такая поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения
Единицы измерения радиоактивного излучения
Многие сталкиваются с трудностями при определении единиц измерения радиоактивного излучения и практическом использовании полученных значений. Сложности возникают не только из-за их большого разнообразия: беккерели, кюри, зиверты, рентгены, рады, кулоны, ремы и др., но и из-за того, что не все используемые величины связаны между собой кратными соотношениями и при необходимости могут переводиться из одних в другие.
Как разобраться?
Все довольно просто, если отдельно рассматривать единицы, связанные с радиоактивностью, как физическим явлением, и величины, измеряющие воздействие этого явления (ионизирующего излучения) на живые организмы и окружающую среду. А также, если не забывать о внесистемных единицах и единицах радиоактивности, действующих в системе СИ (Международная система единиц), которая была введена в 1982 году и обязательна к использованию во всех учреждениях и предприятиях.
Внесистемная (старая) единица измерения радиоактивности
Кюри (Ки) – первая единица радиоактивности, измеряющая активность 1 грамма чистого радия. Введенная с 1910 года и названная в честь французских ученых К. и М. Кюри, она не связана с какой-либо системой измерения и в последнее время утратила свое практическое значение. В России же кюри, несмотря на действующую систему СИ, разрешенная к использованию в области ядерной физики и медицины без срока ограничения.
Единицы радиоактивности в системе СИ
В СИ используется другая величина – беккерель (Бк), которая определяет распад одного ядра в секунду. Беккерель более удобен в расчетах, чем кюри, поскольку имеет не такие большие значения и позволяет без сложных математических действий по радиоактивности радионуклида определить его количество. Высчитав количество распадов 1 г радона, легко установить соотношение между Ки и Бк: 1 Ки = 3,7*1010 Бк, а также определить активность любого другого радиоактивного элемента.
Измерение ионизирующих излучений
С открытием радия было обнаружено, что излучение радиоактивных веществ влияет на живые организмы и вызывает биологические эффекты, сходные с действием рентгеновского облучения. Появилось такое понятие, как доза ионизирующего излучения – величина, которая позволяет оценивать воздействие радиационного облучения на организмы и вещества. В зависимости от особенностей облучения, выделяют эквивалентную, поглощенную и экспозиционную дозы:
В системе СИ используется зиверт – эквивалентная доза конкретного ионизирующего излучения, поглощенная одним килограммом биологической ткани. Для пересчета греев в зиверты следует учесть коэффициент относительной биологической активности (ОБЭ), который равен:
Бэр (биологический эквивалент рентгена) или рем (в английском языке rem – Roentgen Equivalent of Man) – внесистемная единица эквивалентной дозы. Поскольку альфа-излучение наносит больший ущерб, то для получения результата в ремах, необходимо измеренную радиоактивность в радах умножить на коэффициент, равный двадцати. При определении гамма- или бета-излучения перевод величин не требуется, поскольку ремы и рады равны друг другу.
Ионизирующее излучение (общие сведения, влияние на человека).
Ионизирующее излучение
(общие сведения, влияние на человека).
Все люди неизбежно подвергаются воздействию ионизирующего излучения (радиации): и от окружающей среды, и от искусственных источников ионизирующего излучения, и от своего собственного организма. Ионизирующим считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков (+ и –).
Естественный радиационный фон – доза излучения, создаваемая космическими лучами
и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. Радиационный фон присутствует везде и всегда: где-то его уровень больше, где-то меньше, в зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологического строения каждого конкретного района. До 0,2 мЗв в час (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) – это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда радиационный фон в норме. Верхний предел допустимой мощности дозы – 0,5 мкЗв/час (50 мкР/ч).
Облучение от источников ионизирующего излучения, находящихся вне тела человека – называется внешним облучением. Оно не делает тело человека источником излучения. Человек подвержен облучению пока находится в поле действия излучения.
Облучение от радиоактивных источников, находящихся внутри тела человека – называется внутренним облучением. Радионуклиды могут попасть в организм человека через нос, рот, раны на теле и распределяются по различным частям организма в зависимости от их химических свойств. Поглощённая доза облучения накапливается в организме, и за всю жизнь, сумма её не должна превышать 100-700 мЗв (для жителей высокогорий и районов с повышенной естественной радиоактивностью почв, подземных вод и горных пород – привычные им дозы будут находиться в верхнем пределе допустимых значений).
