Единица дозы облучения. Дозы ионизирующих излучений

Поглощённая доза излучения D определяется отношением средней энергииdW , переданной ионизирующим излучением веществу в элементе объёма к массеdmвещества в этом объёме:

D = dW / dm ;

Единица поглощённой дозы в СИ – джоуль на килограмм (Дж/кг), что соответствует поглощению 1 Дж энергии любого вида ионизирующего излучения в 1 кг облученного вещества. Эту единицу дозы принято называть грэй (Гр). Внесистемной единицей поглощённой дозы излучения является рад; 1 рад соответствует поглощению 100 эрг энергии любого вида ионизирующего излучения в 1 г облученного вещества. Т.о. 1 Дж/кг = 1 Гр = 100 рад.

Энергия W, переданная веществу ионизирующим излучением в некотором его объёме, равна разности между суммой энергий (ΣЕ вх) всех вошедших в объём непосредственно или косвенно ионизирующих частиц (исключая энергию покоя частиц) и суммой энергий (ΣЕ вых) всех покидающих объём непосредственно или косвенно ионизирующих частиц (исключая энергию покоя частиц) плюс
– сумма всех выделяемых энергий в любых ядерных реакциях, превращениях и процессах с элементарными частицами, имевших место внутри объёма, за вычетом суммы всех энергий, затраченных в этих реакциях, превращениях и процессах в том же объёме.

Если в элементарном объёме за счёт превращения ядер или элементарных частиц происходит изменение массы покоя, то этот эффект учитывается соответствующим энергетическим эквивалентом в члене
, причёмберётся со знаком плюс при уменьшении массы покоя и со знаком минус при её увеличении. Т.о.,

Мощность поглощённой дозы
в системе СИ имеет размерность
. Внесистемная единица –.
.

Поглощённая в 1 г ткани в условиях равновесия заряженных частиц энергия при
составляет
. В воздухе в условиях равновесия заряженных частиц энергии, соответствующей экспозиционной дозе в 1 р, отвечает поглощённая доза 0,877 рад.

Такое состояние взаимодействия фотонного излучения с веществом, при котором вносимая в некоторый объём энергия освобождённых фотонами электронов равна энергии, уносимой электронами из того же объёма, называется электронным равновесием. Условие электронного равновесия:

,

где – вектор энергии излучения, зависящий от координат. При этом условии по формуле
, в которойB – энергия тормозного излучения,– плотность,K – керма (отношение суммы первоначальной кинетической энергии
всех заряженных частиц, созданных косвенно ионизирующим излучением в элементарном объёме вещества, к массе вещества
в этом объёме:
, измеряется в СИ в грэях),D – поглощённая доза, определяется условие абсолютного электронного равновесия
, если
. В общем случае
, где
– доля энергии электронов, преобразованной в энергию тормозного излучения.

4. Эквивалентная доза. Относительная биологическая эффективность (обэ). Коэффициент качества излучения. Единицы эквивалентной дозы.

Для оценки биологического эффекта воздействия излучения произвольного состава потребовалось введение новой характеристики дозы. В задачах радиационной безопасности при облучении в малых дозах (меньше ~0,1 Гр) это эквивалентная доза с единицей измерения в СИ – зиверт (Зв). Зиверт – единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создаёт такой же биологический эффект, как и поглощённая доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения (излучение с граничной энергией 200 КэВ). Внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рада). Бэр – единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создаёт такой же биологический эффект, как и поглощённая доза в 1 рад образцового рентгеновского излучения. Т.о., 1 Зв = 100 бэр.

Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой поглощённой дозой различных видов излучения, используют понятие «относительная биологическая эффективность» (ОБЭ). Под ОБЭ излучения понимают отношение поглощённой дозы образцового рентгеновского излучения к поглощённой дозе данного рассматриваемого вида излучения, при условии, что эти дозы вызывают одинаковый биологический эффект. Регламентированные значения ОБЭ, установленные для контроля степени радиационной опасности при хроническом облучении, называют коэффициентом качества излучения K . Этот безразмерный коэффициент определяет зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения (табл. №10)

Табл. 10 . Зависимость коэффициента качества от ЛПЭ.

3,5

175

Для -квантов, электронов и позитроновK =1 .

Если спектральный состав излучения неизвестен, рекомендуется использовать значения K , приведённые в табл. 11.

Табл. 11 . ЗначенияK для излучений различных видов с неизвестным спектральным составом.

Вид излучения

Рентгеновское, -излучение,-излучение

Нейтроны с энергией меньше 20 КэВ

Нейтроны с энергией 0,1 – 10 МэВ

Протоны с энергией меньше 10 МэВ

-излучение с энергией меньше 10 МэВ

Тяжёлые ядра отдачи

Для нейтронов и протонов различной энергии значения коэффициента качества приведены в табл. 12.

Табл. 12 . ЗначенияK для протонов и нейтронов.

Энергия нейтронов, МэВ

Энергия нейтронов, МэВ

Энергия протонов, МэВ

Энергия протонов, МэВ

Эквивалентная доза излучения (H ) определяется произведением поглощённой дозы (D ) излучения в ткани на коэффициент качества (K ) этого излучения:

.

Если D измеряется в Гр, тоH – в зивертах, еслиD – в радах, тоH – в бэрах.

Итак, коэффициент качества K излучения – это зависящий от ЛПЭ коэффициент, на который надо умножить поглощённую дозу, чтобы биологический эффект облучения людей выражался в одной и той же мере независимо от вида излучения.

Для смешанного излучения H определяют как

где D i – поглощённые дозы отдельных видов излучения,K i – соответствующие коэффициенты качества этих излучений.

В связи с последними замечаниями единицу эквивалентной дозы – Зиверт можно определить и таким образом: Зиверт равен такой эквивалентной дозе, при которой произведение поглощённой дозы в биологической ткани стандартного состава на средний коэффициент качества излучения равно 1 Дж/кг.

В биологическом объекте доза излучения распределяется неравномерно. Распределение её определяется накоплением вторичных ионизирующих частиц и ослаблением в объекте первичного излучения источника. Конкуренция этих двух процессов может приводить к появлению заметного максимума в распределении дозы. Например, для тепловых нейтронов он наблюдается на глубине порядка 3 мм. При энергии 5–20 кэВ имеет место смещение максимума дозы в глубь тела (на несколько сантиметров). С дальнейшим увеличением энергии максимум дозы приближается к поверхности и примерно с Е=100 кэВ локализуется на ней. Далее, при энергии Е≥(2,5-5) МэВ максимум дозы снова смещается в глубь тела (исследования на фантомах).

Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже (в таблице 1.) дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

Таблица 1.

Основные радиологические величины и единицы

Величина

Наименование и обозначение единицы измерения

Соотношения между единицами

Внесистемные

Активность нуклида, А

Кюри (Ки, Ci)

Беккерель (Бк, Bq)
  • 1 Ки = 3.7*1010Бк1 Бк = 1 расп/с
  • 1 Бк=2.7*10-11Ки

Экспозиционная доза, X

Рентген (Р, R)

Кулон/кг (Кл/кг, C/kg)

1 Р=2.58*10-4 Кл/кг1 Кл/кг=3.88*103 Р

Поглощенная доза, D

Рад (рад, rad)

Грей (Гр, Gy)

1 рад-10-2 Гр1 Гр=1 Дж/кг

Эквивалентная доза, Н

Бэр (бэр, rem)

Зиверт (Зв, Sv)

1 бэр=10-2 Зв 1 Зв=100 бэр

Интегральная доза излучения

Рад-грамм (рад*г, rad*g)

Грей- кг (Гр*кг, Gy*kg)

1 рад*г=10-5 Гр*кг1 Гр*кг=105 рад*г

Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения:

Активность радионуклида в источнике (А). Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt):

Единица активности в системе СИ - Беккерель (Бк).

