Единицы измерения для ионизирующего излучения

Единицы измерения ионизирующих излучений

Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Это мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия рентгеновского или гамма-излучений, определяемая суммарным зарядом ионов (количество энергии ионизирующего излучения), образованным в единице массы воздуха за все время облучения.

Мощность экспозиционной дозы – экспозиционная доза в единицу времени. После 1 января 1990 г. не рекомендуется пользоваться понятием экспозиционной дозы и ее мощности.

Поглощенная доза – количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное единицей массы облучаемого вещества или тела человека за все время облучения. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества. Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность поглощенной дозы – это поглощенная доза в единицу времени.

Эквивалентная доза – это доза, учитывающая различное действие видов излучения – α, β, γ, nо (поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества для данного вида излучения). Коэффициент качества излучения составляет: для рентгеновского, гамма- и бета-излучений – 1, для нейтронов – 10, для альфа-излучения – 20. Таким образом, при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают соответственно в 10 и 20 раз больший поражающий эффект.

Мощность эквивалентной дозы – эквивалентная доза за единицу времени.

Эффективная доза – эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий радиочувствительность различных органов человека.

Основные дозиметрические величины и единицы их измерения представлены в табл. 1.

Таблица 1.Дозиметрические величины и единицы их измерения

Параметр Единица в СИ Внесистемная единица Примечания
Активность распада Беккерель (Бк) Кюри (Ки) 1 Бк = 1 расп/сек 1 Ки = 37*109 расп/сек
Экспозиционная доза Кл/кг (Кулон/кг) Рентген (Р) 1 Р = 2,58 х 10-4 Кл/кг 1 Кл/кг = 3,88х103 Р
Мощность экспозиционной дозы Кл/кг·с А/кг (Ампер/кг) Р/с Р/ч 1 Р/с = 2,58х10-4 А/кг
Поглощенная доза Грей (Гр) Рад 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад
Мощность поглощенной дозы Гр/с Рад/с 1 Гр/с = 100 рад/с
Эквивалентная доза Зиверт (Зв) Бэр 1 Зв = 1 Гр = 100 Бэр = 100 Р 1 Бэр = 1 Рад
Мощность эквивалентной дозы Бэр/с Зв/с
Эффективная доза Бэр Зв (Зиверт)

Примечание. Так как коэффициент качества гамма-излучения равен единице, то при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр ≈ 100 рад ≈ 100 бэр ≈ 100Р. Из этого следует, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционная дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

Источник

Единицы измерения для ионизирующего излучения

5. Дозы излучения и единицы измерения

Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

Основные радиологические величины и единицы Величина Наименование и обозначение
единицы измерения Соотношения между
единицами Внесистемные Си Активность нуклида, А Кюри (Ки, Ci) Беккерель (Бк, Bq) 1 Ки = 3.7·10 10 Бк
1 Бк = 1 расп/с
1 Бк=2.7·10 -11 Ки Экспозицион-
ная доза, X Рентген (Р, R) Кулон/кг
(Кл/кг, C/kg) 1 Р=2.58·10 -4 Кл/кг
1 Кл/кг=3.88·10 3 Р Поглощенная доза, D Рад (рад, rad) Грей (Гр, Gy) 1 рад-10 -2 Гр
1 Гр=1 Дж/кг Эквивалентная доза, Н Бэр (бэр, rem) Зиверт (Зв, Sv) 1 бэр=10 -2 Зв
1 Зв=100 бэр Интегральная доза излучения Рад-грамм (рад·г, rad·g) Грей- кг (Гр·кг, Gy·kg) 1 рад·г=10 -5 Гр·кг
1 Гр·кг=105 рад·г

Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения :
Активность радионуклида в источнике (А). Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

Единица активности в системе СИ — Беккерель (Бк).
Внесистемная единица — Кюри (Ки).

Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

где N0 — число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т1/2 -период полураспада — время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле :

m = 2.4·10 -24 × M ×T1/2 × A,

где М — массовое число радионуклида, А — активность в Беккерелях, T1/2 — период полураспада в секундах. Масса получается в граммах.
Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц :

Единица экспозиционной дозы — Рентген (Р). Рентген — это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
соответствует 2.08·10 9 пар ионов (2.08·10 9 = 1/(4.8·10 -10 )). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная :
(2.08·10 9 )·33.85·(1.6·10 -12 ) = 0.113 эрг,
а одному грамму воздуха :

Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.
Поглощенная доза (D) — основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме :

Единица поглощенной дозы — Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.
Эквивалентная доза (Н). Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы Dr, созданной облучением — r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель wr (называемый еще — коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Весовые множители излучения

Вид излучения и диапазон энергий

Весовой множитель Фотоны всех энергий

1 Электроны и мюоны всех энергий

1 Нейтроны с энергией 20 МэВ

5 Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)

5 альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра

Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Еэфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов — злокачественных новообразований.
Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

где wt — тканевый весовой множитель (таблица 12), а Ht -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани — t. Единица эффективной эквивалентной дозы — Зиверт.

Значения тканевых весовых множителей wt для различных органов и тканей. Ткань или орган wt Ткань или орган wt Половые железы 0.20 Печень 0.05 Красный костный мозг 0.12 Пищевод 0.05 Толстый кишечник 0.12 Щитовидная железа 0.05 Легкие 0.12 Кожа 0.01 Желудок 0.12 Поверхность костей 0.01 Мочевой пузырь 0.05 Остальные органы 0.05 Молочные железы 0.05

где N(E) — число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
(чел-Зв).
Радионуклиды — радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов — и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды
(и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.
Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением :

где — средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl.
Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:
1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую .
Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

Средние значения величины линейной передачи энергии L и
пробега R для электронов, протонов и альфа-частиц в мягкой ткани.
Частица Е, МэВ L, кэВ/мкм R, мкм
Электрон 0.01 2.3 1
0.1 0.42 180
1.0 0.25 5000
Протон 0.1 90 3
2.0 16 80
5.0 8 350
100.0 4 1400
α -частица 0.1 260 1
5.0 95 35

По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Зависимость весового множителя излучения wr от линейной
передачи энергии ионизирующего излучения L для воды.
L, кэВ/мкм 175
wr 1 2 5 10 20

Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) — лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения — лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
Категория В облучаемых лиц или население — население страны, республики, края или области.
Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.
Устанавливается три группы критических органов:
1 группа — все тело, гонады и красный костный мозг.
2 группа — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
3 группа — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения (бэр/год).

Категории лиц Группы критических органов 1 2 3 Категория А, предельно допустимая доза (ПДД) 5 15 30 Категория Б, предел дозы(ПД) 0.5 1.5 3

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
Для категории А (персонала) установлены:
— предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
— допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДСА;
— допустимая мощность дозы излучения ДМДА;
— допустимая плотность потока частиц ДППА;
— допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДКА;
— допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗА .
Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
— предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
— допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДКБ в атмосферном воздухе и воде;
— допустимая мощность дозы ДМДБ;
— допустимая плотность потока частиц ДППБ;
— допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗБ .
Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
«Нормах радиационной безопасности».

Источник

Единицы измерения ионизирующих излучений

Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Это мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия рентгеновского или гамма-излучений, определяемая суммарным зарядом ионов (количество энергии ионизирующего излучения), образованным в единице массы воздуха за все время облучения.

Мощность экспозиционной дозы – экспозиционная доза в единицу времени. После 1 января 1990 г. не рекомендуется пользоваться понятием экспозиционной дозы и ее мощности.

Поглощенная доза – количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное единицей массы облучаемого вещества или тела человека за все время облучения. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества. Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность поглощенной дозы – это поглощенная доза в единицу времени.

Эквивалентная доза – это доза, учитывающая различное действие видов излучения – α, β, γ, nо (поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества для данного вида излучения). Коэффициент качества излучения составляет: для рентгеновского, гамма- и бета-излучений – 1, для нейтронов – 10, для альфа-излучения – 20. Таким образом, при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают соответственно в 10 и 20 раз больший поражающий эффект.

Мощность эквивалентной дозы – эквивалентная доза за единицу времени.

Эффективная доза – эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий радиочувствительность различных органов человека.

Основные дозиметрические величины и единицы их измерения представлены в табл. 1.

