Коэффициенты качества излучения

Кл/кг = 3,876.103 Р.

Доза в 1Р накапливается за 1 час на расстоянии 1м от источника ра­дия массой в 1г, т.е. активностью в 1Ки.

Дж/кг = 1Грей. Внесистемная единица - рад (радиационная адсорбционная доза). 1Грей = 100 рад.

Примечание: Согласно РД50 -454-84 использование единицы "рад" не рекомендуется. Однако из-за использования приборов с этой градуировкой на практике она пока используется.

Доза в органе или ткани (D_T) - cредняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела:

D_T = (1/ m _T) ∫ D dm,

^m_T

где m_T - масса органа или ткани; D - поглощенная доза в элементе массой dm.

Воздействие ионизирующих излучений на человека зависит не только от полученной дозы, но и от времени, за которое она получена, поэтому введено понятие мощность поглощенной дозы.

Мощность поглощенной дозы - отношение приращения поглощенной дозы d D за время dt:

Р = d D/ dt (1.46)

Единицы измерения мощности дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т.д.

Мощность поглощенной дозы в ряде случаев можно рассматривать как величину постоянную или изменяющуюся по экспоненте, т.е.:

Р = соnst или Р = Р_оехр(- 0,693 t/T) (1.47)

Керма – (абревиатура английских слов в переводе обозначает: "кинетическая энергия ослабления в материале"). Единица используется для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений. Керма - это отноше­ние суммы первоначальных кинетических энергий dE_k всех заряженных частиц, образованных косвенно ИИ в элементарном объеме к массе dm вещества в этом объеме:

К = dE_k/dm (1.48)

Единицы измерения - Грей и рад соответственно.

Керма введена для более полного учета поля излучения, в частности плотности потока энергии и используется для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений.

Экспозиционная доза вводится только для рентгеновского и гамма-излучения и характеризует их способность создавать в веществе заряженные частицы. Выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованного излучением в некотором объеме воздуха к массе dm в этом объеме:

Х = d Q/ dm (1.49)

Единица измерения в системе СИ - Кулон/кг, внесистемная единица - Рентген.

1Рентген - это доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1м³ сухого воздуха при температуре 0°С, давлении 1013гПа (760 мм рт. ст.), образуется 2.10¹⁵ пар ионов, несущих электрический заряд в одну электростатическую единицу количества электричества данного знака.

Между единицами существует следующая зависимость: 1Р = 2,58.10^-4 Кл/кг;

Отметим, что 1Р ≈ 0,873 рада в воздухе и 1Р ≈ 0,95 рада в биологической ткани.

Примечание: Согласно РД 50-454-84 характеристика «экспозиционная доза» подлежит изъятию из употребления. Однако, в настоящее время многие приборы еще отградуированы в рентгенах и продолжают использоваться. Вместе с тем, можно назвать причины изъятия из обращения экспозиционной дозы:

- экспозиционная доза введена только для фотонного излучения и не может быть использована для смешанного излучения;

- даже для фотонного излучения область практического использования экспозиционной дозы ограничена энергией 3 МэВ;

- значения экспозиционной дозы в рентгенах и поглощенной дозы в воздухе в радах отличаются всего лишь примерно в 1,14 раза;

- существенное изменение размеров единиц при переходе на единицы СИ и нецелочисленный, неудобный коэффициент связи между системными и внесистемными единицами могут быть причинами многих ошибок.

Мощность экспозиционной дозы - отношение приращения экспозиционной дозы d х за интервал времени dt к этому интервалу:

Х = d Х/ dt (1.50)

Единицы измерения: в системе СИ - А/кг; внесистемная единица - Р/с, Р/ч, мР/ч, мкР/ч и т.д.

Эквивалентная доза (Н_Т.R) - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества W_R данного вида излучения R. Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами (дозами не превышающими 5 предельно-допустимых доз при облучении всего тела человека), т.е. 250 мЗв/год. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами. Доза эквивалентная равна:

Н_T.R = D_T.R •W_R, (1.51)

где: D_T.R - поглощенная доза биологической тканью излучением R; W_R - взвешивающий коэффициент для отдельных видов излучений R ( альфа-частиц, бета-частиц, гамма-излучений и др.), учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов (табл.1.5.).

Формула (1.51.) справедлива для оценки как внешнего, так и внутреннего облучения только отдельных органов и тканей или равномерного облучения всего тела человека. При воздействии различных видов излучений одновременно с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для всех этих видов излучения R:

Н_Т = Σ Н_Т.R (1.52.)

Установлено, что при одной и той же поглощенной дозе биологический эффект зависит от вида ионизирующих излучений и плотности потока излучения.

Примечание. При использовании формулы (1.51) средний коэффици­ент качества принимают в данном объеме биологической ткани стандартного состава: 10,1% водорода, 11,1% углерода, 2,6% азота, 76,2% кислорода.

Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ: - Зиверт /Зв/.

Зиверт - единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1Гр образцового рентгеновского и гамма-излучения.

Примечание: Зиверт - шведский ученый в области дозиметрии и радиационной безопасности.

Существует и внесистемная единица - бэр (биологичекий эквивалент ретгена), которая постепенно изымается из пользования. 1Зв = 100 бэр.

Мощность эквивалентной дозы - отношение приращения эквивалентной дозы d H за время dt:

Н = d H/ dt (1.53)

Единицы измерения мощности эквивалентной дозы м Зв/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

В случае неравномерного облучения тела человека формула (1.51.) использована быть не может, так как биологический эффект может оказаться другим. Поэтому введена "эффективная доза".

Таблица 1.5.

Вид излучения и диапазон энергии	Взвешивающий коэффициент WR
Фотоны всех энергий
Электроны всех энергий
Альфа-частицы
Нейтроны с энергией:
< 10 кэВ
от 10 кэВ до 100 кэВ
> 100 кэВ до 2 Мэв
> 2 МэВ до 20 МэВ
> 20 МэВ
Протоны сэнергией более 2МэВ, кроме протонов отдачи
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра
Примечание. Все значения относятся к излучению, падающему на тело, а вслучае внутреннего облучения - испускаемому при ядерном превращении.

Эффективная доза (Е) - это такая доза при неравномерном облучении тела человека, которая равна эквивалентной дозе при равномерном облучении всего организма, при которой риск неблагоприятных последствий будет таким же, как и при неравномерном облучении тела человека.

Учет неравномерного облучения производится с помощью коэффициента радиационного риска, который учитывает радиочувствительность различных органов человека

Е = SH_iW_Ti, (1.54)

где Н_i - эквивалентная доза в данном i -том органе, биологической ткани;

W_Ti - взвешивающий коэффициент для тканей и органов, учитывающий чувствительность разных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов радиации в i-м органе; сумма рассматривается по всем тканям т. Взвешивающий коэффициент характеризует отношение стохастического риска поражения какого-либо органа или ткани к риску поражения всего организма при равномерном облучении всего тела. Риск поражения всего организма принимают равным 1, т.е. сумма i-х коэффициентов риска равна 1. Рекомендуемые МКРЗ значения W_Ti приведены в таблице 1.6.

Единицы измерения те же, что и эквивалентной дозы.