Основные дозиметрические величины. Единицы измерений.

 

К основным дозиметрическим величинам относятся: доза облучения, мощность дозы излучения(уровень радиации) и степень(плотность) радиоактивного загрязнения. Дозой облучения называется часть энергии,переданное ионизирующим излучением веществу и поглощенное им.

Дозу облучения 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 или воздухом).

Различают четыре вида доз облучения: экспозиционную, поглощенную, эквивалентную и эффективную.

Экспозиционная(или физическая) доза облучения – это количество энергии только рентгеновских и g-лучей, способных ионизировать сухой воздух. Чем больше доза, тем выше степень ионизации. За единицу измерения экспозиционной дозы g-излучения в воздухе принят рентген (внесистемная единица измерения). Рентген (р) – это такая доза облучения, при которой в 1 см³ сухого воздуха при Т=0⁰С и давлении 760 мм рт. ст. образуется 2,08 миллиардов пар ионов. Производными от рентгена единицами являются миллирентген (мр), равный 0,001 р и микрорентген (мкр), равный 0,000001 р. В системе «Си» единицей измерения экспозиционной дозы является кулон на кг (Кл/кг). 1р=2,58*10^-4 Кл/кг.

Поглощенная доза – это количество энергии различных излучений, поглощенное единицей массы облучаемого тела. Измеряется в радах (внесистемная единица). Рад – это такая поглощенная доза, при которой количество поглощенной энергии в 1 грамме любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида энергии излучения. В системе «Си» единицей измерения этой дозы является грей (Гр). 1 рад = 0,01 Гр (1 Гр = 100 рад). Производными рада являются: миллирад (мрад), и микрорад (мкрад). При дозе облучения в 1р поглощенная доза в воздухе составит 0,87 рад, а в воде и живой ткани 0,93 рада. Поэтому о поражающем действии излучения на живые ткани организма можно судить по эффекту ионизации воздуха g-излучением, т.е. 1р = 0,93 рада.

Но поглощенная доза не учитывает того, что при одинаковом ее значении a-излучения гораздо опаснее b или g-излучений из-за своей выраженной ионизирующей способности.

Если принять во внимание этот факт, то поглощенную дозу принято умножать на коэффициент (К), отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма (т.е. вызывать ионизирующий эффект): a-излучение считается при этом в 20 раз опаснее других видов излучений, т.е. установлены коэффициенты для пересчета поглощенной дозы. Так, для a-излучения К=20, нейтронного – 10, для b и g-излучений - 1.

Пересчитанную таким образом поглощенную дозу называют эквивалентной дозой Д_экв=Д_погл*К. Её измеряют в бэрах (внесистемная единица) – биологический эквивалент рентгена, 1 бэр – это эквивалентная доза излучения, соответствующая поглощенной энергии любого вида излучения, биологическое действие которого эквивалентно действию 1 рентгена (рада) g-излучения. В системе «Си» единицей измерения является зиверт (Зв). Производным бэра является миллибэр (мбэр) и микробэр (мкбэр). (1 бэр = 0,01 Зв, 1 Зв = 100 бэр). Для удобства пользования единицами измерения принято, что 1 р @ 1 рад @ 1 бэр.

Эффективная доза – это эквивалентная доза, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Измеряется в зивертах.

Для характеристики скорости изменения дозы во времени применяется величина мощность дозы излучения (уровень радиации – Р). Уровень радиации равен дозе, создаваемой за единицу времени P=dД/dt, т.е. характеризует скорость накопления дозы. Единицами измерения мощности дозы является рентген/час (р/ч), рад/час (рад/ч), бэр/час (бэр/ч), и соответственно им производные милли- и микро-, т.е. мр /ч, мкр/ч и т.д.

Произведение уровня радиации (Р) на время (Т) облучения дает дозу облучения (Д), т.е. Д = Р х Т (р, рад, бэр, Зв).

Поэтому, чем больше уровень радиации, тем меньшее время могут находиться на загрязненном участке территории люди, чтобы полученная доза облучения не превысила допустимую. Уровень радиации пропорционален активности радиоактивного вещества, а последнее, согласно закону радиоактивного распада, непрерывно уменьшается во времени. Следовательно, уровень радиации на местности после ее радиоактивного загрязнения также непрерывно снижается, т.е. происходит спад уровня радиации.

