Значения WR  при расчете эквивалентной дозы

№	Ионизирующие излучения	WR
1.	Фотоны любых энергий	1
2.	Электроны и мюоны любых энергий	1
3.	Нейтроны с энергией менее 10 кэВ                                        от 10 кэВ до 100 кэВ                                        от 100 кэВ до 2 МэВ                                        от 2 МэВ до 20 МэВ                                        более 20 МэВ	5 10 20 10 5
4.	Протоны с энергиями более 2 МэВ, кроме протонов отдачи	5
5.	Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20

 

                                                                                                         

Таблица 2-2

Значения WT при расчете эффективной дозы

 

Органы и ткани	WT	Органы и ткани	WT
Гонады	0,20	Печень	0,05
Костный мозг (красный)	0,12	Пищевод	0,05
Тонкая кишка	0,12	Щитовидная железа	0,05
Легкие	0,12	Кожа	0,01
Желудок	0,12	Клетки костных поверхностей	0,01
Мочевой пузырь	0.05	Остальное	0,05
Грудная железа	0,05

 

СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ

Задача 1. Рассчитайте поглощенную и эквивалентную дозы от смешанного источника излучения, если известны данные:

γ-излучения – 0,01 Гр;

β-излучения – 0,1 Гр;

α-излучения – 0,01 Гр;

быстрые нейтроны – 0,01 Гр.

Задача 2. У четырех пациентов опухоли различных локализаций облучали в дозе 0,05 Гр. У первого – γ-излучением, у второго – быстрыми нейтронами, у третьего – α-лучами. Рассчитайте эквивалентную дозу в каждом случае лучевой терапии. Для каких локализаций опухолей возможно применение каждого вида излучений?

Задача 3. Определите величину экспозиционной дозы от точечного источника ¹³¹I активностью 2 мКи, полученную за 6 часов работы на расстоянии 50 см от источника. Известно, что Кγ ¹³¹I = 2,3.

Задача 4. На рабочем месте имеется радиоактивный препарат ⁶⁰Со активностью    10 мг-экв радия. Какую дозу получит человек, работающий на расстоянии 0.5 м, за 6 дней, если работает он по 30 минут ежедневно?

 

Общая формула, связывающая величину экспозиционной дозы излучения Д с активностью препарата А, представлена следующим выражением:

Д = А ∙ t ∙ К γ

  R ²

где А – активность, выражается в мКи; t – время облучения – в часах; Кγ –γ-постоянная данного изотопа – в Р/ч; R – расстояние от источника излучения до измеряемого объекта в см. При этом доза измерения выражается в рентгенах. Ионизационная гамма-постоянная радионуклида Кγ – это мощность экспозиционной дозы в Р/ч, создаваемой точечным изотопным источником гамма-излучения активностью 1 мКи на расстоянии 1 см.

 

Литература

ОСНОВНАЯ:

1. Бутомо Н.В., Гребенюк А.Н., Легеза В.И., Малаховский В.Н., Ушаков И.Б. Основы медицинской радиобиологии / Под ред. И.Б. Ушакова. – СПб: ООО Издательство Фолиант, 2004.

2. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующее излучение) / Под ред. В.К. Мазурика, М.Ф. Ломанова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.

3. Кудряшов Ю.Б., Петров Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. – М.: ФИЗМАТЛИТ. 2008.

4. Цыб А.Ф., Будагов Р.С., Замулаева И.А. и др. Радиация и патология. Учебное пособие / Под ред. А.Ф. Цыба. – М.: Высшая школа, 2005.

5. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных. Учебное пособие / Под ред. С.П. Ярмоненко. – М.: Высшая школа, 2004.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

6. Матюхин В.А., Разумов А.Н. Экологическая физиология и радиационный фактор. – М.: Медицина, 2003.

7. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: Учебник для ВУЗов. – 4-е изд., перераб. и дополн. – М.: Дрофа, 2003.

8. Савельев И.В. Курс общей физики т.5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. М.: "Аст-Пресс", 2005.

 

Занятие 3

Тема: ДОЗИМЕТРИЯ И РАДИОМЕТРИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Цель:

1. Познакомиться с методами физической, химической и биологической дозиметрии.

2. Разобрать основные схемы, устройство и принцип работы приборов, предназначенных для регистрации ионизирующих излучений.

3. Освоить один из методов физической дозиметрии ионизирующих излучений.

 

І. Самостоятельная работа во внеучебное время

Основные вопросы для самостоятельной подготовки и самоконтроля:

1. Физические и химические методы дозиметрии.

2. Ионизационная камера – устройство, принцип работы, основные характеристики, области применения.

3. Сцинтилляционные счетчики – устройство, принцип работы, основные характеристики, преимущества перед другими дозиметрическими приборами.

4. Биологические методы дозиметрии.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Каковы задачи дозиметрии и радиометрии? Какие методы позволяют количественно оценить дозу излучения?

