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

.

Единица экспозиционной дозы в СИ – кулон на килограмм (Кл/кг).

Внесистемная единица – рентген (Р). 1 Р = 2,58  10^–4 Кл/кг.

Для различных видов излучения биологический эффект при одинаковой поглощенной дозе оказывается различным. Например, при одинаковой поглощенной дозе -излучение гораздо опаснее - или фотонного излучения. Поэтому для оценки биологического эффекта воздействия любого состава является эквивалентная доза.

Эквивалентная доза Н_Т,R – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R :

Н_Т,R = W_R  Д_T,R ,

где Д_T,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т; W_R – взвешивающий коэффициент для излучения R.

Единицей эквивалентной дозы в СИ является Дж/кг, имеющей специальное название зиверт (Зв).

Внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рада).

1 Зв = 10² бэр. 1 бэр = 10^–2 Зв.

Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению. Поэтому введено понятие эффективной дозы.

Эффективная доза Е – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

,

где Н_т – эквивалентная доза в органе или ткани Т; W_т – взвешивающий коэффициент для органа или ткани.

Единица эффективной дозы– зиверт (Зв). Внесистемная единица – бэр.

Значения взвешивающих коэффициентов W_R и W_т приведены в «Нормах радиационной безопасности НРБ-99».

Существует еще одна характеристика ионизирующего излучения – мощность дозы.

Мощность дозы – доза за единицу времени (секунду, минуту, час).

Мощность поглощенной дозы (мощность экспозиционной дозы , мощность эквивалентной дозы , мощность эффективной дозы ) – отношение приращения поглощенной дозы dД, (экспозиционной дозы dX, эквивалентной дозы dН, эффективной дозы dЕ) за интервал времени dt к этому интервалу:

. (8.6)

Единицы мощности доз – частные от деления единиц поглощенной дозы (экспозиционной дозы, эквивалентной дозы, эффективной дозы) или их кратных или дольных единиц на соответствующую единицу времени.

Например, Гр/с, мкГр/ч, мкР/ч, мкЗв/ч.

4. Биологическое действие ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение вызывает в организме человека цепочку обратимых и необратимых изменений [4]. Пусковым механизмом воздействия являются процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях. Чем больше происходит в веществе актов ионизации под воздействием излучения, тем больше биологический эффект. Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного числа молекул приводят к гибели клеток. Существенную роль в формировании биологических эффектов играют радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза воды.

Под влиянием излучений в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОН, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биологической ткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические
соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций и систем организма.

Индуцированные свободными радикалами Н и ОН химические реакции развиваются с большим выходом, вовлекая в процесс сотни и тысячи молекул, не задействованных излучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Эффекты развиваются в течение различных промежутков времени: от нескольких секунд до многих часов, дней, лет.

Ионизирующее излучение при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффекта, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Различают три степени лучевой болезни: первая (легкая), вторая и третья
(тяжелая).

Симптомами лучевой болезни первой степени служат слабость, головные боли, нарушение сна и аппетита, усиливающиеся на второй стадии заболевания, но здесь они дополняются нарушениями в деятельности сердечно-сосудистой системы, изменением обмена веществ и состава крови, расстройством пищеварительных органов. На третьей стадии болезни наблюдаются кровоизлияния и выпадение волос, нарушается деятельность центральной нервной системы и половых желез. У людей, перенесших лучевую болезнь, повышается вероятность развития злокачественных опухолей и заболеваний кроветворных органов.

Лучевая болезнь в острой (тяжелой) форме развивается в результате облучения организма большими дозами ионизирующих излучений за короткий промежуток времени. Однако воздействие на организм человека и малых доз радиации также опасно, поскольку может привести к нарушению наследственной информации человеческого организма, мутации.

Нижний уровень развития легкой формы лучевой болезни возникает при дозе облучения, эквивалентной приблизительно 1 Зв; тяжелая форма лучевой болезни, при которой погибает половина всех облученных, наступает при дозе облучения, эквивалентной 4,5 Зв. 100%-ный смертельный исход лучевой болезни соответствует дозе облучения, эквивалентной 5,5…7,0 Зв.

В настоящее время разработан ряд химических препаратов (протекторов), существенно снижающих негативный эффект воздействия ионизирующего излучения на организм человека.

Степень воздействия ионизирующего излучения зависит от того, является ли облучение внешним или внутренним. Внутреннее облучение осуществляется радиоактивными веществами, попавшими внутрь организма через дыхательные органы, желудочно-кишечный тракт или через кожные покровы. Внутреннее облучение организма длится до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадется или не будет выведено из организма в результате процессов физиологического обмена; оно опасно тем, что вызывает длительно не заживающие язвы различных органов и злокачественные опухоли.

5. Нормирование воздействия ионизирующих излучений

Основным нормативным документом, регламентирующим уровни воздействия ионизирующих излучений в Российской Федерации, являются «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99). Документ относится к категории санитарных правил (СП 2.6.1.758-99), утвержден государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 г.

Нормы распространяются на воздействие ионизирующего излучения на человека от техногенных, природных источников и при медицинском облучении.

Для ограничения техногенного облучения в нормальных условиях эксплуатации техногенных источников излучения НРБ-99 устанавливают следующие категории облучаемых лиц:

• персонал (группы А и Б);

• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Персонал – лица, работающие с техногенными источниками излучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б).

Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:

1. основные пределы доз (ПД), приведенные в табл. 8.1;

2. допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГД), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), допустимые среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие;

3. контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потока и др.).

Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.

Таблица 1

Основные пределы доз

Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды обучения устанавливаются специальные ограничения.

Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны ¼ значений для персонала группы А.

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) – 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) –
70 мЗв.

При одновременном воздействии на человека источников внешнего и внутреннего облучения годовая эффективная доза не должна превышать пределов доз, установленных в табл. 8.1.

Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное обучение с использованием источников излучения, годовые дозы не должны превышать значений, установленных для персонала группы Б.

Планируемое облучение персонала группы А выше установленных пределов доз (см. табл. 1) при ликвидации или предотвращении аварии может быть разрешено только в случае необходимости спасения людей и (или) предотвращения их облучения. Планируемое повышенное облучение допускается для мужчин старше 30 лет лишь при их добровольном письменном согласии после информирования о возможных дозах облучения и риске для здоровья.

Планируемое повышенное облучение в эффективной дозе до 100 мЗв в год допускается с разрешения территориальных органов Госсанэпиднадзора, а до
200 мЗв в год – только с разрешения федерального органа Госсанэпиднадзора.

Лица, подвергшиеся облучению в эффективной дозе, превышающей 100 мЗв
в течение года, при дальнейшей работе не должны подвергаться облучению в дозе свыше 20 мЗв в год.