Безопасная доза для человека — это уровень, при котором он может жить и работать без физических последствий. Этот уровень определяется до 30 MR/H (0,3 µSV/H).
Дозиметрия ионизирующих излучений
Наша обязанность: представить природные и искусственные источники радиации, единицы измерения и значения опасных и безопасных доз радиации.
Человечество всегда жило с радиацией. Однако только в 20 веке возник вопрос о воздействии радиации на человека и окружающую среду. Это произошло благодаря появлению искусственных источников излучения.
В 1896 году французский физик А. Беккерель открыл явление радиоактивности. Он обнаружил, что соли урана испускают некоторое излучение. Рис. 2 1896 г. Рис. 1 3 Виды излучения.
Изучение поведения лучей, открытых Беккерелем, при прохождении через магнитное поле показывает, что они состоят из трех компонентов (рис. 1). Поскольку об их природе ничего не известно, они были названы просто по первым буквам греческого алфавита, A-, B- и C-рейтинг. Впоследствии было обнаружено, что частица A — это солнечные часы (положительно заряженные), а частица B — это электрон (отрицательный, форма которого отклоняется в противоположную сторону).
Год назад Ранген обнаружил радиацию. Он назвал их «Х — лучами» (первое изображение руки с этими лучами на рис. 2). Оказалось, что он электромагнитный. Беккерель был одним из первых людей, столкнувшихся с самым неприятным свойством радиоактивного излучения — воздействием на живые ткани (он получил ожоги кожи от лучевой трубки, которую некоторое время носил в кармане). Возникла необходимость количественно оценить степень риска облучения.
Ионизирующее излучение относится к излучению, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических нагрузок в разные дни. В лекции рассматриваются процедуры взаимодействия излучения с веществами.
Единицы измерения количества излучения
Величина, используемая для оценки степени воздействия ионизирующего излучения на любое вещество в организме и его тканях, называется дозой излучения. Первоначально считалось, что для оценки облучения достаточно знать количество радиации, приходящееся на облучаемый объект. Это и есть так называемая доза облучения. Дозовая единица для выставки была названа Rodenzen (R). Рентген — это доза рентгеновского и гамма-излучения, производимого в одном кубическом сантиметре воздуха при температуре 0°C и давлении 760 мм рт. ст. давит на общую ионную нагрузку с тем же знаком электростатической электростанции (система единиц CGSE). Экспозиционная доза в 1 р соответствует 2,08-10 9 парам ионов (2,08-10 9 = 1/(4,8-10 -10)).
Позже стало ясно, что эффект излучения определяется энергией, поглощенной тканью, — пробой на яркость. Величина основной дозы — это количество энергии, поглощенной поглощенной дозой D — единица массы вещества. В системе СИ поглощенная доза D измеряется в Гр (ГГ, GY): 1 Гр = 1 дж/кг. Также часто используются единицы измерения рад вне системы СИ (1 рад = 10 -2 Гр).
Однако пока невозможно представить последствия облучения на основе величины поглощенной дозы. При одинаковой поглощенной дозе излучение A гораздо опаснее, чем излучение B или c. Сильно заряженные частицы очень сильны и интенсивны по своему следу и вызывают серьезные радиационные повреждения. Кроме того, из-за своей большой массы, например, частица А с большей вероятностью сместит кристаллических людей в зазоры, тем самым изменив свойства кристалла. Чтобы учесть это, дозу необходимо умножить на коэффициент, отражающий способность конкретного вида излучения повреждать ткани организма. Этот коэффициент называется коэффициентом качества излучения. Чем выше коэффициент, тем опаснее излучение. Он указывает на то, что риск излучения конкретного вида радиации в организме выше, чем риск той же поглощенной дозы радиации C. Возможно, это «коэффициент повреждения качества». Рассчитанная таким образом доза называется эквивалентной дозой H, измеряемой в Зивертах (SV). Также обычно используется органический рентгеновский эквивалент (ОРЭЭ) — единица эквивалентной дозы от системы. 1 REM = 0,01 SV. конкретные показатели качества излучения приведены в таблице.
