Единица измерения мощности дозы излучения. В каких единицах измеряется радиация? Предельные нормы. Опасны ли рентгенологические исследования

Современный человек постоянно подвержен излучению. Его издают бытовые приборы, модные гаджеты, линии электропередачи и другие объекты. Излучение принято делить на две группы: не ионизирующее и ионизирующее . Первая группа считается безопасной для человека. В нее входят радиоволны, тепло, ультрафиолет. Опасность представляет вторая группа, к которой и относится радиация. Чем же так опасно это излучение и каковы смертельные дозы радиации для человека.

Где можно столкнуться с радиацией

Радиация преследует человека повсюду. Сама земля имеет естественный радиационный фон . Он может различаться в зависимости от региона. Самый большой уровень радиации в нашей стране наблюдается в Алтайском крае . Но даже он настолько мал, что считается полностью безопасным. Гораздо опаснее искусственно созданные источники ионизирующего излучения, с которыми мы сталкиваемся достаточно часто:

1. Рентгенографическое оборудование в больницах. Каждый год мы проходим флюорографическое обследование и подвергаемся облучению. Доза радиации в рентгенах мала и при однократном прохождении такой процедуры вред здоровью не наносится.
2. Сканирующие устройства в аэропортах. Они действуют аналогично медицинскому рентгену. Лучи проходят сквозь тело человека, поэтому доза облучения крайне мала.
3. Экраны старых телевизоров, оснащенных электронно-лучевыми трубками.
4. Реакторы атомных электростанций. Это наиболее мощный источник. Пока он находится в целостности, особой опасности не представляет. Но любое его повреждение грозит глобальной катастрофой.
5. Радиоактивные отходы. При их неправильной утилизации возможно заражение окружающей среды, которое несет в себе потенциальную опасность.

Нормальная доза радиации не несет в себе большой опасности для жизни или здоровья человека . При ее незначительном превышении развивается лучевая болезнь. Если же на человека воздействует большая доза облучения, наступает моментальная смерть.

Единица измерения радиации

С 1979 года была введенная новая единица измерения уровня радиации – зиверт . Она может обозначаться Зв или Sv. Один зиверт эквивалентен количеству энергии, которую поглощает один килограмм биологической ткани. Ранее единицей измерения излучения считался бэр. 1 зиверт равен 100 бэр.

Небольшие дозы облучения принято измерять в миллизивертах. Один зиверт равен тысяче миллизивертов.

Как измеряется радиация

Радиоактивность окружающего пространства напрямую влияет на состояние здоровья. Даже находясь у себя дома, человек может подвергаться негативному воздействию. Особенно опасны квартиры, в которых имеется посуда, изготовленная из кранового стекла, отделочные материалы с добавлением гранита или старая радиационная краска . При таких обстоятельствах важно периодически измерять радиационный фон.

Выявить опасный фон помогут специальные приборы – радиометры или дозиметры. Для эксплуатации в жилом помещении используют дозиметр. При помощи радиометра легко можно определить фон продуктов питания.

Сегодня существуют специальные организации, которые предоставляют услуги по определению радиационного заражения. Специалисты помогут выявить и утилизировать источники фона.

Можно приобрести и домашний дозиметр. Но быть на 100% уверенным в показаниях такого прибора нельзя. При его использовании необходимо строго следовать инструкции и не допускать контакта устройства с исследуемыми объектами. Если уровни радиации в помещениях окажутся недопустимыми, следует обратиться за помощью к профессионалам как можно скорее .

Степени воздействия радиации на человека

Разобраться в вопросе, какая доза радиации опасна для человека, поможет таблица.

Доза радиации, Зв	Воздействие на человека
До 0,05	Допустимые дозы облучения. При таком воздействии негативных последствий для здоровья человека не наблюдается.
От 0,05 до 0,2	Симптомы лучевой болезни не проявляются. В будущем повышается вероятность развития онкологических заболеваний, а также генетических мутаций у потомства.
От 0,2 до 0,5	Негативной симптоматики не наблюдается. В крови уменьшается концентрация лейкоцитов.
От 0,5 до 1	Проявляются первые признаки лучевой болезни. У мужчин многократно повышается вероятность бесплодия.
От 1 до 2	Тяжелая форма лучевой болезни. Исходя из статистических данных, 10% людей, получивших такую дозу облучения, живут не более месяца. В первые 10 дней состояние пострадавшего стабильное, после чего происходит резкое ухудшение самочувствия.
От 2 до 3	Вероятность летального исхода в течение первого месяца повышается до 35%. Концентрация лейкоцитов крови падает до критических значений.
От 3 до 6	Сохраняется возможность излечения. Погибают около 60% пострадавших. Причиной смерти становится развитие инфекционных заболеваний и внутренние кровотечения.
От 6 до 10	Вероятность летального исхода – 100%. Излечиться в этом случае невозможно. Современной медицине удается отстрочить смерть максимум на год.
От 10 до 80	Человек впадает в глубокую кому. Смерть наступает спустя полчаса.
Более 80	Смерть от радиации наступает мгновенно.

Безопасным считается излучение, мощность которого не превышает 0,2 микрозиверта в час . Допустимая доза радиации для человека не превышает 0,05 Зв. Облучение выше этого показателя приводит к серьезным последствиям для здоровья. Годовая доза рентгеновского облучения в 0,05 Зв характерна для людей, работающих на атомных станциях при условии отсутствия каких-либо нештатных ситуаций.

При проведении местных медицинских процедур максимально разрешенная доза облучения для человека составляет 0,3 Зв. Норма облучения рентгеном в год не превышает двух процедур.

Роль играет не только мощность излучения, но и продолжительность воздействия. Низкое по силе воздействие, оказывающее влияние продолжительное время, окажется более губительным для здоровья, чем кратковременное сильное воздействие. Но это справедливо только в том случае, если речь не идет о смертельных дозах радиации.

Эффект накопления радиации

На протяжении жизни в организме человека может скапливаться от 100 до 700 микрозиверт радиации . Такой показатель считается нормальным и не угрожает здоровью или жизни человека. При этом в год в теле может накапливаться о 3 до 4 микрозиверта.

Количество накопленной радиации во многом будет зависеть от внешних обстоятельств. Так, каждый рентгенографический снимок в кабинете стоматолога приносит 0,2 микрозиверта, проход через сканер аэропорта – 0,001 мЗв, флюорографическое исследование – 3 мЗв.

Когда развивается лучевая болезнь

Следствием воздействия критической дозы радиации на человека становится развитие лучевой болезни. Она поражает практически все системы организма . В зависимости от дозы излучения может поддаваться лечению или приводить к летальному исходу.

Согласно последним исследованиям, для появления лучевой болезни опасная доза радиации в год составляет 1,5 Зв. Предел допустимой дозы однократного облучения – 0,5 Зв. После этой отметки начинают проявляться признаки поражения.

Выделяют следующие формы лучевой болезни:

1. Лучевая травма. Появляется, если дозировка разового излучения не превышала 1 Зв.
2. Костномозговая форма. Опасные нормы – от 1 до 6 Зв. В половине случаев такая форма болезни приводит к летальному исходу.
3. Желудочно-кишечная форма наблюдается при дозировке излучения от 10 до 20 Зв. Сопровождается внутренними кровотечениями, лихорадочным состоянием, развитием инфекционных поражений.
4. Сосудистая форма. Развивается после облучения в пределах от 20 до 80 Зв. Происходят тяжелые гемодинамические нарушения.
5. Церебральная форма. Наблюдается при облучении свыше 80 Зв. Происходит мгновенный отек мозга и смерть пострадавшего.