Внесистемная единица - Кюри (Ки).

Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

N(t) = N0 exp(-tln2 / T1/2) = N0 exp(-0.693t / T1/2)

где No - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т1/2 период полураспада - время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.

Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле:

m = 2.4*10-24 M T1/2 A

где М - массовое число радионуклида, А - активность в Беккерелях, T1/2 - период полураспада в секундах. Масса получается в граммах. Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц:

Единица экспозиционной дозы - Рентген (Р). Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского и -излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества.

Экспозиционной дозе 1 Р соответствует 2.08*109 пар ионов (2.08*109 = 1/(4.8*10-10)). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная:

(2.08*109)*33.85*(1.6*10-12) = 0.113 эрг,

а одному грамму воздуха:

0.113 /возд = 0.113/0.001293 = 87.3 эрг.

Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.

Поглощенная доза (D) - основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Единица поглощенной дозы - Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1грамм облученного вещества.

Эквивалентная доза (Н). Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы Dr, созданной облучением - r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель wr (называемый еще - коэффициент качества излучения) (таблица 2).

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Таблица 2.

Весовые множители излучения

Вид излучения и диапазон энергий

Весовой множитель

Фотоны всех энергий

Электроны и мюоны всех энергий

Нейтроны с энергией < 10 КэВ

Нейтроны от 10 до 100 КэВ

Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ

Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ

Нейтроны > 20 МэВ

Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)

Частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра

Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Е эфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов - злокачественных новообразований.

Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

где w t - тканевый весовой множитель (таблица 3), а H t -эквивалентная доза, поглощенная в ткани - t. Единица эффективной эквивалентной дозы - Зиверт.

Таблица 3

Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как:

где N(E) - число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт (чел-Зв).

Радионуклиды - радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов - и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды (и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.

Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением:

где - средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl. Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше, то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.

Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.

Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:

  • 1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
  • 2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую.

Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

дозиметр ионизирующий излучение

Таблица 4

По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 5)

Таблица 5

Предельно допустимые дозы облучения согласно НРБ-99

По отношению к облучению население делится на 3 категории:

Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.

  • - основные пределы доз (ПД), приведенные в таблице 6;
  • - допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие;
  • - контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.

Таблица 6 Основные пределы доз

Примечания:

  • * Допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.
  • ** Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны 1/4 значений для персонала группы А. Далее в тексте все нормативные значения для категории персонал приводятся только для группы А.
  • *** Относится к дозе на глубине 300 мг/см2.
  • **** Относится к среднему по площади в I см2 значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см2 . На ладонях толщина покровного слоя - 40 мг/см2. Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого 1 см2 площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от бета-частиц.

Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) - 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв. Начало периодов вводится с 1 января 2000 года.

При одновременном воздействии на человека источников внешнего и внутреннего облучения годовая эффективная доза не должна превышать пределов доз, установленных в табл. 6.

Устанавливается три группы критических органов:

  • 1 группа - все тело, гонады и красный костный мозг;
  • 2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам;
  • 3 группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.

Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 7.

Таблица 7

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.

  • - предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
  • - допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДСА;
  • - допустимая мощность дозы излучения ДМДА;
  • - допустимая плотность потока частиц ДППА;
  • - допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДКА;
  • - допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗА.
  • - предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
  • - допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДКБ в атмосферном воздухе и воде;
  • - допустимая мощность дозы ДМДБ;
  • - допустимая плотность потока частиц ДППБ;
  • - допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗБ.

Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в "Нормах радиационной безопасности".

2Характеристика измерительного прибора ДКС-101

Универсальный дозиметр (далее дозиметр) предназначен для абсолютных измерений поглощенной и эквивалентной дозы и мощности поглощенной и эквивалентной дозы для широкого диапазона энергий фотонного и электронного излучений, прецизионное измерение дозовых полей ионизирующих излучений медицинских и промышленных приборов и аппаратов.

Прибор может применяться для проведения дозиметрических и физических исследований в лабораторных и производственных условиях, в т.ч. для поверки дозиметрической аппаратуры, аттестация рентгеновских кабинетов и промышленных рентгеновских и электронных установок и т. д.

Дозиметр может быть аттестован в качестве рабочего эталона 1-го или 2-го разряда.

Дозиметр устойчиво работает при изменении температуры окружающей среды от +10С до +40С и в условиях относительной влажности окружающей среды до 80% при температуре +30С без конденсации влаги, атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм.рт.ст.).

Комплектуется ионизационными камерами, контрольными источникам и водным фантомом по требованию заказчика.

Состоит из электрометрического блока со встроенным управляемым высоковольтным источником и персонального компьютера.

Встроенные системы самодиагностики, набор функций математической обработки и протоколирование результатов измерений, программное обеспечение в среде Windows98 обеспечивают удобство в работе и широкий набор сервисных функций.

Технические данные

Дозиметр обеспечивает следующие типы измерений: поглощенная доза в воде (Гр), эквивалентная доза (Зв), соответствующие мощности дозы, заряд (Кл), ток (А) (погрешности измерений тока и заряда не нормируются). Дозиметр имеет автоматическую остановку измерений при достижения заданных порогов по дозе и времени. Обеспечение измерения воздушной кермы (Гр), экспозиционной дозы (Р) и соответствующих мощности доз может быть выполнена по требованию заказчика.

Цифровое разрешение, стабильность нуля, диапазон напряжения высоковольтного источника и максимальное время измерения дозиметра приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Дозиметр имеет диапазоны измерений, указанные в Таблице 2.2.

Таблица 2.2

Уровень собственного фона дозиметра.

После времени установления рабочего режима (без подключения ионизационной камеры) не более 510-15 А.

За 8 часов непрерывной работы после времени установления рабочего режима (без подключения ионизационной камеры) не более 110-14 А.

От показаний в нормальных условиях (без подключения ионизационной камеры) при изменении температуры в рабочем диапазоне температур от +10 до +40С не более 210-14 А.

От показаний в нормальных условиях (без подключения ионизационной камеры) при изменении относительной влажности воздуха до 80% при температуре 30 С не более 110-14 А.

Нестабильность показаний дозиметра за 8 часов непрерывной работы после времени установления рабочего режима не более 0,2 % на чувствительном диапазоне измерения МПД (интеграла МПД и ПД).

Время установления показаний не более:

  • 100 с - на чувствительном диапазоне;
  • 10 с - на остальных диапазонах.

Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений составляют:

от показаний в нормальных условиях при изменении температуры в рабочем диапазоне температур от +10 до +40С при измерении МПД (интеграла МПД и ПД) - 0,2 %.

от показаний в нормальных условиях при изменении относительной влажности воздуха до 80% при температуре 30С при измерении МПД (интеграла МПД и ПД) - 0,2 %.

