Радиационная обстановка.Критерии и единицы измерения ионизирующих излучений


Радиационная обстановка.
Под радиационной обстановкой понимаются масштабы и степень ионизации окружающей среды естественными и искусственными источниками излучения. В зависимости от степени ионизации среды радиационная обстановка может быть нормальной, аномальной и радиоактивным загрязнением.
Нормальная обстановка – мощность дозы до 0,6 мкЗв/ч (60 мкр/ч)
Аномальная обстановка – мощность дозы от 0,6 до 1,2 мкЗв/ч (60 - 120 мкр/ч)
Радиоактивное загрязнение – мощность дозы более 1,2 мкЗв/ч (120 мкр/ч).

Единицы измерения.

Активность источника радиоактивности измеряется в кюри (Ku); активность в 1 Ku соответствует 3,7∙1010 ядерных распадов, которые происходят в 1 г радия за 1 с. Поскольку радиационное воздействие зависит не только от активности источника, но также от энергии и проникающей способности излучения, то для измерения дозы излучения используют еще две единицы – рад и бэр. Рад – аббревиатура английского radiation absorbed dose (поглощенная доза излучения) – соответствует поглощению 1 кг вещества энергии излучения 0,01 Дж. Поскольку разные виды излучения неодинаково воздействуют на организм, то действие излучения оценивают в бэрах (биологический эквивалент рентгена), представляющих собой произведение поглощенной дозы излучения (в радах) на коэффициент качества излучения (КК):

эквивалентная доза излучения (в бэрах) = поглощенная доза излучения (в радах)∙КК.

КК принят равным единице для β- и γ-лучей и десяти для α-лучей.

В среднем ежегодно на человека приходится 0,1–0,2 бэр фонового излучения Земли и космических лучей. В зависимости от места жительства это фоновое излучение может заметно меняться. Как уже упоминалось, наиболее опасными оказываются источники внутреннего облучения, основными из которых являются 14C, 90Sr, 90Y и 137Cs, а наиболее вредным – 90Sr, поскольку заметная его часть концентрируется в скелете и медленно выводится из организма.

Грэй - единица измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения в системе СИ.
Поглощенная доза равна одному грэю, если, в результате поглощения ионизирующего излучения, вещество получило один джоуль энергии в расчете на один килограмм массы.
Через другие единицы измерения СИ грэй выражается следующим образом:

Гр = Дж / кг = м2 / с2
1 Гр = 100 рад

Единица названа в честь британского ученого Льюиса Грэя в 1975 г.

Зиверт - единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в системе СИ. Через другие единицы измерения СИ зиверт выражается следующим образом:

Зв = Гр = Дж / кг = м² / с²
Равенство зиверта и грэя показывает, что эффективная доза и поглощённая доза имеют одинаковую размерность, но не значит, что эффективная доза численно равна поглощенной дозе. При определении эффективной дозы учитывается биологическое воздействие радиации, она равна поглощённой дозе, умноженной на определённый коэффициент, зависящий от вида излучения.
Единица названа в честь шведского ученого Рольфа Зиверта.
Рентген — внесистемная единица экспозиционной дозы радиоактивного облучения рентгеновским или гамма-излучением, определяемая по их ионизирующему действию на сухой атмосферный воздух. Международное обозначение — R, русское — P.
1 рентген — доза, образующая ионы в 1 ед. заряда СГСЭ ( (1/3)•10−9 кулон ) на 1 см³ воздуха при нормальном атмосферном давлении и 0°C.
Системная единица — кулон на килограмм (C/kg, Кл/кг). 1 Кл/кг = 3876 Р. 1 Р = 2,57976•10-4 Кл/кг.
В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощённая доза в воздухе, равная 0,88 рад.

Критерии ионизирующих излучений

Доза в радиобиологии (величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы) и единицы её измерения:
• Поглощённая доза — Грэй, рад
Поглощённая доза отражает количество поглощённой энергии излучения на единицу массы вещества в элементарном объеме среды при стремлении этого объема к нулю.
, где
- средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме; - масса вещества в этом элементарном объеме.
Поглощенная доза является основной дозиметрической величиной.
• Мощность поглощенной дозы (интенсивность облучения) — приращение поглощенной дозы под воздействием данного излучения за единицу времени.
Имеет размерность поглощенной дозы, делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (Гр/с, Гр/ч, рад/с, рад/ч).

