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

Вид излучения
Фотоны любых энергий	1,0
Электроны и мюоны любых энергий	1,0
Нейтроны с энергией менее 10 кэВ (тепловые) от 10 до 100 кэВ от100кэВдо2,0МэВ от2,0до20МэВ более 20 МэВ	5,0 10 20 10 5
Протоны (кроме протонов отдачи) с энергией более 2,0 МэВ	5
Альфа - частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20

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

Орган или ткань	WT
Гонады	0,20
Красный костный мозг, легкие, толстый кишечник, желудок	0,12
Молочные железы женщин, щитовидная железа, печень, пищевод, мочевой пузырь	0,05
Клетки костных поверхностей, кожа	0,01
Прочие органы	0,05

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.