Одиниці радіоактивності і дози випромінювання

Для ознайомлення з деякими поняттями радіаційної дозиметрії тих, що широко застосовуються в цивільній обороні, особливо останнім часом, доцільно подати короткий їх опис і одиниці вимірювання.

Останніми роками в науковій літературі одиниці даються з Міжнародній системі (СІ). Проте в науковій літературі минулих років, у практиці ліквідації наслідків ядерних аварій, особливо в сільському і лісовому господарстві, при градуюванні шкал дозиметричних приладів, застосовують одиниці СІ, а також несистемні одиниці. Враховуючи це, для зручності користування одночасно подаються одиниці в системі СІ і несистемні.

За одиницю радіоактивності площі - питому забрудненість площі, у системі СІ прийнято беккерель на квадратний кілометр (Бк/км2).

Іонізуючу властивість радіації в повітрі характеризують дозою випромінювання.

Наявність радіоактивних речовин у середовищі - ступінь забруднення, часто буває дуже малою, що практично не має можливості визначити ваги. Саме тому мірою радіоактивних речовин є не вага, а активність радіоізотопів.

Активністю радіоактивного елемента є число атомних розпадів, що відбуваються в цьому елементі за одну секунду. Таким чином, активність радіоактивного елемента визначається числом розпадів за одиницю часу, вона характеризує абсолютну швидкість радіоактивного розпаду радіонукліда. Активність-радіоактивної речовини пропорційна її кількості й обернено пропорційна періоду напіврозпаду. Кількість радіоактивної речовини свідчить про її активність, тобто про кількість атомів, що розпадаються за одну секунду.

За одиницю активності (активність нукліда в радіоактивному джерелі) прийнята одиниця в системі СІ - беккерель (Бк) - це така кількість радіоактивної речовини, в якій проходить 1 акт розраду за І с, а несистемна одиниця - кюрі (Ки,) - така кількість радіоактивної речовини в якій проходить 37 мільярдів актів розпаду за 1 с.

За одиницю радіоактивності речовини - питому вагову активність -прийнята одиниця беккерель на кілограм (Бк/кг), а несистемна - кюрі на кілограм (Ки/кг).

Одиницею радіоактивності рідкого і газоподібного середовища - питомою об'ємною активністю є одиниця в системі СІ - беккерель на літр (Бк/л), а несистемна одиниця - кюрі на літр (Ки/л).

За одиницю радіоактивності площі - питому забрудненість площі, у системі СІ прийнято беккерель на квадратний кілометр (Бк/км²), несистемна одиниця - кюрі на квадратний кілометр (Ки/км²).

Іонізуючу властивість в повітрі характеризують дозою випромінювання.

Доза випромінювання - це кількість енергії радіоактивних випромінювань, поглинутих одиницею об'єму середовища, яке опромінюється.

Доза випромінювання (або опромінення) є мірою уражаючої дії радіоактивних випромінювань на організм людини, тварин і рослини. Вона може накопичуватись за різний час, а біологічне ураження від опромінення залежить від величини дози і від часу її накопичення.

Розрізняють експозиційну, поглинуту й еквівалентну дози.

Експозиційною називають дозу випромінювання, що характеризує іонізаційний ефект рентгенівського і гамма-випромінювань у повітрі. Це доза, яка характеризує джерело і радіоактивне поле, створене нею.

Експозиційну дозу випромінювання гамма-променів виміряють несистемною одиницею - рентген (Р). Один рентген - це така доза рентгенівського або гамма-випромінювання, яка в 1 см³ сухого повітря при температурі О С і тиску 760 мм рт.ст. створює 2 млрд. пар іонів (або точніше 2.08 х 10 ⁹. На практиці застосовують менші часткові одиниці:

мілірентген (1Р=1000мР; 1мР=10^-3) і мікрорентген (1Р=1000000мкР; 1мкР=10^-6Р).

У системі СІ експозиційна доза вимірюється в кулонах на кілограм (Кл/кг).

Це одиниця експозиційної дози випромінювання, при якому в кожному кілограмі повітря утворюються іони з загальним зарядом, що дорівнює одному кулону.

Одиниця опромінення в системі СІ дорівнює 3876Р. Експозиційна доза в рентгенах досить надійно характеризує небезпеку дії іонізуючих випромінювань при загальному і рівномірному опроміненні організму людини чи тварини.

Рентген визначає кількість енергії (дозу) яку одержує об'єкт, а не характеризує час, за який вона одержана. Для оцінки дії іонізуючого випромінювання за одиницю часу застосовується поняття - потужність дози.

Потужність експозиційної дози (рівень радіації) - це інтенсивність випромінювання, що утворюється за одиницю часу і характеризує швидкість накопичення дози. Одиницею потужності експозиційної дози в системі СІ є ампер на кілограм (А/кг), а несистемною одиницею для вимірювання випромінювань у повітрі є рентген за годину (Р/год), рентген за секунду (Р/с), або часткові одиниці: мілірентген за годину (мР/год), мікрорентген за годину (мкР/год).

Рентген як одиниця вимірювання за своїм визначенням є кількісною характеристикою гамма - чи рентгенівського випромінювання і нічого не говорить про кількість енергії, поглинутої об'ємом, який опромінюється. Через це для оцінки ступеня впливу випромінювання на організм введено поняття «поглинута доза».

