Виды доз облучения

Система дозиметрических величин, которые используются в радиационной безопасности, т.н. нормируемых величин, отражает потребности ограничения рисков для жизни и здоровья людей, связанных с развитием стохастических эффектов ионизирующих излучений. Эта система величин предназначена для того, чтобы, опираясь на измеряемые физические параметры поля излучения - флюенс внешнего излучения и активность радионуклида, поступающего в тело человека, - определить необходимые для оценки безопасности значения величин, применяемых в радиационном нормировании.

Физико - химические изменения, происходящие в облучаемом объекте под воздействием ионизирующего излучения, напрямую зависят от величины поглощенной энергии.

Для количественной оценки действия источников ионизирующего излучения на облучаемый объект в дозиметрии введено понятие «доза». Различают поглощенную, эквивалентную и эффективную дозы.

Основной физической величиной, определяющей количественную степень радиационного воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения.

Поглощенная доза в органе или ткани (D_Т,R) - величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

D_Т,R = dЕ / dm (3.1)

где dЕ - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, а dm - масса вещества в этом объеме.

Энергия может быть усреднена по любому определенному объему, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объему, деленной на массу этого объема. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж ´ кг^-1), и имеет специальное название - грей (Гр).

Радиобиологические эксперименты показывают, что с биологической точки зрения действие различных видов ионизирующих излучений не одинаково. Имеет значение не только количество ионов, образованных в единице массы биологической ткани, но и то, как распределены эти ионы по длине пути, т. е. существенна линейная плотность ионизации. Например, линейная плотность ионизации альфа - частиц в биологической ткани (да и в любой другой среде) больше, чем фотонного излучения, и значит, чтобы создать такой же биологический эффект в каком-то определенном месте биологической ткани, необходимо для облучения ее затратить меньшую эквивалентную дозу.

При хроническом облучении тела человека в малых дозах (<200 мЗв) основной величиной для оценки биологического действия излучения любого состава является эквивалентная доза.

Эквивалентная доза в органе или ткани (H_T,R) - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R:

H_T,R = W_R ´ D_T,R , (3.2)

где D_T,R - средняя поглощенная доза в органе или ткани T, а W_R - взвешивающий коэффициент для излучения R.

Для учета относительной эффективности различных видов излучения при образовании биологических эффектов вводится взвешивающий коэффициент (W_R) при расчете эквивалентной дозы:

Фотоны любых энергий................................................................................ 1

Электроны и мюоны любых энергий.......................................................... 1

Нейтроны с энергией менее 10 кэВ............................................................. 5

от 10 кэВ до 100кэВ.................................................................... 10

от 100 кэВ до 2 МэВ.................................................................... 20

от 2 МэВ до 20МэВ..................................................................... 10

более 20 МэВ................................................................................ 5

Протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи...................... 5

Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра....................................... 20

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

H_T = S H_T,R (3.3)

Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).

Использовавшаяся ранее внесистемная единица бэр равна 0,01 Зв.

Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению, кроме того и сама геометрия облучения может быть неравномерной. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе.

Поэтому для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека и для учета различной радиочувствительности органов введено понятие эффективной дозы. Эффективная доза является величиной не измеряемой, а расчетной.

Эффективная доза (Е) - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

Е = SW_T H_T (3.4)

где H_T – эквивалентная доза в органе или ткани Т, а W_T -взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (W_Т) - множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации:

Гонады 0,20

Костный мозг (красный) 0,12

Толстый кишечник 0,12

Легкие 0,12

Желудок 0,12

Мочевой пузырь 0,05

Грудная железа 0,05

Печень 0,05

Пищевод 0,05

Щитовидная железа 0,05

Кожа 0,01

Клетки костных поверхностей 0,01

Остальное 0,05

Коэффициент W_T представляет собой отношение стохастического (вероятностного) риска смерти в результате облучения Т – того органа или ткани к риску смерти от равномерного облучения тела при одинаковых эквивалентных дозах.

Единица измерения эффективной дозы – зиверт (Зв).

Риск – вероятность возникновения неблагоприятных последствий для человека (частота смертельных случаев, снижение продолжительности жизни, травматизма, нетрудоспособности и т. д.) вследствие облучения, аварии или другой причины, проявление которой носит стохастический характер.

В том случае, если облучению подвергается все тело человека целиком и равномерно, эффективная доза численно совпадает с эквивалентной.

В случае внутреннего облучения эффективная доза определяется аналогично эффективной дозе внешнего излучения и называется ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозой Е(t):

Эквивалентная (H_Т(t)) или эффективная (Е(t)) ожидаемая при внутреннем облучении доза - доза за время t, прошедшее после поступления радиоактивных веществ в организм:

t₀+t

H_Т(t) = ò H_T(t)dt, (3.5)

t₀

Е(t) = å W_т´Н_т(t),

^т

где t₀ - момент поступления, а H_T(t) - мощность эквивалентной дозы к моменту времени t в органе или ткани T.

Когда t не определено, то его следует принять равным 50 годам для взрослых и (70-t₀) - для детей.

Ущербы от источников внутреннего и внешнего облучения суммируются и нормируются в «Нормах радиационной безопасности (НРБ – 99)» в виде годовой эффективной дозы.

Эффективная (эквивалентная) годовая доза - сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же год.

Е = Е^внеш + Е(t)^внут ; (3.6)

Единица годовой эффективной дозы - зиверт (Зв).

Часто на практике возникает необходимость оценивать меру ожидаемого биологического эффекта при облучении больших групп людей, вплоть до целых популяций. Для оценки стохастических (вероятностных) эффектов облучения персонала или населения используется термин - коллективная эффективная доза.

Коллективная эффективная доза - мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения, она равна сумме индивидуальных эффективных доз группы людей. Единица эффективной коллективной дозы – человеко - зиверт (чел. - Зв).

Дата добавления: 2014-01-06