от показаний в нормальных условиях работе в постоянном магнитном поле напряженностью не более 400 А/м при измерении МПД (интеграла МПД и ПД) - 0,2 %.

Питание дозиметра осуществляется от однофазной сети переменного тока с частотой 50 Гц 1 Гц, содержанием гармоник до 5% и номинальным напряжением 220 В с допустимым отклонением от - 15% до +10%.

Мощность, потребляемая от сети электрометрическим блоком, при номинальном напряжении питания не более 4 ВА.

Изоляция между корпусом электрометрического блока и контактами вилки кабеля сетевого питания выдерживает в течение 1 минуты без пробоя действие испытательного напряжения постоянного тока 4000 В. Сопротивление изоляции вышеуказанных цепей не менее 20 МОм при нормальных условиях.

Наработка на отказ не менее 3000 часов.

Средний срок службы не менее 6 лет.

Исполнение электрометрического блока IP30С (по ГОСТ 14254-96).

Габаритные размеры и масса установки приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Вид климатического исполнения дозиметра В1 ГОСТ 12997-84.

Дозиметр устойчиво работает при изменении температуры окружающей среды от +10С до 40С и в условиях относительной влажности окружающей среды до 80% при температуре +30С без конденсации влаги, атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм.рт.ст.).

Электрометрический блок обладает механической прочностью в соответствии с требованиями к изделиям группы L1 ГОСТ 12997-84.

Пособие для граждан "Осторожно! Радиация"

Основные единицы измерения ионизирующих излучений

Экспозиционная доза (две единицы)

Рентген (Р) - внесистемная единица экспозиционной дозы. Это такое количество гамма- или рентгеновского излучения, которое в 1 см^3 сухого воздуха (имеющего при нормальных условиях вес 0,001293 г) образует 2,082 х 10^9 пар ионов. Эти ионы несут заряд в 1 эл.-статическую единицу каждого знака (в системе СГСЭ), что в единицах работы и энергии (в системе СГС) составит около 0, 114 эрг поглощённой воздухом энергии (6,77 х 10^4 Мэв). (1 эрг = 10^-7 Дж = 2,39 х 10^-8 кал). При пересчёте на 1 г воздуха это составит 1,610 х 10^12 пар ионов или 85 эрг/г сухого воздуха. Таким образом физический энергетический эквивалент рентгена равен 85 эрг/г для воздуха. (По некоторым данным он равен 83,8, по другим - 88,0 эрг/г).

1 Кл/кг - единица экспозиционной дозы в системе СИ. Это такое количество гамма- или рентгеновского излучения, которое в 1 кг сухого воздуха образует 6,24 х 10^18 пар ионов, которые несут заряд в 1 кулон каждого знака. (1 кулон = 3 х 10^9 ед. СГСЭ = 0,1 ед. СГСМ). Физический эквивалент 1 Кл/кг равен 33 Дж/кг (для воздуха).

Соотношения между рентгеном и Кл/кг следующие:

1 Р = 2,58 х 10^-4 Кл/кг - точно.

1 Кл/кг = 3,88 х 10^3 Р - приблизительно.

Поглощённая доза (две единицы)

Рад - внесистемная единица поглощённой дозы. Соответствует энергии излучения 100 эрг, поглощённой веществом массой 1 грамм (сотая часть "Грэя" - см.).

1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр = 2,388 x 10^-6 кал/г

При экспозиционной дозе в 1 рентген поглощённая доза в воздухе будет 0,85 рад (85 эрг/г).

Грэй (Гр.) - единица поглощённой дозы в системе единиц СИ. Соответствует энергии излучения в 1 Дж, поглощённой 1 кг вещества.

1 Гр. = 1 Дж/кг = 10^4 эрг/г = 100 рад.

Эквивалентная доза (две единицы)

Бэр - биологический эквивалент рентгена (в некоторых книгах - рада). Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы. В общем случае:

1 бэр = 1 рад * К = 100 эрг/г * К = 0,01 Гр * К = 0,01 Дж/кг * К = 0,01 Зиверт

При коэффициенте качества излучения К = 1, то есть для рентгеновского, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов, 1 бэр соответствует поглощённой дозе в 1 рад.

1 бэр = 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 0,01 Зиверт

Особо необходимо отметить следующий факт. Ещё в 50-х годах было установлено, что если при экспозиционной дозе в 1 рентген воздух поглощает 83,8?88,0 эрг/г (физический эквивалент рентгена), то биологическая ткань поглощает 93?95 эрг/г (биологический эквивалент рентгена). Поэтому оказывается, что при оценке доз можно считать (с минимальной погрешностью), что экспозиционная доза в 1 рентген для биологической ткани соответствует (эквивалентна) поглощённой дозе в 1 рад и эквивалентной дозе в 1 бэр (при К=1), то есть, грубо говоря, что 1 Р, 1 рад и 1 бэр - это одно и то же.

Зиверт (Зв) - единица эквивалентной и эффективной эквивалентной доз в системе СИ. 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой произведение величины поглощённой дозы в Грэях (в биологической ткани) на коэффициент К будет равно 1 Дж/кг. Иными словами, это такая поглощённая доза, при которой в 1 кг вещества выделяется энергия в 1 Дж.

В общем случае:

1 Зв = 1 Гр. К = 1 Дж/кг. К = 100 рад. К = 100 бэр

При К=1 (для рентгеновского, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов) 1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр:

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бэр.

В заключение ещё раз напомним, что для рентгеновских, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов величины рентген, рад и бэр, а также (отдельно) величины Грэй и Зиверт оказываются равнозначными при оценке облучения человека.

Пример.

Если в каком-либо месте зафиксирован фон (от гамма-излучения) в 25 мкР/час (25 мкрад/час; 0,25 мкГр/час; 0,25 мкЗв/час), то за 1 час пребывания в этом месте человек получит эквивалентную дозу (ЭД) в 25 мкбэр (0,25 мкЗв). За неделю соответственно:

ЭД = 25 мкР/час * 168 час = 4200 мкбэр = 4,2 мбэр = 42 мкЗв или 0,042 мЗв,

а за год:

ЭД = 25 мкР/час * 8760 час = 219000 мкбэр = 219 мбэр = 2,19 мЗв.

Но если такая же поглощённая доза будет создана альфа-излучением (например, при внутреннем облучении), то с учётом коэффициента качества (20) эквивалентная доза за 1 час составит:

ЭД = 25 мкР/час * 20 * 1 час = 500 мкР = 500 мкбэр = 0,5 мбэр = 5 мкЗв,

то есть она будет эквивалентна поглощённой дозе от рентгеновского, гамма-, бета-излучений, в 500 мкрад (5 мкГр).

Но особое внимание читателя хочу обратить на резкое несоответствие между полученной дозой, то есть выделившейся в организме энергией, и биологическим эффектом. Так давно уже стало очевидно, что одинаковые дозы, полученные человеком от внешнего и от внутреннего облучения, а также дозы, полученные от разных видов ионизирующего излучения, от разных радионуклидов (при попадании их в организм) вызывают разные эффекты! А абсолютно смертельная для человека доза в 1000 рентген в единицах тепловой энергии составляет всего 0,0024 калорий. Это количество тепловой энергии сможет нагреть только на 1 С около 0,0024 мл воды (0,0024 см^3 0,0024 г), то есть всего 2,4 мг воды. Со стаканом горячего чая мы получаем в тысячи раз больше. При этом медики, учёные, атомщики оперируют дозами в милли- и даже в микрорентгены. То есть указывают такую точность, которой на самом деле не существует.