Поглинута доза - це кількість енергії різних видів іонізуючих випромінювань, поглинутих одиницею маси речовини.

Одиниця випромінювання поглинутої дози тканинами організму в системі Сі - джоуль на кілограм (Дж/кг). Дж/кг - це кількість енергії будь-якого виду іонізуючої речовини в 1 кг. Крім цього, одиницею вимірювання поглинутої дози є грей - (Гр). Ще застосовують несистемну одиницю - рад (rad) (це скорочення від англійського radiation absorbend dose) - поглинута доза любого випромінювання), при якій кількість енергії, поглинутої 1г речовини, що опромінюється, відповідає 100 ерг, 1 рад=0,01 Дж/кг=100ерг поглинутої речовини в тканинах.

Для визначення дози опромінення об'єктів вимірюють дозу в повітрі в Р, а потім розрахунковим шляхом знаходять поглинуту дозу в радах. Через те, що доза випромінювання 1 Р у повітрі енергетично еквівалентна 88 ерг/г, то поглинута енергія в радах для повітря складає 88:100=0,88 рад. Таким чином, якщо доза випромінювання в повітрі дорівнює 1 P, то поглинута доза буде 0,88 рад.

Поглинута доза більш точно визначає вплив іонізуючих випромінювань на біологічні тканини організму, у яких різний атомний склад і щільність. Існує окрема залежність між поглинутою дозою і радіаційним ефектом: чим більш поглинута доза, тим більший радіаційний ефект. Поглинута доза характеризує радіаційний ефект для всіх видів органічних та хімічних тіл, крім живих організмів.

Одиницею потужності поглинутої дози в системі СІ є грей за секунду (Гр/с) і джоуль на кілограм за секунду (Дж/кг.с), а несистемною -рад за секунду (рад/с); співвідношення між ними: 1 Гр/с = 1Дж (кг.с); 1Гр/с=100рад, 1 рад = 0,01 Гр/с.

Але поглинута доза не враховує те, що вплив на організм такої самої дози різних випромінювань неодинаковий. Наприклад, альфа-випромінювання у 20 разів, а бета - випромінювання у 10 разів небезпечніше від гамма випромінювання.

Знання величини поглинутої дози не досить для точного передбачення ні ступеня трудності, ні ймовірності виникнення ефектів ураження. Через це введена еквівалентна доза.

Еквівалентна доза характеризує те, що різні види іонізуючого випромінювання під час опромінювання організму одинаковими дозами призводить до різного біологічного ефекту. Це пов'язано з неодинаковою питомою щільністю іонізації викликаного різними видами випромінювань. Так, кількість іонів, які утворюються під дією випромінювання на одиниці шляху в тканинах, тобто щільність іонізації альфа-частинками, у сотні разів вища, від гамма-променів. Тому введено поняття «відносна біологічна активність», яка показує співвідношення поглинутих доз різних видів випромінювання, що викликають одинаковий біологічний ефект. Якщо умовно прийняти біологічну ефективність гамма-і бета-променів за одиницю, то для альфа-частинок вона буде дорівнювати десяти, а для повільних і швидких нейтронів відповідно п'яти і двадцяти. Еквівалентна доза опромінення використовується для оцінки дії випромінювання на живі організми, в першу чергу людей і тварин.

Одиницею еквівалентної дози в системі СІ є зіверт (Зв).

Один зіверт дорівнює поглинутій дозі в 1Дж/кг (для рентгенівського, гамма- та бета-випромінювань).

Для обліку біологічної ефективності випромінювань введена несистемна одиниця поглинутої дози - біологічний еквівалент рентгена - бер. Один бер - це доза будь-якого виду випромінювання, яка створює в організмі такий же біологічний ефект, як і рентгенівського або гамма-випромінювання.

Вираження дози в берах проводиться тоді, коли необхідно оцінити загальний біологічний ефект, незалежно від типу діючих випромінювань

Співвідношення між одиницею еквівалентної дози в системі СІ і несистемною одиницею: 1 Зв=100 бер, 1 бер =0,.1 Зв.

Щоб урахувати нерівномірність ураження від різних видів випромінювань введено «коефіцієнт якості», на. який необхідно перемножити величину поглинутої дози від певного виду випромінювання, щоб одержати еквівалентну дозу. Всі міжнародні і національні норми встановлені в еквівалентній дозі опромінення

Одиницею потужності еквівалентної дози в системі СІ є зіверт за секунду (Зв/с), а несистемною одиницею є бер за секунду (бер/с); співвідношення між ними: 1 Зв/с = 100 бер/с, 1 бер/с = 0.01 Зв/с.

Контрольні запитання

1.Дати визначення завдання дозиметрії в цивільній обороні.

2.Що таке активність радіоактивного елемента? Як позначається?

3.Назвати одиниці радіоактивності речовин, питому вагу, активність рідкого і газоподібного середовища, а також площі.

4.Що таке доза випромінювання?

5.Дати визначення експозиційної дози і назвати символи.

6.Що таке потужність експозиційної дози? Як позначається ця одиниця?

7.Дати визначення поглинутої дози та назвати символи позначення.

8.Назвати символи потужності поглинутої дози.

9.Що таке еквівалентна доза? Назвати символи еквівалентної дози та потужності еквівалентної дози.

Дата добавления: 2015-06-25