М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008) (1133848), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Процессы сучастием последних приводят к функциональным изменениям в клетках и определяют, таким образом, неблагоприятные биологические последствия облучения.Любой человек постоянно подвергается воздействию космического излучения, излучения естественных радиоактивных изотопов, находящихся в тканях организма и вокружающей среде. Поглощенная при этом энергия (доза) мала и составляет фоновыйуровень, к которому организм адаптировался за время эволюции. Поэтому любая работа с источниками ионизирующих излучений, в том числе с радионуклидами, должна быть организована так, чтобы снизить облучение до возможно низкого уровня, желательно близкого к фоновому. В общем случае допустимый (безопасный) уровеньвоздействия на человека ионизирующего излучения, искусственного или природногопроисхождения, жестко устанавливается «Нормами радиационной безопасности».
Внастоящее время действует документ, утвержденный в 1999 г. - НРБ-99 [5].Основным понятием радиационной безопасности является "доза излучения" (доза).Поглощенная доза (Dп) – отношение энергии dE ионизирующего излучения, переданной веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме.D п = dEdm(4.1)Поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на 1 кг; единица системы СИ грей (Гр).
Внесистемная единица - рад (от англ. radiation absorbed dose). Соотношение между единицами:1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр.34Понятие «поглощенная доза» применимо к любым видам излучения и к любым облучаемым материалам. Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений используется также понятие керма (от англ. kinetic energy released in material).
Керма (K) – отношение суммы первоначальных кинетических энергий dEk всехзаряженных ионизирующих частиц, образующихся под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме, к массе вещества dm в этом объеме.K=dE kdm(4.2)Единица кермы – грей - совпадает с единицей поглощенной дозы. Внесистемная единица кермы – рад.В случае фотонного излучения керма определяется кинетической энергией вторичных электронов и позитронов, в том числе той ее частью g, которая преобразуется втормозное излучение. В общем случае значение кермы в условиях электронного равновесия(∗) совпадает с поглощенной дозой с погрешностью, определяемой значениемg.
Для фотонного излучения с энергией E ≤ 3 МэВ (т.е. для γ-излучения практическивсех радионуклидов) и сред с небольшой электронной плотностью доля энергии gвесьма незначительна (∼1% для воздуха, ∼2% для биологической ткани). В качествевещества, в котором определяется керма фотонного излучения, часто используетсявоздух.
Значения поглощенной дозы и кермы в воздухе практически совпадают.Для оценки действия рентгеновского и γ–излучения одним из первых было введенопонятие экспозиционной дозы (Dэ) – энергии излучения, преобразованной вкинетическую энергию заряженных частиц в единице массы сухого воздуха. Единицаэкспозиционной дозы в системе СИ – кулон на килограмм (Кл/кг). На практике использовали внесистемную единицу Dэ – рентген(**). Рентген (Р)- доза излучения, прикоторой в 0,001293 г воздуха (масса 1 см3 воздуха при 0°С и давлении 101,3 кПа) образуются ионы, несущие 3,336⋅10-10 Кл заряда каждого знака.
1Р = 2,58·10–4 Кл/кг.Заряд электрона равен 1,602·10–19 Кл. Следовательно, при дозе в 1Р в 1 см3 воздухаобразуется 2,08·109 пар ионов. Принимая среднюю энергию образования пары ионовв воздухе равной 33,85 эВ (1 эВ = 1,602·10–19 Дж =1,602·10–12 эрг), можно определитьэнергетические эквиваленты рентгена (для воздуха): 1Р = 0,113 эрг/см3 = 8,73·10–6Дж/г = 87,3 эрг/г = 0,873 рад = 0,00873 Гр.
Для биологической ткани выполняетсясоотношение: 1Р ≈ 0,95 рад = 0,0095 Гр.Последствия воздействия разных видов излучения на человека могут различатьсядаже при одной и той же поглощенной дозе. Например, α-излучение гораздо опаснее∗Электронное равновесие - состояние взаимодействия излучения с веществом, при котором энергияизлучения, поглощенная в некотором объеме вещества, равна суммарной кинетической энергии ионизирующих частиц, образованных в том же объеме. Электронное равновесие возможно при облучении фотонами однородной по атомному составу и плотности среды, например, воздуха.(**)Экспозиционная доза, учитывающее ионизирующее действие фотонного излучения в воздухе,служит условной мерой эффекта облучения других веществ (биологической ткани): связь между Dп иDэ можно установить лишь приближенно.
