Теоретические основы измерения радиоактивного излучения

 

1.1. Общие положения радиационной безопасности

 

Важной проблемой является обеспечение радиационной безопасности и охраны здоровья населения от вредного воздействия ионизирующего излучения.

Для контроля, оценки и прогноза радиационной обстановки и предупреждения неблагоприятных медицинских последствий производятся измерения ионизирующего излучения и нормирование радиационных воздействий на человека.

Основу системы радиационной безопасности составляют современные международные научные рекомендации, отечественный и зарубежный опыт радиационной защиты населения, а также правовые и нормативные документы по радиационной безопасности: Федеральный закон о радиационной безопасности населения (№ 170-ФЗ 2004), Нормы радиационной безопасности (НРБ-99), основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучений ОСП-72/87 от 26.08.1987 №4422-87 и др.

Основными принципами обеспечения радиационной безопасности является:

· принцип нормирования – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

· принцип обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, полученного дополнительным к естественному радиационному фону излучением;

· принцип оптимизации – поддержание на возможно низком и достижимым уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения.

 

1.2. Краткие сведения об ионизирующем излучении

 

Ионизирующее излучение создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков и фотоны.

Основные виды воздействия ионизирующего излучения на человека распространяются:

- в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников ионизирующего излучения;

- в результате радиационной аварии;

- от природных источников ионизирующего излучения;

- от космического излучения на поверхности земли;

- при медицинском (рентгеновском) облучении.

Различают три основанных вида ионизирующего злучения: альфа, бета и гамма.

Альфа-излучение (α) – ионизирующее излучение, представляющее собой положительно заряженных атомов гелия, состоящее из альфа частиц, испускаемых при ядерных превращениях с проницаемой способностью нескольких миллиметров.

Бета-излучение (β) – электронное и позитронное ионизирующее излучение представляющее собой поток быстро летящих электронов с проницаемой способностью несколько сантиметров.

Гамма-излучение (γ) – фотонное электромагнитное ионизирующее излучение с длиной волны до 1,5-10^{-11 см, обладающая наибольшей проницаемой способностью до нескольких метров и наименьшей ионизирующей способностью.}

Поглощение α, β и γ-излучения в различных средах происходит по закону

где J₀ – интенсивность начального излучения;

J – интенсивность после прохождения слоя толщиной а;

μ – коэффициент поглощения в данном веществе.

Радиоактивные вещества, выделяющие ионизирующее излучение, подразделяются на природные и техногенные. Основными природными радиоактивными веществами являются уран²³⁸, торий, радий и радон, а при техногенных авариях на радиационно-опасных объектах образуются радиоактивные изотопы цезия (Cr¹³⁷), стронция (Sr⁹⁰), йода (J¹³¹) и др.

Природные радиоактивные вещества содержатся в горных породах и подземных водах и распределяются неравномерно в различных регионах. Наибольшее содержание радиоактивных элементов наблюдается в магматических породах (гранитах, базальтах и др.), наименьшее – в осадочных породах (глина, песчаники, известняки).

В приповерхностных частях Земли в результате излучения естественного распределения природных радионуклидов горных пород и ионизирующего излучения, создаваемого космическим излучением в приземной атмосфере, воде, продуктах питания и организме человека формируется естественный фон излучения.

 

1.3. Основные величины и единицы радиоактивности

 

Основные величины и единицы радиоактивности сведены в табл. 1

Таблица 1

Система измерения радиоактивности

Величина	Единица измерения	Обозначение	Соотношение
Активность радионуклидного источника – число радиоактивных превращений в источнике в единицу времени	В системе СИ Беккерель     Внесистемная единица   Кюри	Бк   Кu	1Бк = 2,7·10^-11 Кu 1кБк = 2,7·10^-8 Кu 1МБк = 2,7·10^-5 Кu 1ГБк = 2,7·10^-2 Кu   1Кu = 3,7·10^10 Бк 1мКu = 3,7·10^7 Бк 1мкКu = 3,7·10^4 Бк 1нКu = 37Бк
Удельная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в материале к массе материала	Бк/кг Кu/кг	УА
Поглощенная доза - отношение энергии, переданной веществу ионизирующим излучением к массе вещества	В системе СИ Грей Внесистемная единица Рад	Гр     Рад	1Гр = 1Дж/кг     1рад = 0,01 Гр
Эквивалентная доза – наибольшее значение суммарной эффективной дозы в критическом органе от всех источников внутреннего и внешнего облучения	Зиверт	Зв	1Зв = 1Гр для бетаи гамма излучения
Экспозиционная доза характеризует электрический заряд, создаваемый ионизирующим излучением в воздухе	Рентген	Р	1Р = 2,58×10^-4 Кu/кг Для большинства случаев 100 р – 0,9 Зв
Эффективная доза – дозиметрическая величина для оценки возможного ущерба здоровью человека от хронического воздействия ионизирующего излучения произвольного за календарный год	Зиверт/год	Зв/год
Коллективная эффективная доза – произведение средней эффективной дозы на количество облучаемых людей	человек зиверт	Чел-Зв
Мощность дозы – доза в единицу времени	Зиверт-секунда микрозиверт час Грей-секунда Микрогрей Рентген/секунда микрорентген	Зв/с мкЗв/час Гр/с мкГр/ч Р/с мкР/ч
Плотность потока бета-частиц – величина активности, проникающей через единицу поверхности в единицу времени	Бк/м^2-час	j
Период полураспада радионуклида – время, в течении которого распадается половина атомов радиоактивного вещества	время полураспада	Т1/2	Т1/2Уран U 4,5×10^9 лет Т1/2Радий Ra 1590 лет Т1/2Торий Tb 6,7 года Т1/2Радон Rn 3,8 дня Т1/2Цезий Cr^137 30 лет Т1/2Стронций Sr^90 29,12 года Т1/2Йод J^131 8 суток