Таблица 1.Дозиметрические величины и единицы их измерения

Параметр Единица в СИ Внесистемная единица Примечания
Активность распада Беккерель (Бк) Кюри (Ки) 1 Бк = 1 расп/сек 1 Ки = 37*109 расп/сек
Экспозиционная доза Кл/кг (Кулон/кг) Рентген (Р) 1 Р = 2,58 х 10-4 Кл/кг 1 Кл/кг = 3,88х103 Р
Мощность экспозиционной дозы Кл/кг·с А/кг (Ампер/кг) Р/с Р/ч 1 Р/с = 2,58х10-4 А/кг
Поглощенная доза Грей (Гр) Рад 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад
Мощность поглощенной дозы Гр/с Рад/с 1 Гр/с = 100 рад/с
Эквивалентная доза Зиверт (Зв) Бэр 1 Зв = 1 Гр = 100 Бэр = 100 Р 1 Бэр = 1 Рад
Мощность эквивалентной дозы Бэр/с Зв/с
Эффективная доза Бэр Зв (Зиверт)

Примечание. Так как коэффициент качества гамма-излучения равен единице, то при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр ≈ 100 рад ≈ 100 бэр ≈ 100Р. Из этого следует, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционная дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

Источник

Единицы измерения ионизирующих излучений.

Для определения и учета величин, характеризующих ионизи­рующие излучения, введены понятия доз облучения п некоторых единиц измерения: экспозиционная доза излучений, поглощенная доза, эквивалентная доза.

Экспозиционная доза рентгеновского и гамма излучений — характеристика поля ионизирующего излучения, основанная на способности излучений ионизировать воздух. За единицу экспо­зиционной дозы в единицах SI принята такая доза, при которой в 1 кг сухого воздуха образуются ионы, несущие заряд в 1 Кл. электричества каждого знака. По сегодняшний день на практике широко применяется внесистемная единица для экспозиционной ‘ дозы — рентген (Р). 1 Р. соответствует излучению, при котором в 1 см 3 сухого воздуха образуется 1 единица заряда в системе «СГС, или что то.же самое — 2.08 * 10 9 пар ионов. 1 Р = 2,58* 10» 4 Кл/кг. 1Кл/кг. — — 3876 Р.

Для количественного измерения дозы излучения любого вида (включая рентгеновское и гамма-излучения) используется так называемая поглощенная доза — энергия излучения, поглощенная единицей массы облучаемой среды. В SI единицей поглощенной дозы является грей (Гр), равный 1 Дж/кг. Ранее используемая внесистемная единица поглощенной Дозы — рад, равна 0,01 Гр.

Поскольку различные виды ионизирующих излучений при одной и той же поглощенной дозе вызывают различные по тяже­сти поражения живой ткани, введено понятие о биологической (эквивалентной) дозе, единицей которого в SI является -зиверт (Зв) — такая поглощенная доза любого излучения, которая при хроническом облучении вызывает такой же биологический эф­фект, как 1 Гр поглощенной дозы рентгеновского или гамма- излучения. Па практике встречается внесистемная единица экви­валентном дозы — бэр (биологический эквивалент рада), равная 0,01 Зв.

Для сравнения биологического действия различных видов ионизирующего излучения используется коэффициент относи­тельной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент

качества (КК) излучения, показывающий, во сколько раз биоло­гическое действие данного, вида излучения больше действия гам­ма- излучения: бета- частицы — 1;. лоток нейтронов и протонов (в зависимости от величины энергии) — от З.до 10, поток альфа- час­тиц — около 20.

Скорость набора дозы ионизирующих излучений характери­зуется мощностью, дозы, определяемой как отношение величины набранной дозы ко времени, за которое она была получена.

Единицей мощности поглощенной дозы в единицах SI явля­ется 1 Гр/с, эквивалентной дозы — 1 Зв/с, экспозиционной дозы — 1 Кд/кг*с = 1 А/кг. В практике дозиметрии широко применяются внесистемные единицы мощности дозы — 1 Р/ч, 1 Гр/ч, 1 мкР/ч, 1 рад/год и другие единицы, образованные аналогичным образом.

