Радиационные дозы. Единицы измерения

Различные виды излучений сопровождаются высвобождением соответствующей энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, состоящее из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или с вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными. Бета-излучение обладает большой проникающей способностью; оно проходит в ткани организма на глубину один-два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать (ослабить) лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передает тканям; количество такой переданной энергии называется дозой. Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри его (в результате попадания с пищей, водой, воздухом или через кожные покровы). Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один ли человек подвергался облучению или группа людей и в течение какого времени это происходило, каким видом излучения облучались органы и ткани.

В настоящее время для учета воздействия ионизирующего излучения на организм человека используют следующие виды доз облучения: поглощенную, эквивалентную и эффективную.

Экспозиционная доза

Иногда в литературе для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений. Экспозиционная доза – это отношение суммарных электрических зарядов одного знака Q, созданных электронами, освободившиеся в облученном воздухе при полном использовании их энергии, к массе m этого воздуха:

.

В системе СИ единица измерения экспозиционной дозы – Кл/кг. Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений является рентген (Р): 1Р ≈ 2,58^. 10^–4 Кл/кг.

Соотношение между поглощенной дозой излучения, выраженной в радах и экспозиционной дозой рентгеновского и гамма-излучений, выраженной в рентгенах, имеет вид: , где – экспозиционная доза; – поглощенная доза.

Не останавливаясь на толкованиях и определениях рентгена (рентген как единица измерения поглощенной дозы был принят в 1928 г.), необходимо отметить, что рентген рассматривали как количество излучения, характеризующее поглощенную энергию излучения в единице массы воздуха. Такая интерпретация рентгена противоречила самому определению и вносила трудности при оценке поглощенной энергии. Неудобство рентгена как единицы, определялось еще и тем, что эта единица введена только для рентгеновского и гамма-излучений. Для сравнительной оценки эффектов, вызываемых воздействием других видов излучений (альфа-, бета-частиц, нейтронов и др.), необходимо было ввести понятие «физический эквивалент рентгена» (в медицине, биологический эквивалент рентгена, и т. д.), что создавало ряд неудобств. Эти обстоятельства потребовали пересмотра ранее существующей терминологии и введения новой единицы – рада.

С 1 января 1982 г. ГОСТ 8.417–81 «Единицы физических величин» ввел в нашей стране в действие Международную систему единиц физических величин как обязательную.

Введением этого стандарта изымались из обращения кюри (для выражения активности радионуклида) и рад (для поглощенной дозы). Замена этих единиц единицами СИ осуществлена до 1 января 1990 г. Однако, учитывая, что в литературных источниках и шкалах приборов еще встречаются внесистемные единицы, при использовании единиц СИ рекомендовано в скобках приводить значение величин во внесистемных единицах. Это правило не распространяется на единицу экспозиционной дозы – рентген, так как после 1 января 1990 г. использование экспозиционной дозы не рекомендуется.

Существует также ограниченная группа единиц, которые не во всех случаях можно заменить единицами СИ. Поэтому наравне с единицами СИ допущен к применению без ограничения срока ряд внесистемных единиц, например тонна, минута, час, сутки, литр.