Еквівалентна доза, її потужність, одиниці

Питання, пов'язані з фізико-хімічними механізмами і медико-біологічними аспектами взаємодії іонізуючого випромінювання з біооб'єктами, будуть детальніше розгля­нуті нижче в 8.4 і 8.5. Тут лише зауважимо, що біологічна дія іонізуючого випромінювання суттєво відрізняється для різних його видів при одній і тій самій поглиненій дозі. Так, для одного і того самого біологічного об'єкта ефективність дії випромінювання (або, як ще кажуть, радіочутливість біооб'єкта) може відрізнятися (збільшуватися) в 10 разів при переході від випромінювання до швидких нейтронів. Це означає, що для оцінки біологічної дії кожного типу іонізуючого випромінювання треба множити величину поглиненої дози Д, на відповідний множник к, який називають коефіцієнтом якості або відносною біологіч­ною ефективністю (ВБЕ) випромінювання. Такий добуток характеризує так звану еквівалентну дозу . Таким чином, маємо такий зв'язок між еквівалентною дозою і поглиненою дозою:

(8.28)

а також з врахуванням співвідношення (8.26) між поглине­ною та експозиційною дозами отримуємо таку формулу, що пов'язує між собою еквівалентну та експозиційну дози:

(8.29)

Значення коефіцієнта якості (ВБЕ) к залежить від багатьох параметрів (маси, заряду, енергії тощо) різних типів випромінювання, які визначають іонізацію та інші фізико-хімічні механізми радіаційних пошкоджень. В табл. 8.1 наведені значення коефіцієнта якості для найбільш поширених типів іонізуючого випромінювання.

За основну одиницю еквівалентної дози в системі СІ прийнятий 1 зіверт - це така еквівалентна доза, що відповідає поглиненій дозі в при дії на біооб'єкт рентгенівського, випромінювань. В загальному випадку, що включає інші типи іонізуючих випромінювань, маємо на підставі формули (8.28) таке співвідношення між еквівалентною дозою виміряною в і поглиненою дозою

(8.30)

Таблиця 8.1. Значення коефіцієнта якості для різних випромінювань

Іншою (позасистемною) одиницею еквівалентної дози е бер. Ця абревіатура виникла від терміну "біологічний еквівалент рентгену". Оскільки к = 1 для перших трьох ти­пів випромінювання (див табл. 8.1), то 1 бер - це така еквівалентна доза, яка відповідає поглиненій дозі в 1 рад рентгенівського, випромінювань. Для інших типів випромінювань по аналогії з (8.30)

(8.31)

(8.31 а)

Останнє співвідношення, яке пов'язує між собою біоло­гічну дозу виміряну в берах, і експозиційну дозу D₀ , виміряну в рентгенах, і дало підстави для терміну "біологіч­ний еквівалент рентгену" - бер. Оскільки 1 Гр = 100 рад, то таке саме співвідношення залишається між зівертом і бе­ром, тобто

Потужність еквівалентної дози визначається величиною еквівалентної долі віднесеної до одиниці часу, тобто

(8.32)

Відповідно одиницями потужності еквівалентної дози є

тобто зіверт за секунду або бер за секунду (хвилину, годину).

На закінчення цього параграфа наведемо приклади розрахунку еквівалентних доз за відомими значеннями поглиненої дози або потужності поглиненої дози.

Приклад 1. Відомо, що середня потужність експозицій­ної дози за рахунок природного випромінювання стано­вить приблизно Знайти середню еквіва­лентну дозу що отримає людина за рік.

Знайдемо загальну експозиційну дозу випромінювання за рік:

Для випромінювання коефіцієнт якості (відносна біологічна ефективність) Вважаючи, що поглинання енергії -випромінювання відбувається в біологічних ріди­нах і м'яких тканинах організму людини, де перехідний коефіцієнт (це є, звичайно, істотне наближення), маємо остаточно для шуканої еквівалентної дози, що отримує людина за 1 рік, наступний результат на підставі (8.31):

В Україні прийнято, що максимальна еквівалентна доза за рік для операторів АЕС та всіх інших, хто працює з іонізуючим випромінюванням, не повинна перевищувати 5 бер.

Приклад 2. Оператор АЕС отримав за рік такі поглинені дози різних типів іонізуючого випромінювання:

за рахунок випромінювання.

Знайти сумарну еквівалентну дозу, яку отримав опера­тор АЕС за рік, припускаючи, що поглинання всіх цих типів випромінювання відбувалося в біологічних рідинах і м'яких тканинах, де

Скористаємося формулою (8.31) і даними про коефі­цієнт якості різних типів випромінювання, що наведені в табл. 8.1. Тоді для сумарної еквівалентної дози отримаємо