Мерой. количества радиоактивного вещества, выражаемой числом радиоактивных превращений в единицу, времени является активность. В SI за единицу активности принято 1 ядерное пре- — вращение в секунду (расп./с). Эта единица получила название беккерель (Бк), Внесистемной единицей измерения активности является, кюри, (Ки). Кюри — это активность такого количества вещества в котором происходит 3,7*Ю 10 актов распада в; .1с (3,7* 10 10 Бк). 1 Ки. соответствует активности 1,г. радия. Удельная активность может быть выражена различными единицами изме­рений: Бк/мл, Бк/г, Бк/см, Ки/л, Ки/кг, Бк/м 3 и т.д.

| следующая лекция ==>
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ. Изучение процесса осаждения | ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ, ХИМИЧЕСКОЙ И БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Дата добавления: 2016-03-15 ; просмотров: 823 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Единицы измерения радиоактивного излучения

Многие сталкиваются с трудностями при определении единиц измерения радиоактивного излучения и практическом использовании полученных значений. Сложности возникают не только из-за их большого разнообразия: беккерели, кюри, зиверты, рентгены, рады, кулоны, ремы и др., но и из-за того, что не все используемые величины связаны между собой кратными соотношениями и при необходимости могут переводиться из одних в другие.

Как разобраться?

Все довольно просто, если отдельно рассматривать единицы, связанные с радиоактивностью, как физическим явлением, и величины, измеряющие воздействие этого явления (ионизирующего излучения) на живые организмы и окружающую среду. А также, если не забывать о внесистемных единицах и единицах радиоактивности, действующих в системе СИ (Международная система единиц), которая была введена в 1982 году и обязательна к использованию во всех учреждениях и предприятиях.

Внесистемная (старая) единица измерения радиоактивности

Кюри (Ки) – первая единица радиоактивности, измеряющая активность 1 грамма чистого радия. Введенная с 1910 года и названная в честь французских ученых К. и М. Кюри, она не связана с какой-либо системой измерения и в последнее время утратила свое практическое значение. В России же кюри, несмотря на действующую систему СИ, разрешенная к использованию в области ядерной физики и медицины без срока ограничения.

Единицы радиоактивности в системе СИ

В СИ используется другая величина – беккерель (Бк), которая определяет распад одного ядра в секунду. Беккерель более удобен в расчетах, чем кюри, поскольку имеет не такие большие значения и позволяет без сложных математических действий по радиоактивности радионуклида определить его количество. Высчитав количество распадов 1 г радона, легко установить соотношение между Ки и Бк: 1 Ки = 3,7*1010 Бк, а также определить активность любого другого радиоактивного элемента.

Измерение ионизирующих излучений

С открытием радия было обнаружено, что излучение радиоактивных веществ влияет на живые организмы и вызывает биологические эффекты, сходные с действием рентгеновского облучения. Появилось такое понятие, как доза ионизирующего излучения – величина, которая позволяет оценивать воздействие радиационного облучения на организмы и вещества. В зависимости от особенностей облучения, выделяют эквивалентную, поглощенную и экспозиционную дозы:

  1. Экспозиционная доза – показатель ионизации воздуха, возникающей под действием гамма- и рентгеновских лучей, определяется количеством образовавшихся ионов радионуклидов в 1 куб. см. воздуха при нормальных условиях. В системе СИ она измеряется в кулонах (Кл), но существует и внесистемная единица – рентген (Р). Один рентген – большая величина, поэтому удобнее на практике использовать ее миллионную (мкР) или тысячную (мР) доли. Между единицами экспозиционной дозы установлено следующее соотношения: 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг.
  2. Поглощенная доза – энергия альфа-, бета- и гамма-излучения, поглощенная и накопленная единицей массы вещества. В международной системе СИ для нее введена следующая единица измерения – грей (Гр), хотя до сих пор в отдельных областях, например в радиационной гигиене и в радиобиологии широко используется внесистемная единица – рад (Р). Между этими величинами имеется такое соответствие: 1 Рад = 10-2 Гр.
  3. Эквивалентная доза – поглощенная доза ионизирующего излучения, учитывающая степень его воздействия на живую ткань. Поскольку одинаковые дозы альфа-, бета- или гамма-излучения оказывают разный биологический ущерб, введен так называемый КК –коэффициент качества. Для получения эквивалентной дозы необходимо поглощенную дозу, полученную от определенного вида излучения, умножить на этот коэффициент. Измеряется эквивалентная доза в берах (Бэр) и зивертах (Зв), обе эти единицы взаимозаменяемы, переводятся из одной в другую таким образом: 1 Зв = 100 Бэр (Рем).

