Единицы измерения поглощенной дозы системе си. Все о дозах и вреде рентгеновского облучения в медицине

Радиация - фактор воздействия на живые организмы, который никак ими не распознается. Даже у людей отсутствуют своеобразные рецепторы, которые бы ощущали присутствие радиационного фона. Специалисты тщательно изучили влияние излучения на здоровье и жизнь человека. Были созданы и приборы, с помощью которых можно фиксировать показатели. Дозы облучения характеризуют уровень радиации, под влиянием которой человек находился в течение года.

В чем измеряют излучение?

Во Всемирной паутине можно найти немало литературы, посвященной радиоактивному излучению. Практически в каждом источнике встречаются числовые показатели норм облучения и следствия их превышения. Разобраться в непонятных единицах измерения удается не сразу. Изобилие информации, характеризующей предельно допустимые дозы облучения населения, могут легко запутать и знающего человека. Рассмотрим понятия в минимальном и более понятном объеме.

Список величин весьма внушителен: кюри, рад, грэй, беккерель, бэр - это только основные характеристики дозы облучения. Зачем так много? Их применяют для определенных областей медицины и охраны окружающей среды. За единицу воздействия радиации на какое-либо вещество принимают поглощенную дозу - 1 грэй (Гр), равный 1 Дж/кг.

При воздействии излучения на живые организмы говорят об Она равна поглощенной тканями организма дозе в перерасчете на единицу массы, умноженной на коэффициент повреждения. Константа выделена для каждого органа своя. В результате вычислений получается число с новой единицей измерения - зиверт (Зв).

На основании уже полученных данных о влиянии принятого излучения на ткани определенного органа определяется эффективная эквивалентная доза облучения. Этот показатель вычисляется при помощи умножения предыдущего числа в зивертах на коэффициент, который учитывает разную чувствительность тканей к радиоактивному излучению. Его значение позволяет оценить с учетом биологической реакции организма количество поглощенной энергии.

Что такое допустимые дозы облучения и когда они появились?

Специалисты радиационной безопасности на основе данных о влиянии облучения на здоровье человека разработали предельно допустимые значения энергии, которые могут быть поглощены организмом без вреда. Предельно допустимые дозы (ПДД) указаны для разового или длительного облучения. При этом учитывают характеристику лиц, подвергающихся действию радиационного фона.

• А - лица, работающие с источниками ионизирующего излучения. По ходу выполнения своих трудовых обязанностей подвергаются облучению.
• Б - население определенной зоны, работники, чьи обязанности не связаны с получением радиации.
• В - население страны.

Среди персонала различают две группы: работники контролируемой зоны (дозы облучения превышают 0.3 от годового ПДД) и сотрудники вне такой зоны (0.3 от ПДД не превышается). В пределах доз различают 4 типа критических органов, то есть тех, в чьих тканях наблюдается наибольшее количество разрушений в связи с ионизированным излучением. Учитывая перечисленные категории лиц среди населения и работников, а также критические органы, устанавливает ПДД.

Впервые пределы облучения появились в 1928 году. Величина годового поглощения радиационного фона составляла 600 миллизиверт (мЗв). Установлена она была для медицинских работников - рентгенологов. С изучением влияния ионизированного излучения на продолжительность и качество жизни ПДД ужесточились. Уже в 1956 году планка снизилась до 50 миллизиверт, а в 1996-м Международная комиссия по защите от радиации уменьшила ее до 20 мЗв. Стоит заметить, что при установлении ПДД в расчет не берут естественное поглощение ионизированной энергии.

Естественная радиация

Если избежать встречи с радиоактивными элементами и их излучением еще хоть как-то можно, то от природного фона никуда не скрыться. Естественное облучение в каждом из регионов имеет индивидуальные показатели. Оно было всегда и с годами никуда не пропадает, а лишь накапливается.

Уровень природной радиации зависит от нескольких факторов:

• показателя высоты над уровнем моря (чем ниже, тем меньше фон, и наоборот);
• структуры почвы, воды, горных пород;
• искусственных причин (производство, АЭС).

Человек получает радиацию через продукты питания, излучение почв, солнца, при медицинском обследовании. Дополнительными источниками облучения становятся производственные предприятия, атомные станции, испытательные полигоны и пусковые аэродромы.

Специалисты считают наиболее приемлемым облучение, которое не превышает 0.2 мкЗв за один час. А верхняя граница нормы радиации определяется в 0.5 мкЗв в час. По прошествии некоторого времени непрерывного воздействия ионизированных веществ допустимые дозы облучения для человека увеличиваются до 10 мкЗв/ч.

