Защита населения и радиационная безопасность

Внесистемной единицей  эквивалентной дозы ионизирующего излучения является бэр (бэр). Бэр равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент w_R равно 100 эрг/г. Таким образом, 1 бэр=0,01 Зв=1рад/ w_R.

Безразмерная единица коэффициента w_R в СИ - зиверт на грей (Зв/Гр), во внесистемных единицах - бэр на рад (бэр/рад).

Разные органы или ткани человека могут облучаться неравномерно, причем они имеют разную чувствительность к облучению (радиочувствительность).

Для учета указанных обстоятельств  введена эффективная доза ионизирующего излучения Е - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы H_Tt в органе или ткани Т за время t на соответствующий взвешивающий коэффициент w_Т для данного органа или ткани:                             

                                               

Единицы эффективной  дозы совпадают с единицами эквивалентной  дозы. Взвешивающий коэффициент w_Т равен отношению стохастического (вероятностного) риска смерти r_T в результате облучения Т-го органа или ткани к риску смерти от равномерного облучения тела при одинаковых эквивалентных дозах:                                        

                                      

Поглощенная, эквивалентная  и эффективная дозы характеризуют  меру ожидаемого эффекта облучения  для одного индивидуума. Эти величины являются индивидуальными дозами.

 

 

12. АКТИВНОСТЬ РАДИОАКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА, ЕДИНИЦЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Активность  — мера количества радиоактивного вещества, выражаемая числом радиоактивных превращений в единицу времени, т.е. это количество распадающихся атомов в единицу времени. Величина активности характеризует только наличие радиоактивного нуклида и интенсивность его распада и излучения, не определяя ни самого радионуклида, ни тип его распада. Активность прямо пропорциональна количеству распадающегося радионуклида и обратно пропорциональна периоду полураспада — чем больше количество и чем более живучим является данный элемент, тем выше его активность.

Единицей  активности в СИ является беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Используются также единицы в тысячу (килобеккерель, кБк), в миллион (мегабеккерель, МБк) раз больше.

Для измерения  высоких уровней активности используется внесистемная единица кюри (Ки), названная  в честь знаменитых французских  физиков супругов Кюри: 1 Ки = 3,7 * 10¹⁰ Бк.

Один кюри — это активность 1 г чистого  радия, в котором распадается ежесекундно 3,7 млрд ядер. Данной единицей широко пользуются при оценке загрязненности территории каким-либо радиоактивным элементом.

Производные единицы:

1 милликюри (мКи) = 1 * 10 ^-3 = 3,7 *10 ⁷ Бк;

1 микрокюри (мкКи) = 1 * 10 ^{- б} Ки = 3,7 * 10⁴ Бк:

1 нанокюри (нКи) = 1 * 10 ^-9 Ки = 37 Бк;

1 пикокюри (пКи) =1 * 10 ^-12 Ки =3,7 *10 ^-2 Бк.

Для определения содержания радионуклидов или степени загрязненности ими различных объектов пользуются понятием активности, отнесенной к массе, размерам, площади поверхности или объему того или иного объекта. Поэтому различают активность:

1) удельную. Единицы: СИ — Бк/кг, внесистемная — Ки/кг:

1 Ки/кг = 3,7 * 10 ¹⁰ Бк/кг;

2) объемную. Единицы: СИ — Бк/м³, внесистемная — Ки/л:

1 Ки/л = 3,7 * 10¹³ Бк/м ^-3;

3) поверхностную. Единицы: СИ — Бк/м², внесистемная — Ки/км .

1 Ки/ км² = 3,7 * 10 ⁴ Бк/м ²;

Зная предельно  допустимую поверхностную активность на данной территории и период полураспада элемента, можно легко вычислить время, через которое активность из-за физического распада уменьшится до уровня, когда возможно возобновление хозяйственной деятельности. В целом основной характеристикой источника ионизирующего излучения является его активность.

 

13. КАКИМИ ЕДИНИЦАМИ ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ  КОНЦЕНТРАЦИЯ РВ?