• Экспозиционная доза — мера ионизации воздуха в результате воздействия на него фотонов, выражаемая энергией гамма- или рентгеновского излучения, затрачиваемой на ионизацию единицы массы сухого воздуха при температуре 0ºС и давлении 760 мм рт. ст.:
, где
- энергия, переданная фотонным излучением элементарному объему воздуха,
- масса воздуха в этом элементарном объеме.
Имеет размерность рентген, Кулон/кг (Кл/кг). Внесистемная единица равна 1 рентгену (Р), соответствующему такой экспозиционной дозе излучения, при которой в 1 см3 воздуха образуются 2,08•109 ионов, несущих заряд в одну электростатическую единицу. Энергетический эквивалент рентгена для воздуха составляет примерно 88 эрг/г, поэтому поглощенная доза излучения, равная 1 раду, будет равна 1,14 рентгена. Еще меньше отличается это соотношение от единицы для биологических тканей человека ( около 1,04 Р). В дозиметрии величиной 0,04 пренебрегают и считают, что 1рад = 1 Р.
• Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации) – отношение экспозиционной дозы к единице времени.

Выражается в Р/ч.

• Эквивалентная доза.
Отражает биологический эффект облучения.
Это поглощённая доза в органе или ткани (T), умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения или коэффициент качества. При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.
, где
- взвешивающий коэффициент.
Если поле излучения состоит из нескольких излучений с разными величинами , то эквивалентная доза оперделяется следующим образом:
, где
- средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, - взвешивающий коэффициент для излучения R, предназначенный для учета влияния поглощенной дозы на размер вредного биологического эффекта. Коэффициент выбирается на основе имеющихся значений относительной биологической эффективности (ОБЭ).
ОБЭ –показатель, с помощью которого определяют, во сколько раз биологическое действие ионизирующих излучений данного типа (например, альфа-, бета-лучи, нейтроны и т.д.) больше (или меньше) действия на тот же биологический объект стандартного излучения (жесткие рентгеновские или гамма-лучи).
В системе Си эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв), внесистемной единицей ее служит бэр.
• Мощность эквивалентной дозы – отношение эквивалентной дозы к единице времени.

Измеряется в Зв/с, Зв/ч, бэр/с, бэр/ч.
• Эффективная эквивалентная доза используется в радиационной защите для оценки риска возникновения стохастических эффектов облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях Т на соответствующие взвешивающие коэффициенты для данного органа или ткани.
, где
- эквивалентная доза в органе или ткани Т за время τ, - взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.
Эффективная эквивалентная доза измеряется в зивертах, внесистемной единицей измерения является бэр.
• Мощность эффективной эквивалентной дозы – отношение эффективной эквивалентной дозы к единице времени.

Измеряется в Зв/с, Зв/ч, бэр/с, бэр/ч.

• Эффективная коллективная доза - мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения; она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единица эффективной коллективной дозы — человеко — зиверт (чел.-Зв).
• Коммитментная доза — ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
• Коллективная доза — расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица — Зиверт (Зв).
Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах. Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.
• Пороговая доза — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• Предельно допустимые дозы (ПДД) — наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.
• Предотвращаемая доза — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• Толерантная доза— доза фракционированного облучения определённого органа или его части, или определенной ткани, получаемая ими в процессе лучевой терапии злокачественных новообразований, при которой тяжелые, но купируемые (излечиваемые) лучевые осложнения возникают не более чем у 5% или 10% больных (последние величины условны).
• Удваивающая доза — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций.
Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения — около 4 Зв.
• Биологическая доза гамма-нейтронного излучения — доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества.
• Минимально летальная доза — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облученных объектов.



Список использованных источников.
Литература
1. Большая Советская Энциклопедия./ Под ред. Б.А. Введенского. Государственно научное изд-во Большая Советская Энциклопедия., -1955.
2. Галушкин Б.А. Основы защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях./ Под ред. В.В. Тарасова. – М.: Изд-во МГУ, 1998 – 192 с.
Электронные источники
1. http://ru.wikipedia.org
2. http://www.college.ru/chemistry/
3. http://www.oval.ru/enc/51273.html