Влияние излучения на организм человека. Эффекты радиации

Радиоактивное излучение называют ионизирующим излучением, а радиоактивные частицы - ионизирующими частицами.

Как уже было сказано, радиоактивные частицы, обладая огромной энергией, огромными скоростями, при прохождении через любое вещество сталкиваются с атомами и молекулами этого вещества и приводят к их разрушению, ионизации, к образованию "горячих" (высокоэнергетичных) и исключительно реакционноспособных частиц - осколков молекул: ионов и свободных радикалов.

То же самое происходит и в тканях биологических объектов. При этом так как биологические ткани человека на 70% состоят из воды, то в большой степени ионизации подвергаются прежде всего именно молекулы воды. Из осколков молекул воды - из ионов и свободных радикалов - образуются исключительно вредные для организма и реакционноспособные перекисные соединения, которые запускают целую цепь последовательных биохимических реакций и постепенно приводят к разрушению клеточных мембран (стенок клеток и других структур).

В целом, воздействие радиации на биологические объекты и, в первую очередь, на организм человека вызывает три различных отрицательных эффекта.

Первый - это генетический эффект для наследственных (половых) клеток организма. Он может проявиться и проявляется только в потомстве. Это рождение детей с различными отклонениями от нормы (уродства разной степени, слабоумие и т. д.), либо рождение полностью нежизнеспособного плода, - с отклонениями, не совместимыми с жизнью.

В большой степени "поставщиками" таких детей в соответствующие больницы являются предприятия атомной энергетики и зоны их влияния.

Второй - это тоже генетический эффект, но для наследственного аппарата соматических клеток - клеток тела. Он проявляется при жизни конкретного человека в виде различных (преимущественно раковых) заболеваний. "Поставщиками" раковых больных также в большой степени являются предприятия атомной энергетики и зоны их влияния.

Третий эффект - это эффект соматический, а точнее - иммунный. Это ослабление защитных сил, иммунной системы организма за счёт разрушения клеточных мембран и других структур. Он проявляется в виде самых различных, в том числе, казалось бы, совершенно не связанных с радиационным воздействием, заболеваниях, в увеличении количества и тяжести течения заболеваний, в осложнениях, а также в ослаблении памяти, интеллектуальных способностей и т. п. Ослабление иммунитета провоцирует возникновение любых заболеваний, в том числе и раковых.

Особо следует отметить, что все видимые физические отклонения от нормы, все заболевания сопровождаются ослаблением умственных способностей, памяти, интеллекта.

Ретроспективный анализ и изучение современного состояния здоровья населения в зоне влияния красноярского ГХК показали, что здесь прирост самых различных заболеваний как детей, так и взрослых, в разы больше, чем в контрольных районах. Подобная картина характерна для зон влияния всех ядерных объектов во всём мире.

Всегда следует иметь в виду, что лучшей защитой от радиации, от любого излучения, является расстояние и время:

- чем меньше время пребывания в зоне облучения - тем лучше.

Радиация по-разному действует на людей в зависимости от пола и возраста, состояния организма, его иммунной системы и т. п., но особенно сильно - на младенцев, детей и подростков.

При воздействии радиации (особенно малофоновой) скрытый (инкубационный, латентный) период, то есть время задержки до наступления видимого эффекта, может продолжаться годами и даже десятилетиями. (из книги Ральфа Грейба "Эффект Петко: влияние малых доз радиации на людей, животных и деревья")

Эффект Петко: новое измерение радиационной угрозы?

В 1972 г. Абрам Петко из ядерного исследовательского учреждения Вайтшелл Канадской комиссии по атомной энергии в Манитоба сделал случайное открытие, заслужившее (по словам Ральфа Грейба) Нобелевской премии. Он установил, что при длительном облучении мембраны клеток прорывались при существенно более низкой суммарной дозе, чем если бы эта доза давалась короткой вспышкой, как при рентгеновском исследовании.

Так, облучение с интенсивностью 26 рад/мин разрушало клеточную мембрану за 130 минут при суммарной дозе в 3500 рад. При облучении же с интенсивностью 0,001 рад/мин (в 26000 раз меньше) было достаточно 0,7 рад (время около 700 мин). То есть для того же эффекта хватало дозы в 5000 раз меньше.

Был сделан вывод, что чем более длительным был период облучения, тем меньшая суммарная доза требовалась.

Это было открытие. Малые дозы при хроническом облучении оказались более опасными по последствиям, чем большие дозы краткосрочного (острого) облучения. Это новое революционное открытие находится в резком противоречии с генетическим эффектом при действии облучения на ядро клетки. Во всех таких исследованиях не обнаруживалось различий по эффекту между общей дозой, полученной за короткий промежуток времени или за длительный период. Наблюдалось почти постоянное действие 1 рада для целого спектра интенсивностей доз, меняющихся от самых малых до самых больших. Долгое время считалось, что молекула ДНК, которая несёт генетическую информацию, впрямую разрушается в ядрах клеток под действием излучения. Петко же открыл, что в случае клеточных мембран действует иной механизм, производящий непрямые разрушения.

Как малые дозы могут быть опаснее больших?

В клетках много воды. Под действием радиации возникают высокотоксичные нестабильные формы кислорода - свободные радикалы, перекисные соединения. Они реагируют с клеточной мембраной, где запускают цепную реакцию химических превращений - окисления молекул мембраны, в результате чего она разрушается. То есть наблюдается не прямое действие радиации, а последствия.

Цитаты

"Серьёзный ущерб от малых длительных или хронических доз радиации: чем меньше свободных радикалов в клеточной плазме, тем выше их эффективность в нанесении ущерба. Это потому, что свободные радикалы могут дезактивировать друг друга с образованием обычной молекулы кислорода или других (рекомбинация). Чем меньше свободных радикалов создаётся радиацией в данном объёме в единицу времени (при меньших интенсивностях радиации), тем меньше у них шансов достичь стенки клетки".

"Меньший ущерб от больших краткосрочных доз радиации: чем больше свободных радикалов образуется в данном объёме (при больших дозах в единицу времени), тем быстрее они рекомбинируют и станут неэффективными прежде, чем достигнут и поразят мембрану".

Кроме этого имеется дальний эффект. Клеточные мембраны создают электрическое поле в плазме клетки, которое притягивает отрицательно заряженные молекулы, такие как высокотоксичный свободный радикал. Компьютерные расчёты показали, что чем больше концентрация свободных радикалов, тем слабее притяжение электрическим полем. Поэтому, если концентрация радикалов велика, они имеют меньше шансов достичь мембраны, чем в случае, если их мало.

Таким образом, в отличие от ядер клеток клеточная мембрана менее сильно повреждается (на единицу поглощённой дозы) при кратковременной, но мощной дозе (альфа-излучение, интенсивное рентгеновское облучение и т. п.), чем при длительном или хроническом действии от радиационного фона малого уровня, от радиоактивных осадков, эмиссий от АЭС.

Радиационный фон

Источники ионизирующих излучений (ИИИ) делятся на естественные (природные) и искусственные (созданные человеком, техногенные).