В некоторых случаях лучевая болезнь может перерастать в хроническую форму. Период ее формирования может занимать до трех лет . После этого происходит восстановление организма, которое длится еще три года. При правильной терапии результатом становится излечение. Но в некоторых случаях спасти пациента не удается.

Симптоматика лучевой болезни

Если нормальная доза радиации была превышена не критически, то появляются симптомы лучевой травмы. Среди них выделяют:

• Приступы тошноты и рвоты.
• Сухость слизистых поверхностей носоглотки.
• Во рту ощущается вкус горечи.
• Появляются сильные головные боли .
• Пострадавший быстро устает, его покидают жизненные силы.
• Снижается артериальное давление.

В случае превышения дозы облучения в 10 Зв наблюдаются следующие признаки:

• Покраснение отдельных участков кожи. Со временем они приобретают синий оттенок.
• Изменяется частота сокращения сердечной мышцы.
• Снижается мышечный тонус.
• Появляется тремор в пальцах.
• Пропадает сухожильный рефлекс.

Спустя четыре дня выраженные симптомы пропадают. Заболевание переходит в скрытую форму. Ее продолжительность будет зависеть от степени поражения организма. При этом в значительной степени снижаются все рефлексы организма, проявляются симптомы невралгического характера.

Если доза облучения превышала 3 ЗВ, то спустя две недели начинается интенсивное облысение . При дозе выше 10 Зв заболевание сразу же переходит в третью фазу. Наблюдается серьезное изменение состава крови, развиваются инфекционные заболевания. В кратчайшие сроки наступает отек мозга, полностью пропадает мышечный тонус. В подавляющем большинстве случаев человек погибает.

При первых же подозрительных симптомах необходимо обратиться за помощью к врачу. Только при своевременной терапии сохраняется шанс на успешное излечение лучевой болезни.

Диагностика

Появление лучевой болезни выявляется на основании первичных признаков. Пристальное внимание уделяется пациентам, которые побывали в ситуации, когда превышена безопасная доза радиации.

Степень тяжести поражения определяется в ходе исследования образцов крови пострадавшего. Выясняется наличие анемии, ретикулоцитопении, лейкопении, СОЭ. О наличии лучевой болезни говорят признаки кровотечения в миелограмме .

В дополнение к исследованию крови проводят следующие диагностические мероприятия:

1. Забор соскобов кожных язв и проведение микроскопии.
2. УЗИ брюшной полости.
3. УЗИ органов таза.

Одновременно с этим проводятся консультации с узкими специалистами: гематологом, эндокринологом, невропатологом и гастроэнтерологом . Они внимательно изучают клиническую картину болезни и результаты всех обследований.

Терапия лучевой болезни

Болезнь успешно лечится, если дозовый порог заражения превышен незначительно . Среди основных терапевтических методик можно выделить:

1. Своевременное оказание первой помощи. Это особенно важно для людей, побывавших в месте сильного радиационного заражения. С пострадавшего снимают всю одежду, так как она накапливает в себе радиацию. Тщательно промывают тело и желудок.
2. Медикаментозная терапия. Она включает в себя применение седативных, антигистаминных препаратов, антибиотиков, средств для восстановления желудочно-кишечного тракта. Кроме того, проводится лечение, направленное на восстановление иммунной системы. На третьей стадии заболевания прописывают, помимо прочего, антигеморрагические препараты.
3. Переливание крови.
4. Физиотерапия. Чаще всего применяется дыхание при помощи кислородной маски.
5. В некоторых случаях специалисты проводят пересадку костного мозга.
6. Правильное питание. В первую очередь организуется оптимальный питьевой режим. В день пострадавший должен выпивать не менее двух литров воды. В его рацион также должны входить соки и чай. При этом пить одновременно с приемом пищи нельзя. К минимуму сводится употребление жирных, жареных и чрезмерно соленых блюд. В день должно быть не менее пяти приемов пищи. Категорически запрещено употребление спиртных напитков.

Профилактические мероприятия

Для того чтобы не стать жертвой радиационного излечения, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Избегать потенциально опасных зон . При малейшем подозрении на то, что на территории максимальная доза радиации, следует незамедлительно покинуть это место и обратиться к специалистам.
2. Людям, занятым на опасных производствах, рекомендуется употреблять витаминно-минеральные комплексы, а также другие препараты, поддерживающие иммунную систему. Выбор конкретных медикаментов должен проводиться совместно с лечащим врачом.
3. При контакте с радиоактивными предметами необходимо использовать специализированные средства защиты: костюмы, респираторы и так далее.
4. Пить как можно больше воды. Жидкость помогает вымывать из организма радиоактивные вещества .

Смертельная доза радиации в зивертах составляет всего 6 единиц. Поэтому при первых подозрениях на повышенный фон необходимо провести исследование при помощи дозиметра.

ля измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Эта мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений. Позже для измерения поглощенной дозы излучений добавили «рад».

Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная в единице облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к лучевой болезни различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг. Облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.
Поглощенная доза излучения является физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе Си – грей в секунду. Эта такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1 с. в веществе создается доза излучения в 1 Гр. На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с).

Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений. Определяется она по формуле Дэкв=Q*Д, где Д – поглощенная доза данного вида излучения, Q – коэффициент качества излучения, который для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принят для рентгеновского и гамма-излучения-1, для бета-излучения-1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ-10, для альфа-излучений с энергией менее 10 МэВ-20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают, соответственно, в 10 и 20 раз больший поражающий эффект. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q = 1 получаем

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/к = 100 рад = 100 бэр.
Q Q Q

Бэр (биологический эквивалент рентгена) – это внесистемная единица эквивалентной дозы, такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения.. Поскольку коэффициент качества бета и гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1 рад »1 Р.
Из этого можно сделать вывод, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционные дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

Мощность эквивалентной дозы – отношение приращения эквивалентной дозы за какой-то интервал времени. Выражается в зивертах в секунду. Поскольку время пребывания человека в поле излучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражаясь мощность эквивалентной дозы в микрозивертах в час.
Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эфекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь.
Мощность эквивалентной дозы, создаваемая естественным излучением (земного и космического происхождения), колеблется в пределах 1,5 – 2 мЗв/год и плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) от 0,3 до 0,5 мЗв/год. Вот и выходит, что человек в год получает от 2 до 3 мЗв. Эти цифры примерные и зависят от конкретных условий. По другим источникам, они выше и доходят до 5 мЗв/год.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия.
В СИ единицей экспозиционной дозы является один кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей является рентген (Р), 1Р – 2,58*10-4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг » 3,876*103 Р. Для удобства в работе при перерасчете числовых значений экспозиционной дозы из одной системы единиц в другую обычно пользуются таблицами, имеющимися в справочной литературе.

Мощность экспозиционной дозы – приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ - ампер на килограмм (А/кг). Однако в переходный период можно пользоваться внесистемной единицей - рентген в секунду (Р/с).

1 Р/с = 2,58*10-4 А/кг

Надо помнить, что после 1 января 1990 г. не рекомендуется вообще пользоваться понятием экспозиционной дозы и ее мощности. Поэтому во время переходного периода эти величины следует указывать не в единицах СИ (Кл/кг, А/кг), а во внесистемных единицах - рентгенах и рентгенах в секунду.

4.мощность дозы излучения – доза излучения, отнесенная к единице времени – рад/час, р/час.

Примечание. P0 - мощность дозы излучения через t ч после взры­ва:

Р - мощность дозы излучения через любое время после взрыва.

Поскольку замеры мощ­ности дозы излучений на объекте проводятся неодновре­менно, целесообразно при оценке радиационной обстанов­ки рассчитывать их значение через 1 ч после ядерного взрыва (табл. 2).