| Коэффициент качества излучения | |
|---|---|
| Виды излучений | Коэффициенты качества |
| γ — излучение | 1.0 |
| β — излучение и электроны | 1.0 |
| тепловые нейтроны | 3.0 |
| быстрые нейтроны | 10 |
| α — излучение | 20 |
| протоны, 2…10 МэВ | 2 |
| тяжелые ядра | 20 |
Мощность дозы — это оценка воздействия излучения в течение единицы времени. Мощность поглощенной дозы измеряется в Гр/час, а мощность эквивалентной дозы — в СВ/час. Учитывая, что 1 зиверт — это большое количество излучения, удобно использовать кратные микрозиверты, в результате чего получается скорость MSV/час. В России после аварии на Чернобыльской АЭС более широкое распространение получила единица измерения MR/HR, которая отражает экспозиционную дозу, характеризующую ионизацию вещества, и шкалу поглощенной им дозы.
Естественные и искусственные источники излучений
Как уже говорилось выше, человечество всегда жило с радиацией. Естественный фон создается космическим излучением, излучением от радиоактивных источников к коре Земли. Люди подвергаются воздействию радиации двумя способами. Радиоактивные материалы находятся вне тела и могут излучать тело наружу. Это называется внешним воздействием. Кроме того, он может находиться в воздухе, которым мы дышим, пище или воде в воде или в нашем организме. Этот отчет называется внутренним отчетом. Например, в человеческом организме содержится калий, 0,0119% которого составляет радиоактивный изотоп 40°C. Таким образом, мы излучаем самих себя.
Все жители Земли подвергаются воздействию радиации, но в некоторых районах Земли радиация кратно превышает средние показатели. Так происходит в Бразилии, Индии из-за обилия радиоактивных пород.
Космическое излучение. Это излучение, испускаемое Солнцем (солнечная радиация) и состоящее на 99% из протонов (протонное излучение) и на 1% из солнечных лучей (альфа-излучение). Однако, благодаря магнитному полю Земли и ее атмосфере, вместо космического излучения, состоящего из очень опасного протонного и альфа-излучения, на поверхности Земли возникают менее опасные радиационные потоки, фотоны и микроорганизмы. В результате эквивалентная доза радиации, полученная от космического излучения, составляет 0,4 МСВ/год или 0,046 мкЗВ/ч.
- Калий 40 K (β- и γ- излучение). Усваивается вместе с продуктами питания и питьевой водой. Содержится в нашем организме. Годовая доза — примерно 0.17 мЗв/год .
- Углерод 11 C. Усваивается вместе с продуктами питания. Содержится в нашем организме. Годовая доза около 0.012 мЗв/год .
- Радон 222 Rn и 220 Rn (α излучение) и их продукты радиоактивного распада. Содержатся в газах, поднимающихся из недр земли. Может содержаться в водопроводной воде, если она берется из источников, расположенных глубоко под землей (артезианские источники). Бо́льшую часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. Годовая доза 1.8 мЗв/год .
- Использование ископаемых видов топлива. Уголь содержит незначительное количество природных радионуклидов, которые после его сжигания концентрируется в зольной пыли и поступает в окружающую среду с выбросами, несмотря на совершенствование систем отчистки.
- Использование фосфатов. Добыча фосфатов, которые используются главным образом для производства удобрений, ведется во многих местах. Большинство разрабатываемых в настоящее время месторождений содержит уран. В процессе добычи и переработки выделяется радон, да и сами удобрения содержат радионуклиды, проникающие в почву и далее в биологические цепочки.
Излучение от антропогенных источников. К основным антропогенным источникам радиации относятся испытания ядерного оружия, промышленные отходы, электростанции (ЭС), медицинское оборудование, а также результаты костного куя, вывезенного из «зоны отчуждения» после аварии на Чернобыльской АЭС. В настоящее время основной вклад в дозу облучения от антропогенных источников приходится на внешнее радиоактивное облучение во время диагностики и лечения. В развитых странах проводится от 300 до 900 таких исследований на 1000 человек в год, без учета больших флуоресцентных дополнительных биопсий или рентгенограмм зубов. Средняя эффективная эквивалентная доза от всех источников медицинских сообщений в развитых странах составляет около 1 MSV/год на человека, т.е. примерно половину средней дозы от природных источников.
| Среднегодовые дозы, получаемые от естественного радиационного фона и различных искусственных источников излучения. | |
|---|---|
| Источник излучения. | Доза, мЗв/год |
| Природный радиационный фон | 0.20 |
| Стройматериалы | 0.140 |
| Атомная энергетика | 0.002 |
| Медицинские исследования | 0.140 |
| Ядерные испытания | 0.0025 |
| Полеты в самолетах | 0.005 |
| Бытовые предметы | 0.04 |
| Телевизоры и мониторы ЭВМ | 0.001 |
| Общая доза | 0.5 |
Как я уже сказал, для измерения дозы облучения необходимо отобрать определенное количество воздуха, собрать образовавшиеся в нем ионы и определить количество, успешно достигнутое с помощью ионизационной камеры. На основе ионизационной камеры изготавливается большинство карандашных наконечников.
Системные и внесистемные единицы измерения
В ходе научных открытий и последующих исследований источников ионизирующего излучения и радиоактивности возникла необходимость введения специальных единиц измерения. Первыми такими единицами были кюри и рентгеновские лучи. Сначала в мировой практике исследований радиоактивного фона вообще не было никакой систематизации. Таким образом, сегодня основные единицы обычно называют единицами из системы.
Сегодня большинство государств приняли единую международную систему измерения (МИС). В Российской Федерации переход на КС начался в январе 1982 года; он должен был завершиться в январе 1990 года, но политические и экономические события в стране значительно задержали этот процесс. Однако все современное дозирующее оборудование производится с учетом новых градаций единиц измерения.
За десятилетия активных исследований и практического применения лучей было введено множество различных дозиметрических установок: Baer, Gray, Beckerel, Rad, Kurie и др. Они используются в различных измерительных системах и областях радиологии. В контексте радиологии наиболее часто используются Зиверт и рентген.
Области применения Рентгена и Зиверта
Рентген в настоящее время считается устаревшей единицей измерения. В последние годы его ареал значительно сократился. В большинстве случаев он используется для обозначения общего излучения, но величина дозы, полученной человеком, обозначается Зивертом.
Другим современным применением рентгеновских установок является определение свойств рентгеновских плавильных установок, включая количество проникающего излучения, которое они испускают.
Для максимально объективной и более точной оценки влияния радиоактивного фона на организм человека используется концепция эквивалентных адсорбционных доз. EDS позволяет получить количественное значение энергии, поглощенной организмом. Анализ проводится с учетом биологической реакции отдельных тканей организма на ионизирующее излучение. Единицей измерения, используемой для определения стоимости, является эгер. Это соответствует примерно 100 рентгеновским лучам.
Тысячные и миллионные доли Зиверта/Рентгена
Доза радиации, получаемая при рентгеновском облучении, в десятки раз меньше дозы в один зиверт. Воздействие естественного радиационного фона также часто ниже этой единицы измерения. В результате для более корректных измерений были введены термины миллизиверт (MSV) и микрозиверт (MSV). Зиверт равен одной тысяче миллизивертов или одному миллиону микрозивертов. Аналогичные значения применимы к рентгеновскому излучению.
Величина дозы обычно выражается как количественная доля облучения, применяемого за определенный период времени. Наиболее распространенными единицами измерения времени являются секунды, минуты и часы. Поэтому обычно используются такие единицы измерения, как SV/H, MZV/H, R/H и MR/H.
Допустимый объём накопленного в организме облучения
Дозы радиации при воздействии на организм человека имеют кумулятивный характер. Ученые установили важные пределы для накопленного в течение жизни воздействия на организм, и это обернулось отрицательными результатами. Безопасные уровни накопленного радиационного облучения составляют от 100 до 700 миллизивертов.
Для коренного населения, проживающего в горных районах, эти показатели могут быть несколько выше.
Основные источники накопления в организме радионуклидных соединений
Ионизирующее излучение возникает в результате инерционного излучения магнитных волн при активном взаимодействии индивидуумов. Источники ионизирующего излучения различают как природные и искусственные.
Природные ионизирующие излучения
Природные источники радиации — это преимущественно естественные источники радиации. В разных регионах планеты регистрируются разные уровни радиации. Их размер напрямую зависит от следующих факторов
- Высота над уровнем моря. Чем ближе к воде, тем ниже уровень радиации в воздухе;
- Геологическая структура местности. Наличие плодородной почвы и водоемов содействуют снижению радиоактивного фона. Горные образования, напротив, служат источником повышенного излучения;
- Архитектура. Чем плотней застройка, тем выше окружающий её радиоактивный фон.
Оптимальным для жизни считается радиоактивный фон 0,2 микрогобар в час (или 20 микрофензолов в час). Верхний предел составляет 0,5 микроЗВ в час (50 микрорентген в час).
До 10 мкЗВ/ч (1 МР/ч) человек может безопасно находиться в зоне фонового излучения в течение 2-3 часов. Более длительное пребывание может иметь серьезные последствия.
Источники накопления дозы естественного излучения в организме
Статистическая средняя накопленная доза естественного излучения в организме человека составляет около 2-3 мсВ в год. Ниже приведены итоговые показатели.
- космическая радиация и солнечная активность – 0,3 – 0,9 мЗв;
- ландшафтно-почвенное излучение – 0,25 – 0,6 мЗв;
- радиационный фон окружающей архитектуры – от 0,3 мЗв;
- воздушные массы – 0,2 – 2 мЗв;
- продукты питания – от 0,02 мЗв;
- питьевая вода – 0,01 – 0,1 мЗв.
Источником естественного ионизирующего излучения является само человеческое тело, которое производит собственные радиоактивные клиды. Средний уровень только для скелета находится в диапазоне 0,1-0,5 мсв.
Искусственные ионизирующие излучения
Источниками искусственно ионизированного излучения в основном являются медицинские приборы, используемые для диагностики или лечения с помощью рентгеновских лучей. Эквивалентные дозы различны для разных видов рентгеновских исследований. На дозу излучения также влияет возраст конструкции и рабочая нагрузка рентгеновского аппарата.
Рентгеновские аппараты последнего поколения подвергают человеческое тело в десятки раз меньшему облучению, чем более ранние модели. Современные цифровые устройства практически безопасны.
Величина дозы обычно выражается как количественная доля облучения, применяемого за определенный период времени. Наиболее распространенными единицами измерения времени являются секунды, минуты и часы. Поэтому обычно используются такие единицы измерения, как SV/H, MZV/H, R/H и MR/H.
Единицы измерения радиации
Допустимый радиационный фон людей и радиационные модели измеряются в дозах излучения. Это величины, используемые для оценки уровня воздействия ионизирующего излучения на различные вещества, организмы и ткани. Единица измерения зависит от типа дозы.
- экспозиционная (рентген или кулон/килограмм);
- поглощенная (рад или Грей);
- эквивалентная (бэр или Зиверт);
- мощность экспозиционной (рентген/сек);
- мощность поглощенной (рад/сек);
- мощность эквивалентной (бэр/сек);
- интегральная (рад-грамм);
- активность нуклида в радиоактивном источнике (кюри).
Существует ли вообще безопасная доза?
Правило радиации — это неоднозначное понятие. В 1950 году скандинавский ученый Рольф Зиберт обнаружил, что порога воздействия радиации не существует. Это конкретное значение, которое гарантирует, что человек невидим или незаметен для глаз.
Существующие уровни радиации теоретически могут вызвать физические и генетические изменения у людей. Многие из них проявляются не сразу, а остаются скрытыми в течение длительного времени. Поэтому трудно говорить о нормах радиации — существуют только допустимые пределы.
Допустимые дозы радиации
Российские и международные стандарты предусматривают несколько норм радиации. Считается, что при воздействии на организм человека не может быть нанесен вред. Часовая норма излучения микронодуля равна 50 (0,5 микросибса в час).
Обратите внимание, что в данном случае речь все равно идет об уровне радиации, поскольку 0,2 мкЗВ в час (20 микрогеонов в час) — это максимальный безопасный уровень облучения человека, когда радиационный фон находится в пределах нормы. Его можно охарактеризовать как условный. Максимальный предел в 10 микрозивертов в час (1 миллирентген) считается безопасным при облучении в течение нескольких часов. Для более коротких интервалов времени допустимы некоторые миллизиверты (например, во время рентгенографии или флуоресцентного контрастирования).
