Обозначение	Определение
Энергия ионизирую­щего излучения	L2MT-2	джоуль	Дж	Джоуль — энергия ионизирующего излучения, эквивалентная механичес­кой работе 1 Дж
Доза излучения (по­глощенная доза излу­чения) Эквивалентная доза излучения	L2T-2	джоуль на килограмм	Дж/кг	Джоуль на килограмм — доза из­лучения, при которой массе облучен­ного вещества 1 кг передается энер­гия ионизирующего излучения 1 Дж
Керма	L2 Т-2	джоуль на килограмм	Дж/кг	Джоуль на килограмм — керма, при которой сумма первоначальных кинетических энергий всех заряжен­ных частиц, образованных косвенно ионизирующим излучением в облучен­ном веществе массой 1 кг, равна 1 Дж
Мощность дозы излу­чения (мощность погло­щенной дозы излуче­ния) Мощность эквива­лентной дозы излучения	L2T-2 L2T-3	ватт на килограмм то же	Вт/кг Вт/кг	Ватт на килограмм — мощность дозы излучения, при которой за вре­мя 1 с поглощенная доза излучения возрастает на 1 Дж/кг
Мощность кермы	L2 Т-3	ватт на килограмм	Вт/кг	Ватт на килограмм — мощность кермы ковенно ионизирующего излу­чения, эквивалентная мощности дозы излучения 1 Вт/кг

Продолжение табл. 2.2

Величина	Размерность	Наименование	Обозначе­ние	Определение
Экспозиционная доза рентгеновского и f -из­лучений	ЛГ^Г /	кулон на килограмм	-Кл/кг	Кулон на килограмм — экспозици­онная доза рентгеновского и -излу­чений, при которой сумма электричес­ких зарядов всех ионов одного зна­ка, созданных в облученном воздухе массой 1 кг при полном использова­нии ионизирующей способности всех электронов, освобожденных фотона­ми, равна 1 Кл
Мощность экспози­ционной дозы рентге­новского и 7 -излучений	Л1-1 /	ампер на килограмм	А/кг	Ампер на килограмм — мощность экспозиционной дозы рентгеновского и -излучений, при которой за время 1 с экспозиционная доза возрастает на 1 Кл/кг
Интенсивность излу­чения	МТ~3	ватт на квадратный метр	ВТ/М2	Ватт на квадратный метр — ин­тенсивность направленного излучения, при которой через поверхность пло­щадью 1 м2, расположенную перпен­дикулярно направлению распростра­нения излучения, за время 1 с пере­носится энергия 1 Дж
Поток (плотность по­тока) ионизирующих час­тиц или фотонов	L2T-1	секунда в минус первой степени-метр в минус вто­рой степени	с-1 м-2	Секунда в минус первой степени-метр в минус второй степени — плотность равномерного потока иони­зирующих частиц (или фотонов), при которой через поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно потоку прохо­дит одна ионизирующая частица (или фотон) за время 1 с

Продолжение табл. 2.2

Величина	Размерность	Наименование	Обозначе­ние	Определение
Активность нуклида в радиоактивном источ­нике	T-1	секунда в минус первой степени, беккерель	с-1, Бк	Беккерель — активность нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1с происходит один акт распада

ПРИМЕЧАНИЯ: 1. В качестве основных характеристик физического поля проникающей радиации использу­ются: экспозиционная доза D_э, рентген (только для гамма-излучения), тканевая керма в воздухе D_т.к. (величина при­ближенно равная дозе, поглощенной в элементарном объеме биологической ткани, расположенной в воздухе), рад. Эти величины применяются в практических расчетах по определению зон поражения личного состава.

Х арактеристиками физического взаимодействия ионизирующего излучения с телом являются: поглощенная в преде­лах тела доза D, рад; среднетканевая поглощенная доза D, рад.; максимальная поглощенная доза у поверхности тела Dmax. рад. Указанные величины применяются в теоретических расчетах; радиобиологических исследованиях и в инди­видуальной дозиметрии. Величины D_тк D, D, Dmах используются как для гамма-излучения, так и для гамма-нейтронного излучения.

В качестве характеристик биологической реакции организма на воздействие ионизирующего излучения использу­ются эквивалентная поражающая доза и эквивалентная непоражающая доза. Они различаются критериями эквива­лентности. Эквивалентная-поражающая доза, для краткости «поражающая доза» применяется для оценки острых радиационных поражений людей. Единицей поражающей дозы является биологический рентген-эквивалент (бРэ). Био­логический рентген-эквивалент — единица ионизирующего излучения сложного состава с произвольным распределением дозы по телу, вызывающая по исходу острого лучевого поражения такой же биологический эффект, как и экспозиционная доза в один рентген при одностороннем гамма-облучении. Поражающая доза определена в диапазоне от 50 бРэ и выше.

Эквивалентная поражающая доза («эквивалентная доза») используется для нормирования хронического про­фессионального облучения в мирное время с целью оценки верхнего предела развития последствий облучения и измеря­ется в бэрах/

2. При определении поражающего действия нейтронов на объекты и личный состав наиболее широко используются предусмотренные системой СИ величины:

— нейтронный поток — это отношение числа нейтронов, проходящих через поверхность сферы за некоторый интервал времени, к этому интервалу и площади главного сечения сферы; единица нейтронного потока (в СИ) — М^-2 С^-1;

• флюенс нейтронов — это величина, равная отношению числа нейтронов, проникающих в элементарную сферу, к малому элементу площади этой сферы.