Само- и взаимопомощь при несчастных случаях

 

Эквивалентная доза

 

 

Установлено, что при облучении  одной и той же энергией биологической  ткани человека (то есть при получении  одной и той же дозы), но различными видами лучей последствия для  здоровья будут разными. Например, при  облучении альфа-частицами тела человека вероятность заболеть раком  значительно выше, чем при облучении  бета-частицами или гамма-лучами. Поэтому для биологической ткани  была введена характеристика - эквивалентная  доза.

 

Эквивалентная доза (HTR) - поглощенная  доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент  качества излучения WR данного вида излучения R.

 

Введена для оценки последствий  облучения биологической ткани  малыми дозами (дозами, не превышающими 5 предельно допустимых доз при  облучении всего тела человека), то есть 250 мЗв/год. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами.

 

Доза эквивалентная равна:

 

HT.R = DT.R · WR,(8)

 

где DT.R -- поглощенная доза биологической тканью излучением R; WR - весовой множитель (коэффициент  качества) излучения R (альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов и др.), учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов (табл. 1). Этот множитель зависит от многих факторов, в частности от величины линейной передачи энергии, от плотности ионизации вдоль трека ионизирующей частицы и т.д.

 

Формула (8) справедлива для  оценки доз как внешнего, так и  внутреннего облучения только отдельных  органов и тканей или равномерного облучения всего тела человека.

 

При воздействии различных  видов излучений одновременно с  различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как  сумма эквивалентных доз для  всех этих видов излучения R:

 

HT = У HT.R(9)

 

Установлено, что при одной  и той же поглощенной дозе биологический  эффект зависит от вида ионизирующих излучений и плотности потока излучения.

 

Примечание. При использовании  формулы (8) средний коэффициент качества принимают в данном объеме биологической  ткани стандартного состава: 10,1% водорода, 11,1% углерода, 2,6 % азота, 76,2 % кислорода.

 

Единица измерения эквивалентной  дозы в системе СИ - Зиверт (Зв).

 

Зиверт - единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения с энергией фотонов 200 кэВ, Используются также дробные единицы - мкЗв, мЗв. Существует и внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рада), которая постепенно изымается из пользования.

 

1 Зв = 100 бэр.

 

Используются также дробные  единицы -- мбэр, мкбэр.

 

Таблица 1. Коэффициенты качества излучения

 

Вид излучения и диапазон энергии 

Коэффициенты качества WE 

 

Фотоны всех энергий 

1 

 

Электроны всех энергий 

1 

 

Нейтроны с энергией:  

 

< 10 кэВ 

5 

 

от 10 кэВ до 100 кэВ 

10 

 

> 100 кэВ до 2 Мзв 

20 

 

> 2 МэВ до 20 МэВ 

10 

 

> 20 МэВ 

5 

 

Протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи 

5 

 

Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра 

20 

 

Примечание. Все значения относятся к излучению, падающему  на тело, а в случае внутреннего  облучения - испускаемому при ядерном  превращении. 

 

 

 

Примечание. Коэффициент WR учитывает  зависимость неблагоприятных биологических  результатов облучения в малых  дозах от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения. В таблице 2 приведена зависимость весового коэффициента качества WR от ЛПЭ.

 

Таблица 2. Зависимость коэффициента качества WR от ЛПЭ

 

ЛПЭ 

нЖд/м 

?0,56 

1Д 

3,7 

8,5 

?28 

 

в воде 

кэВ/мкм 

?3,5 

7,0 

23 

63 

?175 

 

WR 

1 

2 

5 

10 

20 

 

 

 

Мощность эквивалентной  дозы - отношение приращения эквивалентной  дозы dH за время dt к этому интервалу времени:

 

Единицы измерения мощности эквивалентной дозы мЗв/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

 

Эффективная доза

 

В случае неравномерного облучения  тела человека формула (8) использована быть не может, так как биологический  эффект может оказаться другим. Неравномерное  облучение тела человека возникает  в основном при внутреннем облучении. Дело в том, что различные радионуклиды, попавшие вместе с пищей или водой  в организм человека, имеют свойство накапливаться в определенных органах. Так, радиоактивный йод накапливается  преимущественно в щитовидной железе, калий -- в мышцах, стронций-90 - в костях и т.д. Поэтому введена «эффективная доза».

 

Эффективная доза (Е) - это  такая доза при неравномерном  облучении тела человека, которая  равна эквивалентной дозе при  равномерном облучении всего  организма, при этом риск неблагоприятных  последствий будет таким же, как  и при неравномерном облучении  тела человека.

 

Учет неравномерного облучения  производится с помощью коэффициента радиационного риска WT (взвешивающий коэффициент), который учитывает  радиочувствительность различных органов человека:

 

Е = УHi · WTj, (11)

 

где Нi - эквивалентная доза в данном і-том органе биологической ткани; WTi - взвешивающий коэффициент для тканей и органов, учитывающий чувствительность разных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов в і-том органе; сумма рассматривается по всем тканям т (таблица 3).

