Основные дозиметрические величины и единицы их измерения

 

Количественную характеристику излучения, обычно на­зываемую дозой, измеряют в величинах энергии, поглощен­ной тканями. Термин "доза облучения" не слишком удач­ный, поскольку первоначально он относился к дозе лекар­ственного препарата, т.е. дозе, идущей на пользу, а не во вред организму. Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси, независимо от того, находятся они вне организма или внутри него (в результате попадания с пищей, водой или воздухом).

Для энергетической характеристики излучений принята экспозиционная доза. Она оценивается по эффекту иониза­ции сухого атмосферного воздуха. За единицу экспозицион­ной дозы рентгеновского или гамма-излучения принимается кулон на килограмм (Кл/кг). Это доза рентгеновского или гамма-излучения, которая при полном использовании иони­зирующей способности создает в воздухе массой один килог­рамм сумму электрических зарядов ионов данного одного зна­ка, равную одному кулону (кулон равен количеству электри­чества, проходящего через поперечное сечение при токе 1 А за 1 с).

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгенов­ского и гамма-излучения является рентген (Р). Рентген — это такая доза рентгеновского или гамма-излучения, которая при нормальных условиях (давлении 10⁵ Па и температуре 0 °С) в 1 см³ сухого воздуха образует более двух миллиардов пар ио­нов (2,0810⁹).

Производные единицы: миллирентген (мР) = 0,001 Р; микрорентген (мкР) = 0,000001 Р; 1 Кл/кг - 3876 Р.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность воздействия проникающей радиации при общем и равномерном облучении тела человека. Именно с измерения количества излучения в воздухе и начиналась собственно до­зиметрия, когда по дозе в воздухе судили о дозе облучения человека, находящегося в этой же точке пространства. В нас­тоящее время рентген используется для измерения мощнос­ти экспозиционной дозы.

Мощность экспозиционной дозы — это экспозиционная доза, отнесенная к единице времени. Единицей ее является ампер на килограмм (А/кг) — мощность экспозиционной до­зы излучения, при которой экспозиционная доза за 1 с воз­растает на 1 Кл/кг.

Внесистемные единицы — Р/ч; Р/мин; Р/с; мР/ч; мкР/ч.

Уровень радиации — мощность дозы излучения, измерен­ная на высоте 1 м от поверхности земли. Уровень радиации показывает дозу облучения, которую может получить чело­век за единицу времени.

Степень, глубина и форма лучевых поражений, развива­ющихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующей радиации, в первую очередь зависят от величин поглощенной энергии излучения. Для характеристики этого показателя используется понятие поглощенной дозы — дозы любого ионизирующего излучения, поглощен­ной единицей массы облученного вещества. За единицу пог­лощенной дозы принят 1 грей (Гр). Эта единица названа так в честь английского физика и радиобиолога Л. Грея и соот­ветствует 1 Дж/кг. Один грей равен поглощенной дозе излу­чения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излу­чения любого вида, переданной облученному веществу мас­сой 1кг.

Производные единицы: миллигрей (мГр) = 0,001 Гр; микрогрей (мкГр) - 0,000001 Гр.

В радиобиологии и радиационной гигиене широкое при­менение получила внесистемная единица поглощенной до­зы — рад (радиационная адсорбированная доза). Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 г передается энергия ионизирующего из­лучения, равная 100 эрг.

Производными данной единицы являются миллирад (мрад), равный 0,001 рад, и микрорад (мкрад), равный

0,000001 рад.

1 Гр = 100 рад; 1 Р = 0,95 рад = 1 рад.

Поглощенные дозы излучений различных типов вызыва­ют неравнозначный биологический эффект. При одинаковой поглощенной дозе а-излучения гораздо опаснее бета- и гам­ма-излучения. Если принять во внимание этот факт, то пог­лощенную дозу следует умножить на коэффициент, отража­ющий способность излучения данного вида повреждать тка­ни организма (коэффициент качества излучения — К): 20 — для альфа частиц, 10 — для протонов и нейтронов, 1 — для бета-частиц, рентгеновского и гамма-излучений.

