Дозовые коэффициенты для расчета внешнего облучения от естественных радионуклидов почвы

Мощность поглощенной дозы в воздухе Радионуклид                                                на единичную концентрацию активности

или родоначальник ряда                              радионуклидов в почве *,

         (1^-10 Гр\час на 1 Бк\кг)

                    К-40                                                                   0,43

                   U-238                                                                            4,27

Th-232                                                                          6,62

* - на высоте 1 м от поверхности Земли

Для расчета поглощенной дозы в теле человека (на основании данных о поглощенной дозе в воздухе) НКДАР рекомендует использовать усреднение значение коэффициента 0,7 - учитывающего экранирование органов и тканей тела человека другими тканями, а также и обратное рассеяние излучения.

При расчете доз облучения населения, во внимание следует принимать и экранирование тела человека, находящегося внутри производственных или жилых помещений.

Если принять, что человек примерно 80% времени суток проводит внутри помещений, где мощность поглощенной дозы в воздухе сос­тавляет примерно 20% мощности дозы на открытом воздухе, то эффективный коэффициент экранирования зданиями составит примерно 0,4. А общий ко­эффициент, учитывающий все перечисленные факторы, будет равен примерно 0,3.  Принято считать, что его значение не зависит от энергии гамма из­лучения.

 

"Вскочив в седло, - взмахни плетью, а не сползай на землю! "

С целью упрощения перехода к системным единицам (СИ) в области ра­диационной безопасности (РБ) была введена специальная величина "КЕРМА" (К), являющаяся мерой энергии, передаваемой косвенно ионизирующим излу­чением заряженным частицам в пределах рассматриваемого объема.

При экспозиционной дозе (X) энергия, затраченная на ионизацию, от­несенная к единице массы воздуха, составляет:     R = X: е,

где: е - заряд электрона, a R - средний расход энергии на образование одной пары ионов. Однако расходуемая на всем своем пути электронами энергия численно равняется той (энергии), которую им передали фотоны в процессе взаимодействия (отнесенной к единице массы воздуха), а это есть не что иное, как керма фотонного излучения в воздухе. Отсюда:    К = X.  Поэтому и представляется вполне резонным отказ от традиционного понятия экспо­зиционной дозы и применение вместо нее " воздушной ", или так называемой экспозиционной кермы.

Керма (К) - суммарная начальная кинетическая энергия заряженных частиц, образующихся в единице облучаемой среды под воздействием кос­венно ионизирующих (нейтронного и фотонной природы) излучений.

Керма занимает как бы промежуточное положение между экспозиционной и поглощенной дозами. Как и экспозиционная доза, керма - неуниверсальная характеристика (представляя собой сумму начальных кинетических энергий всех заряженных ионизирующих частиц, освобождаемых косвенно ионизирующим излучением в единице массы вещества).

Применительно к фотонному излучению (в условиях электронного равно­весия), керма совпадает с экспозиционной дозой излучения и является ее энергетическим эквивалентом.

Хотя впервые понятие и было введено для оценки нейтронного излуче­ния, но, вообще говоря, оно применимо и для других косвенно ионизирую­щих излучений (рентгеновского и гамма).

Если экспозиционная доза связана с энергией излучения, затрачивае­мой на ионизацию, а поглощенная - с энергией, поглощаемой в облучаемом веществе, то керма, связана с энергией, передаваемой первичным излуче­нием вторичным электронам, а точнее с той её частью, которая преобра­зуется в кинетическую энергию вторичных электронов.

Экспозиционная доза (если пренебречь ионами, возникающими в резуль­тате поглощения вторичного тормозного излучения, формируемого электро­нами отдачи), является ионизационным эквивалентом кермы в воздухе.

По существу, керма - подобна поглощенной дозе, поскольку является энергетической мерой эффекта облучения (хотя речь идет только об энер­гии косвенно ионизирующих излучений), преобразованной в кинетическую энергию вторичных электронов, а не об энергии непосредственно поглощен­ной в определенном объеме вещества. Это различие становится весьма существенным при анализе пространст­венного распределения локальных эффектов, при котором необходимо учиты­вать, где в веществе и в какой степени излучение теряет свою энергию.

Тем не менее, при сравнении значений кермы в воздухе (фотонного из­лучения) и экспозиционной дозы, как меры для косвенного описания полей излучений, обнаружилась почти полная их тождественность, что и легло в основу идеи использовать керму вместо экспозиционной дозы в качестве ее энергетического эквивалента.

Учитывая неудобства, связанные с применением на практике системных единиц экспозиционной дозы, её мощности (особенно в медицинской радио­логии) в настоящее время растет число сторонников перехода к использо­ванию понятий "керма" и "мощность кермы".

Многие считают, что керма в воздухе (выраженная в Греях) может пол­ностью заменить собой экспозиционную дозу (в Кл\кг), а в перечень ос­новных радиационных величин, взамен гамма постоянной изотопа, включить также и постоянную мощности кермы в воздухе (К_возд).

 

"Если на Вашу голову обрушиваются неприятности - значит, она у Вас есть!"

К сожалению, поглощенная доза не может являться параметром, однозначно определяющим степень воздействия ионизирующего излучения на живой ор­ганизм.

Для сравнения различных видов излучений по их биологическому дейст­вию было введено понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ), как отношение поглощенной дозы образцового источника излучения (До), вызывающей определенный биологический эффект, к поглощенной дозе конкретного излучения (Дх), вызывающей тот же биологический эффект.                 

ОБЭ = До: Дх

Наибольший материал (по биологическому действию различных видов из­лучений) первоначально был собран по облучению животных рентгеновским излучением с граничной энергией фотонов 180-200 кэВ.  Отсюда, в опреде­лении ОБЭ в качестве образцового источника и было принято рентгеновское излучение указанных энергий. Линейная плотность ионизации, создаваемая вторичными электронами при воздействии такого излучения, является мини­мальной и составляет 100 пар ионов (3,5 кэВ) на 1 мкм пробега в воде.

Таким образом, под ОБЭ излучения мы понимаем его относительную (по сравнению с рентгеновским или гамма излучением) способность при задан­ной поглощенной дозе вызывать лучевое повреждение определенной степени тяжести.