1 Значения коэффициентов ослабления гамма-излучения (К) жилыми до­мами приведены для населенных пунктов сельской местности. В городах зна­чения коэффициентов ослабления для таких же зданий будут на 20-40% выше за счет ослабления мощности дозы ионизирующих излучений рядом стоящими домами и другими наземными сооружениями.

Результат радиационного воздействия зависит от целого ряда факторов: количества радиоактивности во внешней среде и внутри организма, вида излучения и его энергии при распаде ядер радиоактивных изотопов, накопления радиоактивных веществ в организме и их выведении и др. Наибольшее значение при этом имеет количество поглощенной энергии излучения в расс-матриваемой массе вещества. В результате взаимодействия радиоактивного излучения со средой, включая биологические объекты, происходит передача ей определенной величины энергии излучения, которая затрачивается на процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул среды. Часть излучения проходит через среду свободно, без поглощения, не оказывая на нее действия. Поэтому существует прямая зависимость между действием излучения и величиной поглощенной энергии. Это определяет дозу излучения.

Под дозой понимают меру действия ионизирующего излучения в опреде-ленной среде.

Доза – величина энергии излучения переданная веществу и рассчитанная на единицу массы или объема вещества.

С увеличением времени облучения объекта величина дозы увеличивается.

Для измерения количества поглощенной энергии необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся под действием ионизирующего излучения. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-излучений, действующих на объект, было введено понятие «экспозиционная доза» .

Экспозиционная доза (Х) – доза, которая характеризует ионизационную способность рентгеновского или гамма-излучения (фотонного излучения) в воздухе при энергии квантов не более 3 МэВ. Ее еще называют физической.

Экспозиционная доза представляет собой отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в указанном объеме:

Экспозиционную дозу используют для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещении, обусловленной действием рентгеновского или гамма-излучения, а также для определения степени защит-ных свойств материалов экранов.

За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят кулон на килограмм (Кл/кг).

Кулон на килограмм это такая экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия (все электроны и позитроны, освобожденные фотонами) в объеме воздуха массой 1 кг производит ионы, несущие электрический заряд один кулон (Кл) каждого знака (+ и -).

С 1.01.1990 г. должны были быть изъяты из употребления внесистемные единицы, выражающие дозу и активность (Р, Рад, Бэр, Ки и др.). Однако они все еще употребляются, что объясняется, в частности, использованием на практике парка дозиметрических и радиометрических приборов, имеющих градуировку регистрирующих устройств во внесистемных единицах измерения.

Внесистемной единицей измерения экспозиционной дозы является рентген (Р). Эта единица принята в обращении с 1928 года.

Рентген – экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см 3 (0,001293 г) воздуха при нормальных условиях (температура 0 о С и давление 760 мм рт. ст.) образуется 2,08·10 9 пар ионов. Или рентген – экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия в 1 см 3 воздуха при нормальных условиях создает ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу электричества каждого знака.

1 Р = 2,58·10 -4 Кл/кг; 1 Кл/кг = 3,88·10 3 Р

Экспозиционную дозу в 1 рентген создает гамма-излучение источника радия с активностью 1 Ки на расстоянии 1 метр за 1 час.

Производные единицы рентгена: килорентген (1 кР = 10 3 Р), миллирент-ген (1 мР = 10 -3 Р), микрорентген (1 мкР = 10 -6 Р).

Для корпускулярного ионизирующего излучения (альфа- и бета-частицы, нейтроны) была предложена внесистемная единица – физический эквивалент рентгена (фэр), при которой в воздухе образуется столько же пар ионов как и при экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения в 1 Р. Единица фэр не получила практического применения и в настоящее время не исполь-зуется. Для характеристики полей излучения лучше использовать плотность потока частиц (в том числе и фотонов) и интенсивность излучения (плотность потока энергии).

Экспозиционная доза неприемлема к корпускулярным видам излучения (альфа- и бета-частицам и др.), ограничена областью энергии квантов до 3 МэВ и отражает лишь меру количества фотонного излучения. Она не отражает коли-чество энергии излучения, поглощенной объектом облучения. В тоже время очень важно для оценки радиационного воздействия знать количество энергии излучения, которое поглотилось объектом. Для определения меры поглощенной энергии любого вида излучения в среде было введено понятие «поглощенная доза». По величине поглощенной дозы, зная атомный состав вещества, энергию излучения, можно рассчитать поглощенную дозу рентгеновского и гамма-излучения в любом веществе. Энергетический эквивалент рентгена равен 88 эрг/г (энергия, затраченная на образование 2,08·10 9 пар ионов).

Поглощенная доза (D) – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

где de – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением вещест-ву, находящемуся в элементарном объеме, dm – масса вещества в этом объеме.

Или поглощенная доза – количество энергии любого вида ионизирующего излучения, поглощенное в определенном органе или ткани и рассчитанное на единицу массы.

Если обозначить энергию которая падает на объект значением Е, а энергию, прошедшую через объект – Е 1 , то ∆Е будет поглощенной энергией:

∆Е = Е - Е 1 .

Вместо термина «поглощенная доза излучения» допускается применение сокращенной формы «доза излучения».

Единицей измерения поглощенной дозы в Международной системе единиц является джоуль на килограмм (Дж/кг).

Джоуль на килограмм – такая единица поглощенной дозы, при которой в 1 кг массы облученного вещества любым видом ионизирующего излучения поглощается энергия в 1 джоуль.

Эта единица по другому получила название грей (Гр).

Грей – единица, как и внесистемная единица рентген, является эпоними-ческой, то есть, образована от имени ученого. Луи Гарольд Грей – английский радиобиолог, который занимался вопросами связи между физическими и биологическими эффектами излучения и внес большой вклад в развитие радиа-ционной дозиметрии.

Грей равен поглощенной дозе излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения равная 1 Дж (1 Гр = 1 дж/кг).

Используются и производные единицы от грея: мкГр, мГр и др.

С 1953 года была введена внесистемная единица поглощенной дозы – рад (от англ. radiation absorbed dose – поглощенная доза излучения), которая еще широко используется на практике в настоящее время.

Рад – поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, при которой в 1 г вещества поглощается энергия излучения равная 100 эрг.

1 рад = 100 эрг/г = 10 -2 дж/кг; 100 рад = 1 Гр.

Применяются дольные и кратные единицы рада: килорад (1 крад = 10 3 рад), миллирад (1 мрад = 10 -3 рад), микрорад (1 мкрад = 10 -6 рад).

Для расчета поглощенной дозы используют формулу:

где D – поглощенная доза, Х – экспозиционная доза, F – коэффициент переходный, устанавливаемый опытным путем на фантоме (для воды и мягкой ткани F равен 0,93 или ≈ 1).

В воздухе доза излучения в 1 рентген энергетически эквивалентна 88 эрг/г, поглощенная доза из определения равна 100 эрг/г, следовательно, поглощенная доза в воздухе составит 0,88 рад (88:100 = 0,88).

В условиях лучевого равновесия, при котором сумма энергий заряженных частиц, покидающих рассматриваемый объем, соответствует сумме энергий заряженных частиц, входящих в этот объем, можно установить энергетический эквивалент экспозиционной дозы.

Экспозиционной дозе в воздухе Х = 1 Р соответствует поглощенная доза D = 0,873 рад, а 1 Кл/кг = 33,85 Гр. В биологической ткани: 1 Р соответствует 0,96 рад и 1 Кл/кг соответствует 33,85 Гр. Таким образом, с небольшой погрешностью (до 5%) при равномерном облучении фотонным излучением поглощенная доза в биологической ткани совпадает с экспозиционной дозой, измеренной в рентгенах.

