В. В. Ткаченко, В. А. Кутьков,. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений

В.П. РОМАНЦОВ, И.В. РОМАНЦОВА

 

ДОЗИМЕТРИЯ И ЗАЩИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

 

 

Часть I. Основы дозиметрии ионизирующих излучений
и радиационной безопасности

 

 

Учебное пособие

 

 

Обнинск 2015

[1]К настоящему времени известно более 2700 видов нестабильных ядер.

[2]  при t = 0 N (t) = N ₀;   отсюда и

^[3]Названа в честь французского физика Анри Беккереля.

^[4]Названа в честь французских физиков Марии и Пьера Кюри.

[5]В одном моле любого вещества содержится одно и то же число молекул (атомов), равное числу Авогадро N _A, т.е. если М – масса атомов в грамм-атоме, а m _ат – масса одного атома, то М = N _A× m _ат, где N _A≈ 6,023·10²³ моль^-1.

[6] Исключение составляет ^{137 m} Ba – дочерний продукт при β-распаде ¹³⁷Cs, испускающий электроны внутренней конверсии с энергией    624 кэВ.

[7] Закон распределения молекул по скоростям (распределение Максвелла) описывает стационарное распределение частиц (молекул) макроскопической системы, находящейся в термодинамическом равновесии, в отсутствие внешних полей при условии, что движение частиц подчиняется законам классической механики. Распределение Максвелла не зависит от взаимодействия между частицами.

[8] Энергия связи нейтронов в ядре составляет, например, для кислорода (для разных изотопов) – 4 – 15 МэВ; для меди – 7 – 13 МэВ; для урана – 4 – 7 МэВ.

[9] При удалении от полосы стабильности в сторону нейтронодефицитных ядер падает энергия связи протона в ядре и растёт энергия β ⁺ -распада (см. рис. 1.7). При Q _β > ε _р появляется энергетическая возможность испускания запаздывающих протонов. Схема эмиссии запаздывающих протонов подобна схеме, приведенной на рис. 1.14.

[10] Квадратные скобки, содержащие обозначения величины, означают единицу измерения величины, например, выражение [ U ] = В читается: «единица измерения напряжения равна вольту».

[11] Ионизационные потери частицы на единицу пути, движущейся в свинце, превышают ионизационные потери в углероде примерно в 14 раз: Z _Pb/ Z _c = 82/6 ≈ 14.

[12] Водород является исключением, у него Z / A = 1.

[13] Например, для элементов С, N, O, Si и воздуха отношение Z / A = 0,5, для воды – Z / A = 0,55, для Al – 0,48, для Fe – 0,47, для Pb, Po – 0,4, для Ag – 0,44 и т.д.

[14] На рисунке 2.2 ионизационные потери для воздуха больше ионизационных потерь для свинца, а радиационные потери, наоборот, в свинце больше, чем в воздухе. Удельные ионизационные потери мало зависят от Z (Z / A ≈ const), а удельные радиационные потери пропорциональны Z.

[15] Для нейтронов величина, аналогичная по физическому смыслу линейному коэффициенту ослабления, называется макроскопическим сечением взаимодействия и обозначается S.

[16] Относительный вклад в сечение за счет фотоэффекта на L -, M - и других оболочках невелик. Сечение фотоэффекта на L -оболочке составляет ~ 20 % от величины сечения на K -оболочке, а на М -оболочке ~ 5 % сечения на K -оболочке. Полное сечение фотоэффекта примерно равно 5/4(m_фот) _K [4].

[17] Когерентным (томсоновским) рассеянием называется рассеяние электромагнитного излучения, при котором его частота до и после взаимодействия остается неизменной.

[18] Энергия связи на K -оболочке, например, у железа или свинца            7 – 8 кэВ, на внешних оболочках значительно меньше.

[19] В реакторной терминологии этот процесс называют «захват с испусканием заряженных частиц».

[20] В приводимых определениях под dN понимается дифференциал ожидаемого значения числа частиц N. При этом дифференциал в знаменателе, с одной стороны, мал по сравнению с изменением (градиентом) поля излучения, с другой стороны, достаточно велик, чтобы можно было зарегистрировать достаточно много частиц.

[21] От английского transferred from, что означает «перенесенный от чего-либо».

[22] От английского kerma – сокращенная форма выражения Kinetic Energy Released in Materials.

[23] Луис Гарольд Грей (1905 – 1965) – английский физик, сделавший в области радиационной дозиметрии открытие, известное как принцип Брэгга-Грея.

[24] Вильгельм Конрад Рентген (1845 – 1923) – немецкий физик, открывший излучение, названное им Х -лучами (рентгеновские лучи) и создавший рентгеновские трубки. В.К.Рентген – первый среди физиков лауреат Нобелевской премии.

[25] Кроме единиц СИ в научных работах по физике используют систему единиц «сантиметр-грамм-секунда» (СГС), построенную на трех основных величинах: длина, масса и время. В системе электростатических единиц (СГСЭ) к основным единицам СГС добавлена единица электрического напряжения вольт.

[26] От английского imparted to, что означает «переданный чему-либо».

