2.5 Операционные дозиметрические величины
Необходимость учета различных органов и видов излучений при установлении ограничений облучения привели к тому, что нормируемые величины стали неизмеряемыми непосредственно. Это привело к необходимости введения операционных величин (МАГАТЭ, 1996 г.).
Операционная величина – величина, однозначно определяемая через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенная в стандартных условиях облучения к величине нормируемой в целях ограничения облучения, и предназначенная для консервативной оценки нормируемой величины при дозиметрическом контроле.
Для прогнозирования возможных последствий воздействия ионизирующего излучения на различные объекты необходимо знать такие дозовые характеристики, как мощность поглощённой, эквивалентной или эффективной дозы. Однако, мощность этих доз не определить без присутствия в поле излучения исследуемого объекта. То есть, необходимо внести в него объект, изготовленный, например, из тканеэквивалентного вещества определённой формы и размера. Затем определить мощность дозы в нужной точке этого объекта.
Для определения операционных величин вводится коэффициент качества излучения, Q – усредненная формализованная мера вреда разных видов ионизирующего излучения, не зависящая от облучаемых органов, биологического эффекта и дозы. Коэффициент качества учитывает повреждения биологической ткани, возникающие вследствие микроскопического распределения поглощенной энергии в точке взаимодействия излучения с веществом.
Коэффициент качества излучения является функцией полной ЛПЭ в воде (L) и определен МКРЗ как:
Q (L) = 1 |
при L ≤ 10 кэВ/мкм |
Q (L) = 0,32L – 2,2 |
при 10 < L <100 кэВ/мкм |
|
при L ≥ 100 кэВ/мкм. |
Эквивалент дозы, Н, есть произведение Q на D в точке ткани, где D –поглощенная доза, а Q – коэффициент качества в той же точке:
H = Q·D.
Размерность – Дж·кг–1. Специальное наименование единицы эквивалента дозы – зиверт (Зв). Международное название dose equivalent. Не путать с термином эквивалентная доза (equivalent dose). Эквивалент дозы является базовой величиной, через которую определяются все операционные величины.
4.2.1 Амбиентный эквивалент дозы (амбиентная доза).
Для оценки поля излучения при контроле радиационной обстановки объектов (рабочих мест, помещений и т.п.), в целях группового дозиметрического контроля персонала, международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (МКРЕ) предложила новую дозиметрическую величину – амбиентный эквивалент дозы, H*(d). Английское ambient от латинского ambi – приставка, означающая кругом, вокруг. Аmbient dose equivalent – эквивалент дозы характеризующий радиационную обстановку на объекте. Приборы измеряют мощность амбиентного эквивалента дозы. Единица измерения амбиентной дозы такая же, как и у эквивалентной дозы [Зв, бэр]. Рекомендуемая единица мощности амбиентного эквивалента дозы – мкЗв/ч (μSv/h). Некоторые импортные приборы показывают nSv/h (нЗв/ч).
Для определения амбиентной дозы в нужную точку поля излучения вводится фантом МКРЕ – шар диаметром 30 см из тканеэквивалентного вещества плотностью 1 г/см3 и элементным составом по массе: 76,2% кислорода, 11,1% углерода, 10,1% водорода и 2,6% азота, центр которого совмещается с точкой измерения. Рассматриваемое поле излучения должно быть идентично реальному по составу, флюенсу и энергетическому спектру, но мононаправленно и однородно в пределах сечения шара. Тогда амбиентная доза (амбиентный эквивалент дозы) в рассматриваемой точке поля будет равна значению эквивалента дозы в точке шара, расположенной на глубине d, мм от поверхности шара (сфера МКРЕ), на его диаметре, параллельном оси падающего мононаправленного пучка излучения. Типичными значениями d являются 10 мм (проникающее излучение); 3 мм (для глаз и слабопроникающего излучения); 0,07 мм (для кожи и слабопроникающего излучения). Схема определения амбиентного эквивалента дозы представлена на рисунке.
Рис.1. На шар, изготовленный из тканеэквивалентного вещества плотностью 1 г/ см3 и диаметром 30 см, центр которого совмещается с точкой измерения, падает однородное и мононаправленное ионизирующее излучение. Амбиентная доза в центре шара равна значению эквивалента дозы (в точке «а») на глубине d от поверхности шара по его диаметру.
В зависимости от глубины, на которой проводятся измерения амбиентная доза, она обозначается – H*(10) или H*(0,7). Амбиентная доза в заданной точке поля излучения определяется как эквивалент дозы, который был создан широким и направленным полем излучения в сфере МКРЕ на глубине d от поверхности сферы по её диаметру, ориентированному параллельно оси направленного поля. Широким называется поле, в котором характеристики не меняются в интересующей нас области пространства.