ДОЗА, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗЫ

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество такой переданной организму энергии называется дозой (термин не слишком удачный, поскольку первоначально он относился к дозе лекарственного препарата, т. е. дозе, идущей па пользу, а не во вред организму). Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри его (в результате попадания с пищей, водой или воздухом). Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один ли человек подвергся облучению или группа людей и в течение какого времени это происходило [5,6].

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

Доза поглощенная (D) - величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

D = de / dm,

где de - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, а dm - масса вещества в этом объеме.

Энергия может быть усреднена по любому определенному объему, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объему, деленной на массу этого объема. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж*кг ^-1), и имеет специальное название - грей (Гр). Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр.

Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета - или гамма-излучений.

Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма: альфа-излучение считается при этом в двадцать раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой.

Доза эквивалентная (Н_T,R) - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R:

H_T,R = W_R * D_T,R ,

где D_T,R - средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, а W_R -взвешивающий коэффициент для излучения R.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (WR)

Фотоны любых энергий ....................................................................1

Электроны и мюоны любых энергий .............................................. 1

Нейтроны с энергией менее 10кэВ .................................................5

от 10 кэВ до 100 кэВ .........................................................................10

от 100 кэВ до 2 МэВ .........................................................................20

от 2 МэВ до 20 МэВ ..........................................................................10

более 20 МэВ .....................................................................................5

Протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи ..........5

Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра ..........................20

Примечание: Все значения относятся к излучению, падающему на тело, а в случае внутреннего облучения - испускаемому при ядерном превращении.

При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения

H_T = S H_T,R

Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).

Следует учитывать также, 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.

Доза эффективная (Е) - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

Е = å W_T * Н_T,

где Нт - эквивалентная доза в органе или ткани Т, а W_T - взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т. Единица эффективной дозы - зиверт (Зв).

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органовпри расчете эффективной дозы (WT) - множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации:

Гонады .............................................................................................0,20

Костный мозг (красный) '................................................................0,12

Толстый кишечник ..........................................................................0,12

Легкие ..............................................................................................0,12

Желудок ...........................................................................................0,12

Мочевой пузырь...............................................................................0,05

Грудная железа ................................................................................0,05

Печень ..............................................................................................0,05

Пищевод ..........................................................................................0,05

Щитовидная железа ........................................................................0,05

Кожа .................................................................................................0,01

Клетки костных поверхностей.........................................................0,01

Остальное .......................................................................................0,05*

Эти три понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко – зивертах (чел-Зв).

Следует ввести, однако, еще одно определение, поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в отдаленном будущем. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

На практике зачастую используют еще одно понятие дозы - экспозиционной дозы.

Экспозиционная доза используется для гамма – излучения с энергией до
3 МэВ в воздухе и измеряется количеством электричества, которое создается в единице массы воздуха в результате ионизации под действием фотонного излучения. Единицей экспозиционной дозы в системе «СИ» является кулон на килограмм, Кл/кг. Кулон на килограмм - экспозиционная доза фотонного излучения, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных в облученном воздухе массой 1 кг при полном использовании ионизирующей способности всех электронов, освобожденных фотонами, равна 1 Кл. В специальной системе единиц экспозиционная доза измеряется в рентгенах, Р.

1 Р= 2,6×10^-4Кл/кг

1 Кл/кг = 3,8×10³Р

1 Р = 0,87 рад=0.87×10^-2 Гр поглощенной в воздухе дозы.