2. Какие эффекты лежат в основе физической и химической дозиметрии?

3. Что означает доза ионизирующего излучения? В каких единицах получают результат при дозиметрии и радиометрии?

4. Какие основные методы биологической дозиметрии (биоиндикации) выделяют?

5. Какие из методов биологической дозиметрии позволяют оценить дозу облучения в ближайшие сроки после облучения, а какие – в отдаленные?

6. Каково устройство и принцип работы ионизационной камеры?

7. Как получают кривую зависимости силы тока от напряжения для ионизационной камеры (вольт-амперную характеристику)? В чем заключается  физический смысл отдельных участков вольт-амперной характеристики?

8. Как подразделяются ионизационные камеры в зависимости от области их применения?

9. Каково  устройство и принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера?

10.  Что Вы знаете об основных характеристиках счетчика Гейгера-Мюллера: эффективности счета, «мертвом времени», рабочей характеристике, области применения?

11.  Каково  устройство и принцип работы сцинтилляционных счетчиков? Какие виды сцинтилляторов существуют?

12.  В чем состоят преимущества сцинтилляционных счетчиков перед другими радиометрическими приборами?

13.  Для чего предназначены газовые и сцинтилляционные приборы?

 

ІІ. Работа на занятии

План занятия:

1. Реферативные доклады и их обсуждение – 45 мин.

2. Изучение устройства приборов, предназначенных для регистрации ионизирующих излучений – 20 мин.

3. Вводное слово преподавателя о целях и порядке выполнения практической работы – 10 мин.

4. Знакомство с методикой выполнения работы – 10 мин.

5. Выполнение экспериментальной работы – 40 мин.

6. Обсуждение результатов исследования – 10 мин.

 

практическая работа студентов

 Работа 1. Определение активности сыпучих тел.

Аппаратура для занятия и реактивы:

1. Радиометр.

2. Кювета для образцов.

3. Измеряемые образцы.

4. Эталонный образец.

С задачей определения активности сыпучих тел сталкиваются при измерении зараженности почвы радиоактивными веществами, в геологии для выяснения активности проб песков, в химических лабораториях, занятых проблемами обогащения руд. Трудность решения задачи заключается в том, что активность определяемых веществ незначительна.

В нашем случае детектором излучения является галогенный счетчик типа СТС-6. Он вставляется в середину цилиндрической кассеты, заполненной исследуемым веществом после чего определяется активность пробы по суммарному эффекту от β- и γ-лучей. Ввиду значительной толщины стенок счетчика α-частицы в него не попадают.

Остановимся на методике отбора проб и подготовки их к радиометрированию. С целью определить, например, активность почвы, вызванную выпадением из атмосферы продуктов деления, полученных в результате испытаний ядерных устройств, берется ряд проб. Пробы берутся с открытого ровного и несколько возвышенного участка.

Верхний слой земли толщиной 7 см снимается небольшими четырехугольными пластами вместе с дерном с площади 0,5 м². Перед началом обработки пласты складываются растительностью вверх таким образом, чтобы получился четырехугольник, площадь которого измеряется. Толщина пласта доводится до 5 см срезанием нижнего слоя. Далее земля высушивается в шкафу при 200°С 10-12 ч. Воздушно-сухая проба просеивается через сито, с диаметром отверстий 1-2 мм. Из просеянной части почвы отбирается для анализа средняя проба весом от 1 до 4 кг.

Обработка проб начинается со сжигания органической части, которое может быть проведено сухим или мокрым способом. При сухом сжигании пробу осторожно прокаливают при температуре 400˚С в течение нескольких часов до полного удаления органических веществ. Пробы, где содержание последних незначительно, прокаливают при температуре до 200˚С.

Важнейшим этапом при определении активности является градуировка аппаратуры. Эталонные источники в данном случае должны иметь активность и энергию излучений, близкие к предполагаемым характеристикам проб. В связи с этим часто в качестве эталона используется соль KCl, содержащую радиоактивный изотоп ⁴⁰К. Активность соли равна 2,87 ∙10 ˉ⁷ Kи/мг.

Таким образом, задача сводится к определению активности неизвестных проб по методике сравнения с известной. Использование в качестве эталонного образца этой соли оправдано также тем, что в почве довольно широко распространен калий в различных соединениях.

	1		2		3

   

 

 

 

Рис.3-1. Блок-схема регистрации излучения

1. Детектор излучения (счетчик СТС-6). 2. Выносной блок пересчетной установки. 3. Пересчетная установка. 4. Блок высокого напряжения.

 

После подогрева установки на счетчик подается напряжение +390В и определяется скорость счета от фона. Время измерений уровня фона должно составлять не менее 10 мин. После этого кассета вместе со счетчиком снимается с подставки, засыпается прокаленная соль KCl; кассета и счетчик снова устанавливаются в держатель, включается пересчетка и определяется скорость счета от соли. Кассета должна быть заполнена до краев. После обсчета соль взвешивается.

