Дозы облучения

Ионизирующее излучение, распространяясь в среде, передает ей свою энергию, которая затрачивается на ионизацию и возбуждение атомов и молекул вещества. Поэтому для характеристики меры воздействия ионизирующего излучения на вещество принимается величина поглощенной энергии в единице массы вещества, называемая поглощенной дозой D.

где: dW - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, Дж;

dm - масса вещества, кг.

Единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения в международной системе единиц является грей.

Изменение дозы излучения в единицу времени называется мощностью дозы D.

В СИ единица мощности поглощенной дозы - 1 Гр/с.

Биологическое действие ионизирующего излучения тем больше, чем больше происходит в веществе актов ионизации под воздействием излучения, т.е. чем больше величина поглощенной дозы. При однократном облучении всего тела человека зависимость биологический эффект - поглощенная доза определяется следующим образом:

• до 0,25 Гр - видимых нарушений нет;

• 0,25 - 0,50 Гр - незначительные быстропроходящие изменения в составе крови, медицинского вмешательства не требуется;

• 0,50 - 1,0 Гр - изменения в составе крови, нарушение трудоспособности;

• 1,0 - 2,0 Гр - появление начальных признаков лучевой болезни, выжива­ние вполне вероятно;

• 3,0 - 5,0 Гр - возникновение острой лучевой болезни (50% смертельный исход);

• 6,0 Гр и более - 100 % смертельный исход (выживание невозможно даже при применении самой современной терапии).

Поглощенная доза в полной мере не отражает действия ионизирующего излучения на живой организм, так как биологический эффект зависит не только от величины поглощенной энергии, но и от ряда других параметров, обусловленных характером и условиями облучения (равномерность распределения в организме, плотность ионизации и др.).

При воздействии малых доз возможный ущерб здоровью, проявляемый в виде отдаленных последствий, зависит, прежде всего, от линейной полной энергии (ЛПЭ) L, равной отношению средней энергии d , переданной веществу заряженной частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl, к длине этого пути:

L= d / dl

где d означает полную энергию, теряемую частицей во всех столкновениях с электронами. Единица ЛПЭ - кэВ/мкм.

В целях обеспечения радиационной безопасности, когда реализуются условия облучения в малых дозах, введена дозиметрическая величина - эквивалентная доза Н , позволяющая оценить возможный ущерб здоровью человека при хроническом воздействии ионизирующего излучения различного состава.

Эквивалентная доза H равна произведению средней поглощенной дозы D_m, созданной данным видом излучения в органе или ткани Т, на взвешивающий коэффициент W (являющийся функцией ЛПЭ) для излучения R:

Значения W для различных видов излучения приведены в табл. 9.1.

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

Единицей эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв)

Таблица 9.1

Значения коэффициентов WR для отдельных видов излучений

Из представленных данных следует, что биологическая эффективность, например, альфа- частиц в 20, а тепловых нейтронов в 5 раз больше, чем бета - частиц и гамма - излучения. Следовательно, возможный ущерб здоровью человека, соответствующий эквивалентной дозе в 1 Зв, будет реализован при поглощенной дозе 1 Гр для бета - частиц и гамма - излучения, при поглощенной дозе 0,2 Гр для тепловых нейтронов (Wr = 5) и поглощенной дозе 10,05 Гр - для альфа частиц.

В ряде случаев облучению подвергается не все тело, а один или несколько органов (например, при внутреннем облучении). В силу того, что органы и ткани человека обладают различной радиочувствительностью, то для оценки эффекта облучения всего организма или отдельных его органов используется понятие эффективной дозы Е, которая также применима только для хронического облучения в малых дозах.

Эффективная доза Е - основная дозиметрическая величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека или отдельных органов с учетом их радиочувствительности. Е равна сумме произведений эквивалентной дозы в органе или ткани H на соответствующий взвешивающий коэффициент W для данного органа или ткани:

Единица эквивалентной дозы зиверт.

Значения взвешивающих коэффициентов W приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.2

Значения коэффициентов W_T для различных органов и тканей

Из представленных данных следует, что при облучении, например, только щитовидной железы (W_T= 0,05) эффект по отдаленным последствиям будет составлять всего 5% от того эффекта, который может быть реализован при облучении всего тела в той же дозе.