Средняя годовая доза ионизирующих излучений, и внешних и внутренних источников
(вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека составляет:
— жилище, строения – 0,3 мЗв/г
— вода – до 0,1 мЗв/г (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра).
— в воздухе (радон и продукты его распада) – 0,2 мЗв/год.
— накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0,1-0,5 мЗв/год.
— вдыхаемый радон – 0,1-0,5 мЗв/год.
— в медицинских исследованиях: флюорография, рентген лёгких – 3 мЗв, рентгеновский снимок у зубного врача – 0,2мЗв.
— перелёт на самолёте – 0,005 миллизиверт в час.
— сканеры (интроскопы) в аэропортах – до 0,001 мЗв за один акт проверки пассажира.
В сумме, средняя годовая доза ионизирующих излучений составляет до 5 миллизиверт в год. Это безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения, учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие).
Согласно норм Федерального закона О радиационной безопасности населения, эффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) – не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.
Дозиметрия ионизирующих излучений
Содержание
В любом медицинском учреждении, где проводятся рентгенодиагностика и лучевая терапия, обязательны к неукоснительному соблюдению все нормативы радиационной безопасности. В их числе осуществление во время облучения корректного учёта поглощаемой пациентами и медперсоналом энергии излучения.
Дозиметрия ионизирующих излучений предполагает проведение регулярных замеров мощности дозы радиационного фона используемых в учреждении рентген-аппаратов, а также: стен и перекрытий здания, воздуха в помещении и за его пределами, почвы и воды в ближайших окрестностях.
Основные понятия клинической дозиметрии
Для точного определения количественных показателей ионизирующего излучения в научный обиход было введено такое понятие, как «доза». Оно подразумевает соотношение объёма или массы облучаемого вещества и энергии излучения.
Количественный процесс распада атомов в течение одной временной единицы определяется активностью радиоактивного вещества. При обозначении уровня активности в интернациональной системе используется общепринятая единица – Беккерель. Его характеристика – 1 распад в течение 1-й секунды. Внесистемный аналог Беккереля – Кюри. Предполагает 3,7.1010 распадов за идентичную единицу времени.
Классификация доз излучения
Существует несколько разновидностей доз излучения. Для каждой из них характерны особые условия замера и свои сферы применения. Основные разновидности:
В современной медицине при проведении дозиметрического замера мощности ионизирующего излучения принято использовать системные единицы измерения. Но поскольку внесистемные единицы измерения активно применялись на протяжении достаточно долгого времени, с их использованием было выпущено большое количество тематической литературы и дозиметрических приборов. Поэтому актуальным остаётся навык соотношения обеих типов единиц.
Способы дозиметрии ионизирующих излучений
Ионизирующее излучение невозможно определить по запаху, на вкус или благодаря иным человеческим рецепторам. Для фиксации наличия излучения, а также определения его качественных и количественных характеристик, необходимо обеспечить плотное взаимодействия ИИ с облучаемым веществом. Фиксация полученных эффектов достигается с помощью дозиметра.
Дозиметры позволяют определить мощность дозы ионизирующего излучения, а также инициализировать химические, фотографические, сцинтилляционные, ионизационные и другие эффекты, возникающие вследствие взаимодействия ионизирующего излучения с облучаемым веществом. Они бывают трёх типов:
Применяемые в международной практике способы дозиметрии ионизирующих излучений бывают следующих типов:
Цель проведения регулярных дозиметрических измерений
Плановые дозиметрические мероприятия проводятся для предотвращения возможности получения сотрудниками медицинского учреждения критической дозы облучения. В первую очередь регулярный мониторинг поглощенной дозы облучения распространяется на медперсонал группы А, представители которой осуществляют ежедневный контакт с источником радиационного излучения.
Также осуществление дозиметрического контроля за радиационным фоном в основных рабочих помещениях медицинского учреждения и смежных с ним территориях позволяет защитить пациентов клиники и обитающих в её окрестностях жителей от необоснованного радиационного облучения. При выявлении повышенных рисков возникновения внештатных ситуаций – дает возможность принять превентивные меры по их устранению.
Что каждый должен знать о радиации?
Подписание соглашения по строительству АЭС на фоне катастрофы в Японии заставило еще раз вздрогнуть неокрепшие после Чернобыльской трагедии нервы белорусов. Что из себя представляет радиация? Как и в каких дозах она влияет на человека? Можно ли избежать облучения в повседневной жизни? Мы решили полезным будет еще раз напомнить, что есть что в аспекте влияния излучения на человека.