По мнению врачей, за всю жизнь человек может получить радиацию в размере не более 100-700 миллизиверт. По факту люди, проживающие в горной местности, подвергаются излучению в несколько больших размерах. Средние показатели поглощения ионизированной энергии в год составляют около 2-3 миллизиверт.

Как именно радиация влияет на клетки?

Ряд химических соединений обладает свойством радиационного излучения. Происходит активное деление ядер атомов, что приводит к высвобождению большого количества энергии. Эта сила способна буквально вырывать электроны от атомов клеток вещества. Сам процесс получил название ионизации. Атом, который подвергся такой процедуре, изменяет свои свойства, что приводит к изменению всего строения вещества. За атомами меняются молекулы, за молекулами общие свойства живой ткани. С возрастанием уровня облучения увеличивается и количество измененных клеток, что приводит к более глобальным переменам. В связи с чем и были высчитаны допустимые дозы облучения для человека. Дело в том, что изменения в живых клетках затрагивают и молекулу ДНК. Иммунная система активно восстанавливает ткани и даже способна «починить» поврежденную ДНК. Но в случаях значительного облучения или нарушения защитных сил организма развиваются заболевания.

С точностью предположить вероятность развития болезней, возникающих на клеточном уровне, при обычном поглощении радиации сложно. Если же эффективная доза облучения (это около 20 мЗв в год для работников промышленности) превышает рекомендуемые показатели в сотни раз, общее состояние здоровья значительно снижается. Иммунная система дает сбои, что влечет за собой развитие различных заболеваний.

Огромные дозы радиации, которые могут быть получены вследствие аварии на АЭС или взрыва атомной бомбы, не всегда совместимы с жизнью. Ткани под воздействием измененных клеток погибают в большом количестве и просто не успевают восстановиться, что влечет за собой нарушение жизненно важных функций. Если часть тканей сохранится, то у человека будет шанс на выздоровление.

Показатели допустимых доз облучения

Согласно нормам радиационной безопасности, установлены предельно допустимые величины ионизирующего облучения в год. Рассмотрим приведенные показатели в таблице.

Как видно из таблицы, допустимая доза облучения в год для работников вредных производств и АЭС сильно отличается от показателей, выведенных для населения санитарно-защищенных зон. Все дело в том, что при длительном поглощении допустимого ионизирующего излучения организм справляется со своевременным восстановлением клеток без нарушения здоровья.

Разовые дозы облучения человека

Значительное увеличение радиационного фона приводит к более серьезным повреждениям тканей, в связи с чем начинают неправильно функционировать или вовсе отказывать органы. возникает лишь при получении огромного количества ионизирующей энергии. Незначительное превышение рекомендуемых доз может привести к заболеваниям, которые могут быть вылечены.

Разовое получение большого количество радиационного излучения негативно влияет на состояние организма: клетки стремительно разрушаются, не успевая восстановиться. Чем сильнее воздействие, тем больше возникает очагов поражения.

Развитие лучевой болезни: причины

Лучевой болезнью называют общее состояние организма, вызванное влиянием радиоактивного излучения, превышающего ПДД. Поражения наблюдаются со стороны всех систем. Согласно заявлениям Международной комиссии по радиологической защите, дозы облучения, вызывающие лучевую болезнь, начинаются с показателей в 500 мЗв за один раз или более 150 мЗв в год.

Поражающее действие высокой интенсивности (более 500 мЗв разово) возникает вследствие использования атомного оружия, его испытаний, возникновения техногенных катастроф, проведения процедур интенсивного облучения при лечении онкологических, ревматологических заболеваний и болезней крови.

Развитию хронической лучевой болезни подлежат медицинские работники, находящиеся в отделении лучевой терапии и диагностике, а также пациенты, которые часто подвергаются радионуклидным и рентгенологическим исследованиям.

Классификация лучевой болезни, в зависимости от доз радиации

Болезнь характеризуют исходя из того, какую дозу ионизирующего облучения получил больной и как долго это происходило. Однократное воздействие приводит к острому состоянию, а постоянно повторяющееся, но менее массивное - к хроническим процессам.

Рассмотрим основные формы лучевой болезни, в зависимости от полученного разового облучения:

• лучевая травма (менее 1 Зв) - возникают обратимые изменения;
• костномозговая форма (от 1 до 6 Зв) - имеет четыре степени, в зависимости от полученной дозы. Смертность при таком диагнозе составляет более 50%. Поражаются клетки красного костного мозга. Состояние может улучшить трансплантация. Период восстановления долгий;
• желудочно-кишечная (10-20 Зв) характеризуется тяжелым состоянием, сепсисом, кровотечениями ЖКТ;
• сосудистая (20-80 Зв) - наблюдаются гемодинамические нарушения и тяжелая интоксикация организма;
• церебральная (80 Зв) - летальный исход в течение 1-3 дней вследствие отека мозга.