Величину степени загрязнения радиоактивными веществами можно измерять в единицах уровней радиации по гамма излучению в микро рентгенах в час (мкр/ч). Среднюю величину радиационного фона на территории России и Санкт-Петербурга, составляющую в среднем 15 мкр/ч, специалисты считают нормой, т.е. ПДУ (предельно допустимые уровни) от 10 до 60 мкр/ч. Во Франции средняя величина радиационного фона составляет 18-35 мкр/ч, в Бразилии максимальный радиационный фон достигает 100 мкр/ч.

Установлено, что для продуктов питания (клюква, мясо, грибы, чай) безопасная степень загрязнения радиоактивными веществами допустима до 31 мкр/ч.

Степень радиоактивного загрязнения определяется количеством выпавших радиоактивных веществ (РВ). Количество РВ принято оценивать его активностью, под которой понимают число распадов ядер атомов в единицу времени. За единицу активности, т.е. количества РВ, принята единица, названная Кюри (Ки) – это внесистемная единица, а в системе «Си» единицей измерения активности является Беккерель (Бк). 1 Ku = 3,7 ´ 10¹⁰ Бк. 1Кюри – такое количество РВ, в котором происходит 37 миллиардов распадов ядер атомов в одну секунду.

Степень загрязнения РВ почвы, продуктов, воды и др. оценивается удельной активностью: Ku/м², Ku/км², Ku/л (кюри на 1 м², кюри на 1 км², кюри на 1 литр). Применительно к загрязненной РВ местности активность относят к размерам этой площади (м², км²). Путем расчетов определено, что 1 Ku/км² =10 мкр/ч.

Федеральным законом «О радиационной безопасности населения» установлены основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения на территории Российской Федерации: для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта (0,1 бэр), или за период жизни (70 лет) – 0,07 зиверта (7 бэр). Для работающих с источниками излучения средняя годовая доза равна 0,02 зиверта (0,2 бэр), а за период трудовой деятельности (50 лет) – 1 зиверт (100 бэр).

Источниками дополнительного облучения человека в процессе жизни являются:

- просмотр одного хоккейного матча по TV – 1 мкбэр;

- ежедневный трехчасовой просмотр TV в течение года – 0,5 мбэр;

- перелет самолетом на расстоянии 2400 км – 1 мбэр;

- облучение при флюорографии (только грудная клетка) – 370 мбэр;

- облучение при рентгеноснимке зуба (местное) – 3 бэра.

Допустимые дозы облучения за все время работы на АЭС: для женщин – 30 бэр (0,3 зв), для мужчин – 60 бэр (0,6 зв).

На военное время определены дозы облучения, которые не приводят к выходу людей из строя (приказ Министра обороны 1983 г. № 310): однократная доза облучения за первые четверо суток – 50 рад (бэр), за один месяц – 100 рад (бэр), за 3 месяца – 200 рад (бэр), за один год – 300 рад (бэр).

В результате воздействия радиоактивного излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы, связанные с ионизирующей способностью этих излучений. Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод. Вода под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксильную группа ОН, которая образует продукты высокой химической активности: гидратный оксид НО₂ и перекись водорода Н₂О₂. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её. В результате нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в организме.

В зависимости от величины эффективной дозы облучения и индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми.

Малые дозы облучения при длительном воздействии могут привести к развитию раковых поражений или к генетическим повреждениям, появляющимся через несколько или много лет.

Большие дозы облучения приводят к развитию у человека острой лучевой болезни (ОЛБ). Считается, что однократное облучение в дозе менее 100 рад (бэр) не вызывает ОЛБ. Дозы, приводящие к развитию острой лучевой болезни при одноразовом облучении или облучении за короткое время (4 суток) приведены ниже:

100 – 200 рад – первая степень – легкая;

200 – 400 рад – вторая степень – средняя;

400 – 600 рад – третья степень – тяжелая;

600 – 1000 рад – четвертая степень – крайне тяжелая.

Характерной особенностью течения ОЛБ является фазность (стадии или периоды в течение заболевания). Различают 4 периода в течении ОЛБ при любой степени тяжести:

1. Начальный период (первичная реакция на облучение);

2. Скрытый, или латентный период (период мнимого благополучия);

3. Разгар болезни (период выраженных клинических проявлений);

4. Период разрешения болезни (с полным или частичным выздоровлением, а в крайне тяжелых случаях – летальным исходом).

В момент облучения пострадавший никаких ощущений не испытывает.