К естественным ИИИ относятся разные виды космического излучения и естественные радионуклиды, содержащиеся в земной коре, в окружающей среде, в растениях и животных, в том числе и в организме человека.

По данным ООН, вклад различных ИИИ в среднюю годовую эффективную эквивалентную дозу облучения среднестатистического человека выглядит следующим образом. На долю естественных ИИИ приходится 2 мЗв (или 82,61%), а на долю техногенных - 0,421 мЗв (17,39%); в сумме 2,421 мЗв.

При этом естественное (природное) облучение складывается из "земного" и "космического". На долю "земного" приходится 1, 675 мЗв (69,186%), в том числе на долю внутреннего облучения - 1,325 мЗв (54,729%), на долю внешнего - 0,35 мЗв (14,457%). А на долю космического - 0,315 мЗв (13,011%). Все % даны от общей суммы 2,421 мЗв.

Техногенное облучение складывается из облучения при медицинских обследованиях и лечении (0,4 мЗв; 16,522%), облучения от радиоактивных осадков (0,02 мЗв; 0,826%) и от атомной энергетики (0,001 мЗв; 0,041%).

Естественный фон внешнего излучения на территории СССР колеблется в широких пределах, но считается, что в среднем он создаёт мощность экспозиционной дозы 4.20 мкР/час (40.200 мР/год). Эквивалентная доза от природных источников ИИ составляет при этом также 40-200 мбэр/год (0,05-0,2 мкЗв/час; 0,4-2,0 мЗв/год) и считается абсолютно безопасной.

Но всё это усреднённые, среднестатистические данные. Поэтому (только с целью иллюстрации) приведём некоторые более конкретные факты и цифры.

Так, пассажир реактивного самолёта за 4 часа полёта получает в среднем дозу в 0,027 мЗв (2,7 мбэр), ибо уровень (или фон) космического излучения в салоне самолёта достигает 200 мкР/час и выше, в зависимости от высоты полёта. На высоте 12 тыс. м над уровнем моря уровень космического облучения достигает 5 мкЗв/час (500 мкР/час). Люди, живущие на высоте 2000 м над уровнем моря, получают дозу в 3-4 раза большую, чем живущие на уровне моря (без учёта "земной" радиации), так как на уровне моря "космический" фон составляет 0,03 мкЗв/час (3 мкР/час), а на указанной высоте - 0,1 мкЗв/час (10 мкР/час). Живущие на экваторе получают меньшую дозу, чем северяне, и т. д.

Также разнообразна картина и чисто "земной" радиации. 95% населения Франции, Германии, Италии, Японии и США (по данным ООН) живёт в местах, где мощность годовой дозы облучения колеблется от 0,3 до 0,6 мЗв (фон от 3-5 до 8-10 мкР/час); 3% населения получают в среднем 1 мЗв (11-15 мкР/час); 1,5% - более 1,4 мЗв (18-20 мкР/час). Но есть участки суши (в том числе и курорты) с постоянным проживанием населения, где уровень "земной" радиации в 600-800 раз выше среднего. Отдельные группы людей получают в год более 17 мЗв только от внешнего облучения "земной" радиацией, что в 50 раз больше средней годовой дозы внешнего облучения; часто находятся (временно проживают) в зонах, где уровень радиации достигает 175 мЗв/год (227 мкР/час) и т. д.

Гранитные породы, например, могут давать фон до 30-40 и более мкР/час.

Повышенной радиоактивностью обладают отходы (шлак, зола, сажа, угольная пыль) угольных ТЭЦ, ГРЭС, котельных и т. п.

Оценка количества радия и тория в некоторых строительных материалах (проведённая в ряде стран) даёт следующую картину (в Бк/кг):

Как видим, обычный песок и гравий обладают активностью в десятки раз, а кирпич, гранит, зола - в сотни раз большей, чем дерево.

  • дерево (Финляндия) - 1,1
  • песок и гравий (ФРГ) - 30
  • кирпич (ФРГ) - 126
  • гранит (Великобритания) - 170
  • зольная пыль (ФРГ) - 341
  • глинозём (Швеция) - 500-1400
  • кальций-силикатный шлак (США) - 2140
  • отходы урановых обогатительных фабрик (США) - 4625

Внутреннее облучение человека больше внешнего и в среднем составляет 2/3 от эффективной эквивалентной дозы, которую человек получает от естественных источников радиации. Его создают радионуклиды, попадающие в организм с пищей, водой, воздухом.

К ним относятся радиоизотоп калий-40 и нуклиды радиоактивных рядов распада урана-238 и тория-232. Это, в первую очередь, свинец-210, полоний-210 и, главное, радон-222 и 220.

Свинец и полоний концентрируются в рыбе и моллюсках, а также в мясе северных оленей (которые получают их, питаясь лишайником). Но основной вклад во внутреннее облучение человека вносит радон. На его долю приходится 3/4 дозы от "земных" источников радиации и примерно половина от всех естественных.

Основную часть "радоновой" дозы облучения, как это ни парадоксально, человек получает в закрытых, непроветриваемых помещениях. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в таких помещениях в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Но это - в среднем. А если помещение сильно загерметизировано (например, с целью утепления) и редко проветривается, то концентрация радона может быть в десятки и сотни раз выше, что наблюдается в некоторых северных странах. Источниками радона служат фундаменты зданий, строительные материалы (особенно приготовленные с использованием отходов ТЭЦ, котельных, шлаков, золы, пустой породы и отвалов некоторых рудников, шахт, обогатительных фабрик и т. п.), а также вода, природный газ, почва. Являясь инертным газом, он легко проникает в помещение через все щели, поры из грунта, подвалов (особенно зимой), стен, а также с пылью, сажей, золой угольных ТЭЦ и т. д.

В целом "земные" источники радиации дают в сумме около 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы от всех естественных источников.

Теперь несколько примеров, касающихся искусственных источников ИИ. Как уже было показано, их вклад в суммарную дозу составляет по оценкам ООН 0,421 мЗв (17,39%), причём основная доля приходится на облучение при медицинских обследованиях и лечении - 0,4 мЗв (или 95% от указанной цифры). Естественно, что для конкретного человека, ни разу не посещавшего рентгенкабинет и т. п., ни о каких дозах "от медицины" речи быть не может. С другой стороны, доза, полученная человеком в результате аварии на АЭС, испытаний ядерного оружия и т. д., может оказаться в сотни и тысячи раз большей, чем при любом медицинском обследовании. Поэтому облучение отдельных групп людей при авариях, испытаниях и т. п. учтено в приведённых выше цифрах только в усреднённом для всего населения Земли виде.

Радиометры - предназначенные для измерения плотности потока ИИ и активности радионуклидов.

Спектрометры - для изучения распределения излучений по энергиям, заряду, массам частиц ИИ (то есть для анализа образцов каких-либо материалов, источников ИИ).

Дозиметры - для измерения доз, мощностей доз и интенсивности ИИ.

Среди перечисленных имеются универсальные приборы, совмещающие те или иные функции. Имеются приборы для измерения активности вещества (то есть количества расп./сек), приборы для регистрации альфа-, бета- и других излучений и т. д. Это, как правило, стационарные установки.

Имеются специальные полевые, или поисковые, приборы, предназначенные для поиска, обнаружения ИИИ, оценки фона и т. п., способные фиксировать гамма и бета-излучение и оценивать его уровень (рентгенометры, радиометры и т. п.).