Во время этих операций напряжение со счетчика снимать нельзя. Необходимо быть очень внимательным, чтобы не коснуться электрода высокого напряжения. После обсчета пробы соли в кассету засыпаются пробы неизвестной активности, определяются скорости счета от них и взвешиваются. Время измерений должно быть такое, чтобы статистическая ошибка измерений составляла меньше 1 %. Эта ошибка возникает вследствие статистического характера явлений радиоактивного распада. Уравнение для ее определения имеет вид:

где n – число зарегистрированных распадов (импульсов пересчетки). Таким образом, чтобы погрешность не превышала 1 % (σ = 0,01), должно быть

 

 

Результаты измерений сводят в таблицу.

                                                                                                         Таблица 3-1

Таблица учета измерений

 

Наименование вещества	Время измерений	Скорость счета	Истинная скорость счета	Скорость счета с поправкой на фон	Вес пробы	Активность
		N	N 1

 

 

При большой загрузке детектора из-за времени он не может реагировать на все импульсы и часть их остается не зафиксированной. Поэтому истинная скорость счета будет отлична от зарегистрированной и связана с последней выражением:

 

где τ- разрешающее время счетчика. Для счетчика Гейгера-Мюллера оно равно     3^.10^-4 с. Следует отметить, что поправка на разрешающее время не вводится до скоростей счета примерно в 100 имп/с.

Активность исследуемой пробы определяется через выражение:

где m_х – вес пробы; β – постоянная кюветы.

 

 

Ход определения:                

1. Ознакомиться с поставленной задачей.

2. Разобраться в принципе работы счетчика, пересчетки, порядке включения прибора. Включить на прогрев.

3. Измерить уровень фона.

4. Получить у преподавателя соль и исследуемые пробы.

5. Определить скорость счета от соли и взвесить ее.

6. Повторить определения, следуя п. 5 с неизвестными пробами.

7. Определить постоянную кюветы β.

8. Определить активность проб и значения занести в таблицу.

 

Техника безопасности:

1. Не прикасаться к аноду (+390 В) счетчика. Снимать счетчик осторожно, поддерживая за кювету.

2. При заполнении кюветы песком пользоваться воронками. Не рассыпать и не распылять песок.

3. После работы вымыть руки.

4. Очистить рабочее место.

 

Работа 2.Определение радиационной обстановки на местности, в рабочих и жилых помещениях.

Аппаратура для занятия:

1. Индикатор радиоактивности «Радэкс» РД 1503+.

2. Дозиметр бытовой «Мастер-1».

 

Ход определения:

1. Ознакомиться с поставленной задачей и принципом работы индикатора радиоактивности и дозиметра.

2. Включить дозиметр бытовой «Мастер-1» и провести измерение мощности эквивалентной дозы в учебной комнате. Занести полученные результаты в рабочую тетрадь.

3. С помощью индикатора радиоактивности «Радэкс» провести измерения и оценку фонового значения мощности экспозиционной/эквивалентной дозы в помещениях и на открытой местности.

Примечание:

· Измерения на открытой местности проводят в режиме «Фон» не менее чем в 5 точках, расположенных на расстоянии от 30 до 100 метров от существующих зданий и сооружений и не ближе 20 м друг от друга.

· Оценку мощности дозы в учебной и рабочих комнатах (моечная, виварий) проводят в режиме «Наблюдение».

4. Результаты измерений сводят в таблицу.

 

                                                                                                         Таблица 3-2

Таблица учета измерений мощности дозы

 

	Мощность дозы
Единицы измерения	Открытая местность	Каб.№5	Каб.№2	моечная	виварий
мкр/час
мЗв/час

 

 

Литература

ОСНОВНАЯ:

1. Бутомо Н.В., Гребенюк А.Н., Легеза В.И., Малаховский В.Н., Ушаков И.Б. Основы медицинской радиобиологии / Под ред. И.Б. Ушакова. – СПб: ООО Издательство Фолиант, 2004.

2. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующее излучение) / Под ред. В.К. Мазурика, М.Ф. Ломанова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.

3. Кудряшов Ю.Б., Петров Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2008.

4. Цыб А.Ф., Будагов Р.С., Замулаева И.А. и др Радиация и патология. Учебное пособие / Под ред. А.Ф. Цыба. – М.: Высшая школа, 2005.

5. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных. Учебное пособие / Под ред. С.П. Ярмоненко. – М.: Высшая школа, 2004.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

6. Матюхин В.А., Разумов А.Н. Экологическая физиология и радиационный фактор. – М.: Медицина, 2003.

7. Кудряшов Ю.Б., Петров Ю.Ф., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. ФИЗМАТЛИТ. 2008.

8. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: Учебник для ВУЗов. – 4-е изд., перераб. и дополн. – М.: Дрофа, 2003.

9. Савельев И.В. Курс общей физики т.5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. М., "Аст-Пресс", 2005.

 

 

Занятие 4