В системе СИ используется зиверт – эквивалентная доза конкретного ионизирующего излучения, поглощенная одним килограммом биологической ткани. Для пересчета греев в зиверты следует учесть коэффициент относительной биологической активности (ОБЭ), который равен:

  • для альфа-частиц – 10-20;
  • для гамма- и бета-излучения – 1;
  • для протонов – 5-10;
  • для нейтронов со скоростью до 10 кэВ – 3-5;
  • для нейтронов со скоростью больше 10 кэВ: 10-20;
  • для тяжелых ядер – 20.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) или рем (в английском языке rem – Roentgen Equivalent of Man) – внесистемная единица эквивалентной дозы. Поскольку альфа-излучение наносит больший ущерб, то для получения результата в ремах, необходимо измеренную радиоактивность в радах умножить на коэффициент, равный двадцати. При определении гамма- или бета-излучения перевод величин не требуется, поскольку ремы и рады равны друг другу.

Источник

Единицы ионизирующих излучений

Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически появилась единица «рентген». Эта единица определяется как доза рентгеновского или гамма—излучения в воздухе, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 0, 001293 г воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в 1 эл.-ст. ед. ионов каждого знака. (Здесь 0,001293 г — масса 1 см 3 атмосферного воздуха при 0° С и давлении 760 мм рт. ст.).

Экспозиционная доза мера ионизационного действия рентгеновского или гамма-излучений, определяемая по ионизации воздуха.

В СИ единицей экспозиционной дозы является «один кулон на килограмм» (Кл/кг). Внесистемной единицей является «рентген» (Р), 1 Р = 2,58 х 10 -4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг = 3,88х10 3 Р.

Мощность экспозиционной дозы приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ — «ампер на килограмм» (А/кг). Однако в большинстве случаев на практике пользуются внесистемной единицей «рентген в секунду» (Р/с) или «рентген в час» (Р/ч).

Поглощенная доза энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. Чем продолжительнее время облучения, тем больше поглощенная доза. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества.

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 основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность поглощенной дозы это 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» (Гр/с). Это такая мощность поглощенной дозы облучения, при которой за 1 с в веществе создается доза облучения 1 Гр.

На практике для оценки поглощенной дозы широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы «рад в час» (рад/ч) или «рад в секунду» (рад/с).

Эквивалентная доза это понятие, введенное для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений. Определяется она по формуле: Дэкв = Q* Д, где Д — поглощенная доза данного вида излучения, Q — коэффициент качества излучения, который составляет для рентгеновского, гамма- и бета—излучений — 1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 мэв — 10, для альфа—излучения с энергией менее 10 Мэв — 20. Из приведенных данных 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).

Бэр (биологический эквивалент рентгена) — это внесистемная единица эквивалентной дозы. Бэр — такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма—излучения. Поскольку коэффициент качества гамма-излучения равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1рад=1Р.

Мощность эквивалентной дозы отношение приращения эквивалентной дозы за единицу времени и выражается в «зивертах в секунду» (Зв/с). Поскольку время пребывания человека в поле облучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражать мощность эквивалентной дозы в «микрозивертах в час» (мкЗв/ч).

Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эффекты 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 (бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь.

Основные дозиметрические величины и единицы их измерения представлены в таблице 1.

Дозиметрические величины и единицы их измерения

Величина Единица в СИ Внесистемная единица Примечания
Активность Беккерель (Бк) Кюри (Ки) 1 Бк = 1 расп/с
Поглощенная доза Грей(Гр) рад 1Гр= 100 рад 1рад=10 -2 Дж/кг = 10 -2 Гр
Мощность поглощенной дозы Гр/с рад/с 1 Гр/с = =100рад/с
Эквивалентная доза Зиверт (Зв) бэр (биологический эквивалент рентгена) 1 Зв = 1 Гр 1 Зв = 100 бэр = = 100р 1бэр=10 -2 Зв
Экспозиционная доза Кл/кг (кулон на килограмм) Рентген (Р) lP = 2,58xl0 -4 Кл/кг 1 Кл/кг = =3,88х10 3 Р
Мощность экспозиционной дозы А/кг (ампер на килограмм) Рентген в секунду (Р/с) lP/c = 2,58xl0 -4 А/кг 1 А/кг = = 3,88х10 3 Р/с

Дата добавления: 2015-08-14 ; просмотров: 1118 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Единицы измерения ионизирующих излучений. Дозиметрические величины

В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простая единица измерения – один распад в секунду (расп/с). В системе СИ она получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля, в том числе и в Чернобыле, до последнего времени широко использовалась внесистемная единица активности – кюри (Ки). Один кюриэто 3,7×10 10 ядерных превращений в секунду.

Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/г, кБк/кг и т.п. (удельная активность). На единицу объема – Ки/м 3 , мКи/л, Бк/см 3 и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади – Ки/км 2 , мКи/см 2 и т.п.

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

Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза всегда 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. Для измерения 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,

Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – превращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе СИ – грей в секунду. Это 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

где Д – поглощенная доза данного вида излу­чения; Q – коэффициент качества излучения.

Для различных видов иони­зирующих излучений с неизвестным спектральным составом приняты значения Q: рентгеновского и гамма-излучения – Q = 1, бета-излучения – Q = 1, нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ – Q = 10, альфа-излучения с энергией менее 10 МэВ – Q = 20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают соответственно в 10 и в 20 раз больший поражающий эффект. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Один зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q = 1 получаем

.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) – это внесистемная единица экви­валентной дозы. Поглощенная доза любого излучения в 1 бэр 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 экспозиционная 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 выражать мощность эквива­лентной дозы в микрозивертах в час.

Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эффекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а 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, плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) – от 0,3 до 0,5 мЗв/год. 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 системе СИ единицей экспозиционной дозы является один кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица – рентген (Р),

1 Р =2,58×10 4 Кл/кг.

Для удобства в работе при пересчете 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),

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.

При коэффициенте качества, равном единице,

1 Зв = 1 Гр ≈ 100 рад ≈ 100 бэр ≈ 100Р.

Производные единицы зиверта – миллизиверт (м3в) и микрозиверт (мкЗв):

Источники и особенности радиоактивных загрязнений. Классификация источников радиоактивных загрязнений

Радиоактивное загрязнение происходит по трем причинам: в результате ядерного взрыва, аварии на АЭС или другой ядерной энергетической установке, а также как следствие безответственного хранения и халатного обращения с радиоактивными препара­тами в медицине, научных учреждениях и промышленности. Радиоактивному загрязнению подвергается все: местность, растительность, люди, животные, здания и сооружения, транспорт и техника, приборы и оборудование, продукты питания, фураж и вода. Заражаются как наружные поверхности, так и все то, что находится внутри жилых и производственных помещений. Особенно опасно загрязнение пищеблоков, медицинских учреждений, пред­приятий пищевой промышленности.

Наиболее крупные радиоактивные частицы оседают на землю, а затем колесами транспорта, сельскохозяйственной техники, на ногах людей и животных переносятся с одного места на другое, расширяя тем самым зону заражения. Частицы поменьше в виде пыли разносятся потоками воздуха во все мыслимые и немыслимые места: в квартиры, на чердаки, в подвалы, склады, дворовые постройки, кабины машин, уличные туалеты и т.д. Частицы еще более мелкие в виде аэрозолей витают в воздухе, а следовательно, попадают в органы дыхания человека и животных. Удалить, убрать эти частицы чрезвычайно трудно, вот почему они представляют довольно серьезную опасность.

Идеально ровных поверхностей практически не существует. Поэтому радиоактивные частицы, оседая на поверхности, проникают в щели, трещины, выемки, различные поры. Возьмем шиферные крыши, кирпичные стены, асфальтовые покрытия – все это прекрасно воспринимает, как бы впитывает в себя эту зараженность. Поры могут быть чрезвычайно мелкими, измеряться микронами, но в них проникают как твердые, так и жидкие частицы.

Радиоактивное загрязнение за счет пор и проникновения радионуклидов вглубь материала было особенно характерно для радиоактивных частиц при ава­рии в Чернобыле. По мере увеличения времени, в течение которого длится загрязнение, все возрастающий процесс глубинного загрязнения требует значительных затрат и особых способов дезактивации.