Имеются индикаторные приборы, предназначенные только для получения ответа на вопрос, есть или нет излучение в данном месте, часто работающие по принципу "больше - меньше".

Но, к сожалению, мало выпускается приборов, относящихся к классу дозиметров, то есть таких, которые специально предназначены для измерения дозы или мощности дозы.

Ещё меньше дозиметров универсальных, с помощью которых можно измерять разные виды излучений - альфа-, бета-, гамма.

Основные отечественные дозиметры имеют в названии аббревиатуру "ДРГ" - "дозиметр рентген-гамма", могут быть переносными или малогабаритными (карманными) и предназначены для измерения мощности дозы рентгеновского и гамма-излучения. Поэтому обнаружение с их помощью и замер мощности гамма-излучения совершенно не означает, что в этом месте присутствует альфа и бета-излучение. И наоборот, отсутствие рентгеновского и гамма-излучения совершенно не означает, что отсутствуют альфа- и бета-излучатели.

Минздрав СССР письмом от 01.09.87 г. №129-4/428-6 запретил использование геолого-разведочных поисковых приборов типа СРП-68-01 и других подобных в качестве дозиметрических для измерения мощности экспозиционной дозы. Для измерения величины мощности экспозиционной дозы гамма и рентгеновского излучений следует использовать только дозиметры типа ДРГ-3-01 (0,2; 03); ДРГ-05; ДРГ-01; ДРГ-01Т и их аналоги.

Но в любом случае, прежде чем использовать какой-либо прибор для измерения мощности или величины экспозиционной дозы, следует изучить инструкцию и выяснить, для каких целей он предназначен. Возможно, окажется, что для дозиметрических измерений он не пригоден. Всегда следует обращать внимание на то, в каких единицах измерения проградуирован прибор.

Кроме указанных приборов, имеются также приборы (устройства, кассеты, датчики и т. п.) для индивидуального дозиметрического контроля лиц, непосредственно работающих с источниками ионизирующих излучений.

Под словом «радиация» чаще понимают ионизирующее излучение, связанное с радиоактивным распадом. При этом человек испытывает действие и неионизирующих видов излучения: электромагнитного и ультрафиолетового.

Основными источниками радиации являются:

  • природные радиоактивные вещества вокруг и внутри нас - 73%;
  • медицинские процедуры (рентгеноскопия и прочие) - 13%;
  • космическое излучение - 14%.

Конечно, существуют техногенные источники загрязнений, появившиеся в результате крупных аварий. Это наиболее опасные для человечества события, поскольку, как и при ядерном взрыве, в таком случае может выделяться йод (J-131), цезий (Cs-137) и стронций (в основном Sr-90). Оружейный плутоний (Pu-241) и продукты его распада не менее опасны.

Также не стоит забывать, что последние 40 лет атмосфера Земли очень сильно загрязнялась радиоактивными продуктами атомных и водородных бомб. Конечно, на данный момент радиоактивные осадки выпадают только в связи с природными катаклизмами, например при извержении вулканов. Но, с другой стороны, при делении ядерного заряда в момент взрыва образуется радиоактивный изотоп углерода-14 с периодом полураспада 5 730 лет. Взрывы изменили равновесное содержание в атмосфере углерода-14 на 2,6%. В настоящее время средняя мощность эффективной эквивалентной дозы, обусловленная продуктами взрывов, составляет около 1 мбэр/год, что равно примерно 1% от мощности дозы, обусловленной естественным радиационным фоном.

mos-rep.ru

Энергетика - это ещё одна причина серьёзного накопления радионуклидов в организме человека и животных. Каменные угли, используемые для работы ТЭЦ, содержат естественные радиоактивные элементы, такие как калий-40, уран-238 и торий-232. Годовая доза в районе ТЭЦ на угле составляет 0,5–5 мбэр/год. Кстати, атомные электростанции характеризуются значительно меньшими выбросами.

Медицинским процедурам с использованием источников ионизирующего излучения подвергаются почти все жители Земли. Но это более сложный вопрос, к которому мы вернёмся чуть позже.

В каких единицах измеряется радиация

Для измерения количества энергии излучения используют различные единицы. В медицине основной является зиверт - эффективная эквивалентная доза, полученная за одну процедуру всем организмом. Именно в зивертах на единицу времени измеряют уровень радиационного фона. Беккерель служит единицей измерения радиоактивности воды, почвы и так далее на единицу объёма.

С прочими единицами измерения можно ознакомиться в таблице.

Термин

Единицы измерения

Соотношение единиц

Определение

В системе СИ

В старой системе

Активность

Беккерель, Бк

1 Ки = 3,7 × 10 10 Бк

Число радиоактивных распадов в единицу времени

Мощность дозы

Зиверт в час, Зв/ч

Рентген в час, Р/ч

1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч

Уровень излучения в единицу времени

Поглощённая доза

Радиан, рад

1 рад = 0,01 Гр

Количество энергии ионизирующего излучения, переданное определённому объекту

Эффективная доза

Зиверт, Зв

1 рем = 0,01 Зв

Доза облучения, учитывающая различную

чувствительность органов к радиации

Последствия облучения

Воздействие радиации на человека называют облучением. Основное его проявление - острая лучевая болезнь, которая имеет различные степени тяжести. Лучевая болезнь может проявиться при облучении дозой, равной 1 зиверту. Доза в 0,2 зиверта увеличивает риск раковых заболеваний, а в 3 зиверта - угрожает жизни облучённого.

Лучевая болезнь проявляется в виде следующих симптомов: потеря сил, понос, тошнота и рвота; сухой, надсадный кашель; нарушения сердечной деятельности.

Кроме этого, облучение вызывает лучевые ожоги. Очень большие дозы приводят к отмиранию кожи, вплоть до повреждения мышц и костей, что лечится гораздо хуже, чем химические или тепловые ожоги. Вместе с ожогами могут появиться нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лучевое бесплодие, лучевая катаракта.

Последствия облучения могут проявить себя через длительное время - это так называемый стохастический эффект. Он выражается в том, что среди облучённых людей может увеличиваться частота определённых онкологических заболеваний. Теоретически возможны также генетические эффекты, однако даже среди 78 тысяч детей японцев, которые пережили атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, не обнаружили увеличения числа случаев наследственных болезней. И это несмотря на то, что последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, поэтому для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых.

Кратковременное облучение малыми дозами, применяемое для обследований и лечения некоторых заболеваний, порождает интересный эффект под названием гормезис. Это стимуляция какой-либо системы организма внешними воздействиями, имеющими силу, недостаточную для проявления вредных факторов. Данный эффект позволяет организму мобилизовать силы.

Статистически радиация может повышать уровень онкологии, однако очень сложно выявить прямое влияние излучения, отделив его от действия химически вредных веществ, вирусов и прочего. Известно, что после бомбардировки Хиросимы первые эффекты в виде учащения заболеваемости стали проявляться только через 10 лет и более. Напрямую с облучением связан рак щитовидной железы, молочной железы и определённых частей .


chornobyl.in.ua

Естественный радиационный фон составляет порядка 0,1–0,2 мкЗв/ч. Считается, что постоянный фоновый уровень выше 1,2 мкЗв/ч опасен для человека (нужно различать мгновенно поглощённую дозу облучения и постоянную фоновую). Много ли это? Для сравнения: уровень радиации на расстоянии 20 км от японской атомной электростанции «Фукусима-1» в момент аварии превысил норму в 1 600 раз. Максимальный зафиксированный уровень излучения на этом расстоянии - 161 мкЗв/ч. После взрыва на уровень радиации доходил до нескольких тысяч микрозивертов в час.

