Дозы ионизирующих излучени.

Чрезмерное воздействие любых видов ядерного излучения приводит к

тяжелым последствиям и чтобы оградить себя от этого, нужно правильно

организовать работу.

Характерным результатом взаимодействия радиоактивных излучений с

веществом, в том числе с живыми тканями, является ионизация вещества. В

связи с этим различают непосредственно ионизирующее и косвенно

ионизирующее излучения. Непосредственно ионизацию производят заряженные

частицы: α- и β - излучения радиоактивных изотопов, протонное излучение

ускорителей и др. К косвенно ионизирующим излучениям относятся γ -

излучение и незаряженные частицы (например, нейтроны), взаимодействие

которых со средой порождает вторичный заряженный частицы – электроны и

позитроны для гамма-излучения; протоны отдачи для нейтронов и т.п.

Установлено, что реакция на облучение, химические и биологические

изменения в живой ткани самым тесным образом связаны с величиной энергии

излучения, поглощенной средой, и часто пропорциональны ей. За основную

физическую величину, характеризующую меру действия ионизирующего

потока частиц на вещество, принимают величину поглощенной энергии ΔW,

отнесенной к массе ΔM облученного вещества, называемую поглощенной

дозой:

D=ΔW/ΔM.

Поглощенная доза излучения, отнесенная ко времени облучения Δt,

называется мощностью дозы P и определяется как

P=ΔW/(ΔM·Δt).

В системе СИ единицей поглощенной дозы является 1 Гр (Грей)=1 Дж/кг,

мощности дозы – 1 Гр/сек=1 Вт/кг. Широко распространена внесистемная

единица 1 рад, соответствующая 100 эрг энергии излучения в 1 г облученного

вещества, что соответствует 0.01 Гр. Эти единицы являются универсальными

для измерения дозы любого радиоактивного излучения.

Однако для рентгеновского и γ - излучения в дозиметрической практике

удобно применять экспозиционную дозу, единицей измерения которой

называется рентгеном (Р). Это связано с особенностями ионизации вещества. За

один рентген принята такая доза, при которой в 1 куб. см воздуха создается 1

СГСЕ единица зарядов ионов каждого знака (соответствующая ей в СИ единица

экспозиционной дозы измеряется в 1 Кулон/кг). Учитывая, что средняя энергия

ионо-образования в воздухе равна 34 эВ, легко установить энергетический

эквивалент рентгена и связь между единицами дозы рад и рентген для

воздушной среды.

1Р=88 эрг/г= 0.88 рад=0.0088 Гр,

что соответствует образованному в одном кг вещества заряду равному

2.576·10-4 Кулонам.

Другие соотношения между дозиметрическими величинами:

1 рад = 10-2 Дж/кг (Гр); 1 рад/сек = 10-2 Вт/кг;

1 Р = 2.58·10-4 Кл/кг; 1 Р/сек = 2.58·10-4 А/кг.

35

Таблица B

Виды излучения Коэффициент качества

излучения K

γ и β–излучения

α–частицы и протоны (W<10 МэВ)

Многозарядные ионы и ядра отдачи

Тепловые нейтроны (W≈2.5 10 −2 эВ)

Быстрые нейтроны (W>500КэВ)

1

10

10

3-5

10

При одинаковой поглощенной дозе биологическое действие различных

видов излучения не одинаково. Например, биологическое действие

поглощенной дозы в 1 рад быстрых нейтронов или частиц эквивалентно

биологическому действию дозы в 10 рад рентгеновских лучей. При оценке

опасности хронического облучения вводят понятие эквивалентной дозы Dэкв,

которая рассчитывается как произведение поглощенной дозы D на так

называемый коэффициент качества излучения К рассматриваемого вида

излучения, т.е

Dэкв=К·D,

В СИ эквивалентная доза измеряется Зивертах (Зв), внесистемная единица –

1 бэр=0.01 Зв. Значения некоторых коэффициентов качества даны в табл.B, они

определяются эмпирически по общему воздействию излучения на

биологические ткани.

Зависимость мощности дозы от расстояния для точечного источника γ

-излучения

Мощность экспозиционной дозы γ - излучения радиоактивного препарата

прямо пропорциональна его активности, обратно пропорциональна квадрату

рассеяния от него и зависит от энергии и числа γ - квантов, испускаемых за один

распад. Эта зависимость учитывается коэффициентом Kγ, называемым γ -

постоянной.

Зависимость от расстояния для точечного

источника понятна из рисунка (рис. 15). Если

активность источника A, то общая энергия

излучения W0 за единицу времени

пропорциональна активности W0~A. Тогда на

расстоянии R от источника на единицу

поверхности будет приходиться энергия

2 2

0 0

R

A

4 R

W

S

W = ≈

π

.

С учетом γ - постоянной энергия,

поглощенная за единицу времени единицей

поверхности (а она в переводе на кг и есть

мощность дозы), равна:

Рис. 15

36

γ R2

P = K ⋅ A ,

это выражение определяет мощность дозы в рентгенах в час, если

активность выражена в милликюри, а расстояние R – в см

III. Измерение параметров ядерных излучений