Чаще всего, когда говорят о радиации, имеют в виду «ионизирующее» излучение, связанное с радиоактивным распадом. Хотя облучает человека также магнитное поле или ультрафиолетовый свет (неонизирующее облучение), рассказывает председатель Национальной комиссии по радиационной защите при Совете министров Яков Кенигсберг.
По данным авторов книги «Что должен знать каждый грамотный человек о радиации», в большинстве своем источниками радиации являются природные радиоактивные вещества, окружающие нас и находящиеся внутри нас (около 73%), примерно 13% связано с медицинскими процедурами (например, рентгеноскопия), а 14% приходит извне в виде космических лучей.
Так, из разрушенного реактора в течение первых 10 дней после Чернобыльской аварии было выброшено более 40 различных видов радионуклидов. С точки зрения опасности угрозу для человека представляют йод (J-131), цезий (Cs-137) и стронций (в основном Sr-90). Кроме того, опасность долговременного радиоактивного загрязнения несет в себе плутоний (Pu-241), включая его продукты распада. Некоторые из них распадутся наполовину только через 24 000 лет.
Единицы измерения радиоактивности
Термин
Единицы измерения
Соотношение единиц
Определение
число радиоактивных распадов в единицу времени
уровень излучения в единицу времени
количество энергии ионизирующего излучения, переданное определенному объекту
доза облучения, учитывающая различную
чувствительность органов к радиации
Кстати, в быту принято считать, что 1 Зиверт = 100 Рентген.
Что касается Беккереля, он служит единицей измерения радиоактивности воды, почвы и т.д. на единицу, в которой измеряется эта вода, почва. Так, по последним данным в Токио превышен уровень радиации в водопроводной воде: содержание радиоактивного йода в воде составляет 210 беккерелей на один литр.
А Грей нужен для измерения поглощённой дозы излучения тем или иным объектом.
Но вернемся к Зивертам:
Влияние радиации на организм человека
Радиация в привычном для человека понимании (т.е. ионизирующее облучение) оказывает определенное воздействие на организм человека. Воздействие радиации на человека называют облучением. Основу этого воздействия составляет передача энергии радиации клеткам организма. Так, один из эффектов воздействия – детерминированный – проявляет себя с определенного порога и зависит от дозы облучения.
К детерминированному эффекту также относят лучевые ожоги, которые возникают как при облучении человека большими дозами радиации, так и при контакте с кожей. Очень большие дозы приводят к отмиранию кожи, вплоть до повреждения мышц и костей. Такие ожоги, к слову, лечатся гораздо хуже, чем химические или тепловые.
С другой стороны, радиация может проявить себя через длительное время после облучения, вызвав т.н. стохастический эффект. Это эффект выражается в том, что среди облученных людей может увеличиваться частота определенных онкологических заболеваний. Теоретически возможны также генетические эффекты, но на данный момент специалисты относят их к теории, так как на человеке они никогда не были выявлены. По информации ученых, даже у 78 тысяч детей японцев, которые пережили атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, не обнаружили увеличения числа случаев наследственных болезней.
Кроме того, различные эксперты отмечают, что облучение помимо ожогов и лучевой болезни может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лучевое бесплодие, лучевую катаракту. Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, поэтому для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых.
В стране с большим количеством облученных людей возможно повышение уровня онкологической заболеваемости. В то же время заболевания могут быть вызваны как облучением, так и химическими вредными веществами, вирусами и др. Например, у японцев, облученных после бомбардировки Хиросимы, первые эффекты в виде учащения заболеваемости стали проявляться только через 10 лет и более, а некоторые – через 20 лет.
На сегодня известно, какие опухоли могут быть связаны с облучением. В числе их – рак щитовидной железы, рак молочной железы, рак определенных частей кишечника.
Удельная радиоактивность строительных материалов, Бк/кг
Дозы излучения и единицы ее измерения
Человеческий организм поглощает энергию ионизирующих излучений, причем от количества поглощенной энергии зависит степень лучевых поражений. Для характеристики поглощенной энергии ионизирующего излучения единицей массы вещества используется понятие поглощенная доза.