За время 2–3-часового перелёта над экологически чистой территорией человек получает облучение в 20–30 мкЗв. Та же доза облучения грозит в том случае, если человеку в один день делают 10–15 снимков современным рентгенографическим аппаратом - визиографом. Пара часов перед электронно-лучевым монитором или телевизором дают ту же дозу облучения, что и один такой снимок. Годовая доза от курения по одной сигарете в день - 2,7 мЗв. Одна флюорография - 0,6 мЗв, одна рентгенография - 1,3 мЗв, одна рентгеноскопия - 5 мЗв. Излучение от бетонных стен - до 3 мЗв в год.

При облучении всего тела и для первой группы критических органов (сердце, лёгкие, мозг, поджелудочная железа и прочие) нормативные документы устанавливают максимальное значение дозы в 50 000 мкЗв (5 бэр) в год.

Острая лучевая болезнь развивается при дозе однократного облучения в 1 000 000 мкЗв (25 000 цифровых флюорографий, 1 000 рентгенографий позвоночника в один день). Большие дозы влияют ещё сильнее:

  • 750 000 мкЗв - кратковременное незначительное изменение состава крови;
  • 1 000 000 мкЗв - лёгкая степень лучевой болезни;
  • 4 500 000 мкЗв - тяжёлая степень лучевой болезни (погибает 50% облучённых);
  • около 7 000 000 мкЗв - смерть.

Опасны ли рентгенологические исследования


Чаще всего с облучением мы сталкиваемся во время медицинских исследований . Однако дозы, которые мы получаем в процессе, настолько малы, что бояться их не стоит. Время облучения старинным рентгеновским аппаратом составляет 0,5–1,2 секунды. А с современным визиографом всё происходит в 10 раз быстрее: за 0,05–0,3 секунды.

Согласно медицинским требованиям, изложенным в СанПиН 2.6.1.1192-03 , при проведении профилактических медицинских рентгенологических процедур доза радиации не должна превышать 1 000 мкЗв в год. Сколько это в снимках? Довольно много:

  • 500 прицельных снимков (2–3 мкЗв), полученных с помощью радиовизиографа;
  • 100 таких же снимков, но с использованием хорошей рентгеновской плёнки (10–15 мкЗв);
  • 80 цифровых ортопантомограмм (13–17 мкЗв);
  • 40 плёночных ортопантомограмм (25–30 мкЗв);
  • 20 компьютерных томограмм (45–60 мкЗв).

То есть если каждый день в течение всего года делать по одному снимку на визиографе, добавить к этому пару-тройку компьютерных томограмм и столько же ортопантомограмм, то даже в этом случае мы не выйдем за пределы разрешённых доз.

Кому нельзя облучаться

Однако существуют люди, которым даже такие виды облучения строго запрещены. Согласно утверждённым в России стандартам (СанПиН 2.6.1.1192-03), облучение в виде рентгенографии можно проводить только во второй половине беременности за исключением случаев, когда должен решаться вопрос об аборте или необходимости оказания скорой или неотложной помощи.

Пункт 7.18 документа гласит: «Рентгенологические исследования беременных проводятся с использованием всех возможных средств и способов защиты таким образом, чтобы доза, полученная плодом, не превысила 1 мЗв за два месяца невыявленной беременности. В случае получения плодом дозы, превышающей 100 мЗв, врач обязан предупредить пациентку о возможных последствиях и рекомендовать прервать беременность».

Молодым людям, которым в будущем предстоит стать родителями, необходимо закрывать от облучения брюшную область и половые органы. Рентгеновское излучение наиболее негативно действует на клетки крови и половые клетки. У детей вообще должно быть экранировано всё тело, кроме исследуемой области, а проводиться исследования должны только при необходимости и по назначению врача.

Сергей Нелюбин, заведующий отделением рентгенодиагностики РНЦХ им. Б. В. Петровского, кандидат медицинских наук, доцент

Как защититься

Главных методов защиты от рентгеновского излучения три: защита временем, защита расстоянием и экранирование. То есть чем меньше вы находитесь в зоне действия рентгеновских лучей и чем дальше вы от источника излучения, тем меньше доза облучения.

Хотя безопасная доза лучевой нагрузки рассчитана на год, всё же не стоит в один день делать несколько рентгенологических исследований, например флюорографию и . Ну и у каждого больного должен быть радиационный паспорт (он вкладывается в медицинскую карточку): в него врач-рентгенолог заносит информацию о полученной при каждом обследовании дозе.

Рентгенография прежде всего влияет на железы внутренней секреции, лёгкие. То же касается и небольших доз облучения при авариях и выбросах активных веществ. Поэтому в качестве профилактики врачи рекомендуют дыхательные упражнения. Они помогут очистить лёгкие и активизировать резервы организма.

Для нормализации внутренних процессов организма и вывода вредных веществ стоит употреблять больше антиоксидантов: витаминов А, С, Е (красное вино, виноград). Полезны сметана, творог, молоко, зерновой хлеб, отруби, необработанный рис, чернослив.

В том случае, если продукты питания внушают определённые опасения, можно воспользоваться рекомендациями для жителей регионов, затронутых в результате аварии на Чернобыльской АЭС.

»
При реальном облучении вследствие аварии или в заражённой зоне необходимо сделать довольно много. Сначала нужно провести дезактивацию: быстро и аккуратно снять одежду и обувь с носителями радиации, правильно утилизировать её или хотя бы удалить радиоактивную пыль со своих вещей и окружающих поверхностей. Достаточно помыть тело и одежду (по отдельности) под проточной водой с использованием моющих средств.

До или после воздействия радиации используют пищевые добавки и препараты против радиации. Наиболее известны лекарства с высоким содержанием йода, который помогает эффективно бороться с негативным воздействием его радиоактивного изотопа, локализующегося в щитовидной железе. Для блокировки накопления радиоактивного цезия и недопущения вторичного поражения используют «Калия оротат». Добавки с кальцием дезактивируют радиоактивный препарат стронция на 90%. Для защиты клеточных структур и показан диметилсульфид.

Кстати, всем известный активированный уголь может нейтрализовать действие радиации. Да и польза употребления водки сразу после облучения вовсе не миф. Это действительно помогает вывести радиоактивные изотопы из организма в простейших случаях.

Только не стоит забывать: самостоятельное лечение должно проводиться только при невозможности своевременно обратиться к врачу и только в случае реального, а не выдуманного облучения. Рентген-диагностика, просмотр телевизора или полёт на самолёте не влияют на здоровье среднестатистического жителя Земли.

Современный человек постоянно подвержен излучению. Его издают бытовые приборы, модные гаджеты, линии электропередачи и другие объекты. Излучение принято делить на две группы: не ионизирующее и ионизирующее . Первая группа считается безопасной для человека. В нее входят радиоволны, тепло, ультрафиолет. Опасность представляет вторая группа, к которой и относится радиация. Чем же так опасно это излучение и каковы смертельные дозы радиации для человека.

