Дозиметрические величины

Система дозиметрических величин (рис. 5.1), которые используются в радиационной безопасности, т.н. нормируемых величин, отражает потребности ограничения рисков для жизни и здоровья людей, связанных с развитием стохастических эффектов радиации. Эта система величин предназначена для того, чтобы, опираясь на измеряемые физические параметры поля излучения – флюенс внешнего излучения и активность радионуклида, поступающего в тело человека, – определить необходимые для оценки безопасности значения величин, применяемых в радиационном нормировании:

– эффективной дозы E, которая является мерой уровня обеспечения радиационной безопасности человека и используется для определения допустимых уровней облучения;

– эквивалентной дозы в органе или ткани Т, H_T, которая является мерой риска развития стохастических эффектов и используется для оценки риска развития таких эффектов.

Радиационное нормирование опирается на гипотезу беспорогового действия ионизирующего излучения при малых дозах. Главным следствием практического применения этой гипотезы является удобство использования средней поглощенной дозы облучения органа или ткани как меры количества переданной веществу энергии излучения, определяющей последствия облучения. Определение средней поглощенной дозы облучения органа или ткани не требует знания пространственного распределения энергии, переданной излучением, что в значительной степени упрощает методы оценки доз. Поглощенная доза в органе или ткани тела человека равна энергии излучения, переданной органу, деленной на массу органа:

,

(5.1)

где m_T – масса органа или ткани; e_Т,R – энергия излучения вида R, переданная массе рассматриваемого органа или ткани.

Единица поглощенной дозы в органе или ткани – Дж/кг, которая называется грей (Гр).

		wT

Рис. 5.1. Система дозиметрических величин радиационной
безопасности

Вторым упрощением в методах определения доз является использование показателей качества излучения, которые относятся к излучению, падающему на тело человека при внешнем облучении, или излучению, возникающему при ядерном превращении в случае внутреннего облучения. Эти показатели отражают различия в последствиях облучения, которые наблюдаются при одинаковых поглощенных дозах разных излучений. Относительная эффективность того или иного излучения – его качество – равна отношению поглощенных доз, при которых наблюдается один и тот же эффект. Базой для такого сравнения излучений приняты значения поглощенных доз, при которых рассматриваемые эффекты возникают вследствие облучения фотонами. Фотонное излучение при этом называют образцовым.

Количественной характеристикой качества излучения как фактора развития стохастических эффектов является взвешивающий коэффициент излучения w_R. Величина w_R излучения вида R принята равной отношению поглощенных доз образцового (фотонного) излучения и излучения вида R, при которых стохастические эффекты излучения развиваются с равными вероятностями. Значение взвешивающего коэффициента излучения зависит только от вида излучения[10].

Эквивалентная доза в органе или ткани[11] равна произведению поглощенной дозы облучения органа или ткани и взвешивающего коэффициента излучения w_R:

.

(5.2)

Специальное название единицы эквивалентной дозы в органе или ткани зиверт (Зв).

Вероятность возникновения стохастических эффектов различна при облучении различных органов и тканей тела человека, различны и возможные последствия такого облучения. Для всесторонней оценки последствий воздействия на человека различных радиационных факторов МКРЗ предложила использовать эффективную дозу. Ее величина определена как сумма произведений эквивалентных доз облучения органов и тканей человеческого тела на взвешивающие тканевые коэффициенты:

.

(5.3)

Значения тканевых взвешивающих коэффициентов w_T были установлены МКРЗ с учетом ущерба, который, как предполагается, может возникнуть вследствие облучения отдельного органа, если результатом такого облучения станет сокращение жизни в связи с развитием соответствующего стохастического эффекта излучения[12]. Специальное название единицы эффективной дозы зиверт (Зв).

Главная область применения эффективной дозы – радиационное нормирование. В единицах эффективной дозы выражены пределы доз облучения персонала и населения, которые составляют универсальную основу для единого подхода к ограничению облучения от всех возможных источников излучения вне зависимости от того, насколько (частично или полностью) облучается человеческое тело. Соотношение между годовой эффективной дозой облучения работника и установленным пределом является мерой обеспечения радиационной безопасности на соответствующем рабочем месте: чем меньше это отношение, тем надежнее защищен работник от рисков, связанных с профессиональным облучением.

Важной областью применения эффективной дозы является количественная оценка дозозатрат на выполнение радиационно-опасной работы при облучении работников малыми дозами, когда возможные стохастические эффекты излучения не могут быть обнаружены существующими в настоящее время методами анализа. Мерой дозозатрат является коллективная эффективная доза, равная сумме индивидуальных эффективных доз облучения всех членов рассматриваемой группы. Специальное название единицы коллективной дозы – человеко-зиверт (чел.-Зв). Величина коллективной дозы широко используется как показатель эффективности выполнения радиационно-опасных работ при анализе результатов их проведения.