Шанс на выздоровление и реабилитацию имеют больные с костномозговой формой (в половине случаев). Более тяжелые состояния не подлежат лечению. Смерть наступает в течение нескольких дней или недель.

Течение острой лучевой болезни

После того как была получена высокая доза излучения, и доза облучения достигла 1-6 Зв, развивается острая лучевая болезнь. Врачи разделяют состояния, которые сменяют друг друга, на 4 этапа:

1. Первичная реактивность. Наступает в первые часы после облучения. Характеризуется слабостью, понижением артериального давления, тошнотой и рвотой. При облучении свыше 10 Зв переходит сразу в третью фазу.
2. Латентный период. После 3-4 дней с момента облучения и до месячного срока состояние улучшается.
3. Развернутая симптоматика. Сопровождается инфекционными, анемическими, кишечными, геморрагическими синдромами. Состояние тяжелое.
4. Восстановление.

Острое состояние лечится в зависимости от характера клинической картины. В общих случаях назначается путем введения средств, нейтрализующих радиоактивные вещества. При надобности выполняется переливание крови, трансплантация костного мозга.

Пациенты, которым удается пережить первые 12 недель течения острой лучевой болезни, в основном имеют благоприятный прогноз. Но даже при полном восстановлении у таких людей возрастает риск развития онкологических заболеваний, а также рождения потомства с генетическими аномалиями.

Хроническая лучевая болезнь

При постоянном воздействии радиоактивного излучения в меньших дозах, но суммарно превышающих в год 150 мЗв (не считая природного фона), начинается хроническая форма лучевой болезни. Ее развитие проходит три этапа: формирование, восстановление, исход.

Первый этап протекает в течение нескольких лет (до 3). Тяжесть состояния может быть определена от легкой до тяжелой. Если изолировать пациента от места получения радиоактивного излучения, то в течение трех лет наступит фаза восстановления. После чего возможно полное выздоровление или же, наоборот, прогрессирование болезни с быстрым смертельным исходом.

Ионизированное излучение способно в мгновения разрушить клетки организма и вывести его из строя. Именно поэтому соблюдение предельных доз излучения является важным критерием работы на вредном производстве и жизни неподалеку от АЭС и испытательных полигонов.

Эта статья посвящена теме поглощенной дозы излучения (и-ния), ионизирующему излучению и их видам. Здесь содержится информация о разнообразии, природе, источниках, способах вычисления, единицах измерения поглощенной дозы излучения и многом другом.

Понятие о поглощенной дозе излучения

Доза излучения - это величина, которой пользуются такие науки как, физика и радиобиология, для того чтобы оценить степень воздействия излучения ионизирующего типа на ткани живых организмов, процессы их жизнедеятельности, а также на вещества. Что называется поглощенной дозой излучения, каково ее значение, форма воздействия и разнообразие форм? Главным образом она представлена в форме взаимодействия между средой и ионизирующим излучением, а носит название ионизационного эффекта.

Поглощенная имеет свои способы и единицы измерения, а сложность и разнообразие протекающих процессов при воздействии излучения порождают некоторое видовое разнообразие в формах поглощенной дозы.

Ионизирующая форма излучения

Ионизирующее излучение - это поток различных видов элементарных частиц, фотонов или осколков образованных в результате атомного деления и способных вызывать ионизацию у вещества. Ультрафиолетовое излучение, как и видимая форма света к такому виду излучения не относится, также к ним не относятся излучение инфракрасного типа и выделяемое радиодиапазонами, что связано с их малым количеством энергии, не хватающим для создания атомной и молекулярной ионизации в главном состоянии.

Ионизирующий вид излучения, его природа и источники

Поглощенная доза ионизирующего излучения может измеряться в различных единицах СИ, и зависит от природы излучения. Самые значимые виды излучения: гамма-излучение, бета-частицы позитронов и электронов, нейтронное, ионное (включая альфа-частицы), рентгеновское, электромагнитное с короткими волнами (фотоны с высокой энергией) и мюонное.

Природа источников ионизирующего излучения может быть самой разнообразной, например: спонтанно произошедший радионуклидный распад, реакции термоядерного характера, лучи из космоса, искусственно созданные радионуклиды, реакторы ядерного типа, ускоритель элементарных частиц и даже аппарат, предназначенный для рентгена.

