Дозиметрия

Это раздел ядерной физики, в котором изучают величины, характеризующие ионизирующее излучение, методы и приборы для их измерения.

Количественно действие ионизирующего излучения (независимо от природы) оценивается по энергии, переданной веществу.

Поглощенная доза (доза излучения) – величина равная отношению энергии ∆ E, переданной элементу облучаемого вещества, к массе этого элемента ∆ m.

; [ ].

В СИ единицей поглощенной дозы является грэй [Гр= ].

1 Гр соответствует дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия излучения 1 Дж.

Есть внесистемная единица поглощенной дозы ‑ рад.

1 рад = 10^‑2 Гр.

Экспериментально оценить поглощенную дозу трудно. Оценку производят по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем объект – это экспозиционная доза.

Экспозиционной дозой (X) является кулон на килограмм. 1 Кл/кг соответствует экспозиционной дозе излучения, при которой в результате ионизации в 1 кг сухого воздуха (при нормальных условиях) образуются ионы, несущие заряд равный 1 Кл каждого знака.

Единица, которой пользуются на практике ‑ рентген [Р] (внесистемная единица).

1 P=2,58 10^‑4 Кл/кг;

При экспозиционной дозе 1 P в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2 10⁹ пар ионов.

Связь между D и X:

D = f · X,

f ‑ некоторый коэффициент, зависящий от облучаемого вещества и энергии фотонов. Для воды и мягких тканей f = 1, для костной ‑ 4,5. То есть для мягких тканей 1 рад = 1 P – это удобно.

Эквивалентная доза (Н) используется для оценки действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Размерность та же, что и у поглощенной дозы, но название другое.

Это зиверт [Зв]. 1 Зв = 1 Дж/кг.

Внесистемная единица бэр. 1 бэр = 10^‑2 Зв (Бэр – биологический эквивалент рентгена).

Между эквивалентной и поглощенной дозой также есть связь:

H = K · D,

K – коэффициент качества. K – показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем фотонного (рентгеновского и -излучения), при одинаковой дозе излучения в тканях (устанавливается опытно).

Эффективная эквивалентная доза (H_эф) – связана с тем, что биологический эффект воздействия одного и того же вида излучения на разные органы различен. Вводится коэффициент риска (b). Тогда:

H_эф = b · H.

(Например, красный костный мозг b = 0,12; костная ткань ‑ 0,03; щитовидная железа ‑ 0,03; молочная железа ‑ 0,15; яичники или семенники 0,25).

Мощность дозы – доза, полученная объектом за единицу времени.

Нормы радиационной безопасности определяются предельно допустимой эквивалентной дозой за год (ПДД):

ПДД для взрослого населения 0,5 бэр/год = 5 мЗв/год;

ПДД для детей, беременных 0,17 бэр/год = 1,7 мЗв/год;

ПДД для профессионалов 5 бэр/год = 50 мЗв/год.

Предельно допустимые мощности экспозиционной дозы:

Норма 0,02 мР/час = 20 мкР/час;

Профессиональная норма 0,57 мР/час = 570 мкР/час.

Летальные дозы для всего организма:

ЛД 50 = 400 Р; (смертность 50 %); ЛД 90 = 800 Р; (смертность 90 %) (табл. 13).

Таблица 13

Биологический эффект при различных

эквивалентных дозах облучения

Эквивалентная доза, бэр	Биологический эффект
0–0,1	Угнетение жизнедеятельности (замедленное деление, ухудшение развития)
0,1–0,2	Оптимум жизнедеятельности
0,2–5	Стимуляция жизнедеятельности (стимулирование и развитие, повышение сопротивления неблагоприятным условиям среды)
5–10	Регистрация мутаций
10–25	Для взрослого человека видимых нарушений нет, для эмбриона могут быть поражения мозга
25–50	Временная мужская стерилизация. Возможны изменения в крови
50–100	Обязательно есть изменения в крови, нарушение иммунитета
100–200	Иммунодефицитное состояние
200–400	Потеря трудоспособности, инвалидизация
400–500	Тяжелое поражение костного мозга, 50% смертность
600–1000	Тяжелое поражение слизистой кишок, 100% смертность 3–12 дн.
1000–10000	Коматозное состояние, смерть через 1–2 часа
H > 10000	Смерть под лучом

Дозиметрические приборы: радиометр, рентгенометр. Первый измеряет активность или концентрацию радиоизотопов. Второй измеряет экспозиционную дозу рентгеновского и
-излучения.

ЛЕКЦИЯ 16