При облучении живых организмов возникают различные биологические эффекты, разница между которыми при одной и той же поглощенной дозе объясняется степенью опасности для организма разных видов излучения.

Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми иони-зирующими излучениями, с эффектами от фотонного, то есть рентгеновского и гамма-излучения, а также пространственное распределение в облучаемом объекте поглощенной энергии. При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- или гамма-излучения. Для учета этого явления введено понятие «эквивалентная доза».

Эквивалентная доза ‌ (Н)‌ – поглощенная доза в органе или ткани, умно-женная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения (W R):

Н TR = D TR ·W R ,

где D TR – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, W R – взвешивающий коэффициент для излучения R.

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

Эквивалентная доза является основной величиной, определяющей уро-вень радиационной опасности при хроническом облучении человека и живот-ных в малых дозах.

В международной системе единиц (СИ) за единицу эквивалентной дозы принят зиверт (Зв). Единица зиверт предназначена только для использования в области радиационной безопасности.

Эта единица измерения эквивалентной дозы получила название в честь шведского ученого Рольфа Зиверта, который занимался исследованиями в области дозиметрии и радиационной безопасности.

Зиверт – эквивалентная доза любого вида излучения, поглощенная 1 кг биологической ткани и создающая такой же биологический эффект как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения.

Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (аббревиатура – биологический эквивалент рентгена).

Бэр – эквивалентная доза любого вида ионизирующего излучения, при которой в биологической ткани создается такой же биологический эффект, как и при дозе рентгеновского или гамма-излучения в 1 рентген.

1 бэр = 1·10 -2 Дж/кг;

100 бэр = 1 Зв.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (W R) – используемые в радиационной защите множители поглощенной дозы, учитывающие относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов. Ранее с этой целью использовали коэффициент качества (Q) или относительной биологической эффективности (ОБЭ).

Коэффициент качества излучения предназначен для учета влияния микрораспределения поглощенной энергии на степень проявления вредного биологического эффекта и выбирается на основе имеющихся значений коэф-фициента ОБЭ.

Коэффициент ОБЭ, или (Q) показывает, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или гамма-излучения при одинаковой поглощенной дозе в тканях. Чем выше удельная ионизация, тем больше значения коэффициента ОБЭ, или (Q).

Взвешивающие коэффициенты (W R) для отдельных видов излучения:

Фотоны любых энергий (рентгеновское или гамма-излучение) ……1

Электроны (бета-частицы)……………………………………………..1

Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра …………….…… 20

Различают также следующие виды доз: эффективную, эффективную ожидаемую при внутреннем облучении, эффективную коллективную и эффективную годовую.

Доза эффективная (Е) – величина, используемая как мера риска возни-кновения отдаленных последствий облучения всего тела, и отдельных его орга-нов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе Н tТ на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани:

Е = ∑W Т ·Н tТ,

где Н tТ – эквивалентная доза в ткани за время t, а W Т – взвешивающий коэффициент для ткани Т.

Таким образом, умножив эквивалентную дозу на соответствующие коэф-фициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную дозу.

Единица измерения эффективной дозы в СИ – зиверт (Зв).

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (W Т) – множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации:

Гонады…………………………………….0,20

Костный мозг (красный)………………....0,12

Легкие, желудок, толстый кишечник.…..0,12

Пищевод, печень………………………….0,05

Мочевой пузырь…………………………..0,05

Грудная железа……………………………0,05

Щитовидная железа………………………0,05

Кожа, клетки костных поверхностей…... 0,01

Остальные органы………………………...0,05

Доза эффективная ожидаемая при внутреннем облучении – доза за время, прошедшее после поступления радиоактивных веществ в организм.

Доза эффективная коллективная (S) – мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения. Она определяется как сумма индивидуальных эффективных доз, или величина, характеризующая полное воздействие излучения на группу людей: S = ∑Е n ·N n ,

где Е n – средняя эффективная доза на n-ю подгруппу группы людей; N n – число людей в подгруппе. Она измеряется в человеко-зивертах (чел.-Зв).

Доза эффективная (эквивалентная) годовая – сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же год. Единица эффективной годовой дозы в СИ – зиверт (Зв).

Надо отметить, что существую и другие виды доз. Например, различают дозу в воздухе, на поверхности или в глубине облучаемого объекта, очаговую и интегральную дозы. Для оценки радиочувствительности и радиопоражаемости организма животных принято использовать термины – ЛД 50 / 30 и ЛД 100 / 30 – дозы облучения, которые вызывают смерть (гибель) соответственно 50% и 100% животных в течение 30 суток.

Пособие для граждан "Осторожно! Радиация"

Основные единицы измерения ионизирующих излучений

Экспозиционная доза (две единицы)

Рентген (Р) - внесистемная единица экспозиционной дозы. Это такое количество гамма- или рентгеновского излучения, которое в 1 см^3 сухого воздуха (имеющего при нормальных условиях вес 0,001293 г) образует 2,082 х 10^9 пар ионов. Эти ионы несут заряд в 1 эл.-статическую единицу каждого знака (в системе СГСЭ), что в единицах работы и энергии (в системе СГС) составит около 0, 114 эрг поглощённой воздухом энергии (6,77 х 10^4 Мэв). (1 эрг = 10^-7 Дж = 2,39 х 10^-8 кал). При пересчёте на 1 г воздуха это составит 1,610 х 10^12 пар ионов или 85 эрг/г сухого воздуха. Таким образом физический энергетический эквивалент рентгена равен 85 эрг/г для воздуха. (По некоторым данным он равен 83,8, по другим - 88,0 эрг/г).

1 Кл/кг - единица экспозиционной дозы в системе СИ. Это такое количество гамма- или рентгеновского излучения, которое в 1 кг сухого воздуха образует 6,24 х 10^18 пар ионов, которые несут заряд в 1 кулон каждого знака. (1 кулон = 3 х 10^9 ед. СГСЭ = 0,1 ед. СГСМ). Физический эквивалент 1 Кл/кг равен 33 Дж/кг (для воздуха).

Соотношения между рентгеном и Кл/кг следующие:

1 Р = 2,58 х 10^-4 Кл/кг - точно.

1 Кл/кг = 3,88 х 10^3 Р - приблизительно.

Поглощённая доза (две единицы)

Рад - внесистемная единица поглощённой дозы. Соответствует энергии излучения 100 эрг, поглощённой веществом массой 1 грамм (сотая часть "Грэя" - см.).

1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр = 2,388 x 10^-6 кал/г

При экспозиционной дозе в 1 рентген поглощённая доза в воздухе будет 0,85 рад (85 эрг/г).

Грэй (Гр.) - единица поглощённой дозы в системе единиц СИ. Соответствует энергии излучения в 1 Дж, поглощённой 1 кг вещества.

1 Гр. = 1 Дж/кг = 10^4 эрг/г = 100 рад.

Эквивалентная доза (две единицы)

Бэр - биологический эквивалент рентгена (в некоторых книгах - рада). Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы. В общем случае:

1 бэр = 1 рад * К = 100 эрг/г * К = 0,01 Гр * К = 0,01 Дж/кг * К = 0,01 Зиверт

При коэффициенте качества излучения К = 1, то есть для рентгеновского, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов, 1 бэр соответствует поглощённой дозе в 1 рад.

