9.2. единицы, характеризующие воздействие радиации

Чем больше ионизировано атомов и молекул в облучаемой среде, тем больше величина поглощенной энергии ионизирующего излучения. Поэтому в качестве характеристики меры воздействия ионизирующего излучения на вещество используется поглощенная доза D. Она характеризует поглощенную энергию ионизирующего излучения в единице массы вещества.

Единицей поглощенной дозы Международной Системы Единиц (СИ) установлен Грэй (Гр). 1 Гр соответствует 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества 1 кГ, т.е.

1 Гр = 1 Дж/кГ.

До последнего времени используется внесистемная единица поглощенной дозы - рад.

1 рад = 100 эрг/г.

1 Дж - 107 эрг, следовательно 1 Гр - 100 рад или 1 рад = 0,01 Гр.

Поглощенная энергия ионизирующего излучения в единицу времени называется мощностью дозы. Однако поглощенная доза не может служить мерой, характеризующей уровень биологического действия ионизирующего излучения на живой организм. Она зависит не только от величины поглощенной энергии, но и от ряда других параметров, обусловленных характером и условиями облучения (равномерность распределения поглощенной дозы в организме, мощность дозы и т.д.). Существенным фактором является число пар ионов, образованных на единицу пути частиц ионизирующего излучения. Поскольку у альфа-частиц эта величина значительно больше, чем у бета-частиц, биологический эффект при одной и той же дозе (величина поглощенной энергии) будет больше при облучении альфа-частицами, чем бета-частицами или гамма-излучением.

В целях радиационной безопасности введена эквивалентная доза Н как мера эффекта облучения, равная произведению поглощенной дозы D в органе или ткани на взвешивающий коэффициент для отдельных видов излучения (или средний коэффициент качества излучения) k.

Н = D'k,

Единицей эквивалентной дозы в СИ является Зиверт (Зв). Один Зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани на средний коэффициент качества k равен 1 Дж/кГ. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр.

1 бэр = 0,01 Зв или 1 Зв = 100 бэр.

В настоящее время приняты следующие взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения (средние коэффициенты качества излучения):

k = 1 для бета-частиц и гамма-излучения;

k = 10 для нейтронов с энергией от 2 МэВ до 20 МэВ (быстрые нейтроны);

k = 20 для альфа-частиц.

Это значит, что биологическая эффективность быстрых нейтронов в 10, а альфа-излучений в 20 раз больше, чем бета-частиц и гамма-излучений.

В ряде случаев облучению подвергается не все тело, а один или несколько органов. Такая ситуация чаще всего происходит при внутреннем облучении, т.е. при поступлении радионуклидов в организм с вдыхаемым воздухом или пищевыми продуктами.

Поскольку органы и ткани человека обладают различной радиочувствительностью, то для оценки эффекта облучения всего организма или отдельных органов используется понятие эффективной дозы Н. Эффективная доза - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе на взвешивающий коэффициент й коэффициент для данного органа или ткани:

,                                                                 (10)

где Н - средняя эквивалентная доза, поглощаемая в данном органе;

      wт - взвешивающий коэффициент для данного органа.

Ниже приводятся некоторые взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы:

0,2 - для гонад;

0,1 - для красного костного мозга;

0,01 - для поверхности кожи;

0,01 - для клеток костных поверхностей.

Из представленных данных следует, что при облучении только красного костного мозга (wr = 0,1) эффект по отдаленным последствиям будет составлять 10 процентов от того эффекта, который может быть реализован при облучении всего тела.

До настоящего времени для характеристики радиационной обстановки, создаваемой рентгеновским или гамма-излучением, используется внесистемная единица рентген. Рентген - это единица экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучения, которая определяет его ионизирующую способность в воздухе.

Радиационная обстановка обычно дается в единицах мощности экспозиционной дозы - миллирентген в час (мР/ч) или микрорентген в секунду (мкР/с). С достаточной степенью точности можно принять, что при экспозиционной дозе 1 Р в месте измерения эквивалентная доза равна 1 бэр.