[27] Строго говоря, , где ζ - энергия, необходимая для того, чтобы вырвать электрон из атома. В частности, при фотоэффекте возможен случай, когда энергия первичного фотона полностью расходуется только на то, чтобы вырвать электрон из атома. В этом случае кинетическая энергия возникающего электрона близка к нулю, и такие электроны не способны производить ионизацию. Если энергия электронов достаточна для ионизации, то практически всегда можно пренебречь энергией ζ.

[28]Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1995.

[29] Это соотношение получается несложно. Разделим k _е из формулы (3.43) на m из формулы (3.47):

 .

[30] Онтогенез – индивидуальное развитие живого организма, охватывающее все изменения, претерпеваемые от момента зарождения до окончания жизни.

[31]Lethal Dose – летальная доза. Запись LD ₅₀ означает, что при данной дозе погибает 50 % организмов. Запись LD _50/60 означает, что при данной дозе погибнет 50 % организмов за 60 суток.

[32]В нормальных условиях теплоемкость воды равна  4,18 кДж/(кг×К).

[33] Радикал – устойчивая группа атомов в молекуле, переходящая без изменения из одного химического соединения в другое, например, метил СН₃, метилен СН₂ и т.д.

[34] Мембрана служит границей клетки, она помогает регулировать обмен между внутренней и внешней средой.

[35] Хромосомы (от греческого «хромо» – цвет, краски) – структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК, в которой заключена наследственная информация организма. В хромосомах в линейном порядке расположены гены – единицы наследственного материала, отвечающие за формирование какого-либо элементарного признака. Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом, называется геномом.

[36] Дифференциацией называется высокая специализация клеток в организме, сопровождающаяся, как правило, прекращением их размножения делением.

[37]J.A. Bergonie (1857 – 1925), L.M.F.A. Tribondeau (1872 – 1918), французские врачи.

[38] «Сома» - по-гречески «тело».

[39] До настоящего времени радиационно-индуцированные наследуемые эффекты у людей не были выявлены в радиационно-эпидемиологических исследованиях.

[40]Увеличение в органе соединительной ткани, которая замещает погибшие клетки тканей органа, облученного с большой дозой.

[41] В настоящее время – Отделение радиационной медицины Федерального медико-биологического центра ФМБА России.

[42]Во время бомбардировки 6 августа 1945 г. в Хиросиме находилось около 340 000 человек (жителей и военнослужащих). Нагасаки подвергся бомбардировке 9 августа, в городе находились примерно 220 000 человек. Около 70 % людей, находившихся в момент взрыва на расстоянии менее 1 км от эпицентра, погибли в течение первых суток. Суммарные потери в этой зоне в течение первых трех месяцев составили 90%. Всего до конца 1945 г. в Хиросиме погибло около 140 000 человек, в Нагасаки - 70 000 человек.

[43]Эти радиационные эффекты не следует смешивать с тератогенными, являющимися детерминированными эффектами облучения плода в эмбриональном периоде, и раками, которые могут возникнуть у новорожденных как следствие их собственного облучения в период внутриутробного развития. Тератология – раздел медицины (биологии), изучающий аномалии, пороки развития и уродства человека.

[44] Лейкоз – лейкемия – злокачественное заболевание кроветворной системы.

[45] Канцерогенез – процесс возникновения и развития злокачественной опухоли из нормальной ткани.

[46]В англоязычной литературе применяется сокращение LNT от «Linear Non - Threshold».

[47] Кеирим-Маркус И. Б. Эквидозиметрия. − М.: Атомиздат, 1980.

[48] «Некоторое приближение» здесь означает, что если для двух различных видов частиц ЛПЭ одинакова, то пространственное распределение переданной ими энергии более идентично, чем если бы ЛПЭ была различной.

[49] RBE_T,R – Relation Biological Efficiency (T – tissue, R – radiation).

[50]Серьезным детерминированным эффектом называют детерминированный эффект, если он является смертельным или угрожающим жизни, или же приводит к непоправимому ущербу здоровью, снижающему качество жизни.

[51] Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards. General Safety Requirements Part 3, Safety Standard Series No. GSR Part 3, Vienna: IAEA, 2014.

[52] Нормируемые и операционные величины определены в этой главе далее.

[53]Символ AD − аббревиатура английского термина adjusted dose (равнозначная прицельная доза).

[54] Рольф Зиверт (1896 – 1966) – известный шведский ученый, внесший большой вклад в различные области радиационной безопасности, в исследования естественного g-излучения.

[55] Величину ущерба можно выразить в числе лет полноценной жизни, потерянных в результате преждевременного заболевания или смерти, вызванных ионизирующим излучением.

[56] Поскольку доза внутреннего облучения может формироваться в течение длительного времени после поступления радионуклида в организм, то для расчета дозы внутреннего облучения необходимо определить период времени τ, прошедший после поступления радионуклида, за который необходимо интегрировать мощность дозы облучения.

[57] О мерах по дальнейшему снижению облучаемости персонала и командированных на АЭС лиц. Приказ Концерна «Росэнергоатом» No 184 от 14.04.2000.