Вопросы.

1. В чем причина негативного воздействия радиации на живые существа?

Ионизирующее излучение проходя через живую ткань выбивает электроны из молекул и атомов, разрушает ее, что негативно сказывается на здоровье человека.

2. Что называется поглощенной дозой излучения? По какой формуле она определяется и в каких единицах измеряется?

3. При большей или меньшей дозе излучение наносит организму больший вред, если все остальные условия одинаковы?

При большей дозе облучения вред больше.

4. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Приведите примеры.

Разные виды ионизирующих излучений оказывают различный по величине биологический эффект. Для α- излучения он в 20 раз больше чем для γ- излучения.

5. Что показывает коэффициент качества излучения? Чему он равен для α-, β-, γ- и рентгеновского излучений?

Коэффициент качества К показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия γ- излучения. Для одинаково поглощенной дозы β-, γ и рентгеновского излучения он принимается равным 1, а для α- излучения он равен 20.

6. В связи с чем и для чего была введена величина, называемая эквивалентной дозой излучения? По какой формуле она определяется и в каких единицах измеряется?

Эквивалентная доза излучения Н была введена для оценки меры воздействия разных видов излучения. Она вычисляется по формуле Н= D * К, где Н - эквивалентная доза излучения, D- поглощенная доза излучения, К- коэффициент качества, и в системе СИ её единицей измерения служит зиверт (Зв).

7. Какой еще фактор (помимо энергии, вида излучения и массы тела) следует учитывать при оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм?

При оценке воздействия ионизирующего излучения на живой организм следует принимать во внимание также время его воздействия, т.к. дозы облучения накапливаются, а также различную чувствительность частей тела к этому излучению, учитываемую с помощью коэффициента радиационного риска.

8. Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?

9. Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.

Для защиты от радиоактивности следует избегать контактов с такими веществами, не в коем случае не брать их в руки, остерегаться попадания внутрь. Во всех случаях радиоактивное излучение, в зависимости от своей природы, обладает разной проникающей способностью, для одних видов излучения достаточно избегать прямого контакта (α- излучение), защитой от других могут служить расстояние или тонкие слои поглотителя (стены домов, металлический корпус машины) или толстые слои бетона или свинца (жесткое γ- излучение).

Повреждения, вызванные в живом организме радиацией, изменения в облучаемых материалах с целью получения новых свойств будут тем больше, чем больше энергии излучение передает тканям, материалам. Количество такой переданной облучаемому объекту энергии характеризуют физической величиной, называемой дозой . Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри него (в результате попадания с пищей, водой или воздухом).

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой .

Но по величине поглощенной дозы еще нельзя предсказать последствия облучения. При одинаковой поглощенной дозе α - излучение гораздо опаснее β - или γ - излучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой ; ее измеряют в зивертах (Зв).

Следует учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений.

Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными коэффициентами. Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу , отражающую суммарный эффект облучения для организма; она также измеряется в зивертах.

В дозиметрии определено еще и понятие мощность дозы - доза облучения (поглощенная или эквивалентная) за единицу времени. Длительные исследования действия излучений на организм человека позволили установить "безопасное" значение мощности эквивалентной дозы. Международной комиссией оно установлено равным 0.02 Зв в год для профессионалов, работающих с излучениями и проходящих регулярные медицинские обследования, и в четыре раза меньшим 0.005 Зв в год для остального населения. Эти значения безопасны в том смысле, что современная медицина не может обнаружить ни немедленных, ни отдаленных последствий такого облучения.

Единицы измерения доз ионизирующей радиации в системе СИ

Активность радионуклида измеряется в беккерелях (Бк, Bq): 1 Бк соответствует 1 распаду в 1 с для любого радионуклида.

Поглощенная доза равна количеству энергии, поглощенной единицей массы облучаемого тела, и измеряется в грэях (Гр, Gy): 1 Гр = 1 Дж/кг.