 

Таблица 3. Взвешивающие коэффициенты WT*

 

Ткань или орган 

Коэффициент WTi 

 

Половые железы 

0,20 

 

Красный костный мозг 

0,12 

 

Толстый кишечник 

0,12 

 

Легкие 

0,12 

 

Желудок 

0,12 

 

Мочевой пузырь 

0,05 

 

Молочные железы 

0,05 

 

Печень 

0,05 

 

Пищевод 

0,05 

 

Щитовидная железа 

0,05 

 

Кожа, клетки костных поверхностей 

0,01 

 

Остальные органы 

0,05 

 

 

 

Взвешивающий коэффициент  характеризует отношение стохастического  риска поражения какого-либо органа или ткани к риску поражения  всего организма при равномерном  облучении всего тела. Риск поражения  всего организма принимают равным 1, то есть сумма і-тых коэффициентов риска равна 1. Значения WTi, приведенные в таблице 3, рекомендует МКРЗ.

 

Примечание к таблице 3. При расчетах учитывать, что «остальные органы» включают надпочечники, головной мозг, экстраторакальный отдел органов дыхания, тонкий кишечник, почки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, вилочковую железу и матку. В тех случаях, когда один из перечисленных органов получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, полученную любым из двенадцати органов, для которых определены взвешивающие коэффициенты, следует приписать этому органу взвешивающий коэффициент, равный 0,025, а оставшимся органам из рубрики «Остальные органы» приписать суммарный коэффициент, равный 0,026.

 

Единицы измерения эффективной  дозы те же, что и эквивалентной  дозы. И эквивалентная и эффективная  дозы являются величинами, которые  предназначены для оценки вероятности  стохастических эффектов.

 

Необходимо отметить, что 1 Р соответствует 0,873 рада в воздухе и IP соответствует 0,95 бэра в биологической ткани, то есть 1 Р ? 1 рад ? 1 бэр.

 

Поглощенная доза при внешнем  облучении формируется в то самое  время, когда ткань или орган  находятся в поле излучения. Однако при внутреннем облучении формирование суммарной поглощенной дозы растягивается  во времени, и она накапливается  постепенно по мере радиоактивного распада  радионуклида и его выведения  из организма. Распределение во времени  поглощенной дозы зависит от типа радионуклида, его физико-химической формы, характера поступления в  ткани, в которой он откладывается. Для учета этого распределения  и введено понятие полувековая  эквивалентная доза. Она представляет собой временной интеграл мощности эквивалентной дозы в определенной ткани (органе). В качестве предела  интегрирования МКРЗ установила 50 лет  для взрослых и 70 лет для детей (рис. 2).

 

Рис. 2. Мощность эквивалентной  дозы в органе (ткани) после поступления  радионуклида с коротким и длинным  периодом полувыведения

 

Полувековая эффективная  доза может быть получена, если умножить полувековые эквивалентные дозы в отдельных органах на соответствующие  весовые множители WT и затем их просуммировать. Коллективная эквивалентная  доза (Sт) в биологической ткани т для выражения общего облучения конкретной ткани у группы лиц применяется на основе таблицы 1.

 

Коллективная эффективная  доза (S) относится в целом к  облученной популяции. Она равна  произведению средней эффективной  дозы на число лиц в облученной группе. В определении коллективной эквивалентной и коллективной эффективной  доз не указано время, за которое  она получена. Поэтому обычно указывается  и время, за которое получена доза для группы лиц.

 

Единицы коллективных доз -- чел · Зв и чел · бэр.

 

 Список литературы:

 

Дорожко С.В., Бубнов В.П., Пустоит В.Т. Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиоактивная безопасность: пособие. В 3 ч.Ч.3. Радиационная безопасность / С.В. Дорожко, В.П. Бубнов, В.Т. Пустовит. - Мн.: Дикта, 2008. - 308 с.

 

Дозиметрия

Поглощенная и экспозиционная доза

 

Для определения меры той  части энергии, которая поглощена  веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

 

Dп=dEп/dm,

 

где dEп-энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы - Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

 

1рад=0.01 Дж/кг

 

Мощность дозы Рп выражает дозу, полученную в единицу времени:

 

Рп=Dп/t,

 

где t-время облучения. Эту  величину измеряют в рад/с или  рад/ч:

 

1рад/с=0.01 Вт/кг.

 

Для измерения поглощенной  дозы g-излучения используют непосредственно  измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока g-квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг. Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах:

 

1Р=2.58.10-4 Кл/кг.

 

 Мощность экспозиционной  дозы обычно измеряют в мкР/ч.

 

Можно показать, что, приближенно, поглощенная биологической тканью доза g-излучения численно равна  экспозиционной дозе в воздухе [6]. Для  этого необходимо соблюдения в системе  “электронного равновесия" - условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения  со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.