2.4.1. Экспозиционная  и поглощенная дозы, единицы, соотношение

Степень, глубина  и форма лучевых поражений, развивающихся  среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующей радиации, в первую очередь зависят от размеров поглощенной энергии излучения. Для характеристики поглощенной энергии используется понятие поглощенная доза.

Поглощенная доза — это количество энергии, поглощенной облучаемым веществом и рассчитанной на единицу массы этого вещества.

Единица поглощенной  дозы в международной системе  единиц (СИ) — грей (Гр).

1 Гр = 1 Дж/кг.

Один грей равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего  излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг.

Производные единицы:

миллигрей (мГр) = 0,001 Гр;

микрогрей (мкГр) = 0,000001 Гр.

Для оценки поглощенной  дозы используется также внесистемная единица — рад:

1 рад = 0,01 Дж/кг; 1 Гр = 100 рад.

Рад является весьма крупной единицей, и поэтому  дозы облучения обычно выражаются в долях рад: сотых (сантирад), тысячных (миллирад) и миллионных (микрорад). Например, радиационный фон Земли измеряется в миллиардах рад, а доза, полученная пациентом при однократном рентгеновском просвечивании желудка, составляет несколько рад.

Для оценки радиационной обстановки на местности в рабочем  или жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, и для энергетической характеристики излучений используют экспозиционную дозу облучения. Она оценивается по эффекту ионизации сухого атмосферного воздуха. За единицу экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучения принимается кулон на килограмм (Кл/кг). Это доза рентгеновского или гамма-излучения, которая при полном использовании ионизирующей способности создает в воздухе массой один килограмм сумму электрических зарядов ионов данного одного знака, равную одному кулону.

Экспозиционная  доза — это энергия, переданная заряженными частицами (или мера ионизационного действия фотонного излучения в воздухе).

Однако на практике чаще используют внесистемную единицу — рентген (Р).

Производные единицы:

миллирентген (мР) = 0,001 Р;

микрорентген(мкР) = 0,000001 Р;

       1 Кл/кг = 3876 Р.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность  воздействия проникающей радиации при общем и равномерном облучении тела человека. Именно с измерения количества излучения в воздухе и начиналась собственно дозиметрия, когда по дозе в воздухе судили о дозе облучения человека, находящегося в этой же точке пространства. В настоящее время единица рентген используется для измерения мощности экспозиционной дозы.

Мощность  экспозиционной дозы — это экспозиционная доза, отнесенная к единице времени. Единицей ее является ампер на килограмм (А/кг) — мощность экспозиционной дозы излучения, при которой экспозиционная доза за 1 с возрастает на 1 Кл/кт.

2.4.2. Эквивалентная  и эффективная дозы, единицы, соотношение

Поглощенные дозы излучений различных типов  вызывают неравнозначный биологический эффект. При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучения гораздо опаснее бета- и гамма-излучения. Если принять во внимание этот факт, поглощенную лозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма (коэффициент качества излучения): 20 — для альфа-частиц, 10 — для протонов и нейтронов, I — для бета-частиц, рентгеновского и гамма-излучений.

Пересчитанную таким  образом дозу называют эквивалентной. В системе СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв) в честь известного шведского ученого Зиверта, внесшего большой вклад в методологию количественного измерения радиации.

Зиверт — единица  эквивалентной дозы смешанного излучения, равная 1 Дж/кг, или 100 бэр: 1 Зв = 1Дж/кг = 100 бэр.

Производные единицы:

миллизиверт (мЗв) = 0,001 Зв;

микрозиверт (мкЗв) = 0,000001 Зв.

Внесистемная единица  — бэр (биологический эквивалент рентгена). Это доза любого ионизирующего  излучения, поражающее действие которой  эквивалентно дозе 1 Р: 1 Р = 1 бэр.

Производные единицы  — мбэр, мкбэр.

При оценке поражающего действия ионизирующих излучений следует учитывать также, что разные органы и ткани обладают разной радиочувствительностью.