Эквивалентная доза определяется по поглощенной дозе умножением ее на коэффициент К , зависящий от вида излучения, и измеряется в зивертах (Зв, Zv): 1 Зв = K×1 Гр.

Приведем некоторые широко распространенные внесистемные единицы и их связь с единицами СИ:
кюри (Ки, Cu), единица активности изотопа:
1 Ки = 3.7·10 10 Бк;
рад (рад, rad), единица поглощенной дозы излучения:
1 рад = 0.01 Гр;
бэр (бэр, rem), единица эквивалентной дозы:
1 бэр = 0.01 Зв.

Эта статья посвящена теме поглощенной дозы излучения (и-ния), ионизирующему излучению и их видам. Здесь содержится информация о разнообразии, природе, источниках, способах вычисления, единицах измерения поглощенной дозы излучения и многом другом.

Понятие о поглощенной дозе излучения

Доза излучения - это величина, которой пользуются такие науки как, физика и радиобиология, для того чтобы оценить степень воздействия излучения ионизирующего типа на ткани живых организмов, процессы их жизнедеятельности, а также на вещества. Что называется поглощенной дозой излучения, каково ее значение, форма воздействия и разнообразие форм? Главным образом она представлена в форме взаимодействия между средой и ионизирующим излучением, а носит название ионизационного эффекта.

Поглощенная имеет свои способы и единицы измерения, а сложность и разнообразие протекающих процессов при воздействии излучения порождают некоторое видовое разнообразие в формах поглощенной дозы.

Ионизирующая форма излучения

Ионизирующее излучение - это поток различных видов элементарных частиц, фотонов или осколков образованных в результате атомного деления и способных вызывать ионизацию у вещества. Ультрафиолетовое излучение, как и видимая форма света к такому виду излучения не относится, также к ним не относятся излучение инфракрасного типа и выделяемое радиодиапазонами, что связано с их малым количеством энергии, не хватающим для создания атомной и молекулярной ионизации в главном состоянии.

Ионизирующий вид излучения, его природа и источники

Поглощенная доза ионизирующего излучения может измеряться в различных единицах СИ, и зависит от природы излучения. Самые значимые виды излучения: гамма-излучение, бета-частицы позитронов и электронов, нейтронное, ионное (включая альфа-частицы), рентгеновское, электромагнитное с короткими волнами (фотоны с высокой энергией) и мюонное.

Природа источников ионизирующего излучения может быть самой разнообразной, например: спонтанно произошедший радионуклидный распад, реакции термоядерного характера, лучи из космоса, искусственно созданные радионуклиды, реакторы ядерного типа, ускоритель элементарных частиц и даже аппарат, предназначенный для рентгена.

Каким образом воздействует ионизирующее излучение

В зависимости от механизма, по которому взаимодействуют, вещество и ионизирующее излучение, можно выделить непосредственный поток частичек заряженного типа и излучение, воздействующее косвенно, другими словами, фотонный или протонный поток, нейтральных частичек поток. Устройство образования позволяет выделить первичную и вторичную форму ионизирующего излучения. Мощность поглощенной дозы излучения определяется в соответствии с видом излучения, которому подвергается вещество, например, сила воздействия эффективной дозы лучей из космоса на земной поверхности, за пределами укрытия, равна 0.036 мкЗв/ч. Стоит также понимать, что тип измерения дозы и-ния и его показатель зависят от суммы некоторого множества факторов, говоря о космических лучах, это также зависит от широты геомагнитного вида и положения цикла одиннадцатилетней активности солнца.

Диапазон энергии ионизирующих частиц находится в диапазоне показателей от пары сотен электронвольт и доходит к показателям в 10 15-20 электрон-вольт. Длина пробега и способность к проникновению могут сильно отличаться, и лежать в пределах от нескольких микрометров, до тысяч и более километров.

