Взвешивающие коэффициенты

Ранее в расчетах эквивалентной дозы коэффициент W_R называют коэффициентом качества излучения (К). В Нормах радиационной безопасности НРБ–99/2009 указанный коэффициент W_R называют – взвешивающий коэффициент для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы. Единицу эквивалентной дозы, равной 1 Дж энергии на 1 кг массы биологической ткани, называют зивертом (Зв). За внесистемную единицу эквивалентной дозы принимают биологический эквивалент рентгена – бэр.

Биологический эквивалент рентгена – это количество энергии, поглощенной биологической тканью при получении любым видом ионизирующей радиации, вызывающее такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 рад ренгеновского или гамма-излучения с энергией 200–250 кэВ.

Таким образом, можно вывести следующие соотношения:

1 бэр = W_R · 1рад = W_R · 100 эрг/г = W_R · 0,01 Гр =

= W_R · 0,01 Дж/кг = 0,01 Зв. (3.25)

Оценивая дозы в медицинской практике, можно считать, что при взвешивающих коэффициентах, равных единице, экспозиционная доза в 1 рентген соответствует поглощенной дозе в 1 рад и эквивалентной дозе в 1 бэр. Для рентгеновского, гамма-, бета-излучений 1 бэр = 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 0,01 Зв.

Оценивая воздействие дозы на живые системы, необходимо понимать, что зиверт является большой дозой излучения для биологической ткани, равной 100 рентген (взвешивающий коэффициент равен единице), поэтому на практике применяют меньшие единицы – миллионные и тысячные зиверта.

За единицу активности радионуклидов в системе СИ принята величина 1 беккерель – один распад в секунду (Бк). Внесистемная единица активности 1 кюри (Ки); 1Ки = 3,7∙10¹⁰Бк.

Для оценки воздействия излучения на население используют коллективную эквивалентную дозу, равную произведению эквивалентной дозы на число человек, подвергшихся радиации:

, (3.26)

где КЭД – коллективная эквивалентная доза, чел∙Зв; ЭД – эквивалентная доза, Зв; – число человек, подвергшихся радиации.

Развитие биосферы происходит на фоне ионизирующей радиации естественного радиационного фона. Радиационный фон состоит из космического излучения и радиации от природных радионуклидов. Основной вклад в естественный радиационный фон вносят следующие радиоактивные изотопы: ⁴⁰К, ²³⁸U, ²³²Th, а также продукты распада урана и тория. Суммарная доза фонового излучения составляет около 1м∙Зв/год. В районах с высоким содержанием радионуклидов средняя доза излучения может достигать 10м∙Зв/год. Считают, что радиационный фон влияет на информационные потоки в биосфере, обусловливая часть наследственных изменений и мутаций живых организмов.

Ионизирующие излучения воздействуют на биосферу комплексно. Начальные процессы – ионизация, возбуждение атомов и молекул с образованием активных радикалов, вступающих в реакции с основным структурным элементом биосферы – клеткой.

Физико-химические процессы на начальных этапах превращений вещества под действием радиации называют пусковыми.

Животный и растительный мир биосферы обладает различной восприимчивостью к радиации. Наиболее чувствительны к излучению высшие биологические организмы – человек, млекопитающие животные. Одноклеточные растения, животные, бактерии могут выдерживать сравнительно большие дозы радиоактивного излучения.

Поражение высших живых организмов, прежде всего человека, зависит от величины дозы облучения, ее пространственного распределения по организму, времени излучения и временнόго интервала от момента получения дозы (см. табл. 3.2).

Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излуче­нию морфологические изменения, то клетки и ткани организма человека по степени воз­растания чувствительности можно расположить в следующем порядке: нервная ткань; хрящевая и костная ткань; мышечная ткань; соединительная ткань; щитовидная железа; пищеварительные железы; легкие; кожа; слизистые оболочки; половые железы; лимфоидная ткань, костный мозг.

На основании количественного учета генных мутаций установлена зависимость частоты их возникновения от дозы облучения. Многочисленные опыты с животными по­зволили сделать вывод, что частота летальных мутаций в половых клетках возрастает прямо пропорционально дозе ионизирующего излучения. Вместе с тем выявлено, что лю­бая сколь угодно малая доза ионизирующего излучения приводит к повышению частоты мутаций по сравнению с уровне спонтанных мутаций, т. е. имеет место отсутствие порога генетического эффекта при действии источников ионизирующих излучений.

В результате действия ионизирующих излучений на хромосомы возникает большое количество хромосомных перестроек, тип которых зависит от дозы облучения. Частота хромосомных перестроек, происходящих в результате одиночного разрыва, находится в линейной зависимости от дозы. Частота же хромосомных перестроек, возникающих в ре­зультате двух независимых одновременных разрывов, возрастает пропорционально квад­рату дозы, вследствие того, что вероятность одновременного возникновения двух незави­симых событий равна произведению вероятностей. Прямые цитологические исследования – подсчет клеток с нарушенными хромосо­мами – показали, что возникновение хромосомных аберраций зависит от плотности иони­зации. Опыты установили, что корпускулярные излучения – быстрые нейтроны и а- частицы – вызывают хромосомные перестройки чаще, чем электромагнитные излучения. Это объясняется разницей в плотности ионизации, которую они производят.

Для сравнения с табл. 3.4 отметим, что наследственные заболевания в естественных условиях, характерные для 1980–1990 гг., составляют 6–10 %, а заболевание раком колеблется от 0,2 до 0,25 % от всего населения.

Таблица 3.4