Единицы активности и дозы ионизирующих излучений

Активность (А) радиоактивного вещества — это число спонтан­ных ядерных превращений (dN) в единицу времени (dt):

А = dN/dt.

Единица активности — беккерель (Бк). I Бк равен одному ядер­ному превращению в секунду.

Активность чаще выражают в несистемных единицах кюри (Ки):

I Ки = 3,7 10¹⁰Бк.

Основным параметром, характеризующим поражающее дей­ствие проникающей радиации, является доза излучения, т.е. коли­чество энергии ионизирующих излучений, поглощенной едини­цей массы облучаемой среды. Различают дозу излучения в возду­хе (экспозиционную дозу) и поглощенную дозу.

Для характеристики источника излучения по эффекту иониза­ции используют экспозиционную дозу рентгеновского и гамма-излучения. Экспозиционная доза (X) — это отношение полного за­ряда (dQ) ионов одного знака, возникающих в сухом атмосферном воздухе малого объема, к массе воздуха (dm) в этом объеме (ку­лон на килограмм):

X = dQ/dm, Кл/кг.

В технике экспозиционную дозу выражают также в рентгенах (Р): 1 Р = 2,58 Ю-⁴ Кл/кг.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность радиации при общем и равномерном облучении тела человека.

Биологическое действие ионизирующих излучений зависит от поглощенной дозы. Поглощенная доза излучения (D) — это отно­шение средней энергии (de), переданной излучением веществу в некотором элементарном объеме, к массе вещества (dm) в этом объеме:

D = de/dm, Дж/кг. Единица измерения поглощенной дозы называется грей (Гр):

1 Гр = 1 Дж/кг. Используется также единица измерения — рад:

1 рад = 0,01 Гр.

Величина поглощенной дозы зависит не только от свойств из­лучения, но и от свойств поглощающего вещества. Одинаковая доза различных видов излучения вызывает в живом организме различное биологическое действие. Для учета влияния на орга­низм человека различных видов излучений на различные органы вводят понятия «эквивалентная» и «эффективная» дозы.

Эквивалентная доза (Н) — это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффи­циент для данного вида излучения, W_R:

ht,r = D_T,R x W_R,

где dt,r — средняя поглощенная доза излучения R в органе или ткани Т; W_R — взвешивающий коэффициент для излучения R, ко­торый принимается для:

• фотонов любых энергий — 1;

• электронов любых энергий — 1;

• нейтронов энергий менее 10 кэВ — 5;

• нейтронов энергий 10-100 кэВ — 10;

•  нейтронов энергий 100-2000 кэВ — 20;

• нейтронов энергий 2-20 МэВ — 10;

• нейтронов энергий > 20 МэВ — 5;

• альфа-частицы, осколки деления тяжелых ядер — 20.

 Единица измерения эквивалентной дозы — зиверт (Зв):

1 Зв = 1 Дж/кг.

Иногда используется бэр (биологический эквивалент рада): 1 бэр = 0,01 Зв.

Эффективная доза (Е) — это величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквива­лентной дозы в органе (H_tj) на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани (Wj):

E = H_t,_TW_T,

где H_t у — эквивалентная доза в ткани Т за время t; W-p — взве­шивающий коэффициент для ткани Т, который принимается для:

. гонад — 0,20;

. костного мозга (красного), легких, желудка — 0,12;

. печени, грудной и щитовидной железы, мочевого пузыря — 0,05;

. кожи и клеток костных поверхностей — 0,01;

. остальных органов и тканей — 0,05.

Эффективная доза измеряется в Зв.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Существуют два вида воздействия радиоактивных частиц на живые объекты: внешнее облучение и внутреннее (с вдыхаемым воздухом, пищей, проникновением через кожу). Причины дей­ствия облучения на живые организмы:

1) разрыв молекулярных связей и изменение химической струк­туры различных соединений при ионизации живой ткани;

2) радиолиз воды с образованием свободных радикалов, а также сильных окислите­лей.

Продукты радиолиза весьма активны. Они вступают в химичес­кие реакции с молекулами тканей и, образуя новые соединения, разрушают клетки. Изменение состава отдельных молекул клетки и ее гибель выводят из строя многие сотни и тысячи других молекул погибшей клетки, несмотря на то, что они не подверг­лись излучению. Эта огромная, многократная поражающая способность является особенностью воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты.

При воздействии на человека больших доз ионизирующего из­лучения возможно возникновение лучевой болезни вострой или хронической форме.