Ознакомление с экспозиционной дозой

Эффект ионизации считается основной характеристикой формы взаимодействия излучения со средой. На начальном периоде становления радиационной дозиметрии в основном изучалось и-ние, электромагнитные волны которого лежали в пределах показателей между ультрафиолетовым и гамма-излучением, в силу того, что оно, широко распространенное в воздухе. Поэтому количественной мерой излучения для поля служил уровень ионизации воздуха. Такая мера стала основой для создания экспозиционной дозы, определяемой ионизацией воздуха в условиях обычного атмосферного давления, при этом сам воздух должен быть сухим.

Экспозиционная поглощенная доза излучения служит средством определения ионизирующих возможностей излучения рентгеновских лучей и гамма-лучей, показывает излучаемую энергию, что перетерпев превращение, стала кинетической энергией заряженных частичек в доле массы воздуха атмосферы.

Единица измерения поглощенной дозы излучения для экспозиционного типа - это кулон, компонент системы СИ, деленный на кг (Кл/кг). Вид внесистемной единицы измерения - рентген (Р). Один кулон/кг соответствует 3876 рентгенам.

Поглощенное количество

Поглощенная доза из-ния, как четкое определение, стало необходимым человеку в связи с разнообразием возможных форм воздействия того или иного излучения на ткани живых существ и даже неживых структур. Расширяясь, известный круг ионизирующих видов и-ния, показал что, степень влияния и воздействия может быть самой разнообразной и не подлежит обычному определению. Дать начало химико-физическим изменениям в тканях и вещества, подвергаемых облучению, может лишь конкретное количество поглощенной энергии излучения ионизирующего типа. Само число необходимое для запуска таких изменений зависит уже от вида излучения. Поглощенная доза и-ния возникла именно по этой причине. По сути, это энергетическая величина, которая подверглась поглощению единицей вещества и соответствует отношению энергии ионизирующего типа, что была поглощена и массой субъекта или объекта, поглощающего излучение.

Измеряют поглощенную дозу при помощи единицы грей (Гр) - составной части системы Си. Один грей - это величина дозы, способной передать один джоуль ионизирующего излучения 1 килограмму массы. Рад - внесистемная единица измерения, по величине 1 Гр соответствует 100 рад.

Поглощенная доза в биологии

Искусственное облучение тканей животного и растительного происхождения наглядно продемонстрировало, что разные типы радиации, находясь в одинаковой поглощенной дозе, могут по-разному, влиять на организм и все биологические и химические процессы, происходящие в нем. Это вызвано разницей создаваемого количества ионов более легкими и тяжелыми частицами. За один и тот же путь вдоль ткани протон может создать ионов больше, чем электрон. Чем плотнее собираются частицы в результате ионизации, тем сильнее будет разрушительное воздействие излучение на организм, в условиях одинаковой поглощенной дозы. Именно в соответствии с этим явлением, разности в силе воздействия различных видов излучения на ткани, было введено в использование обозначение эквивалентной дозы излучения. поглощенного излучения - это данные о полученном организмом излучении, рассчитанные путем перемножения показателя поглощенной дозы и особого коэффициента, который называют относительным биологическим коэффициентом эффективности (ОБЭ). Но также он часто именуется как коэффициент качества.

Единицы поглощенной дозы излучения эквивалентного типа измеряются в СИ, а именно в зивертах (Зв). Один Зв равен соответствующей дозе какого-либо излучения, которое поглощается одним килограммом ткани биологического происхождения и вызывает эффект равный воздействию 1 Гр излучения фотонного типа. Бэр - используют в качестве внесистемного измерительного показателя биологической (эквивалентной) поглощенной дозы. 1 Зв соответствует ста бэрам.

Эффективная форма дозы

Эффективная доза - это показатель величины, которым пользуются как мерой риска появления дальних последствий человеческого облучения, его отдельных частей организма начиная от тканей и заканчивая органами. При этом учитывается его индивидуальная радиочувствительность. Поглощенная доза излучения равна произведению биологической дозы в частях организма на определенный взвешиваемый коэффициент.

Разные человеческие ткани и органы имеют отличающуюся радиационную восприимчивость. Некоторые органы могут при одном значении эквивалентного показателя поглощенной дозы подвергаться появлению рака вероятнее, чем другие, например, шанс такой болезни в щитовидной меньше, чем в легких. Потому человек пользуется созданным коэффициентом радиационного риска. КРР - это средство для определения дозы и-ния воздействующей на органы или ткани. Суммарный показатель степени влияния на организм эффективной дозы рассчитывается умножением числа соответствующего биологической дозе на КРР конкретного органа, ткани.

Понятие о коллективной дозе

Существует понятие о групповой дозе поглощения, что является суммой индивидуального множества эффективных значений дозы в конкретной группе субъектов за определенный временной промежуток. Расчеты можно произвести для любых населенных пунктов, вплоть до государств или целых материков. Для этого умножают среднюю эффективную дозу и общее число субъектов, подверженных воздействию излучения. Измеряют такой показатель поглощенной дозы при помощи человеко-зиверта (чел-Зв.).

Помимо вышеупомянутых форм поглощенных доз, выделяют еще: коммитментную, пороговую, коллективную, предотвращаемую, предельно допустимую, биологическую дозу гамма-нейтронного типа излучения, летально-минимальную.

Сила воздействия дозы и единицы измерения

Показатель интенсивности облучения - подстановка конкретной дозы под влияние определенного излучения за временную измерительную единицу. Этой величине присуща разность дозы (эквивалентной, поглощенной и др.) деленной на единицу измерения времени. Существует множество специально созданных единиц.

Поглощенная доза излучения определяется по формуле подходящей конкретному излучению и типу поглощаемого количества излучения (биологическому, поглощенному, экспозиционному и т.д.). Существует множество способов их вычисления, основанных на разных математических принципах, и используются различные измерительные единицы. Примерами измерительных единиц служат:

1. Интегральный вид - грей-килограмм в СИ, вне системы измеряется в рад-граммах.
2. Эквивалентный вид - зиверт в СИ, вне системы измеряется - в бэрах.
3. Экспозиционный вид - кулон-килограмм в СИ, вне системы измеряется - в рентгенах.

Существуют и другие измерительные единицы, соответствующие иным формам поглощенной дозы излучения.

Выводы

Анализируя данные статьи, можно заключить, что существует множество видов, как самого ионизирующего и-ния, так и форм его воздействия на вещества живой и неживой природы. Все они измеряются, как правило, в системе единиц СИ, и каждому виду соответствует определенная системная и несистемная измерительная единица. Источник их может быть самым разнообразным, как природным, так и искусственным, а само излучение играет важную биологическую роль.

Название происходит от фамилии Вильгельма Рентгена открывшего в 1895 году новый вид излучения. В 1895 году В.Груббе при работе с рентгеновскими лучами получил радиоактивный ожог рук, в 1896 г. А.Беккерель при работе с радием получил сильный ожог кожи. Термин "радиоактивность" предложен Марией Кюри. В 1898 г. она и ее муж Пьер Кю­ри отмечают, что после излучения уран превраща­ется в полоний и радий. Наукой предложено множество областей применения рентгеновского излучения: военная сфера, медицина, энергетика, биология. Создание ядерных зарядов основанных на цепной реакции, бомбар­дировка Хиросимы и Нагасаки, активные испытания ядерного оружия в ат­мосфере заставило более пристально изучать воздействие радиоактивных веществ на биосферу. С 1954 г. в СССР и в 1956 г. в Великобритании были пущены атомные электростанции. Промышленные аварии, катастрофа в Чернобыле в 1986 году, технические погрешности при исследованиях и, зачастую, элементарная безграмотность приводят к постоянному увеличению пострадавших от ионизирующего излучения в мирное время. Степень выраженности негативного воздействия радиации на организм напрямую зависит от отдаленности от очага поражения, длительности экспозиции, вида и мощности излучения, условий окружающей среды, наличия защитных сооружений и особенностей рельефа местности. Количество переданной организму энергии называется дозой.

Доза облу­чения - рентген (р). Дозе радиации 1 р соответствует образование в одном кубическом сан­тиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.

Поглощенная доза - это количество энергии ионизирующего излуче­ния, поглощенное единицей массы облученного организма. Измеряется в системе СИ в греях (Гр). Внесистемная единица поглощенной дозы рад (1 рад = 0,01 Гр). Аль­фа-излучение в 20 раз опаснее бетта- или гамма-излучений при равной поглощенной дозе. В связи с этим предложена эквивалентная доза.

Эквивалентная доза рассчитывается с учетом интенсивности повреждающего фактора разных видов излучений – умножается на соответствующий коэффициент. Ее измеряют в системе СИ в единицах, называемых зи­вертами (Зв). Внесистемные единицы эквивалентной дозы - бэр (1 бэр=0,01 Зв).

Эффективная эквивалентная доза - учитывает различную чувствительность тканей и орга­нов к ионизирующему излучению. Эквивалентная доза умножается на соответствующие коэффициенты для каждого вида органов и тканей, суммируется. (Организм в целом - 1,0 Красный костный мозг - 0,12 Яичники и семенники - 0,25 Молочная железа - 0,15 Легкие - 0,12 Щитовидная железа - 0,03 Костная ткань - 0.03 Другие органы - 0,3). Измеряется в зивертах.

Коллективная эффективная эквивалентная доза- суммируются индивидуальные эффективные эквивалентные доза, полученные группой людей.

Виды излучений:

l Альфа-частицы (ядра гелия) – проникают поверхностно до 0,07 мм, высока ионизация, опасны при инкорпорации

l Бета-частицы(электроны и позитроны) – проникают до 1 мм., менее ионизирующие

l Гамма- лучи (фотоны, кванты)- проникают на всю глубину, способны образовывать вторичные ионизирующие частицы

l Нейтроны- самое мощное и проникающее излучение

l Наведенная радиация, остаточная радиация

Наведенная радиоактивность обусловлена радиоак­тивными изотопами, образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элеме­нтов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва.

1.В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа?

Ионизирующее излучение проходя через жи­вую ткань выбивает электроны из молекул и ато­мов, разрушает ее, что негативно сказывается на здоровье человека.

2. Что называется поглощённой дозой излучения? При большей или меньшей дозе излучение наносит организму больший вред, если все остальные условия одинаковы?

3. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Приведите примеры.

Разные виды ионизирующих излучений ока­зывают различный по величине биологический эф­фект. Для а -излучения он в 20 раз больше чем дляϒ-излучения.

4. Что показывает коэффициент качества излучения? Какая величина называется эквивалентной дозой излучения?

5. Какой ещё фактор (помимо энергии, вида излучения и массы тела) следует учитывать при оценке воздействий ионизирующих излучений на живой организм?

При оценке воздействия ионизирующего из­лучения на живой организм следует принимать во внимание также время его воздействия, так как дозы облучения накапливаются, а также различ­ную чувствительность частей тела к этому из­лучению, учитываемую с помощью коэффициента радиационного риска.

6. Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?

7. Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных частиц и излучений.

Для защиты от радиоактивности следует из­бегать контактов с такими веществами, не в коем случае не брать их в руки, остерегаться попадания внутрь. Во всех случаях радиоактивное излучения в зависимости от своей природы обладает разной проникающей способностью, для одних видов из­лучения достаточно избегать прямого контакта (си- излучение), защитой от других могут служить рас­стояние или тонкие слои поглотителя (стены домов, металлический корпус машины) или толстые слои бетона или свинца (жесткое γ-излучение).