Пересчитанную таким образом дозу называют эквивален­тной дозой. В системе СИ ее измеряют в единицах, называе­мых зивертами (Зв), названных в честь известного шведско­го ученого Зиверта, внесшего видный вклад в методологию количественного измерения радиации.Зиверт— единица эквивалентной дозы смешанного излу­чения, равная 1 Дж/кг или 100 бэр. 1 Зв = 1 Дж/кг =100 бэр. Производные единицы: миллизиверт (мЗв) = 0,001 Зв; микрозиверт (мкЗв) = 0,000001 Зв.

Внесистемная единица — бэр (биологический эквивалент рентгена). Это доза любого ионизирующего излучения, пора­жающее действие которой эквивалентно дозе 1P: 1P = 1бэр.

Производные единицы — мбэр, мкбэр.

При оценке поражающего действия ионизирующих излу­чений следует учитывать также, что разные органы и ткани обладают разной радиочувствительностью. Коэффициенты радиационного риска (КР): все тело —1; половые железы — 0,25; молочные железы — 0,15; красный костный мозг — 0,12; легкие — 0,12; щитовидная железа — 0,03; костная ткань — 0,03; другие ткани — 0,30.

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэф­фициенты радиационного риска и просуммировав их по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, которая также измеряется в зивертах (СИ) и бэрах (вне­системная единица).

Эти понятия характеризуют только индивидуально полу­чаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффектив­ные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел./Зв) или чело­веко-бэрах (чел./бэр).

Коллективную дозу можно рассчитать для отдельного по­селка, района, области, республики, континента. Таким об­разом, коллективная доза — объективная оценка масштаба радиационного поражения.

Например, расчеты, проведенные после аварии на ЧАЭС, показали, что дозовая нагрузка только от радионуклида цезия-137 на население Скандинавских стран и стран Цен­тральной Европы в течение первого года после аварии соста­вила 8-10⁴ чел./Зв. За этот период доза, полученная населе­нием СССР, проживавшим на загрязненных территориях,

достигла 2-10⁵ чел./Зв.

Поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными в отдаленном буду­щем, следует ввести еще одно определение — коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей (в популяции области, республики, стра­ны, всего населения Земли) от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования. Ее называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой. Единицы измерения будут такими же, как и для коллективной эффективной эквивалентной дозы, т.е. человеко-зиверт (человеко-бэр). Например, по оценке НК ДАР ООН, ожидаемая (полная) коллективная эффектив­ная эквивалентная доза в результате аварии на ЧАЭС оцени­вается в 6,2-10⁵ чел./Зв.

Ожидаемую дозу рассчитывать весьма сложно. Необходи­мо рассчитать, какую дозу облучения получит организм за предстоящий год, 10 лет или в течение всей жизни. Расчет дозы должен учитывать радионуклидный состав выброса, их долю в общей радиоактивности, периоды полураспада радио­нуклидов, пути поступления и способность накапливаться в органах и тканях и выводиться из организма, время полувы­ведения, особенности рациона питания, загрязненность про­дуктов, долю внешнего облучения и множество других фак­торов. Поэтому расчет дозовой нагрузки, например, за 70 предстоящих лет (так называемая "доза за жизнь") требует весьма высокой квалификации специалиста и досконального знания им радиационной обстановки в каждом конкретном населенном пункте. В результате аварии на ЧАЭС произош­ло загрязнение значительной территории радионуклидами сложного изотопного состава. Оценка ожидаемой коллектив­ной дозы с учетом распадающихся радионуклидов важна для прогнозирования неблагоприятных последствий для живу­щих и будущих поколений и служит ориентиром для приня­тия решений.

Такая иерархия понятий доз облучения на первый взгляд может показаться слишком сложной, но тем не менее она представляет собой логически последовательную систе­му и позволяет рассчитывать согласующиеся или сопостави­мые друг с другом дозы облучения. При дальнейшем изуче­нии проблем радиационной защиты населения без этих по­нятий никогда не удастся достичь необходимой точности и ясности изложения.