Единицы, характеризующие воздействие радиации

Основным параметром, характеризующим поражающее действие проникающей радиации, является доза излучения.

Доза излучения – это количество энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды. Различают экспозиционную, поглощенную, эквивалентную и эффективную дозы.

Экспозиционная доза характеризует излучение по эффекту ионизации и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. В системе СИ экспозиционная доза выражается в кулон/кг (Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (Р). 1Р соответствует образованию 2,1× 10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха при 0⁰С и 760 мм рт.ст. 1Р = 2,58 × 10^-4 Кл/кг.

Поглощенная доза (Д_погл) – это величина энергии ИИ, переданная веществу. Она более точно характеризует воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани. Единицей поглощенной дозы в системе СИ является Грэй (Гр). 1 Грэй – это такая поглощенная доза, при которой 1кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1Дж, т.е. 1Гр = 1Дж/кг. Внесистемная единица – рад (энергия в 100 эрг, поглощенная в 1 г вещества). 1рад = 10 ^{– 2} Гр ; 1Гр = 100 рад; 1Р = 0,87 рад.

Для оценки биологического действия ИИ используется эквивалентная доза (Д), которая равна произведению поглощенной дозы (Д_погл) на коэффициент качества ИИ (К).

Д = Д_погл · К, Зв (Дж/ кг) (76)

Единицей эквивалентной дозы в СИ является Зиверт (Зв). Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 бэр = 0,01 Дж/кг или в системе СИ – Зв = 100 бэр.

В настоящее время приняты следующие коэффициенты для отдельных видов излучения (средние коэффициенты качества излучения): К = 1 для b-частиц и g-излучения; К = 10 для нейтронов с энергией от 2 МэВ до 20 МэВ (быстрые нейтроны); К = 20 для a-частиц. Это значит, что биологическая активность быстрых нейтронов в 10 раз, а альфа-излучений в 20 раз больше, чем бета-частиц и гамма-излучений. В ряде случаев облучению подвергается не все тело, а один или несколько органов. Это чаще всего происходит при внутреннем облучении, т.е. при поступлении радионуклидов в организм с вдыхаемым воздухом или пищевыми продуктами. Так как органы и ткани человека обладают различной радиочувствительностью, то для оценки эффекта облучения всего организма или отдельных органов используется понятие эффективной дозы. Эффективная доза (Е) – величина, используемая как мера риска отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе на взвешенный коэффициент для данного органа или ткани.

Е = å Д_Т × W_Т , (77)

где Д_Т – средняя эквивалентная доза, поглощаемая в данном органе; W_Т – взвешенный коэффициент для данного органа. Единица измерения эффективной дозы – зиверт (Зв).

Взвешенные коэффициенты для тканей и органов (W_Т) при расчете эффективной дозы следующие: 0,2 – для гонад; 0,12 – для красного костного мозга; 0,12 – для толстого кишечника, легких, желудка; 0,05 – для мочевого пузыря, грудной железы, печени, пищевода, щитовидной железы; 0,01 – для кожи, клеток костных поверхностей и 0,05 – для остальных тканей и органов. Из представленных данных следует, что при облучении только, например, красного костного мозга (W_Т = 0,12) эффект по отдаленным последствиям будет составлять 12 % от того эффекта, который может быть реализован при облучении всего тела. Просуммировав эффективную дозу по всем органам и тканям, получают эффективную эквивалентную дозу, которая отражает суммарный эффект облучения для организма.