1 бэр = 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 0,01 Зиверт

Особо необходимо отметить следующий факт. Ещё в 50-х годах было установлено, что если при экспозиционной дозе в 1 рентген воздух поглощает 83,8?88,0 эрг/г (физический эквивалент рентгена), то биологическая ткань поглощает 93?95 эрг/г (биологический эквивалент рентгена). Поэтому оказывается, что при оценке доз можно считать (с минимальной погрешностью), что экспозиционная доза в 1 рентген для биологической ткани соответствует (эквивалентна) поглощённой дозе в 1 рад и эквивалентной дозе в 1 бэр (при К=1), то есть, грубо говоря, что 1 Р, 1 рад и 1 бэр - это одно и то же.

Зиверт (Зв) - единица эквивалентной и эффективной эквивалентной доз в системе СИ. 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой произведение величины поглощённой дозы в Грэях (в биологической ткани) на коэффициент К будет равно 1 Дж/кг. Иными словами, это такая поглощённая доза, при которой в 1 кг вещества выделяется энергия в 1 Дж.

В общем случае:

1 Зв = 1 Гр. К = 1 Дж/кг. К = 100 рад. К = 100 бэр

При К=1 (для рентгеновского, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов) 1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр:

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бэр.

В заключение ещё раз напомним, что для рентгеновских, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов величины рентген, рад и бэр, а также (отдельно) величины Грэй и Зиверт оказываются равнозначными при оценке облучения человека.

Пример.

Если в каком-либо месте зафиксирован фон (от гамма-излучения) в 25 мкР/час (25 мкрад/час; 0,25 мкГр/час; 0,25 мкЗв/час), то за 1 час пребывания в этом месте человек получит эквивалентную дозу (ЭД) в 25 мкбэр (0,25 мкЗв). За неделю соответственно:

ЭД = 25 мкР/час * 168 час = 4200 мкбэр = 4,2 мбэр = 42 мкЗв или 0,042 мЗв,

а за год:

ЭД = 25 мкР/час * 8760 час = 219000 мкбэр = 219 мбэр = 2,19 мЗв.

Но если такая же поглощённая доза будет создана альфа-излучением (например, при внутреннем облучении), то с учётом коэффициента качества (20) эквивалентная доза за 1 час составит:

ЭД = 25 мкР/час * 20 * 1 час = 500 мкР = 500 мкбэр = 0,5 мбэр = 5 мкЗв,

то есть она будет эквивалентна поглощённой дозе от рентгеновского, гамма-, бета-излучений, в 500 мкрад (5 мкГр).

Но особое внимание читателя хочу обратить на резкое несоответствие между полученной дозой, то есть выделившейся в организме энергией, и биологическим эффектом. Так давно уже стало очевидно, что одинаковые дозы, полученные человеком от внешнего и от внутреннего облучения, а также дозы, полученные от разных видов ионизирующего излучения, от разных радионуклидов (при попадании их в организм) вызывают разные эффекты! А абсолютно смертельная для человека доза в 1000 рентген в единицах тепловой энергии составляет всего 0,0024 калорий. Это количество тепловой энергии сможет нагреть только на 1 С около 0,0024 мл воды (0,0024 см^3 0,0024 г), то есть всего 2,4 мг воды. Со стаканом горячего чая мы получаем в тысячи раз больше. При этом медики, учёные, атомщики оперируют дозами в милли- и даже в микрорентгены. То есть указывают такую точность, которой на самом деле не существует.

Влияние излучения на организм человека. Эффекты радиации

Радиоактивное излучение называют ионизирующим излучением, а радиоактивные частицы - ионизирующими частицами.

Как уже было сказано, радиоактивные частицы, обладая огромной энергией, огромными скоростями, при прохождении через любое вещество сталкиваются с атомами и молекулами этого вещества и приводят к их разрушению, ионизации, к образованию "горячих" (высокоэнергетичных) и исключительно реакционноспособных частиц - осколков молекул: ионов и свободных радикалов.

То же самое происходит и в тканях биологических объектов. При этом так как биологические ткани человека на 70% состоят из воды, то в большой степени ионизации подвергаются прежде всего именно молекулы воды. Из осколков молекул воды - из ионов и свободных радикалов - образуются исключительно вредные для организма и реакционноспособные перекисные соединения, которые запускают целую цепь последовательных биохимических реакций и постепенно приводят к разрушению клеточных мембран (стенок клеток и других структур).

В целом, воздействие радиации на биологические объекты и, в первую очередь, на организм человека вызывает три различных отрицательных эффекта.

Первый - это генетический эффект для наследственных (половых) клеток организма. Он может проявиться и проявляется только в потомстве. Это рождение детей с различными отклонениями от нормы (уродства разной степени, слабоумие и т. д.), либо рождение полностью нежизнеспособного плода, - с отклонениями, не совместимыми с жизнью.

В большой степени "поставщиками" таких детей в соответствующие больницы являются предприятия атомной энергетики и зоны их влияния.

Второй - это тоже генетический эффект, но для наследственного аппарата соматических клеток - клеток тела. Он проявляется при жизни конкретного человека в виде различных (преимущественно раковых) заболеваний. "Поставщиками" раковых больных также в большой степени являются предприятия атомной энергетики и зоны их влияния.

Третий эффект - это эффект соматический, а точнее - иммунный. Это ослабление защитных сил, иммунной системы организма за счёт разрушения клеточных мембран и других структур. Он проявляется в виде самых различных, в том числе, казалось бы, совершенно не связанных с радиационным воздействием, заболеваниях, в увеличении количества и тяжести течения заболеваний, в осложнениях, а также в ослаблении памяти, интеллектуальных способностей и т. п. Ослабление иммунитета провоцирует возникновение любых заболеваний, в том числе и раковых.

Особо следует отметить, что все видимые физические отклонения от нормы, все заболевания сопровождаются ослаблением умственных способностей, памяти, интеллекта.

Ретроспективный анализ и изучение современного состояния здоровья населения в зоне влияния красноярского ГХК показали, что здесь прирост самых различных заболеваний как детей, так и взрослых, в разы больше, чем в контрольных районах. Подобная картина характерна для зон влияния всех ядерных объектов во всём мире.

Всегда следует иметь в виду, что лучшей защитой от радиации, от любого излучения, является расстояние и время:

- чем меньше время пребывания в зоне облучения - тем лучше.

Радиация по-разному действует на людей в зависимости от пола и возраста, состояния организма, его иммунной системы и т. п., но особенно сильно - на младенцев, детей и подростков.

При воздействии радиации (особенно малофоновой) скрытый (инкубационный, латентный) период, то есть время задержки до наступления видимого эффекта, может продолжаться годами и даже десятилетиями. (из книги Ральфа Грейба "Эффект Петко: влияние малых доз радиации на людей, животных и деревья")

Эффект Петко: новое измерение радиационной угрозы?

В 1972 г. Абрам Петко из ядерного исследовательского учреждения Вайтшелл Канадской комиссии по атомной энергии в Манитоба сделал случайное открытие, заслужившее (по словам Ральфа Грейба) Нобелевской премии. Он установил, что при длительном облучении мембраны клеток прорывались при существенно более низкой суммарной дозе, чем если бы эта доза давалась короткой вспышкой, как при рентгеновском исследовании.

Так, облучение с интенсивностью 26 рад/мин разрушало клеточную мембрану за 130 минут при суммарной дозе в 3500 рад. При облучении же с интенсивностью 0,001 рад/мин (в 26000 раз меньше) было достаточно 0,7 рад (время около 700 мин). То есть для того же эффекта хватало дозы в 5000 раз меньше.

Был сделан вывод, что чем более длительным был период облучения, тем меньшая суммарная доза требовалась.

