8. Радиационная безопасность

8.1. Основные понятия и определения

ВопросКакое излучение называют ионизирующим?

ОтветИонизирующее излучение (в дальнейшем – ИИ) – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. ИИ состоит из заряженных (ичастицы, протоны, осколки ядер деления) и незаряженных частиц (нейтроны, нейтрино, фотоны).

ВопросКакие физические величины характеризуют взаимодействие ИИ с веществом и с биологическими объектами?

ОтветВзаимодействие ИИ с веществом характеризуется поглощенной дозой.

Поглощенная доза D – основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D=dw/dm. (8.1)

Энергия может быть усреднена по любому определенному объёму, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объёму, деленной на массу этого объёма. В системе СИ поглощенная доза измеряется в Дж/кг и имеет специальное название грэй (Гр). Внесистемная единица – рад, 1рад = 0,01 Гр. Приращение дозы за единицу времени называется мощностью дозы :

=dD/dt. (8.2)

Для оценки радиационной опасности хронического облучения человека согласно 8.2вводятся специальные физические величины – эквивалентная доза в органе или ткани Н_T,Rи эффективная доза Е.

Эквивалентная доза Н_T,R– поглощенная доза в органе или ткани Т, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент данного вида излучения W_R:

Н_T,R=W_R D_T,R, (8.3)

где D_T,R– средняя поглощенная доза в ткани или органе Т;

W_R– взвешивающий коэффициент для излучения вида R.

При воздействии различных видов ИИ с различными взвешивающими коэффициентами W_Rэквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов ИИ:

(8.4)

Значения взвешивающих коэффициентов приведены в табл. 8.1 8.1.

Таблица 8.1

Взвешивающие коэффициенты различных видов ии

Вид излучения	WR
Фотоны любых энергий	1
Электроны и мюоны любых энергий	1
Нейтроны с энергией: менее 10 кэВ	5
От 10 до 100 кэВ	10
От 100 кэВ до 2 МэВ	20
От 2 до 20 МэВ	10
Более 20 МэВ	5
Протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи	5
 -частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20

Эффективная доза Е – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела и отдельных органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она равна сумме произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты радиочувствительности W_T8.2:

(8.5)

где Н_Т– эквивалентная доза в органе или ткани Т;

W_T– взвешивающий коэффициент радиочувствительности для органа или ткани Т; их значения приведены в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Взвешивающие коэффициенты радиочувствительности

Наименование органов и тканей	WT
Гонады	0,2
Красный костный мозг, желудок, толстый кишечник, легкие	0,12
Грудная железа, печень, пищевод, мочевой пузырь, щитовидная железа	0,05
Кожа, клетки костных поверхностей	0,01
Остальное	0,05

Единица эффективной дозы – зиверт (Зв). Внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рада), 1 Зв=100 бэр.

Приращение доз за единицу времени (секунду, минуту, час) называется мощностью дозы.

(8.6)

ВопросЧто является источником ионизирующего излучения?

ОтветИсточником ионизирующего излучения (в дальнейшем – ИИИ) является радиоактивное вещество или устройство, испускающее или способное испускать ИИ. ИИИ могут быть как природного (космические частицы, радиоактивные изотопы земной коры и т.п.), так и искусственного происхождения (топливо ядерных энергетических установок, радиоактивные отходы, ускорители и т.п.).

ВопросКакие физические величины характеризуют интенсивность радиоактивных изотопов как ИИИ?

ОтветИнтенсивность радиоактивных изотопов как источников ИИ можно характеризовать несколькими физическими величинами:

• активностью А, выходом частиц и фотонов , энергией частиц и фотонов Е, потоком частиц и фотонов F;

• мощностью дозы на определенном расстоянии от ИИИ.

Активность – мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени 8.2:

А=dN/dt , (8.7)

где dN – ожидаемое количество спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt. Единицей активности является беккерель (Бк), 1 Бк=1 распад/с. Внесистемная единица активности – кюри (Ки). 1 Ки=3,710¹⁰Бк.

При распаде радионуклидов образуются фотоны и частицы иногда разного типа, например, и,и нейтроны,и, и т.д. Среднее количество частиц, образующихся при распаде одного ядра данного радионуклида называется выходом данных частиц:

 =N_i/N, (8.8)

где N_i– количество частиц i-го типа, образовавшихся при распаде N ядер данного радионуклида. Выход частиц может быть как больше, так и меньше 1.

Образующиеся при распаде частицы и фотоны имеют вполне определенную энергию Е, характерную для распада данного радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии.

Таким образом, зная активность А радионуклида и выход частиц , можно определить поток фотонов или частиц i-го вида, испускаемых данным радионуклидом:

F_i=A_i . (8.9)

Это количество частиц радионуклид испускает равномерно во все стороны сферы, т.е. в телесный угол 4. Тогда на расстоянии r от данного ИИИ плотность потока частиц или фотонов можно найти по следующему соотношению:

Ф=F/4r², (8.10)

где Ф – плотность потока частиц или фотонов, частиц/см².