Поэтому эта физическая величина в официальных документах, регламентирующих правила работы с источниками радиации, с 1990 г. не упоминается. Вместе с тем, ионизацию воздуха легко измерить и по результатам таких измерений можно судить обэнергии, поглощенной биологической тканью. Выпускаемые ранее приборы, откалиброванные в единицах мощности экспозиционной дозы, до сих пор используются для дозиметрического контроля.35β- или фотонного излучения. Для сопоставления биологического действия излучений различного состава введено понятие эквивалентная доза (HR)(4.3),HR = DП,R⋅WRгде взвешивающий коэффициент WR (ранее использовавшееся название «коэффициент качества излучения») зависит от плотности ионизации среды излучением “R” и отражает степеньего «биологической вредности».В системе СИ единицей HR является зиверт (Зв); 1 Зв = (1 Гр)· WR.
Для фотонов,электронов и β-частиц WR =1 Зв/Гр; для нейтронов (в зависимости от энергии) WR от5 до 20 Зв/Гр; для α-частиц WR = 20 Зв/Гр. Внесистемной единицей является бэр(биологический эквивалент рада), 1 Зв = 100 бэр.При воздействии излучения сложного состава значение эквивалентной дозы равносумме HR для всех видов излучений.H = ∑ H R = ∑ D П , R ⋅ WRR(4.4)RПоток излучения со временем может изменяться. Поэтому действие излучения навещество оценивается также величиной мощности дозы (P) – доза излучения заединицу времени (с, мин, ч и т.п.).Пределы доз; допустимый уровень загрязнения поверхностейВ НРБ-99 выделяются три категории облучаемых лиц. Персонал группы А работает с источниками излучения непосредственно.
Персонал группы Б в рабочее времяможет находиться в сфере воздействия источников излучения. Остальные люди относятся к категории «население».Для персонала группы А установлены следующие пределы доз (ПД): 20 мЗв (2бэр) в год, но не более 100 мЗв за любые последовательные 5 лет; при 1700 рабочихчасах в году допустимо 12 мкЗв (1,2 мбэр) в час; при шестичасовом рабочем дне – 72мкЗв (7,2 мбэр) в день. Для кистей рук предел дозы увеличен до 300 мкЗв.Для персонала группы Б, в том числе для учащихся старше 16 лет, ПД меньше в 4Для сравнения, естественноераза.
Для населения пределы доз меньше в 10 раз.(фоновое) облучение человека составляет в среднем 2,4 мЗв (0,24 бэр) в год.При работе с радиоактивными веществами в открытом виде нельзя исключать возможность загрязнения незащищенных участков тела, перчаток, спецодежды лабораторного оборудования и т.п. Если уровень загрязнения (плотность потока частиц)превышает предельно допустимый (см. работу 5, табл. 5.1), проводят дезактивациюповерхностей.Доза от внешнего источника β-излученияПри работе с внешними источниками β–излучения как правило рассчитывают интегральную дозу в слое полного поглощения.
Бета–излучение имеет непрерывныйспектр и при расчете используют значение средней энергии E (обычно принимаютE =0,4 Eβ,max; более точные значения E для радионуклидов приведены, например, в[6,7]). Необходимо также отметить, что для биологической ткани потери энергии,обусловленные отражением β-частиц или преобразованием их энергии в тормозноеизлучение, пренебрежимо малы.36Если на поверхность площадью s (в см2) падает поток β–частиц, имеющих максимальную энергию Eβ,max (в МэВ) и максимальный пробег Rmax (в г/см2), то энергияэтих частиц практически полностью поглощается в слое биологической ткани массойm=s·Rmax. При плотности потока Fβ (частиц/см2·с) мощность поглощенной дозы РП,βравна:Р п, β =Fβ ⋅ E ⋅ ss ⋅ R max=Fβ ⋅ 0,4E β, max МэВFβ ⋅ 0,4E β,max Гр() или Р п,β = 1,602 ⋅ 10 −10 ⋅( )R maxг ⋅ссR max(4.5)Плотность потока Fβ, создающего дозу мощностью в 1 Гр/с, согласно (4.5), равна:Fβ = 6,25 ⋅109R max0,4E β, max(4.6)Выражение (4.6) может быть использовано для оценки мощности дозы β-излучения (в Гр/с)известного спектрального состава при регистрации его приборами, откалиброванными вединицах скорости счета (I, имп/с).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