Поглощенная доза – это количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное облучаемым телом (тканями организма) и рассчитанной на единицу массы этого вещества. Единица поглощенной дозы в Международной системе единиц (СИ) – грей (Гр).
Для оценки еще используют и внесистемную единицу – Рад. Рад – образовано от английского «radiationabsorbeddoze» – поглощенная доза излучения. Это такое излучение, при котором каждый килограмм массы вещества (скажем, человеческого тела) поглощает 0.01 Дж энергии (или 1 г массы поглощает 100 эрг).
1 Рад = 0.01 Дж/кг 1 Гр = 100 Рад
Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения. В системе СИ единица экспозиционной дозы – кулон на килограмм (1 Кл/кг).
На практике чаще используют внесистемную единицу – рентген (Р). 1 рентген – доза рентгеновских (или гамма) лучей, при которой в 1 см 3 воздуха образуется 2.08 х 10 9 пар ионов (или в 1 г воздуха – 1.61 х 10 12 пар ионов).
Поглощенной дозе 1 Рад соответствует экспозиционная доза, примерно равная 1 рентгену: 1 Рад = 1 Р
При облучении живых организмов возникают различные биологические эффекты, разница между которыми при одной и той же поглощенной дозе объясняется разными видами облучения.
Для сравнения биологических эффектов, вызываемых любыми ионизирующими излучениями, с эффектами от рентгеновского и гамма-излучения, вводится понятие об эквивалентной дозе. В системе СИ единица эквивалентной дозы – зиверт (Зв). 1 Зв = 1 Дж/кг
Существует также внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения – бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 бэр – доза любого излучения, которая производит такое же биологическое действие, как рентгеновское или гамма-излучение в 1 рентген.
1 бэр = 1 Р 1 Зв = 100 бэр
Коэффициент, показывающий, во сколько раз оцениваемый вид излучения биологически опаснее, чем рентгеновское или гамма-излучение при одинаковой поглощенной дозе, называется коэффициентом качества излучения (К).
Для рентгеновского и гамма-излучения К=1.
1 Рад х К = 1 бэр 1 Гр х К = 1 Зв
При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т.е. доза накапливается со временем. Доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы.Если мы говорим, что мощность экспозиционной дозы гамма-излучения составляет 1 Р/ч, то это значит, что за 1 час облучения человек получит дозу, равную 1 Р.
Другая единица радиоактивности – кюри. 1 кюри – активность такого количества радиоактивного вещества, в котором происходит 3.7 х 10 10 распадов в секунду.
Время, в течение которого число атомов данного радиоактивного вещества уменьшается вследствие распада вдвое называется периодом полураспада. Период полураспада может меняться в широких пределах: для урана-238 (U) – 4.47 млр. лет; урана-234 – 245 тыс. лет; радия-226 (Ra) – 1600 лет; йода-131 (J) – 8 суток; радона-222 (Rn) – 3.823 суток; полония-214 (Po) – 0.000164 сек.
Среди долгоживущих изотопов, выброшенных в атмосферу в результате взрыва АЭС в Чернобыле, есть стронций-90 и цезий-137, периоды полураспада которых около 30 лет, поэтому зона Чернобыльской АЭС еще многие десятилетия будет непригодна для нормальной жизни.
КОЭФФИЦИЕНТЫ РАДИАЦИОННОГО РИСКА
Следует учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей следует учитывать с разными коэффициентами. Принимая коэффициент радиационного риска всего организма в целом за единицу, для разных тканей и органов коэффициенты радиационного риска будут следующие:
0.03 – костная ткань; 0.03 – щитовидная железа;
0.12 – легкие; 0.12 – красный костный мозг;
0.15 – молочная железа; 0.25 – яичники или семенники;
ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ
С ионизирующими излучениями население в любом регионе земного шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, так называемый радиационный фон Земли, который складывается из:
космического излучения, приходящего на Землю из Космоса;
излучения от находящихся в почве, строительных материалах, воздухе и воде естественных радиоактивных элементов;
излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и сохраняются в теле человека.
Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения, включая радиоактивные нуклиды (радионуклиды), созданные руками человека и применяемые в народном хозяйстве.
В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излучения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может колебаться в разных регионах земного шара от 50 до 1000 мР/год и более (табл. 1). Доза, получаемая в результате космического излучения, зависит от высоты над уровнем моря; чем выше над уровнем моря, тем больше годовая доза.
Природные источники ионизирующего излучения