Это было открытие. Малые дозы при хроническом облучении оказались более опасными по последствиям, чем большие дозы краткосрочного (острого) облучения. Это новое революционное открытие находится в резком противоречии с генетическим эффектом при действии облучения на ядро клетки. Во всех таких исследованиях не обнаруживалось различий по эффекту между общей дозой, полученной за короткий промежуток времени или за длительный период. Наблюдалось почти постоянное действие 1 рада для целого спектра интенсивностей доз, меняющихся от самых малых до самых больших. Долгое время считалось, что молекула ДНК, которая несёт генетическую информацию, впрямую разрушается в ядрах клеток под действием излучения. Петко же открыл, что в случае клеточных мембран действует иной механизм, производящий непрямые разрушения.

Как малые дозы могут быть опаснее больших?

В клетках много воды. Под действием радиации возникают высокотоксичные нестабильные формы кислорода - свободные радикалы, перекисные соединения. Они реагируют с клеточной мембраной, где запускают цепную реакцию химических превращений - окисления молекул мембраны, в результате чего она разрушается. То есть наблюдается не прямое действие радиации, а последствия.

Цитаты

"Серьёзный ущерб от малых длительных или хронических доз радиации: чем меньше свободных радикалов в клеточной плазме, тем выше их эффективность в нанесении ущерба. Это потому, что свободные радикалы могут дезактивировать друг друга с образованием обычной молекулы кислорода или других (рекомбинация). Чем меньше свободных радикалов создаётся радиацией в данном объёме в единицу времени (при меньших интенсивностях радиации), тем меньше у них шансов достичь стенки клетки".

"Меньший ущерб от больших краткосрочных доз радиации: чем больше свободных радикалов образуется в данном объёме (при больших дозах в единицу времени), тем быстрее они рекомбинируют и станут неэффективными прежде, чем достигнут и поразят мембрану".

Кроме этого имеется дальний эффект. Клеточные мембраны создают электрическое поле в плазме клетки, которое притягивает отрицательно заряженные молекулы, такие как высокотоксичный свободный радикал. Компьютерные расчёты показали, что чем больше концентрация свободных радикалов, тем слабее притяжение электрическим полем. Поэтому, если концентрация радикалов велика, они имеют меньше шансов достичь мембраны, чем в случае, если их мало.

Таким образом, в отличие от ядер клеток клеточная мембрана менее сильно повреждается (на единицу поглощённой дозы) при кратковременной, но мощной дозе (альфа-излучение, интенсивное рентгеновское облучение и т. п.), чем при длительном или хроническом действии от радиационного фона малого уровня, от радиоактивных осадков, эмиссий от АЭС.

Радиационный фон

Источники ионизирующих излучений (ИИИ) делятся на естественные (природные) и искусственные (созданные человеком, техногенные).

К естественным ИИИ относятся разные виды космического излучения и естественные радионуклиды, содержащиеся в земной коре, в окружающей среде, в растениях и животных, в том числе и в организме человека.

По данным ООН, вклад различных ИИИ в среднюю годовую эффективную эквивалентную дозу облучения среднестатистического человека выглядит следующим образом. На долю естественных ИИИ приходится 2 мЗв (или 82,61%), а на долю техногенных - 0,421 мЗв (17,39%); в сумме 2,421 мЗв.

При этом естественное (природное) облучение складывается из "земного" и "космического". На долю "земного" приходится 1, 675 мЗв (69,186%), в том числе на долю внутреннего облучения - 1,325 мЗв (54,729%), на долю внешнего - 0,35 мЗв (14,457%). А на долю космического - 0,315 мЗв (13,011%). Все % даны от общей суммы 2,421 мЗв.

Техногенное облучение складывается из облучения при медицинских обследованиях и лечении (0,4 мЗв; 16,522%), облучения от радиоактивных осадков (0,02 мЗв; 0,826%) и от атомной энергетики (0,001 мЗв; 0,041%).

Естественный фон внешнего излучения на территории СССР колеблется в широких пределах, но считается, что в среднем он создаёт мощность экспозиционной дозы 4.20 мкР/час (40.200 мР/год). Эквивалентная доза от природных источников ИИ составляет при этом также 40-200 мбэр/год (0,05-0,2 мкЗв/час; 0,4-2,0 мЗв/год) и считается абсолютно безопасной.

Но всё это усреднённые, среднестатистические данные. Поэтому (только с целью иллюстрации) приведём некоторые более конкретные факты и цифры.

Так, пассажир реактивного самолёта за 4 часа полёта получает в среднем дозу в 0,027 мЗв (2,7 мбэр), ибо уровень (или фон) космического излучения в салоне самолёта достигает 200 мкР/час и выше, в зависимости от высоты полёта. На высоте 12 тыс. м над уровнем моря уровень космического облучения достигает 5 мкЗв/час (500 мкР/час). Люди, живущие на высоте 2000 м над уровнем моря, получают дозу в 3-4 раза большую, чем живущие на уровне моря (без учёта "земной" радиации), так как на уровне моря "космический" фон составляет 0,03 мкЗв/час (3 мкР/час), а на указанной высоте - 0,1 мкЗв/час (10 мкР/час). Живущие на экваторе получают меньшую дозу, чем северяне, и т. д.

Также разнообразна картина и чисто "земной" радиации. 95% населения Франции, Германии, Италии, Японии и США (по данным ООН) живёт в местах, где мощность годовой дозы облучения колеблется от 0,3 до 0,6 мЗв (фон от 3-5 до 8-10 мкР/час); 3% населения получают в среднем 1 мЗв (11-15 мкР/час); 1,5% - более 1,4 мЗв (18-20 мкР/час). Но есть участки суши (в том числе и курорты) с постоянным проживанием населения, где уровень "земной" радиации в 600-800 раз выше среднего. Отдельные группы людей получают в год более 17 мЗв только от внешнего облучения "земной" радиацией, что в 50 раз больше средней годовой дозы внешнего облучения; часто находятся (временно проживают) в зонах, где уровень радиации достигает 175 мЗв/год (227 мкР/час) и т. д.

Гранитные породы, например, могут давать фон до 30-40 и более мкР/час.

Повышенной радиоактивностью обладают отходы (шлак, зола, сажа, угольная пыль) угольных ТЭЦ, ГРЭС, котельных и т. п.

Оценка количества радия и тория в некоторых строительных материалах (проведённая в ряде стран) даёт следующую картину (в Бк/кг):

Как видим, обычный песок и гравий обладают активностью в десятки раз, а кирпич, гранит, зола - в сотни раз большей, чем дерево.

• дерево (Финляндия) - 1,1
• песок и гравий (ФРГ) - 30
• кирпич (ФРГ) - 126
• гранит (Великобритания) - 170
• зольная пыль (ФРГ) - 341
• глинозём (Швеция) - 500-1400
• кальций-силикатный шлак (США) - 2140
• отходы урановых обогатительных фабрик (США) - 4625

Внутреннее облучение человека больше внешнего и в среднем составляет 2/3 от эффективной эквивалентной дозы, которую человек получает от естественных источников радиации. Его создают радионуклиды, попадающие в организм с пищей, водой, воздухом.

К ним относятся радиоизотоп калий-40 и нуклиды радиоактивных рядов распада урана-238 и тория-232. Это, в первую очередь, свинец-210, полоний-210 и, главное, радон-222 и 220.

Свинец и полоний концентрируются в рыбе и моллюсках, а также в мясе северных оленей (которые получают их, питаясь лишайником). Но основной вклад во внутреннее облучение человека вносит радон. На его долю приходится 3/4 дозы от "земных" источников радиации и примерно половина от всех естественных.