Дождь, работа червей, муравьев увеличивают проникновение радионуклидов в почву до 30 см. Значительное количество радиоактив­ных частиц попадает в воду непосредственно при оседании или смы­вается паводковыми водами, дождями в реку, водохранилище, озеро, пруд. Но и здесь наиболее крупные пылинки оседают на дно, а более легкие уносятся токами воды вниз по течению, хотя и теряя плотность заражения, но в тоже время разнося его все дальше и дальше.

Внешняя поверхность здания или сооружения заражается тоже не одинаково. Прежде всего это зависит от того, какая она: горизонтальная, наклонная или вертикальная. Конечно, на горизонтальной поверхности зараженность будет выше, и по мере увеличения угла до 90° происходит ее снижение.

При авариях на АЭС наиболее сильному загрязнению подвергаются прилегающие к объекту территории. По мере удаления мощность дозы (МД) радиоактивного загрязнения падает. Однако после событий 26 апреля 1986 г. в Чернобыле мельчайшие частицы (радионуклиды) пересекали границы Польши, Швеции, Финляндии, Болгарии, Румынии, Венгрии и других стран. Наибольший уровень загрязненности отмечался в Швеции и Польше.

Значительное ухудшение радиационной обстановки происходит за счет ветрового переноса радиоактивных веществ, а также в результате перемещения людей и техники. Происходит так называемое вторичное загрязнение. На чистую местность на колесах машин, гусеницах тракторов, ногах людей, животных переносятся более высокоактивные частицы. Вторичное заражение получают самосвалы, бульдозеры, погрузчики – вся та техника, которая была задействована на снятии и перевозке зараженного грунта. Опыт Чернобыля показал, что один и тот же объект может за счет вторичных процессов загрязняться несколько раз. При пожаре леса радионуклиды превращаются в дым и золу, загрязняя воздух и поверхность земли. Если затопить печь загрязненными дровами, то на многие годы дымоход станет радиоактивным, да еще практически не поддающимся дезактивации.

Пыль – один из трудных и опасных врагов при борьбе с радиоактивным загрязнением. Она поднимается сильным ветром, образуется при движении наземного транспорта, особенно по проселочным дорогам, при снятии загрязненного грунта, взлете и посадке вертолетов. Ветер разносит радионуклиды на большие расстояния, заражая все новые и новые территории.

Одной из важнейших составляющих радиационной безопасности является ликвидация или минимизация последствий радиоактивных (РА) загрязнений от различных источников. За прошедшие 100 лет с момента начала работы с радиоактивными веществами число источников РА загрязнений значительно увеличилось.

В зависимости от условий образования таких веществ и последствий их воздействия на окружающую среду источники РА загрязнений можно классифицировать на производственные, аварийные и связанные с наличием арсенала ядерных боеприпасов (рис. 17). Производственные РА загрязнения возникают на предприятиях атомной энергетики, при снятии с эксплуатации отработавших ядерных энергетических установок (ЯЭУ), а аварийные могут быть локальными и массовыми. Таким образом, возможны пять различных вариантов РА загрязнения объектов, каждый из которых имеет свои особенности. Рассмотрим их более подробно.

К производственным относятся РА загрязнения, связанные с эксплуатацией ЯЭУ и получением ядерного топлива, с транспортировкой и захоронением РА отходов. В последнее десятилетие возникла новая отрасль производственной дезактивации в связи с ликвидацией выработавших свой ресурс реакторов. В течение ближайших тридцати лет более 350 реакторов должны быть сняты с эксплуатации, подвергнуты демонтажу и дезактивации. Ежегодно образуется огромное количество радиоак­тивных отходов – от 100 до 460 м 3 (что примерно эквивалентно емкости двадцати пяти двадцатитонных железнодорожных вагонов).

Аварии создают чрезвычайные ситуации и требуют принятия незамедлительных и действенных мер по ликвидации их последствий. Остановимся более подробно на особенностях аварийных РА загрязнений, которые могут быть локальными и массовыми.

Массовыми следует считать такие загрязнения, которые опасны для населения, требуют частичной или полной его эвакуации.

Массовые загрязнения могут быть вызваны захоронением РВ без соблюдения мер предосторожности, правил радиационной безопасности. На заре атомного века огромное количество РА отходов закапывалось или просто сбрасывалось в водоемы.

Сброс радиоактивных отходов в реку Теча на Урале привел к загрязнению пойменных участков местности и донных отложений. Подобные явления происходят и на морских акваториях. Так, на Дальнем Востоке в прибрежных морях активность затопленных твердых отходов более 6 кКи, а жидких отходов слито свыше 12 кКи.

Массовые РА загрязнения могут возникнуть при авариях на космических объектах, содержащих ядерные материалы, несгоревшие фрагменты реакторов или изотопных батарей. Они способны распространяться на большие территории, охватывая континенты. Так, еще в 1964 г. произошла авария спутника США, и 70% плутония-238 выпало в Южном полушарии. Авария советского спутника привела к незначительному заражению части тер­ритории Канады. Глубокий вакуум и большой суточный перепад температур создают пред­посылки для РА загрязнения самих космических аппаратов.

Локальные загрязнения обычно не распространяются за пределы административного образования (префектуры, района, квартала), промышленного или другого объекта (здания, помеще­ния, свалки, отсека подводной лодки, надводного корабля). Обеззараживаются они обычно с привлечением местных средств. Эвакуация жителей района, населенного пункта в таких случаях не требуется. В свою очередь локальные загрязнения могут быть точечными, площадными и объемными.

Точечные возникают в тех случаях, когда РА препарат находится в пробирках или какой-либо другой упаковке.

Площадные распространяются на определенное расстояние от источника. Например, в результате аварии радиотерапевтической установки в 1987 г. в г. Гояния (Бразилия) 19,26 граммов порошка, содержащего радионуклиды цезия, попали в больничные помещения и были разнесены на большие расстояния от больницы. В 1994 г. в Омске на свалке был обнаружен шлак с радионуклидами цезия, который попал туда после переплавки металлолома, содержащего радиоактивный препарат. Помимо печи для переплавки, радиоактивному загрязнению подверглись при вывозе шлака трасса и кузова автомобилей.

Площадные РА загрязнения возникают в населенных пунктах, причем при обстоятельствах, не поддающихся прогнозированию. Так, в 1996 г. ядерные контрабандисты похитили с Игналинской АЭС (Литва) 100 кг урана и пытались перевезти его в обыкновенном такси. Со склада асфальтобетонного завода в поселке Прибрежный около Калининграда пропали цилиндрические контейнеры с высокоактивными веществами, но их удалось вовремя обнаружить.

РА загрязнения воздуха и водоемов относятся к объемным. Так, в октябре 1995 г. на АЭС у г. Картпул в Великобритании возник пожар, который сопровождался выбросом охлаждающего газа и утечкой радиации, к счастью, незначительной.

РА загрязнения происходят в результате наземных и подземных взрывов ядерных боеприпасов. В течение 1945 – 1989 гг. в атмосфере было проведено 397 испытательных ядерных взрывов. Некоторая часть радионуклидов (РН) циркулирует в околоземном пространстве и сегодня, но доза их незначительна – не превышает 1% от естественного фона.

Вместе с тем следует напомнить, что в мире было проведено огромное количество испытательных ядерных взрывов. Например, США взорвали 1054 устройства, СССР – 715, Франция – 196 (последний – 28 января 1997 г.), Великобритания – 45, Китай – 45 (после­дний – 29 июля 1996 г.). В мае 1998 г. сначала Индия, а потом и Пакистан произвели по 5 подземных ядерных взрывов. По оценке ученых, они уже сегодня могут иметь по 10 атомных бомб. Не отстает и Израиль. Как полагают, он уже имеет до 100 бомб. Но самое пе­чальное то, что эти страны не подписывают договор о нераспространении ядерного оружия (т.е. о его запрещении). Надо учитывать, что ликвидация части ядерного арсенала, которая проводится в соответствии с международными соглашениями, также связана с возможностью РА загрязнений.

Перечисленные примеры убедительно свидетельствуют, что источники радиоактивных загрязнений не являются лишь отечественным «национальным достоянием»: они не име­ют границ, т.е. носят «интернациональный» характер.

Следует предостеречь от крайностей в оценке радиационной опасности. С одной стороны, нельзя ею пренебрегать, а с другой – не следует преувеличивать ее опасность (впадать в радиофобию). Только разумное и грамотное отношение к специфике РА загрязнений с учетом возможных последствий может обеспечить надлежащее выполнение требований радиационной безопасности.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector