Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия

Эквивалентная доза. Относительная биологическая эффективность (ОБЭ). Коэффициент качества излучения. Единицы эквивалентной дозы.

Для оценки биологического эффекта воздействия излучения произвольного состава потребовалось введение новой характеристики дозы. В задачах радиационной безопасности при облучении в малых дозах (меньше ~0,1 Гр) это эквивалентная доза с единицей измерения в СИ – зиверт (Зв). Зиверт – единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создаёт такой же биологический эффект, как и поглощённая доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения (излучение с граничной энергией 200 КэВ). Внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рада). Бэр – единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создаёт такой же биологический эффект, как и поглощённая доза в 1 рад образцового рентгеновского излучения. Т.о., 1 Зв = 100 бэр.

Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой поглощённой дозой различных видов излучения, используют понятие «относительная биологическая эффективность» (ОБЭ). Под ОБЭ излучения понимают отношение поглощённой дозы образцового рентгеновского излучения к поглощённой дозе данного рассматриваемого вида излучения, (при условии, что) эти дозы вызывают одинаковый биологический эффект. Регламентированные значения ОБЭ, установленные для контроля степени радиационной опасности при хроническом облучении, называют коэффициентом качества излучения K. Этот безразмерный коэффициент определяет зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения (табл. №10)

Описание эволюции квантовомеханических систем. Уравнения Гейзенберга и Шредингера. Стационарные состояния.

 

Табл. 10. Зависимость коэффициента качества от ЛПЭ.

ЛПЭ,

КэВ/мкм

H2O

3,5

7

23

53

175

K

1

2

5

10

20

Для -квантов, электронов и позитронов K=1.

Если спектральный состав излучения неизвестен, рекомендуется использовать значения K, приведённые в табл. 11.

Табл. 11. Значения K для излучений различных видов с неизвестным спектральным составом.

Вид излучения

K

Рентгеновское, -излучение, -излучение

1

Нейтроны с энергией меньше 20 КэВ

3

Нейтроны с энергией 0,1 – 10 МэВ

10

Протоны с энергией меньше 10 МэВ

10

-излучение с энергией меньше 10 МэВ

20

Тяжёлые ядра отдачи

20

Для нейтронов и протонов различной энергии значения коэффициента качества приведены в табл. 12.

Табл. 12. Значения K для протонов и нейтронов.

Энергия нейтронов, МэВ

K

Энергия нейтронов, МэВ

K

Энергия протонов, МэВ

K

Энергия протонов, МэВ

K

10-7

2,8

2,5

10,0

2

13,5

200

2,4

5∙10-3

2,5

5,0

8,4

5

11,7

500

2,1

2∙10-2

2,7

10,0

6,7

10

9,4

103

2,1

10-1

9,0

20

8,0

20

7,0

3∙103

2,2

5∙10-1

12,0

100

4,0

50

4,7

104

2,3

1

12,0

1000

2,5

100

3,4

105

2,4

Эквивалентная доза излучения (H) определяется произведением поглощённой дозы (D) излучения в ткани на коэффициент качества (K) этого излучения:

.

Если D измеряется в Гр, то H – в зивертах, если D – в радах, то H – в бэрах.

Итак, коэффициент качества K излучения – это зависящий от ЛПЭ коэффициент, на который надо умножить поглощённую дозу, чтобы биологический эффект облучения людей выражался в одной и той же мере независимо от вида излучения.

Для смешанного излучения H определяют как

где Di – поглощённые дозы отдельных видов излучения, Ki – соответствующие коэффициенты качества этих излучений.

В связи с последними замечаниями единицу эквивалентной дозы – Зиверт можно определить и таким образом: Зиверт равен такой эквивалентной дозе, при которой произведение поглощённой дозы в биологической ткани стандартного состава на средний коэффициент качества излучения равно 1 Дж/кг.

В биологическом объекте доза излучения распределяется неравномерно. Распределение её определяется накоплением вторичных ионизирующих частиц и ослаблением в объекте первичного излучения источника. Конкуренция этих двух процессов может приводить к появлению заметного максимума в распределении дозы. Например, для тепловых нейтронов он наблюдается на глубине порядка 3 мм. При энергии 5–20 кэВ имеет место смещение максимума дозы в глубь тела ( на несколько сантиметров). С дальнейшим увеличением энергии максимум дозы приближается к поверхности и примерно с Е=100 кэВ локализуется на ней. Далее, при энергии Е≥(2,5-5) МэВ максимум дозы снова смещается в глубь тела (исследования на фантомах).


На главную