Основную часть "радоновой" дозы облучения, как это ни парадоксально, человек получает в закрытых, непроветриваемых помещениях. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в таких помещениях в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Но это - в среднем. А если помещение сильно загерметизировано (например, с целью утепления) и редко проветривается, то концентрация радона может быть в десятки и сотни раз выше, что наблюдается в некоторых северных странах. Источниками радона служат фундаменты зданий, строительные материалы (особенно приготовленные с использованием отходов ТЭЦ, котельных, шлаков, золы, пустой породы и отвалов некоторых рудников, шахт, обогатительных фабрик и т. п.), а также вода, природный газ, почва. Являясь инертным газом, он легко проникает в помещение через все щели, поры из грунта, подвалов (особенно зимой), стен, а также с пылью, сажей, золой угольных ТЭЦ и т. д.

В целом "земные" источники радиации дают в сумме около 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы от всех естественных источников.

Теперь несколько примеров, касающихся искусственных источников ИИ. Как уже было показано, их вклад в суммарную дозу составляет по оценкам ООН 0,421 мЗв (17,39%), причём основная доля приходится на облучение при медицинских обследованиях и лечении - 0,4 мЗв (или 95% от указанной цифры). Естественно, что для конкретного человека, ни разу не посещавшего рентгенкабинет и т. п., ни о каких дозах "от медицины" речи быть не может. С другой стороны, доза, полученная человеком в результате аварии на АЭС, испытаний ядерного оружия и т. д., может оказаться в сотни и тысячи раз большей, чем при любом медицинском обследовании. Поэтому облучение отдельных групп людей при авариях, испытаниях и т. п. учтено в приведённых выше цифрах только в усреднённом для всего населения Земли виде.

Радиометры - предназначенные для измерения плотности потока ИИ и активности радионуклидов.

Спектрометры - для изучения распределения излучений по энергиям, заряду, массам частиц ИИ (то есть для анализа образцов каких-либо материалов, источников ИИ).

Дозиметры - для измерения доз, мощностей доз и интенсивности ИИ.

Среди перечисленных имеются универсальные приборы, совмещающие те или иные функции. Имеются приборы для измерения активности вещества (то есть количества расп./сек), приборы для регистрации альфа-, бета- и других излучений и т. д. Это, как правило, стационарные установки.

Имеются специальные полевые, или поисковые, приборы, предназначенные для поиска, обнаружения ИИИ, оценки фона и т. п., способные фиксировать гамма и бета-излучение и оценивать его уровень (рентгенометры, радиометры и т. п.).

Имеются индикаторные приборы, предназначенные только для получения ответа на вопрос, есть или нет излучение в данном месте, часто работающие по принципу "больше - меньше".

Но, к сожалению, мало выпускается приборов, относящихся к классу дозиметров, то есть таких, которые специально предназначены для измерения дозы или мощности дозы.

Ещё меньше дозиметров универсальных, с помощью которых можно измерять разные виды излучений - альфа-, бета-, гамма.

Основные отечественные дозиметры имеют в названии аббревиатуру "ДРГ" - "дозиметр рентген-гамма", могут быть переносными или малогабаритными (карманными) и предназначены для измерения мощности дозы рентгеновского и гамма-излучения. Поэтому обнаружение с их помощью и замер мощности гамма-излучения совершенно не означает, что в этом месте присутствует альфа и бета-излучение. И наоборот, отсутствие рентгеновского и гамма-излучения совершенно не означает, что отсутствуют альфа- и бета-излучатели.

Минздрав СССР письмом от 01.09.87 г. №129-4/428-6 запретил использование геолого-разведочных поисковых приборов типа СРП-68-01 и других подобных в качестве дозиметрических для измерения мощности экспозиционной дозы. Для измерения величины мощности экспозиционной дозы гамма и рентгеновского излучений следует использовать только дозиметры типа ДРГ-3-01 (0,2; 03); ДРГ-05; ДРГ-01; ДРГ-01Т и их аналоги.

Но в любом случае, прежде чем использовать какой-либо прибор для измерения мощности или величины экспозиционной дозы, следует изучить инструкцию и выяснить, для каких целей он предназначен. Возможно, окажется, что для дозиметрических измерений он не пригоден. Всегда следует обращать внимание на то, в каких единицах измерения проградуирован прибор.

Кроме указанных приборов, имеются также приборы (устройства, кассеты, датчики и т. п.) для индивидуального дозиметрического контроля лиц, непосредственно работающих с источниками ионизирующих излучений.

(русское обозначение: Гр; международное: Gy) . Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр.

Не отражает биологический эффект облучения (см. эквивалентная доза).