Коэффициенты радиационного  риска (КР):

все тело -- 1;

половые железы — 0,25;

молочные железы — 0,15;

красный костный мозг — 0,12;

легкие — 0,12;

щитовидная железа — 0,03;

костная ткань — 0,03;

      другие  ткани — 0,30.

Умножив эквивалентные  дозы на соответствующие коэффициенты радиационного риска и просуммировав их по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу. Эта доза также измеряется в зивертах (СИ) и бэрах (внесистемная единица).

 

14. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Основную  часть облучения человечество получает от естественных источников (земной и космической радиации) и источников искусственною происхождения (ядерных взрывов в атмосфере, использования радиации в медицине, атомной энергетики и др.). Человек облучается двумя способами: внешним (наружным) и внутренним. Внешнее облучение составляет примерно 60 % естественного фона и около 40 % приходится на внутреннее облучение. Наибольшую дозу облучения население получает от естественных источников. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет малую дозу радиации, порождаемой деятельностью человека. Значительно большие лозы мы получаем от рентгеновских лучей в медицине. сжигания угля, использования воздушного транспорта, постоянного пребывания в плохо проветриваемых помещениях и др. Под радиационным фоном принято понимать ионизирующие излучения от природных (естественных) источников земного и космического происхождения. Выделяют также техногенный фон — это естественный фон излучения, измененный в результате деятельности человека.

Космические излучения. Космические излучения имеют три источника своего происхождения:

галактическое излучение, образующееся в результате извержения и испарения материи при звездных взрывах и образовании сверхновых звезд;

излучение заряженных частиц, захваченных магнитным полем  Земли и образующих циркулирующие вокруг нее слои, так называемые радиационные пояса;

солнечное излучение, обусловленное вспышками на Солнце, имеющими 2-летние циклы.

Галактическая радиация. Наблюдавшие ее астронавты описывали галактическую радиацию в виде светящихся облаков звезд, мельчайших полосок. Они обладают высокой энергией, большой массой и крупными размерами. Эти высокоэнергетические частицы не опасны для живущих на Земле.

Радиационные пояса Земли. Вокруг Земли есть области (слои), в которых магнитное поле задерживает огромное количество заряженных частиц и заставляет их двигаться в разных направлениях по замкнутым траекториям. Различают два пояса: внутренний и внешний.

Солнечная радиация. Это электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца. Первое имеет диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн, и его энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Второе — это, главным образом, протоны и электроны.

Во время  вспышек Солнце испускает огромное количество ультрафиолетового и рентгеновского спектров излучения. Каждая вспышка влияет на природную среду (ураганы, тайфуны), на человека, причем колебания магнитного поля очень сильно действуют на больных, увеличиваются случаи самоубийств, убийств, приступов эпилепсии. Глобальные исследования в этой области принадлежат нашему соотечественнику А.Л.Чижевскому (1897—1964). Он исследовал влияние Солнца на все живые организмы, раскрыл механизм воздействия и его последствия, установил связи между изменяющейся активностью Солнца и характером реакций земных организмов.

Космическая радиация зависит от географической широты и высоты нал уровнем моря. Доза космического излучения увеличивается и составляет на широте около 50 ° примерно 0,5 мЗв/г.

Земная радиация. Земные источники радиации составляют большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. Земную радиацию создают радиоактивные элементы, содержащиеся в земных породах, природном газе, строительных материалах, продуктах питания, воде, воздухе и др. Природные радиоактивные вещества, как правило, сконцентрированы в гранитных породах гор, а в известняковых и песчаных породах встречаются гораздо реже.

Радиоактивность растений и животных обусловлена  наличием практически всех радиоизотопов, которые встречаются в природе. При внесении в почву питательных веществ снижается поступление радионуклидов в растение, причем на влажных почвах коэффициент накопления меньше, чем на сухих. На накопление влияют также вид корневой системы, продуктивность, продолжительность вегетативного периода и другие факторы.