Каким образом воздействует ионизирующее излучение

В зависимости от механизма, по которому взаимодействуют, вещество и ионизирующее излучение, можно выделить непосредственный поток частичек заряженного типа и излучение, воздействующее косвенно, другими словами, фотонный или протонный поток, нейтральных частичек поток. Устройство образования позволяет выделить первичную и вторичную форму ионизирующего излучения. Мощность поглощенной дозы излучения определяется в соответствии с видом излучения, которому подвергается вещество, например, сила воздействия эффективной дозы лучей из космоса на земной поверхности, за пределами укрытия, равна 0.036 мкЗв/ч. Стоит также понимать, что тип измерения дозы и-ния и его показатель зависят от суммы некоторого множества факторов, говоря о космических лучах, это также зависит от широты геомагнитного вида и положения цикла одиннадцатилетней активности солнца.

Диапазон энергии ионизирующих частиц находится в диапазоне показателей от пары сотен электронвольт и доходит к показателям в 10 15-20 электрон-вольт. Длина пробега и способность к проникновению могут сильно отличаться, и лежать в пределах от нескольких микрометров, до тысяч и более километров.

Ознакомление с экспозиционной дозой

Эффект ионизации считается основной характеристикой формы взаимодействия излучения со средой. На начальном периоде становления радиационной дозиметрии в основном изучалось и-ние, электромагнитные волны которого лежали в пределах показателей между ультрафиолетовым и гамма-излучением, в силу того, что оно, широко распространенное в воздухе. Поэтому количественной мерой излучения для поля служил уровень ионизации воздуха. Такая мера стала основой для создания экспозиционной дозы, определяемой ионизацией воздуха в условиях обычного атмосферного давления, при этом сам воздух должен быть сухим.

Экспозиционная поглощенная доза излучения служит средством определения ионизирующих возможностей излучения рентгеновских лучей и гамма-лучей, показывает излучаемую энергию, что перетерпев превращение, стала кинетической энергией заряженных частичек в доле массы воздуха атмосферы.

Единица измерения поглощенной дозы излучения для экспозиционного типа - это кулон, компонент системы СИ, деленный на кг (Кл/кг). Вид внесистемной единицы измерения - рентген (Р). Один кулон/кг соответствует 3876 рентгенам.

Поглощенное количество

Поглощенная доза из-ния, как четкое определение, стало необходимым человеку в связи с разнообразием возможных форм воздействия того или иного излучения на ткани живых существ и даже неживых структур. Расширяясь, известный круг ионизирующих видов и-ния, показал что, степень влияния и воздействия может быть самой разнообразной и не подлежит обычному определению. Дать начало химико-физическим изменениям в тканях и вещества, подвергаемых облучению, может лишь конкретное количество поглощенной энергии излучения ионизирующего типа. Само число необходимое для запуска таких изменений зависит уже от вида излучения. Поглощенная доза и-ния возникла именно по этой причине. По сути, это энергетическая величина, которая подверглась поглощению единицей вещества и соответствует отношению энергии ионизирующего типа, что была поглощена и массой субъекта или объекта, поглощающего излучение.

Измеряют поглощенную дозу при помощи единицы грей (Гр) - составной части системы Си. Один грей - это величина дозы, способной передать один джоуль ионизирующего излучения 1 килограмму массы. Рад - внесистемная единица измерения, по величине 1 Гр соответствует 100 рад.

Поглощенная доза в биологии

Искусственное облучение тканей животного и растительного происхождения наглядно продемонстрировало, что разные типы радиации, находясь в одинаковой поглощенной дозе, могут по-разному, влиять на организм и все биологические и химические процессы, происходящие в нем. Это вызвано разницей создаваемого количества ионов более легкими и тяжелыми частицами. За один и тот же путь вдоль ткани протон может создать ионов больше, чем электрон. Чем плотнее собираются частицы в результате ионизации, тем сильнее будет разрушительное воздействие излучение на организм, в условиях одинаковой поглощенной дозы. Именно в соответствии с этим явлением, разности в силе воздействия различных видов излучения на ткани, было введено в использование обозначение эквивалентной дозы излучения. поглощенного излучения - это данные о полученном организмом излучении, рассчитанные путем перемножения показателя поглощенной дозы и особого коэффициента, который называют относительным биологическим коэффициентом эффективности (ОБЭ). Но также он часто именуется как коэффициент качества.

Единицы поглощенной дозы излучения эквивалентного типа измеряются в СИ, а именно в зивертах (Зв). Один Зв равен соответствующей дозе какого-либо излучения, которое поглощается одним килограммом ткани биологического происхождения и вызывает эффект равный воздействию 1 Гр излучения фотонного типа. Бэр - используют в качестве внесистемного измерительного показателя биологической (эквивалентной) поглощенной дозы. 1 Зв соответствует ста бэрам.

