Основы радиационной дозиметрии 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Основы радиационной дозиметрии



Радиация (от латинского слова radio – излучаю) представляет собой излучение, идущее от какого-либо тела. Видимый свет, радиоволны, инфракрасное тепло от нагретых тел и от Солнца – все это виды радиации. Однако, когда речь идет о радиационной безопасности, подразумевают излучение, обладающее высокой энергией, способной ионизировать молекулы, составляющие живые ткани человека и животных.

Ионизация – это процесс образования положительных и отрицательных ионов или свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул.

При оценке эффекта взаимодействия с различными живыми организмами принято разделение излучений на ионизирующие и неионизирующие. Радиация будет ионизирующей в том случае, если она способна разрывать химические связи молекул, составляющие живые организмы, и тем самым вызывать биологически важные изменения. Ясно, что ионизирующее излучение должно обладать достаточной энергией составляющих его частиц (кванты, электроны, нейтроны и т.д.), чтобы вызвать ионизацию молекул живых тканей. Такой энергией обладают рентгеновские лучи и излучение, которое сопровождает самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие.

Самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие (такое превращение называют еще ядерной реакцией) называется радиоактивностью. Радиоактивность сопровождается выделением альфа-частиц, бета-частиц и гамма-излучением. Эти виды излучения, наряду с рентгеновскими лучами, обладают высокой энергией и называются ионизирующим излучением.

При взаимодействии ионизирующих излучений с веществом происходит, как отмечалось выше, ионизация атомов среды. Обладая относительно большой массой и зарядом, альфа-частицы имеют незначительную ионизирующую способность: длина их пробега в воздухе составляет 2,5 см, в биологической ткани – 30 мкм, в алюминии – 16 мкм. Вместе с тем для альфа частиц характерна высокая удельная плотность ионизации биологической ткани. Для бета-частиц длина пробега в воздухе составляет 17,8 м, в воде – 2,6 см, а в алюминии – 9,8 мм. Удельная плотность ионизации, создаваемая бета-частицами примерно в 1000 раз меньше, чем для альфа-частиц той же энергии. Рентгеновское и гамма-излучения обладают высокой проникающей способностью и длина их пробега в воздухе достигает сотен метров.

Химические элементы и их изотопы, способные к самопроизвольным ядерным превращениям называются радиоактивными элементами и изотопами. При изучении процесса радиоактивного распада установлено, что не все ядра радиоактивного изотопа распадаются одномоментно, в каждую единицу времени распадается лишь некоторая доля общего числа молекул радиоактивного элемента. Эта неизменная для каждого радиоактивного элемента величина, которая характеризует вероятность распада, называется постоянной распада. Время жизни радиоактивного элемента характеризуют величиной, называемой периодом полураспада – временем, в течение которого распадается половина всех атомов данного радиоактивного изотопа.

В зависимости от периода полураспада различают короткоживущие изотопы, период полураспада которых исчисляется долями секунды, минутами, часами, сутками, и долгоживущие изотопы, период полураспада которых – от нескольких месяцев до миллиардов лет.

При измерениях радиоактивных излучений выделяют измерениес одной стороны, активности самого источника излучения и с другой стороны, эффекта ионизации, производимого этим источником.

Для измерения активности источника используется как системная единица (в системе СИ) – «Беккерель (Бк)» – в честь французского физика А. Беккереля, так и внесистемная – «Кюри (Ки)» – в честь французских ученых П. Кюри и М. Склодовской-Кюри.

Активность в 1 Бк – это одно ядерное превращение в секунду (1 распад/с), а радиоактивность в 1 Ки – это активность 1 грамма радиоактивного элемента радия. Соотношение между Ки и Бк:

1 Ки = 3,7 ∙ 1010 (распад/с) = 3,7 ∙ 1010 Бк.

То есть, в 1 г радия в 1 секунду происходит 3,7 ∙ 1010 распадов.

Для количественной оценки действия ионизирующего излучения на облучаемый объект, то есть оценки эффекта ионизации, введено понятие «доза». Различают поглощенную, экспозиционную и эквивалентную дозы.

Поглощенная доза.

Изменения, происходящие в облучаемом объекте под воздействием излучения, зависят от количества поглощенной энергии этого излучения. Поэтому наиболее удобной характеристикой излучения, определяющей степень его воздействия на организм, является количество (доза) поглощенной энергии. Отсюда, поглощенная доза Дп представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы облучаемого вещества. В системе СИ энергия измеряется в джоулях (Дж), а масса в кг, отсюда единица измерения поглощенной дозы (называется «Грей»):

Дп = 1 Дж/1кг = 1 Грей (Гр)

В научной литературе часто также применяется внесистемная единица измерения поглощенной дозы – 1 рад (происходит из начальных букв английского термина «radiation absorbed dose», т. е. «поглощенная доза излучения»). При этом 1 Гр = 100 рад и соответственно 1 рад = 0,01 Гр.

Экспозиционная доза.

Для характеристики доз поглощения по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется экспозиционная доза Дэксп.. В системе СИ в качестве единицы измерения экспозиционной дозы берется величина «Кулон на килограмм». Экспозиционная доза – это отношение суммарного заряда ионов одного знака (заряд измеряется в кулонах), образовавшегося в определенном объеме воздуха под действием ионизирующего излучения, к массе воздуха в этом объеме.

На практике используется и внесистемная единица измерения экспозиционной дозы – 1 Рентген (Р). Соотношение между рентгеном и кулоном на кг следующее:

1 Р = 2,58 ∙ 10-4 Кл/кг; 1 Кл/кг = 3,88 ∙ 103 Р.

Следует отметить, что между рассмотренными величинами поглощенной дозы и экспозиционной дозы существует линейная зависимость:

Дэксп = К х Дп,

где коэффициент пропорциональности К имеет значения:

- 34 Кл/Дж для системы СИ;

- 0,876 Р/рад для внесистемных единиц измерения поглощенной и экспозиционной доз.

Эквивалентная доза.

Казалось бы, для характеристики радиобиологического эффекта достаточно понятия поглощенной дозы. Однако изучение последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды ионизирующего излучения производят неодинаковое биологическое действие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, альфа-частица), производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы Дэкв.

Эквивалентная доза равна поглощенной дозе, умноженной на коэффициент, характеризующий биологическую эффективность различных видов излучения КОБЭ:

Дэксп = КОБЭ ∙ Дп

КОБЭ равен:

- для рентгеновского и гамма- излучения – 1;

- для бета-излучения – 1;

- для альфа-излучения – 20.

То есть, при ионизации живых тканей рентгеновским, гамма- и бета-излучением эквивалентная доза будет равна по величине поглощенной, а при действии альфа- излучения эквивалентная доза по величине будет в 20 раз больше, чем поглощенная.

Единицей измерения эквивалентной дозы в системе СИ является 1 Зиверт (Зв). Отметим, что так же, как и для поглощенной дозы 1 Зв равен 1 Дж/кг, но для отличия от единицы измерения поглощенной дозы (Грей), эту величину назвали Зиверт.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-13; просмотров: 273; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.200.179.138 (0.019 с.)