Энциклопедичный YouTube

1 / 2

Подробнее о радиации

More about Radiation

Субтитры

Здравствуйте. В этом выпуске канала TranslatorsCafe.com мы поговорим об ионизирующем излучении или радиации. Мы рассмотрим источники излучения, способы его измерения, влияние радиации на живые организмы. Более подробно мы поговорим о таких параметрах радиации, как мощность поглощенной дозы, а также об эквивалентной и эффективной дозах ионизирующего излучения. У радиации множество применений - от производства электроэнергии до лечения больных раком. В этом видеосюжете мы обсудим, как радиация влияет на ткани и клетки людей, животных и биоматериала, уделяя особое внимание тому, как быстро и насколько сильно происходит поражение облученных клеток и тканей. Излучение - природное явление, которое проявляется в том, что электромагнитные волны или элементарные частицы с высокой кинетической энергией движутся внутри среды. В этом случае среда может быть либо материей, либо вакуумом. Излучение - вокруг нас, и наша жизнь без него немыслима, так как выживание человека и других животных без излучения невозможно. Без излучения на Земле не будет таких необходимых для жизни природных явлений как свет и тепло. Не было бы ни мобильных телефонов, ни Интернета. В этом видеосюжете мы обсудим особый тип излучения, ионизирующее излучение или радиацию, которая окружает нас везде. Ионизирующее излучение обладает энергией, достаточной для отрыва электронов от атомов и молекул, то есть, для ионизации облучаемого вещества. Ионизирующее излучение в среде может возникнуть благодаря либо естественным, либо искусственным процессам. Естественные источники излучения включают солнечное и космическое излучения, некоторые минералы, например, гранит, а также излучение некоторых радиоактивных материалов, таких как уран и даже обычные бананы, содержащие радиоактивный изотоп калия. Радиоактивное сырье добывают в глубине земных недр и используют в медицине и промышленности. Иногда радиоактивные материалы попадают в окружающую среду в результате аварий на производстве и в отраслях, где используют радиоактивное сырье. Чаще всего это происходит из-за несоблюдения правил безопасности по хранению радиоактивных материалов и работе с ними или из-за отсутствия таких правил. Стоит заметить, что до недавнего времени радиоактивные материалы не считались опасными для здоровья. Даже наоборот, их использовали как целебные препараты, а также они ценились за их красивое свечение. Урановое стекло - пример радиоактивного материала, используемого в декоративных целях. Это стекло светится флуоресцентным зеленым светом благодаря добавлению в его состав оксида урана. Процент содержания урана в этом стекле относительно мал и количество выделяемой им радиации невелико, поэтому урановое стекло считают относительно безопасным для здоровья. Из него даже изготавливали стаканы, тарелки и другую посуду. Урановое стекло ценится за его необычное свечение. Солнце излучает ультрафиолет, поэтому урановое стекло светится и в солнечном свете, хотя это свечение намного более выражено под лампами ультрафиолетового света. При излучении поглощаются фотоны с более высокой энергией (ультрафиолет) и излучаются фотоны с более низкой энергией (зеленый цвет). Как вы убедились, эти бусы можно использовать для проверки дозиметров. Пакетик с бусами можно купить на eBay.com за пару долларов. Вначале рассмотрим некоторые определения. Существует множество способов измерять радиацию, в зависимости от того, что именно мы хотим узнать. Например, можно измерить общее количество радиации в данном месте; можно найти количество радиации, которое нарушает работу биологических тканей и клеток; или количество радиации, поглощенной телом или организмом, и так далее. Здесь мы рассмотрим два способа измерения радиации. Общее количество радиации в среде, измеряемое в единицу времени, называют суммарной мощностью дозы ионизирующего излучения. Количество радиации, поглощенное организмом за единицу времени, называют мощностью поглощенной дозы. Мощность поглощенной дозы находят, используя информацию о суммарной мощности дозы и о параметрах предмета, организма, или части тела, которая подвергается излучению. Эти параметры включают массу, плотность и объем. Значения поглощенной и экспозиционной дозы похожи для материалов и тканей, которые хорошо поглощают радиацию. Однако не все материалы - такие, поэтому часто поглощенная и экспозиционная дозы радиации отличаются, так как способность предмета или тела поглощать радиацию зависит от материала, из которого они состоят. Так, например, лист свинца поглощает гамма-излучение значительно лучше, чем лист алюминия той же толщины. Нам известно, что большая доза радиации, называемая дозой острого облучения, вызывает угрозу для здоровья, и чем выше эта доза - тем выше риск для здоровья. Нам также известно, что радиация влияет на разные клетки в организме по-разному. Наиболее сильно страдают от радиации клетки, которые подвергаются частому делению, а также неспециализированные клетки. Так, например, клетки в зародыше, кровяные клетки, и клетки репродуктивной системы больше всего подвержены отрицательному влиянию радиации. В то же время, кожа, кости, и мышечные ткани менее подвержены воздействию радиации. Но меньше всего радиация действует на нервные клетки. Поэтому в некоторых случаях общее разрушительное воздействие радиации на клетки, менее подверженные влиянию радиации, меньше, даже если на них действует большее количество радиации, чем на клетки, более подверженные влиянию радиации. Согласно теории радиационного гормезиса малые дозы радиации, наоборот, стимулируют защитные механизмы в организме, и в результате организм становится крепче, и менее подвержен заболеваниям. Необходимо заметить, что эти исследования находятся на начальной стадии, и пока неизвестно, удастся ли получить такие результаты за пределами лаборатории. Сейчас эти эксперименты проводят на животных и неизвестно, происходят ли эти процессы в организме человека. Из этических соображений трудно получить разрешение на такие исследования с участием людей. Поглощённая доза - величина отношения энергии ионизирующего излучения, поглощённой в данном объёме вещества, к массе вещества в этом объёме. Поглощенная доза является основной дозиметрической величиной и измеряется в джоулях на килограмм. Эта единица называется грэй. Ранее использовалась внесистемная единица рад. Поглощенная доза зависит не только от самой радиации, но и от материала, который ее поглощает: поглощенная доза мягкого рентгеновского излучения в костной ткани может быть вчетверо больше поглощенной дозы в воздухе. В то же время, в вакууме поглощенная доза равна нулю. Эквивалентная доза, характеризующая биологический эффект облучения человеческого организма ионизирующим излучением, измеряется в зивертах. Чтобы понять разницу между дозой и мощностью дозы, можно провести аналогию с чайником, в который наливают воду из-под крана. Объем воды в чайнике - это доза, а скорость наполнения, зависящая от толщины струйки воды, - это мощность дозы, то есть приращение дозы излучения в единицу времени. Мощность эквивалентной дозы измеряется в зивертах на единицу времени, например, в микрозивертах в час или миллизивертах в год. Радиация в основном не заметна невооруженным глазом, поэтому, чтобы определить наличие радиации, пользуются специальными измерительными приборами. Одно из широко используемых устройств - дозиметр на основе счетчика Гейгера-Мюллера. Счетчик состоит из трубки, в которой подсчитывается число радиоактивных частиц, и дисплея, который отображает количество этих частиц в разных единицах, чаще всего - как количество радиации за определенный срок времени, например за час. Приборы со счетчиками Гейгера часто издают короткие звуковые сигналы, например, щелчки, каждый из которых означает, что подсчитана новая излученная частица или несколько частиц. Этот звук обычно можно выключить. Некоторые дозиметры позволяет выбрать частоту щелчков. Например, можно настроить дозиметр, чтобы он издавал звук только после каждой двадцатой посчитанной частицы или реже. Кроме счетчиков Гейгера, в дозиметрах используют и другие датчики, например сцинтилляционные счетчики, которые позволяют лучше определить, какой вид радиации на данный момент преобладает в окружающей среде. Сцинтилляционные счетчики хорошо определяют как альфа, так и бета и гамма излучение. Эти счетчики преобразуют выделяемую при излучении энергию в свет, который затем преобразуется в фотоумножителе в электрический сигнал, который и измеряется. Во время измерений эти счетчики работают с большей поверхностью, чем счетчики Гейгера, поэтому измерения проходят более эффективно. У ионизирующего излучения очень высокая энергия, и поэтому оно ионизирует атомы и молекулы биологического материала. В результате от них отделяются электроны, что приводит к изменению их структуры. Эти изменения вызваны тем, что ионизация ослабляет или разрушает химические связи между частицами. Это повреждает молекулы внутри клеток и тканей и нарушает их работу. В некоторых случаях ионизация способствует образованию новых связей. Нарушение работы клеток зависит от того, насколько радиация повредила их структуру. В некоторых случаях нарушения не влияют на работу клеток. Иногда работа клеток нарушена, но повреждения невелики и организм постепенно восстанавливает клетки в рабочее состояние. Подобные нарушения нередко встречаются и в процессе нормальной работы клеток, при этом клетки сами возвращаются в норму. Поэтому если уровень радиации низок и нарушения невелики, то вполне возможно восстановление клеток до их обычного состояния. Если же уровень радиации высок, то в клетках происходят необратимые изменения. При необратимых изменениях клетки либо работают не так, как должны, либо перестают работать вовсе и отмирают. Повреждение радиацией жизненно важных и незаменимых клеток и молекул, например молекул ДНК и РНК, белков или ферментов вызывает лучевую болезнь. Повреждение клеток может также вызвать мутации, в результате которых у детей пациентов, чьи клетки поражены, могут развиться генетические заболевания. Мутации могут также вызвать чрезмерно быстрое деление клеток в организме пациентов - что, в свою очередь, увеличивает вероятность заболевания раком. Сегодня наши знания о влиянии радиации на организм и о том, в каких условиях это влияние усугубляется, ограничены, так как в распоряжении исследователей имеется совсем немного материала. Большая часть наших знаний основана на исследованиях историй болезни жертв атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, а также жертв взрыва на Чернобыльской АС. Стоит также отметить, что некоторые исследования влияния радиации на организм, которые проводили в 50-х - 70-х гг. прошлого века, были неэтичны и даже бесчеловечны. В частности, это исследования, проводимые военными в США и в Советском Союзе. Большая часть этих экспериментов была проведена на полигонах и в специально отведенных зонах для испытания ядерного оружия, например на полигоне в Неваде, США, на советском ядерном полигоне на Новой Земле, и на Семипалатинском испытательном полигоне на нынешней территории Казахстана. В некоторых случаях эксперименты проводили во время военных учений, как например, во время Тоцких войсковых учений (СССР, на нынешней территории России) и во время военных учений Desert Rock в штате Невада, США. Во время этих учений исследователи, если можно их так назвать, изучали воздействие радиации на организм человека после атомных взрывов. С 1946 по 1960-е эксперименты по влиянию радиации на организм проводили также в некоторых американских больницах без ведома и согласия больных. Спасибо за внимание! Если вам понравилась это видео, пожалуйста, не забудьте подписаться на наш канал!