Эффективная форма дозы

Эффективная доза - это показатель величины, которым пользуются как мерой риска появления дальних последствий человеческого облучения, его отдельных частей организма начиная от тканей и заканчивая органами. При этом учитывается его индивидуальная радиочувствительность. Поглощенная доза излучения равна произведению биологической дозы в частях организма на определенный взвешиваемый коэффициент.

Разные человеческие ткани и органы имеют отличающуюся радиационную восприимчивость. Некоторые органы могут при одном значении эквивалентного показателя поглощенной дозы подвергаться появлению рака вероятнее, чем другие, например, шанс такой болезни в щитовидной меньше, чем в легких. Потому человек пользуется созданным коэффициентом радиационного риска. КРР - это средство для определения дозы и-ния воздействующей на органы или ткани. Суммарный показатель степени влияния на организм эффективной дозы рассчитывается умножением числа соответствующего биологической дозе на КРР конкретного органа, ткани.

Понятие о коллективной дозе

Существует понятие о групповой дозе поглощения, что является суммой индивидуального множества эффективных значений дозы в конкретной группе субъектов за определенный временной промежуток. Расчеты можно произвести для любых населенных пунктов, вплоть до государств или целых материков. Для этого умножают среднюю эффективную дозу и общее число субъектов, подверженных воздействию излучения. Измеряют такой показатель поглощенной дозы при помощи человеко-зиверта (чел-Зв.).

Помимо вышеупомянутых форм поглощенных доз, выделяют еще: коммитментную, пороговую, коллективную, предотвращаемую, предельно допустимую, биологическую дозу гамма-нейтронного типа излучения, летально-минимальную.

Сила воздействия дозы и единицы измерения

Показатель интенсивности облучения - подстановка конкретной дозы под влияние определенного излучения за временную измерительную единицу. Этой величине присуща разность дозы (эквивалентной, поглощенной и др.) деленной на единицу измерения времени. Существует множество специально созданных единиц.

Поглощенная доза излучения определяется по формуле подходящей конкретному излучению и типу поглощаемого количества излучения (биологическому, поглощенному, экспозиционному и т.д.). Существует множество способов их вычисления, основанных на разных математических принципах, и используются различные измерительные единицы. Примерами измерительных единиц служат:

1. Интегральный вид - грей-килограмм в СИ, вне системы измеряется в рад-граммах.
2. Эквивалентный вид - зиверт в СИ, вне системы измеряется - в бэрах.
3. Экспозиционный вид - кулон-килограмм в СИ, вне системы измеряется - в рентгенах.

Существуют и другие измерительные единицы, соответствующие иным формам поглощенной дозы излучения.

Выводы

Анализируя данные статьи, можно заключить, что существует множество видов, как самого ионизирующего и-ния, так и форм его воздействия на вещества живой и неживой природы. Все они измеряются, как правило, в системе единиц СИ, и каждому виду соответствует определенная системная и несистемная измерительная единица. Источник их может быть самым разнообразным, как природным, так и искусственным, а само излучение играет важную биологическую роль.

Навигация по статье:

В каких единицах измеряется радиация и какие допустимые дозы безопасны для человека. Какой радиационный фон является естественным, а какой допустимым. Как перевести одни единицы измерения радиации в другие.

Допустимые дозы радиации

• допустимый уровень радиоактивного излучения от естественных источников излучения , иначе говоря естественный радиоактивный фон, в соответствии с нормативными документами, может быть в течении пяти лет подряд не выше чем

  0,57 мкЗв/час

В последующие года, радиационный фон должен быть не выше  0,12 мкЗв/час



• предельно допустимой суммарной годовой дозой, полученной от всех техногенных источников , является
  

Величина 1 мЗв/год, суммарно должна включать в себя все эпизоды техногенного воздействия радиации на человека. Сюда входят все типы медицинских обследований и процедур, включает флюорографию, рентген зуба и так далее. Так же сюда относятся полеты на самолетах, прохождение через досмотр в аэропорту, получение радиоактивных изотопов с пищей и так далее.

В чем измеряется радиация

Для оценки физических свойств радиоактивных материалов применяются такие величины как:

• активность радиоактивного источника (Ки или Бк)
• плотность потока энергии (Вт/м 2)

Для оценки влияния радиации на вещество (не живые ткани) , применяются:

• поглощенная доза (Грей или Рад)
• экспозиционная доза (Кл/кг или Рентген)

Для оценки влияния радиации на живые ткани , применяются:

• эквивалентная доза (Зв или бэр)
• эффективная эквивалентная доза (Зв или бэр)
• мощность эквивалентной дозы (Зв/час)

Оценка действия радиации на не живые объекты

Действие радиации на вещество проявляется в виде энергии, которую вещество получает от радиоактивного излучения, и чем больше вещество поглотит этой энергии, тем сильнее действие радиации на вещество. Количество энергии радиоактивного излучения, воздействующего на вещество, оценивается в дозах, а количество поглощенной веществом энергии называется - поглощенной дозой .

