Дозовые характеристики ионизирующего излучения

Объектом защиты от ИИ является человек. Мерой воздействия ИИ на человека является доза.

Различают следующие виды доз: экспозиционная, керма, поглощенная, эквивалентная, эффективная.

Экспозиционная доза Х — это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в сухом воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:

Единицы измерения: Кл/кг; рентген. [1 Р = 2,58 × 10^-4 Кл/кг], [1 Кл/кг = 3876 Р].

Понятием экспозиционной дозы желательно пользоваться для фотонного излучения в воздухе, при энергии фотонов до 3 Мэв.

В иностранной литературе экспозиционную дозу называют также — ионной. В настоящее время (с 01.01.1990 г.) использование экспозиционной дозы не рекомендуется. Это связано с тем, что экспозиционная доза была введена только для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях смешанного излучения разных видов.

Керма. Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений всех видов используют понятие «керма» (kerma — аббревиатура от английских слов kinetic energy released in material).

Керма К — это отношение суммы первоначальных кинетических энергий dW_K всех заряженных ионизирующих частиц, образованных под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества к массе dm вещества в этом объеме:

Керма удобна тем, что она применима как для фотонов, так и для нейтронов в любом диапазоне доз и энергий излучения. Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза ионизирующего излучения D — это отношение средней энергии dŴ, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

То есть поглощенная доза — это отношение энергии поглощенной веществом, к массе этого вещества. Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.

Эквивалентная доза. Для разных видов излучения биологический эффект при прочих равных условиях, в том числе и при одинаковой поглощенной дозе, оказывается различным. При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой поглощенной дозой различных видов излучения, используют понятие относительной биологической эффективности излучения (ОБЭ) или коэффициента качества излучения W_R.

Мы его будем называть «коэффициент качества излучения».

Для λ-квантов и β-частиц любых энергий W_R = 1;

Для нейтронов W_R от 5 до 10;

Для α-частиц W_R = 20.

Таким образом, эквивалентная доза Н_Т,R — это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R.

где D_T,R — средняя поглощенная доза в органе или ткани Т;

W_R — взвешивающий коэффициент для излучения R (коэффициент качества).

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1 бэр.

1 Зв = 100 бэр или 1 бэр = 0,01 Зв.

Разные органы или тканиимеют разные чувствительности к излучению. Поэтому в последние годы для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека введено понятие эффективной дозы.

Эффективная доза Е — сумма произведений эквивалентных доз в органах и тканях человека Н_Т на взвешивающие коэффициенты для этих органов и тканей W_T.

,

(5.21)

где Н_Т — эквивалентная доза в органе или ткани Т;

W_T — взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.

Сумма всех коэффициентов W_T равна единице. При равномерном облучении всего организма эквивалентная доза в каждом органе или ткани одна и та же

Н_Т = Н, и, следовательно, Е = Н.

Коэффициент Wт имеет следующие значения: половые железы — 0,2; костный мозг — 0,12; кишечник — 0,12, желудок — 0,12, легкие — 0,12; мочевой пузырь — 0,05, молочные железы — 0,05, печень — 0,05, пищевод — 0,05, щитовидная железа — 0,05; кожа — 0,01; кости — 0,01; остальные органы — 0,05. Единицы измерения эффективной дозы — зиверт.

∑ W_Т = 0,2 + 4 × 0,12 + 6 × 0,05 + 2 × 0,01 = 1.

Эффективная коллективная доза( S ) —это эффективная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации. Эффективная коллективная доза является меройколлективного риска возникновения стохастических эффектов облучения. Она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единица измерения эффективной коллективной дозы — человеко-зиверт (чел-Зв), внесистемная — человеко-бэр (чел-бэр ):

,

(5.22)

где n — число людей.

Мощность дозы (уровень радиации) — это отношение приращения дозы (D, K, X, H, E, S) за интервал времени dt к величине этого интервала.

Мощность экспозиционной дозы: [Р/час]

Мощность кермы: [Гр/час]

Мощность поглощенной дозы [Гр/час]

Мощность эквивалентной дозы [Зв/час]

Мощность эффективной дозы Ê = dE/dt [Зв/час]

При проведении практических расчетов обычно дозу, вне зависимости от ее вида обозначают буквой D, а мощность дозы обозначают буквой Р.

Применив степенную зависимость Вэя—Вигнера, получим:

,

(5.23)

где Р₀ — мощность дозы в момент времени t₀;

Р_t — мощность дозы в момент времени t.

Для ядерного взрыва (n = 1,2):

Для радиационной аварии (n = 0,4):

Поиск по сайту: