В чем выражается поглощенная доза y нейтронного излучения
Содержание
Детерминированные эффекты
Обычно при радиационной защите немодифицированная поглощенная доза используется только для указания непосредственных последствий для здоровья из-за высоких уровней острой дозы. Это тканевые эффекты, такие как острый лучевой синдром, которые также известны как детерминированные эффекты. Это эффекты, которые обязательно произойдут через короткое время.
Последствия острого радиационного облучения
| Фаза | Симптом | Все тело поглощенная доза (Гр) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1–2 Гр | 2–6 Гр | 6–8 Гр | 8–30 Гр | > 30 Гр | ||
| Немедленный | Тошнота и рвота | 5–50% | 50–100% | 75–100% | 90–100% | 100% |
| Время начала | 2–6 часов | 1–2 часа | 10–60 мин | 10%) | Тяжелый (> 95%) | Тяжелый (100%) |
| Время начала | — | 3–8 ч | 1–3 ч | 24 ч. | Быстрое выведение из строя | Судороги, тремор, атаксия, летаргия |
| Инкубационный период | 28–31 день | 7–28 дней | [2] | |||
Радиационная терапия
Измерение поглощенной дозы в ткани имеет фундаментальное значение в радиобиологии, поскольку это мера количества энергии, передаваемой падающим излучением ткани-мишени.
Расчет дозы
Поглощенная доза равна дозе облучения (ионов или C/ кг) пучка излучения, умноженного на энергию ионизации ионизируемой среды.
Когда поглощенная доза неоднородна или когда она применяется только к части тела или объекта, поглощенная доза, репрезентативная для всего объекта, может быть рассчитана путем взятия средневзвешенного значения поглощенных доз в каждой точке.
Медицинские соображения
Неравномерная поглощенная доза является обычным явлением для мягких излучений, таких как рентгеновские лучи низкой энергии или бета-излучение. Самоэкранирование означает, что поглощенная доза будет выше в тканях, обращенных к источнику, чем глубже в теле.
Среднее значение массы может быть важным при оценке рисков лучевой терапии, поскольку они предназначены для воздействия на очень определенные объемы тела, как правило, на опухоль. Например, если 10% массы костного мозга пациента облучается локальным излучением 10 Гр, то общая доза, поглощенная костным мозгом, составит 1 Гр. Костный мозг составляет 4% от массы тела, поэтому поглощенная доза всего тела составит 0,04 Гр. Первая цифра (10 Гр) указывает на локальное воздействие на опухоль, а вторая и третья цифры (1 Гр и 0,04 Гр) лучше отражают общее воздействие на здоровье всего организма. Чтобы получить значимую эффективную дозу, которая необходима для оценки риска рака или других стохастических эффектов, необходимо выполнить дополнительные дозиметрические расчеты по этим цифрам.
Когда ионизирующее излучение используется для лечения рака, врач обычно назначает лучевая терапия лечение в единицах серого. Медицинская визуализация дозы могут быть описаны в единицах кулон на килограмм, но когда радиофармпрепараты используются, они обычно вводятся в единицах беккерель.
За стохастический радиационный риск, определяемый как вероятность индукции рака и генетических эффектов, происходящих в течение длительного времени, необходимо учитывать тип излучения и чувствительность облучаемых тканей, что требует использования модифицирующих факторов для создания фактора риска в зиверты. Один зиверт несет с собой вероятность 5,5% в конечном итоге развития рака на основе линейная беспороговая модель. [5] [6] Этот расчет начинается с поглощенной дозы.
Для представления стохастического риска величины доз эквивалентная доза ЧАС Т и эффективная доза E используются соответствующие дозовые факторы и коэффициенты для их расчета на основе поглощенной дозы. [7] Эквивалентные и эффективные дозы выражаются в единицах зиверт или же rem что означает, что были приняты во внимание биологические эффекты. Расчет стохастического риска осуществляется в соответствии с рекомендациями Международный комитет по радиационной защите (МКРЗ) и Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU). Разработанная ими согласованная система величин радиационной защиты показана на прилагаемой диаграмме.
Для облучения всего тела, с Гамма излучение или же рентгеновские лучи модифицирующие коэффициенты численно равны 1, что означает, что в этом случае доза в серых тонах равна дозе в зивертах.
Разработка концепции поглощенной дозы и серого
Вильгельм Рентген впервые обнаружен Рентгеновские лучи 8 ноября 1895 года, и их использование очень быстро распространилось для медицинской диагностики, особенно для лечения переломов и инородных тел, где они были революционным улучшением по сравнению с предыдущими методами.
В связи с широким использованием рентгеновских лучей и растущим осознанием опасности ионизирующего излучения возникла необходимость в стандартах измерения интенсивности излучения, и в разных странах были разработаны свои собственные, но с использованием разных определений и методов. В конце концов, чтобы способствовать международной стандартизации, на первом заседании Международного радиологического конгресса (ICR) в Лондоне в 1925 году было предложено создать отдельный орган для рассмотрения единиц измерения. Это называлось Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям, или ICRU, [а] и возникла во Втором МЦР в Стокгольме в 1928 году под председательством Манн Зигбан. [8] [9] [b]
Одним из первых методов измерения интенсивности рентгеновских лучей было измерение их ионизирующего эффекта в воздухе с помощью заполненного воздухом ионная камера. На первом заседании ICRU было предложено, чтобы одна единица дозы рентгеновского излучения определялась как количество рентгеновских лучей, которые производят один ESU заряда в одном кубический сантиметр сухого воздуха при 0° C и 1 стандартная атмосфера давления. Эта единица радиационного воздействия получила название рентген в честь Вильгельма Рентгена, скончавшегося пять лет назад. На заседании ICRU в 1937 году это определение было распространено на гамма-излучение. [10] Этот подход, хотя и был большим шагом вперед в стандартизации, имел недостаток в том, что он не являлся прямым измерением поглощения излучения и, следовательно, эффекта ионизации в различных типах материи, включая ткани человека, и представлял собой измерение только эффекта рентгеновские лучи при определенных обстоятельствах; эффект ионизации в сухом воздухе. [11]
В 1940 г. Луи Гарольд Грей, которые изучали влияние нейтронного поражения на ткани человека вместе с Уильям Валентайн Мейнорд и радиобиолог Джон Рид опубликовали статью, в которой новая единица измерения получила название «грамм рентген» (символ: gr) был предложен и определялся как «такое количество нейтронного излучения, которое дает приращение энергии в единице объема ткани, равное приращению энергии, произведенной в единице объема воды одним рентгеном излучения». [12] Было обнаружено, что эта единица эквивалентна 88 эрг в воздухе, а поглощенная доза, как впоследствии стало известно, зависела от взаимодействия излучения с облучаемым материалом, а не только от выражения радиационного воздействия или интенсивности, которые рентген представлены. В 1953 году ICRU рекомендовал рад, равный 100 эрг / г, как новая единица измерения поглощенного излучения. Рад выражался в когерентных cgs единицы. [10]
В конце 1950-х CGPM пригласил ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы над разработкой Международная система единиц, или SI. [13] Было решено определить в системе СИ единицу поглощенного излучения как энергию, выделяемую на единицу массы, как было определено в рад, но в Установки МКС это было бы Дж / кг. Это было подтверждено в 1975 году 15-м CGPM, и устройство было названо «серым» в честь Луи Гарольда Грея, умершего в 1965 году. Серый цвет был равен 100 рад, единице cgs.
Другое использование
Поглощенная доза также используется для управления облучением и измерения воздействия ионизирующего излучения на неодушевленные вещества в ряде областей.
Живучесть компонентов
Поглощенная доза используется для оценки живучести таких устройств, как электронные компоненты, в условиях ионизирующего излучения.
Радиационное упрочнение
Измерение поглощенной дозы, поглощенной неодушевленным веществом, имеет жизненно важное значение в процессе радиационное упрочнение что повышает устойчивость электронных устройств к радиационным воздействиям.
Облучение пищевых продуктов
Величины, связанные с радиацией
В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и других единицах:
| Количество | Единица измерения | Символ | Вывод | Год | SI эквивалентность |
|---|---|---|---|---|---|
| Мероприятия (А) | беккерель | Бк | s −1 | 1974 | Единица СИ |
| кюри | Ci | 3.7 × 10 10 s −1 | 1953 | 3.7 × 10 10 Бк | |
| Резерфорд | Rd | 10 6 s −1 | 1946 | 1000000 Бк | |
| Контакт (Икс) | кулон на килограмм | Кл / кг | C⋅kg −1 воздуха | 1974 | Единица СИ |
| рентген | р | ESU / 0,001293 г воздуха | 1928 | 2.58 × 10 −4 Кл / кг | |
| Поглощенная доза (D) | серый | Гр | J⋅кг −1 | 1974 | Единица СИ |
| эрг за грамм | эрг / г | эргег −1 | 1950 | 1.0 × 10 −4 Гр | |
| рад | рад | 100 эрг⋅г −1 | 1953 | 0,010 Гр | |
| Эквивалентная доза (ЧАС) | зиверт | Sv | Дж⋅кг −1 × Wр | 1977 | Единица СИ |
| рентген-эквивалент человека | rem | 100 эрг⋅г −1 Икс Wр | 1971 | 0,010 Зв | |
| Эффективная доза (E) | зиверт | Sv | Дж⋅кг −1 × Wр Икс WТ | 1977 | Единица СИ |
| рентген-эквивалент человека | rem | 100 эрг⋅г −1 Икс Wр Икс WТ | 1971 | 0,010 Зв |
Единицы измерения и дозы радиации
Навигация по статье:
Содержание статьи
В каких единицах измеряется радиация и какие допустимые дозы безопасны для человека. Какой радиационный фон является естественным, а какой допустимым. Как перевести одни единицы измерения радиации в другие.
Допустимые дозы радиации
В последующие года, радиационный фон должен быть не выше 0,12 мкЗв/час
Величина 1 мЗв/год, суммарно должна включать в себя все эпизоды техногенного воздействия радиации на человека. Сюда входят все типы медицинских обследований и процедур, включает флюорографию, рентген зуба и так далее. Так же сюда относятся полеты на самолетах, прохождение через досмотр в аэропорту, получение радиоактивных изотопов с пищей и так далее.
В чем измеряется радиация
Для оценки физических свойств радиоактивных материалов применяются такие величины как:
Для оценки влияния радиации на вещество (не живые ткани), применяются:
Для оценки влияния радиации на живые ткани, применяются:
Оценка действия радиации на не живые объекты
1 Грей (Гр) = 1Дж/кг = 100 рад
Данная величина не учитывает степень воздействия (ионизации) на вещество различных видов радиации. Более информативная величина, это экспозиционная доза радиации.
Оценка действия радиации на живые организмы
Если живые ткани облучить разными видами радиации, имеющими одинаковую энергию, то последствия для живой ткани будут сильно отличаться в зависимости от вида радиоактивного излучения. Например, последствия от воздействия альфа излучения с энергией в 1 Дж на 1 кг вещества будут сильно отличаться от последствий воздействия энергии в 1 Дж на 1 кг вещества, но только гамма излучения. То есть при одинаковой поглощенной дозе радиации, но только от разных видов радиоактивного излучения, последствия будут разными. То есть для оценки влияния радиации на живой организм недостаточно просто понятия поглощенной или экспозиционной дозы радиации. Поэтому для живых тканей было введено понятие эквивалентной дозы.
| Коэффициент k | |
| Вид излучения и диапазон энергий | Весовой множитель |
| Фотоны всех энергий (гамма излучение) | 1 |
| Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение) | 1 |
| Нейтроны с энергией 20 МэВ (нейтронное излучение) | 5 |
| Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи) | 5 |
| Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение) | 20 |
Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.
Для более лучшего понимания, можно немного по-другому дать определение «эквивалентной дозы радиации»:
Допустимые нормы радиации
В России, с момента аварии в Чернобыле, наибольшее распространение имела внесистемная единица измерения мкР/час, отражающая экспозиционная дозу, которая характеризует меру ионизации вещества и поглощенную им дозу. Данная величина не учитывает различия в воздействии разных видов радиации (альфа, бета, нейтронного, гама, рентгеновского) на живой организм.
1 Зв/час = 1000 мЗв/час = 1 000 000 мкЗв/час.
Могут применяться величины, характеризующие воздействия радиации за более длительный период, например, за 1 год.
К примеру, в нормах радиационной безопасности НРБ-99/2009 (пункты 3.1.2, 5.2.1, 5.4.4), указана норма допустимого воздействия радиации для населения от техногенных источников 1 мЗв/год.
Но в нормативных документах есть противоречия по допустимому уровню радиации от природных источников. Если просуммировать все допустимые нормы, указанные в нормативных документах (МУ 2.6.1.1088-02, СанПиН 2.6.1.2800-10, СанПиН 2.6.1.2523-09), по каждому отдельному природному источнику излучения, то получим, что радиационный фон от всех природных источников радиации (включая редчайший газ радон) не должен составлять более 2,346 мЗв/год или 0,268 мкЗв/час. Это подробно рассмотрено в статье «Источники радиоактивных излучений». Однако в нормативных документах СП 2.6.1.2612-10 и СанПиН 2.6.1.2800-10 указана приемлемая норма для природных источников радиации в 5 мЗв/год или 0,57 мкЗ/час.
Как видите, разница в 2 раза. То есть к допустимому нормативному значению 0,268 мкЗв/час, без всяких обоснований применен повышающий коэффициент 2. Это скорее всего связано с тем, что нас в современном мире стали массово окружать материалы (прежде всего строительные материалы) содержащие радиоактивные элементы.
Обратите внимание, что в соответствии с нормативными документами, допустимый уровень радиации от естественных источников излучения 5 мЗв/год, а от искусственных (техногенных) источников радиоактивного излучения всего 1 мЗв/год.
Получается, что при уровне радиоактивного излучения от искусственных источников свыше 1 мЗв/год могут наступить негативные воздействия на человека, то есть привести к заболеваниям. Одновременно нормы допускают, что человек может жить без вреда для здоровья в районах, где уровень выше безопасного техногенного воздействия радиации в 5 раз, что соответствует допустимому уровню радиоактивного естественного фона в 5мЗв/год.
По механизму своего воздействия, видам излучения радиации и степени ее действия на живой организм, естественные и техногенные источники радиации не отличаются.
Все же, о чем говорят эти нормы? Давайте рассмотрим:
Можно подвести итог по допустимым уровням радиации, действующим на сегодняшний день:
Для перевода мкР/час в мкЗв/час можно воспользоваться упрощенной формулой перевода:
1 мкР/час = 0,01 мкЗв/час
1 мкЗв/час = 100 мкР/час
0,10 мкЗв/час = 10 мкР/час
Перевод величин радиации
Для перевода величин, введите в поле нужное значение и выберете исходную единицу измерения. После ввода значения, остальные величины в таблице будут вычислены автоматически.
Единицы измерения, применяемые в СМИ
Часто, при публичном объявлении информации о радиационном загрязнении, официальными структурами осознано применяются величины, которые не позволяет объективно оценить степень угрозы. Например, при освещении аварии АЭС Фукусима-1 в Японии, приводятся данные по плотности загрязнения почвы или воды радиоизотопами в Беккерелях на единицу объема, или указывается активность радиоизотопов в Кюри. Данные величины характеризуют лишь сам радиоактивный изотоп, указывая на количество распадов ядер элемента за единицу времени и не дают представления о его потенциальном воздействии на вещество или живые организмы.
Более объективной величиной, которая позволяет оценить степень опасности радиоактивного загрязнения, является указание эквивалентной дозы в Зивертах (Зв), мили Зивертах (мЗв) или микро Зивертах (мкЗв).
Это делается СМИ осознано, потому что, если было бы указано, что радиационный фон в Фукусиме составляет 100 мЗв/час (зарегистрированный факт), это равно 100 000 мкЗв/час, каждый может его сравнить с нормальным радиационным фоном для техногенных источников и понять, что радиационное загрязнение примерно в 1 000 000 раз выше допустимого уровня, который в соответствии с нормативным документом НРБ-99/2009, должен составлять 0,11 мкЗв/час или что соответствует 1000 мкЗв/год или 1 мЗв/год. Это означает, что при нахождении в зоне действия радиации в течении 30 минут, человек получит единовременную дозу радиации, которую он мог получать в течении всей своей жизни. То есть организм подвергся огромному сконцентрированному по времени энергетическому воздействию, что с большой вероятностью может привести к онкологии.
Другие единицы измерения радиации
Перевод величин радиоактивного распада
Для перевода величин, введите в поле нужное значение и выберете исходную единицу измерения. После ввода значения, остальные величины в таблице будут вычислены автоматически.
Видео: Единицы измерения и дозы радиации
Термины и определения
Поглощенная доза
СОДЕРЖАНИЕ
Детерминированные эффекты [ править ]
Последствия острого радиационного облучения [ править ]
Лучевая терапия [ править ]
Измерение поглощенной дозы в ткани имеет фундаментальное значение в радиобиологии, поскольку это мера количества энергии, которую падающее излучение передает ткани-мишени.
Расчет дозы [ править ]
Поглощенная доза равна дозе облучения (ионов или Кл / кг) пучка излучения, умноженной на энергию ионизации ионизируемой среды.
Когда поглощенная доза неоднородна или когда она применяется только к части тела или объекта, поглощенная доза, репрезентативная для всего объекта, может быть рассчитана путем взятия средневзвешенного значения поглощенных доз в каждой точке.
Медицинские соображения [ править ]
Неравномерная поглощенная доза характерна для мягких излучений, таких как рентгеновские лучи низкой энергии или бета-излучение. Самоэкранирование означает, что поглощенная доза будет выше в тканях, обращенных к источнику, чем глубже в теле.
Среднее значение массы может быть важным при оценке рисков лучевой терапии, поскольку они предназначены для воздействия на очень определенные объемы тела, как правило, на опухоль. Например, если 10% массы костного мозга пациента облучается локальным излучением 10 Гр, то общая доза, поглощенная костным мозгом, составит 1 Гр. Костный мозг составляет 4% массы тела, поэтому поглощенная доза всего тела составит 0,04 Гр. Первая цифра (10 Гр) указывает на местное воздействие на опухоль, в то время как вторая и третья цифры (1 Гр и 0,04 Гр) являются лучшими индикаторами общего воздействия на здоровье всего организма. Чтобы получить значимую эффективную дозу, которая необходима для оценки риска рака или других стохастических эффектов, необходимо выполнить дополнительные дозиметрические расчеты по этим цифрам.
Для облучения всего тела с гамма-лучами или рентгеновскими лучами модифицирующие факторы численно равны 1, что означает, что в этом случае доза в серых тонах равна дозе в зивертах.
Разработка концепции поглощенной дозы и серого [ править ]
Вильгельм Рентген впервые открыл рентгеновские лучи 8 ноября 1895 года, и их использование очень быстро распространилось для медицинской диагностики, особенно для лечения переломов и инородных предметов, где они были революционным улучшением по сравнению с предыдущими методами.
В конце 1950-х годов CGPM пригласила ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы над разработкой Международной системы единиц или СИ. [13] Было решено определить в системе СИ единицу поглощенного излучения как энергию, выделяемую на единицу массы, как было определено в рад, но в единицах МКС это было бы Дж / кг. Это было подтверждено в 1975 году 15-м CGPM, и устройство было названо «серым» в честь Луи Гарольда Грея, умершего в 1965 году. Серый цвет был равен 100 рад, единице cgs.
Другое использование [ править ]
Поглощенная доза также используется для управления облучением и измерения воздействия ионизирующего излучения на неодушевленные вещества в ряде областей.
Живучесть компонентов [ править ]
Поглощенная доза используется для оценки живучести таких устройств, как электронные компоненты, в условиях ионизирующего излучения.
Радиационное упрочнение [ править ]
Измерение поглощенной дозы, поглощенной неодушевленным веществом, имеет жизненно важное значение в процессе радиационного упрочнения, который улучшает устойчивость электронных устройств к радиационным воздействиям.
Облучение пищевых продуктов [ править ]
Величины, связанные с радиацией [ править ]
В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и не в системе СИ:
| Количество | Ед. изм | Условное обозначение | Вывод | Год | Эквивалентность СИ |
|---|---|---|---|---|---|
| Активность ( А ) | беккерель | Бк | с −1 | 1974 г. | Единица СИ |
| кюри | Ci | 3,7 × 10 10 с −1 | 1953 г. | 3,7 × 10 10 Бк | |
| Резерфорд | Rd | 10 6 с −1 | 1946 г. | 1000000 Бк | |
| Экспозиция ( X ) | кулон на килограмм | Кл / кг | С⋅кг −1 воздуха | 1974 г. | Единица СИ |
| рентген | р | esu / 0,001293 г воздуха | 1928 г. | 2,58 × 10-4 Кл / кг | |
| Поглощенная доза ( D ) | серый | Гр | Дж ⋅ кг −1 | 1974 г. | Единица СИ |
| эрг на грамм | эрг / г | эрг⋅g −1 | 1950 | 1.0 × 10 −4 Гр | |
| рад | рад | 100 эрг⋅г −1 | 1953 г. | 0,010 Гр | |
| Эквивалентная доза ( H ) | зиверт | Sv | Дж⋅кг −1 × Вт R | 1977 г. | Единица СИ |
| рентген-эквивалент человека | rem | 100 эрг⋅г −1 x Вт R | 1971 г. | 0,010 Зв | |
| Эффективная доза ( Е ) | зиверт | Sv | Дж⋅кг −1 × W R x W T | 1977 г. | Единица СИ |
| рентген-эквивалент человека | rem | 100 эрг⋅г −1 x W R x W T | 1971 г. | 0,010 Зв |