Поглощенная доза - это количество радиации, которое поглощено веществом. В системе СИ для измерения поглощенной дозы используется - Грей (Гр).

1 Грей - это количество энергии радиоактивного излучения в 1 Дж, которая поглощена веществом массой в 1 кг, независимо от вида радиоактивного излучения и его энергии.

1 Грей (Гр) = 1Дж/кг = 100 рад

Данная величина не учитывает степень воздействия (ионизации) на вещество различных видов радиации. Более информативная величина, это экспозиционная доза радиации.

Экспозиционная доза - это величина, характеризующая поглощённую дозу радиации и степень ионизации вещества. В системе СИ для измерения экспозиционной дозы используется - Кулон/кг (Кл/кг) .

1 Кл/кг= 3,88*10 3 Р

Используемая внесистемная единица экспозиционной дозы - Рентген (Р):

1 Р = 2,57976*10 -4 Кл/кг

Доза в 1 Рентген - это образование 2,083*10 9 пар ионов на 1см 3 воздуха

Оценка действия радиации на живые организмы

Если живые ткани облучить разными видами радиации, имеющими одинаковую энергию, то последствия для живой ткани будут сильно отличаться в зависимости от вида радиоактивного излучения. Например, последствия от воздействия альфа излучения с энергией в 1 Дж на 1 кг вещества будут сильно отличаться от последствий воздействия энергии в 1 Дж на 1 кг вещества, но только гамма излучения . То есть при одинаковой поглощенной дозе радиации, но только от разных видов радиоактивного излучения, последствия будут разными. То есть для оценки влияния радиации на живой организм недостаточно просто понятия поглощенной или экспозиционной дозы радиации. Поэтому для живых тканей было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза - это поглощённая живой тканью доза радиации, умноженная на коэффициент k, учитывающий степень опасности различных видов радиации. В системе СИ для измерения эквивалентной дозы используется - Зиверт (Зв) .

Используемая внесистемная единица эквивалентной дозы - Бэр (бэр) : 1 Зв = 100 бэр.

Чем выше "коэффициент k" тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Для более лучшего понимания, можно немного по-другому дать определение "эквивалентной дозы радиации":

Эквивалентная доза радиации - это количество энергии поглощённое живой тканью (поглощенная доза в Грей, рад или Дж/кг) от радиоактивного излучения с учетом степени воздействия (наносимого вреда) этой энергии на живые ткани (коэффициент К).

В России, с момента аварии в Чернобыле, наибольшее распространение имела внесистемная единица измерения мкР/час, отражающая экспозиционная дозу , которая характеризует меру ионизации вещества и поглощенную им дозу. Данная величина не учитывает различия в воздействии разных видов радиации (альфа, бета, нейтронного, гама, рентгеновского) на живой организм.

Наиболее объективная характеристика это - эквивалентная доза радиации , измеряемая в Зивертах. Для оценки биологического действия радиации в основном применяется мощность эквивалентной дозы радиации, измеряемая в Зивертах в час. То есть это оценка воздействия радиации на организм человека за единицу времени, в данном случае за час. Учитывая, что 1 Зиверт это значительная доза радиации, для удобства применяют кратную ей величину, указываемую в микро Зивертах - мкЗв/час:

1 Зв/час = 1000 мЗв/час = 1 000 000 мкЗв/час.

Могут применяться величины, характеризующие воздействия радиации за более длительный период, например, за 1 год.

К примеру, в нормах радиационной безопасности НРБ-99/2009 (пункты 3.1.2, 5.2.1, 5.4.4), указана норма допустимого воздействия радиации для населения от техногенных источников 1 мЗв/год .

В нормативных документах СП 2.6.1.2612-10 (пункт 5.1.2) и СанПиН 2.6.1.2800-10 (пункт 4.1.3) указаны приемлемые нормы для естественных источников радиоактивного излучения , величиной 5 мЗв/год . Используемая формулировка в документах - "приемлемый уровень" , очень удачная, потому что он не допустимый (то есть безопасный), а именно приемлемый .

Но в нормативных документах есть противоречия по допустимому уровню радиации от природных источников . Если просуммировать все допустимые нормы, указанные в нормативных документах (МУ 2.6.1.1088-02, СанПиН 2.6.1.2800-10, СанПиН 2.6.1.2523-09), по каждому отдельному природному источнику излучения, то получим, что радиационный фон от всех природных источников радиации (включая редчайший газ радон) не должен составлять более 2,346 мЗв/год или 0,268 мкЗв/час . Это подробно рассмотрено в статье . Однако в нормативных документах СП 2.6.1.2612-10 и СанПиН 2.6.1.2800-10 указана приемлемая норма для природных источников радиации в 5 мЗв/год или 0,57 мкЗ/час.

Как видите, разница в 2 раза. То есть к допустимому нормативному значению 0,268 мкЗв/час, без всяких обоснований применен повышающий коэффициент 2. Это скорее всего связано с тем, что нас в современном мире стали массово окружать материалы (прежде всего строительные материалы) содержащие радиоактивные элементы.

Обратите внимание, что в соответствии с нормативными документами, допустимый уровень радиации от естественных источников излучения 5 мЗв/год , а от искусственных (техногенных) источников радиоактивного излучения всего 1 мЗв/год.

Получается, что при уровне радиоактивного излучения от искусственных источников свыше 1 мЗв/год могут наступить негативные воздействия на человека, то есть привести к заболеваниям. Одновременно нормы допускают, что человек может жить без вреда для здоровья в районах, где уровень выше безопасного техногенного воздействия радиации в 5 раз, что соответствует допустимому уровню радиоактивного естественного фона в 5мЗв/год.

По механизму своего воздействия, видам излучения радиации и степени ее действия на живой организм, естественные и техногенные источники радиации не отличаются .

Все же, о чем говорят эти нормы? Давайте рассмотрим:

• норма в 5 мЗв/год, указывает, что человек в течении года может максимально получить суммарную дозу радиации, поглощённую его телом в 5 мили Зиверт. В эту дозу не входят все источники техногенного воздействия, такие как медицинские, от загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами, утечки радиации на АЭС и т.д.
• для оценки, какая доза радиации допустима в виде фонового излучения в данный момент, посчитаем: общую годовую норму в 5000 мкЗв (5 мЗв) делим на 365 дней в году, делим на 24 часа в сутки, получим 5000/365/24 = 0,57 мкЗв/час
• полученное значение 0,57 мкЗв/час, это предельно допустимое фоновое излучение от природных источников, которое считается приемлемым.
• в среднем радиоактивный фон (он давно уже не естественный) колеблется в пределах 0,11 - 0,16 мкЗв/час. Это нормальный фон радиации.

Можно подвести итог по допустимым уровням радиации, действующим на сегодняшний день:

• По нормативной документации, предельно допустимый уровень радиации (радиационный фон) от природных источников излучения может составлять 0,57 мкЗ/час .
• Если не учитывать не обоснованный повышающий коэффициент, а также не учитывать действие редчайшего газа - радона, то получим, что в соответствии с нормативной документацией, нормальный радиационный фон от природных источников радиации не должен превышать 0,07 мкЗв/час
• предельно допустимой нормативной суммарной дозой, полученной от всех техногенных источников , является 1 мЗв/год.

Можно с уверенность утверждать, что нормальный, безопасный радиационный фон в пределах 0,07 мкЗв/час , действовал на нашей планете до начала промышленного применения человеком радиоактивных материалов, атомной энергетики и атомного оружия (ядерные испытания).

А в результате деятельности человека, мы теперь считаем приемлемым радиационный фон в 8 раз превышающий естественное значение.

Стоит задуматься, что до начала активного освоения человеком атома, человечество не знало, что такое раковые заболевания в таком массовом количестве, как это происходит в современном мире. Если до 1945 года в мире регистрировались раковые заболевания, то их можно было считать единичными случаями по сравнению со статистикой после 1945 года.

Задумайтесь , по данным ВОЗ (всемирной организации здравоохранения), только в 2014 году на нашей планете умерли около 10 000 000 человек от раковых заболеваний, это почти 25% от общего количества умерших, то есть фактически каждый четвертый умерший на нашей планете, это человек умерший от ракового заболевания.

Так же по данным ВОЗ, ожидается, что в ближайшие 20 лет, число новых случаев заболевания раком будет увеличено примерно на 70% по сравнению с сегодняшним днем. То есть рак станет основной причиной смертности. И как бы тщательно, правительство государств с атомной энергетикой и атомным оружием, не маскировали бы общую статистику по причинам смертности от раковых заболеваний. Можно уверенно утверждать, что основной причиной раковых заболеваний, является воздействие на организм человека радиоактивных элементов и излучений.

Для справки:

Для перевода мкР/час в мкЗв/час можно воспользоваться упрощенной формулой перевода:

1 мкР/час = 0,01 мкЗв/час

1 мкЗв/час = 100 мкР/час

0,10 мкЗв/час = 10 мкР/час

Указанные формулы перевода - это допущения, так как мкР/час и мкЗв/час характеризуют разные величины, в первом случае это степень ионизации вещества, во втором это поглощённая доза живой тканью. Данный перевод не корректен, но он позволяет хотя бы приблизительно оценить риск.

Перевод величин радиации

Для перевода величин, введите в поле нужное значение и выберете исходную единицу измерения. После ввода значения, остальные величины в таблице будут вычислены автоматически.

Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

Таблица 10.

Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения:
Активность радионуклида в источнике (А) . Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

Единица активности в системе СИ - Беккерель (Бк).
Внесистемная единица - Кюри (Ки).

Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

N(t) = N 0 exp(-tln2/T 1/2) = N 0 exp(-0.693t /T 1/2)

где N 0 - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т 1/2 -период полураспада - время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле:

m = 2.4·10 -24 × M ×T 1/2 × A,

где М - массовое число радионуклида, А - активность в Беккерелях, T 1/2 - период полураспада в секундах. Масса получается в граммах.
Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц:

Единица экспозиционной дозы - Рентген (Р). Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
соответствует 2.08·10 9 пар ионов (2.08·10 9 = 1/(4.8·10 -10)). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная:
(2.08·10 9)·33.85·(1.6·10 -12) = 0.113 эрг,
а одному грамму воздуха:
0.113/ возд = 0.113/0.001293 = 87.3 эрг.
Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.
Поглощенная доза (D) - основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Единица поглощенной дозы - Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.
Эквивалентная доза (Н) . Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы D r , созданной облучением - r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель w r (называемый еще - коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Таблица 11.

Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Е эфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов - злокачественных новообразований.
Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

где w t - тканевый весовой множитель (таблица 12), а H t -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани - t. Единица эффективной эквивалентной дозы - Зиверт.

Таблица 12.

Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как:

где N(E) - число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
(чел-Зв).
Радионуклиды - радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов - и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды
(и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.
Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением:

где - средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl.
Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:
1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую .
Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

Таблица 13.

По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Таблица 14.

Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
Категория В облучаемых лиц или население - население страны, республики, края или области.
Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.
Устанавливается три группы критических органов:
1 группа - все тело, гонады и красный костный мозг.
2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
3 группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Таблица 15.

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
Для категории А (персонала) установлены:
- предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
- допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДС А;
- допустимая мощность дозы излучения ДМД А;
- допустимая плотность потока частиц ДПП А;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДК А;
- допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗ А.
Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
- предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДК Б в атмосферном воздухе и воде;
- допустимая мощность дозы ДМД Б;
- допустимая плотность потока частиц ДПП Б;
- допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗ Б.
Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
"Нормах радиационной безопасности".

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).

1 Гр = 1 Дж/кг

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

Экспозиционная доза

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).

1 Р = 2.58 х 10 -3 Кл/кг

Поглощенной дозе 1 Рад соответствует экспозиционная доза, примерно равная 1 рентгену: 1 Рад = 1 Р

Эквивалентная доза

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.

Активность радиоактивного источника (радионуклида) – это физическая величина, характеризующая число радиоактивных распадов в единицу времени. Чем больше радиоактивных превращений происходит в единицу времени, тем выше активность. В системе Си за единицу активности принят беккерель (Бк) - количество радиоактивного вещества, в котором происходит 1 распад за 1 секунду.

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;

0.30 – другие ткани.

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.

Таблица 1

Природные источники ионизирующего излучения

Искусственные источники ионизирующего излучения (табл. 2):

медицинское диагностическое и лечебное оборудование;

люди, постоянно пользующиеся самолетом, дополнительно подвергаются незначительному облучению;

атомные и тепловые электростанции (доза зависит от близости их расположения);

фосфорные удобрения;

Строения из камня, кирпича, бетона, дерева – плохая вентиляция в помещениях может увеличить дозу облучения, обусловленную вдыханием радиоактивного газа радона, который образуется при естественном распаде радия, содержащегося во многих горных породах и стройматериалах, а также в почве. Радон – невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (тяжелее воздуха в 7.5 раз) и др.

Каждый житель Земли на протяжении всей своей жизни ежегодно облучается дозой в среднем 250-400 мбэр.

Считается, что безопасно для человека набрать за всю свою жизнь дозу облучения, не превышающую 35 бэр. При дозах облучения в 10 бэр не наблюдается каких-либо изменений в органах и тканях организма человека. При однократном облучении дозой 25-75 бэр клинически определяются кратковременные незначительные изменения состава крови.

При облучении дозой более 100 бэр наблюдается развитие лучевой болезни:

100 – 200 бэр – Iстепень (легкая);

200 – 400 бэр – IIстепень (средняя);

400 – 600 бэр – IIIстепень (тяжелая);

более 600 бэр – IVстепень (крайне тяжелая).