Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Общая физика
Посмотреть оригинал

Элементы дозиметрии и радиационной безопасности

С развитием атомной и ядерной физики возникла и сформировалась прикладная область науки, изучающая действие ионизирующих излучений на объекты живой и неживой природы, называемая дозиметрией и ее методическая часть — радиометрия.

Одним из рассмотренных ранее свойств при взаимодействии излучения с веществом является ионизационный эффект. Этот эффект, связанный с возникновением электрически заряженных частиц в биотканях, может иметь вредное биологическое действие и представлять опасность для живых организмов и человека. Количественной мерой ионизационного эффекта, основанной на ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, является экспозиционная доза. Экспозиционная доза характеризует ионизационную способность рентгеновского, гамма- и других видов излучения. Она соотносится с энергией излучения, преобразованной в кинетическую энергию заряженных частиц, содержащихся в единице массы атмосферного воздуха, и определяется как отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных излучением в объеме d V воздуха, при условии полного использования ионизирующей способности возникающих вторичных частиц, к массе Ат этого объема, т.е.

В СИ единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Эта единица на практике почти не используется. Наиболее часто употребляется внесистемная единица — рентген (Р): 1 Р = = 2,58 • 10-4 Кл/кг, 1 Р соответствует образованию 2,08 • 1018 пар ионов в 1 см3 воздуха при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст.

Другой важной дозиметрической характеристикой, определяющей влияние всех видов излучения на процессы изменения свойств в облучаемом веществе (радиационный эффект), является мера поглощения энергии излучения облучаемым веществом — поглощенная доза. Поглощенная доза определяется отношением поглощенной энергии dE излучения к массе dm вещества, на которое это излучение воздействует

В СИ единицей поглощенной дозы является грей (по имени английского ученого Л. Грея) (1 Гр = 1 Дж/кг) — это такая доза поглощенного излучения, при которой 1 кг вещества передается энергия излучения, равная 1 Дж. Используется также и внесистемная единица поглощенной дозы — рад (от англ, rad — radiation absorbed dose): 1 рад = 10-2 Гр.

Сходной характеристикой поглощения является также кёрма (от англ, сокращения kerma — «kinetic energy released in matter» — кинетическая энергия, освобожденная в веществе) — сумма начальных кинетических энергий всех заряженных частиц, освобожденных ионизирующим излучением нейтральных частиц (таких, как фотоны или нейтроны) в образце вещества, отнесенная к массе образца. Она определяется как

где d?mpca переданная заряженным частицам энергия.

Керма в общем случае отличается от поглощенной дозы. При низких энергиях первичного излучения керма примерно равна поглощенной дозе, а при высоких энергиях она намного выше нее, поскольку часть энергии уносится из поглощающего объема в форме рентгеновского тормозного излучения или быстрых электронов. Единица кермы в СИ такая же, как и поглощенной дозы — джоуль на килограмм, или грэй.

В качестве меры воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты вводится эквивалентная доза. Введение этой характеристики связано с тем, что при одной и той же поглощенной дозе эффект разрушительного влияния излучения на биоткани зависит от того, какое излучение действовало на ткань. Количественно эта характеристика определяется умножением поглощенной дозы Д,огл на некоторый, установленный опытным путем коэффициент к

Для рассматриваемых видов излучения величина этого коэффициента равна: к = 1 для у-излучения (и рентгеновского), а также для p-излучения; к = 20 для a-излучения с энергией до 10 МэВ; к = 10 для облучения нейтронами <10 МэВ. Единица эквивалентной дозы в СИ — зиверт (по имени шведского ученого Г.Р. Зиверта). При к = 1 — 1 Зв = 1 Гр, при к — 20—1 Зв = 20 Гр и т.д. Внесистемная единица эквивалентной дозы — бэр (биологический эквивалент рентгена) 1 Зв = 102 бэр; 1 бэр — такая доза ионизирующего излучения, которая производит такое же биологическое действие, как доза рентгеновского или у-излучения в 1 Р (1 бэр = 10-2 Дж/кг).

Для оценки опасности облучения применительно к отдельным органам человека (DJKU в формуле (9.66) — это интегральная оценка для всего организма) вводятся коэффициенты крриска, разные для различных органов (табл. 9.2).

Значения коэффициента kv

Таблица 9.2

Органы (биоткань)

Репродуктивные органы

0,25

Красный костный мозг

0,12

Толстый кишечник

0,12

Легкие

0,12

Желудок

0,12

Грудная железа

0,05

Печень

0,05

Пищевод

0,05

Щитовидная железа

0,05

Кожа

0,01

Клетки кожных поверхностей

0,01

Остальное

0,05

Сумма по всем органам

1,00

Сумма коэффициентов риска для всего организма равна единице. Эффективная эквивалентная доза для отдельного органа определяется произведением эквивалентной дозы и коэффициента риска

Важной характеристикой влияния ионизирующих излучений является мощность дозы, которая определяется (для любой дозы) дозой облучения среды в единицу времени

Единица СИ для экспозиционной дозы — КлДкг • ч) (используется также внесистемная единица Р/ч).

Механизм биологического воздействия излучения состоит в том, что, проходя через биовещество, оно порождает цепочку ионов — происходит повреждение или разрушение молекул живой ткани, кроме того, возникают самоподдерживающиеся цепные реакции, продолжающиеся и после окончания облучения. Возникающие при этом в живом организме биохимические изменения могут стать причиной гибели клеток или нарушений в их функционировании, приводящих к онкологическим и наследственным изменениям (отклонения от нормы, мутации и др.). Смертельной разовой дозой для млекопитающих (в том числе и для человека) считается >10 Гр, хотя, если ее накопление растягивается во времени (некоторые ткани способны восстанавливаться), то она может быть и превышена. Так, печень взрослого человека может сохранить «работоспособность» при дозе 40 Гр, полученной в течение месяца, при этом могут возникнуть отдаленные последствия облучения. Известные оценки показывают, что при малых дозах ~1 Гр через 10 лет с момента облучения от раковых заболеваний из каждой тысячи человек в среднем погибают двое, а та же доза, полученная при жизни одного поколения, приводит к вероятности появления серьезных генетических заболеваний у 2000 человек из миллиона.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы