Принципы расчета доз внутреннего облучения

Радионуклиды, попавшие внутрь организма, создают повышенную опасность его радиационного поражения. Это определяется рядом факторов. Во-первых, радионуклиды, излучающие альфа- и бета-частицы во внешней среде и находящиеся вне организма, не представляют большой опасности для его внутренней среды, так как эти излучения обладают низкой проникающей способностью. Но, попадая внутрь организма, в основном, при дыхании и потреблении воды и пищи, эти радионуклиды своим высокоионизирующим излучением вызывают мощные радиационные повреждения. Во-вторых, многие радионуклиды избирательно накапливаются в отдельных органах и возникающее при их распаде ионизирующее излучение отдают свою энергию сравнительно небольшому объему ткани, вызывая в нем мощные локальные изменения. В - третьих, радионуклиды, обладающие большим периодом полураспада и полувыведения, оказывают свое разрушительное действие на организм в течение длительного времени.

Как уже указывалось в разделе 3.3, дозиметрической величиной, определяющей степень различия биологических последствий воздействия ионизирующих излучений на органном уровне, является эквивалентная доза. Она непосредственно не измеряется, а определяется расчетным путем. Основными данными для расчета получаемых доз внутреннего облучения является сведения об удельной активности воздуха, воды и продуктов питания.

Установим связь активности радионуклидов и эквивалентной дозы внутреннего облучения.

Эквивалентная доза облучения H ( см. раздел 3.3.) определяется произведением поглощенной дозы D на коэффициент качества к: Н = кD. Напомним, что поглощенная доза определяется энергией ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы вещества m: D = E/m. Энергия Е = Е₁N, где Е₁ – энергия, выделяемая при одном акте распада, а N – число распадов. Величина N = At, где А – активность, а t - время нахождения радионуклида в организме. С учетом этих соображений для эквивалентной дозы в органе массы m получаем выражение:

Н = Е₁ А t. (3.1)

Физические значения энергии одного распада Е₁ для конкретного радионуклида известны из справочной литературы. Однако, для биологического действия излучений, возникающих при распаде, важно еще и то, в каком конкретном органе происходит его распад. Поэтому, для каждого радионуклида в справочной литературе приводятся данные в (МэВ на распад), характеризующие эффективную энергию одного распада в соответствующем органе (Е_эф). Те есть, в величине Е_эф уже учитывается коэффициент качества, что упрощает проведение расчетов.

Итак, для связи эквивалентной дозы в органе и активности получаем:

Н = Е_эф А t. (3.2)

Следует учесть, что формула (3.2) справедлива лишь для случая постоянной активности, что на практике, естественно, не реализуется. Реально ак­тивность зависит от времени: A = f(t). Для малого промежутка времени dt эквивалентная доза dH определяется из очевидного уравнения:

dН = Е_эф А dt. (3.3)

Эквивалентная доза, полученная органом массой m за время t₁, будет оп­ределена интегрированием (3.3):

Н = А(t) dt. (3.4)

Для практического применения формулы (3.4) при определении эквива­лентной дозы внутреннего облучения необходимо знать закон изменения активности в органе. В общем случае этот закон может быть достаточно сложным, поскольку необходимо учитывать процессы физического распада радионуклидов, их выведение из организма, участие в метаболизме и иметь количественную характеристику их поступления в организм.