Где можно столкнуться с радиацией

Радиация преследует человека повсюду. Сама земля имеет естественный радиационный фон . Он может различаться в зависимости от региона. Самый большой уровень радиации в нашей стране наблюдается в Алтайском крае . Но даже он настолько мал, что считается полностью безопасным. Гораздо опаснее искусственно созданные источники ионизирующего излучения, с которыми мы сталкиваемся достаточно часто:

  1. Рентгенографическое оборудование в больницах. Каждый год мы проходим флюорографическое обследование и подвергаемся облучению. Доза радиации в рентгенах мала и при однократном прохождении такой процедуры вред здоровью не наносится.
  2. Сканирующие устройства в аэропортах. Они действуют аналогично медицинскому рентгену. Лучи проходят сквозь тело человека, поэтому доза облучения крайне мала.
  3. Экраны старых телевизоров, оснащенных электронно-лучевыми трубками.
  4. Реакторы атомных электростанций. Это наиболее мощный источник. Пока он находится в целостности, особой опасности не представляет. Но любое его повреждение грозит глобальной катастрофой.
  5. Радиоактивные отходы. При их неправильной утилизации возможно заражение окружающей среды, которое несет в себе потенциальную опасность.

Нормальная доза радиации не несет в себе большой опасности для жизни или здоровья человека . При ее незначительном превышении развивается лучевая болезнь. Если же на человека воздействует большая доза облучения, наступает моментальная смерть.

Единица измерения радиации

С 1979 года была введенная новая единица измерения уровня радиации – зиверт . Она может обозначаться Зв или Sv. Один зиверт эквивалентен количеству энергии, которую поглощает один килограмм биологической ткани. Ранее единицей измерения излучения считался бэр. 1 зиверт равен 100 бэр.

Небольшие дозы облучения принято измерять в миллизивертах. Один зиверт равен тысяче миллизивертов.

Как измеряется радиация

Радиоактивность окружающего пространства напрямую влияет на состояние здоровья. Даже находясь у себя дома, человек может подвергаться негативному воздействию. Особенно опасны квартиры, в которых имеется посуда, изготовленная из кранового стекла, отделочные материалы с добавлением гранита или старая радиационная краска . При таких обстоятельствах важно периодически измерять радиационный фон.

Выявить опасный фон помогут специальные приборы – радиометры или дозиметры. Для эксплуатации в жилом помещении используют дозиметр. При помощи радиометра легко можно определить фон продуктов питания.

Сегодня существуют специальные организации, которые предоставляют услуги по определению радиационного заражения. Специалисты помогут выявить и утилизировать источники фона.

Можно приобрести и домашний дозиметр. Но быть на 100% уверенным в показаниях такого прибора нельзя. При его использовании необходимо строго следовать инструкции и не допускать контакта устройства с исследуемыми объектами. Если уровни радиации в помещениях окажутся недопустимыми, следует обратиться за помощью к профессионалам как можно скорее .

Степени воздействия радиации на человека

Разобраться в вопросе, какая доза радиации опасна для человека, поможет таблица.

Доза радиации, Зв Воздействие на человека
До 0,05 Допустимые дозы облучения. При таком воздействии негативных последствий для здоровья человека не наблюдается.
От 0,05 до 0,2 Симптомы лучевой болезни не проявляются. В будущем повышается вероятность развития онкологических заболеваний, а также генетических мутаций у потомства.
От 0,2 до 0,5 Негативной симптоматики не наблюдается. В крови уменьшается концентрация лейкоцитов.
От 0,5 до 1 Проявляются первые признаки лучевой болезни. У мужчин многократно повышается вероятность бесплодия.
От 1 до 2 Тяжелая форма лучевой болезни. Исходя из статистических данных, 10% людей, получивших такую дозу облучения, живут не более месяца. В первые 10 дней состояние пострадавшего стабильное, после чего происходит резкое ухудшение самочувствия.
От 2 до 3 Вероятность летального исхода в течение первого месяца повышается до 35%. Концентрация лейкоцитов крови падает до критических значений.
От 3 до 6 Сохраняется возможность излечения. Погибают около 60% пострадавших. Причиной смерти становится развитие инфекционных заболеваний и внутренние кровотечения.
От 6 до 10 Вероятность летального исхода – 100%. Излечиться в этом случае невозможно. Современной медицине удается отстрочить смерть максимум на год.
От 10 до 80 Человек впадает в глубокую кому. Смерть наступает спустя полчаса.
Более 80 Смерть от радиации наступает мгновенно.

Безопасным считается излучение, мощность которого не превышает 0,2 микрозиверта в час . Допустимая доза радиации для человека не превышает 0,05 Зв. Облучение выше этого показателя приводит к серьезным последствиям для здоровья. Годовая доза рентгеновского облучения в 0,05 Зв характерна для людей, работающих на атомных станциях при условии отсутствия каких-либо нештатных ситуаций.

При проведении местных медицинских процедур максимально разрешенная доза облучения для человека составляет 0,3 Зв. Норма облучения рентгеном в год не превышает двух процедур.

Роль играет не только мощность излучения, но и продолжительность воздействия. Низкое по силе воздействие, оказывающее влияние продолжительное время, окажется более губительным для здоровья, чем кратковременное сильное воздействие. Но это справедливо только в том случае, если речь не идет о смертельных дозах радиации.

Эффект накопления радиации


На протяжении жизни в организме человека может скапливаться от 100 до 700 микрозиверт радиации . Такой показатель считается нормальным и не угрожает здоровью или жизни человека. При этом в год в теле может накапливаться о 3 до 4 микрозиверта.

Количество накопленной радиации во многом будет зависеть от внешних обстоятельств. Так, каждый рентгенографический снимок в кабинете стоматолога приносит 0,2 микрозиверта, проход через сканер аэропорта – 0,001 мЗв, флюорографическое исследование – 3 мЗв.

Когда развивается лучевая болезнь

Следствием воздействия критической дозы радиации на человека становится развитие лучевой болезни. Она поражает практически все системы организма . В зависимости от дозы излучения может поддаваться лечению или приводить к летальному исходу.

Согласно последним исследованиям, для появления лучевой болезни опасная доза радиации в год составляет 1,5 Зв. Предел допустимой дозы однократного облучения – 0,5 Зв. После этой отметки начинают проявляться признаки поражения.

Выделяют следующие формы лучевой болезни:

  1. Лучевая травма. Появляется, если дозировка разового излучения не превышала 1 Зв.
  2. Костномозговая форма. Опасные нормы – от 1 до 6 Зв. В половине случаев такая форма болезни приводит к летальному исходу.
  3. Желудочно-кишечная форма наблюдается при дозировке излучения от 10 до 20 Зв. Сопровождается внутренними кровотечениями, лихорадочным состоянием, развитием инфекционных поражений.
  4. Сосудистая форма. Развивается после облучения в пределах от 20 до 80 Зв. Происходят тяжелые гемодинамические нарушения.
  5. Церебральная форма. Наблюдается при облучении свыше 80 Зв. Происходит мгновенный отек мозга и смерть пострадавшего.

В некоторых случаях лучевая болезнь может перерастать в хроническую форму. Период ее формирования может занимать до трех лет . После этого происходит восстановление организма, которое длится еще три года. При правильной терапии результатом становится излечение. Но в некоторых случаях спасти пациента не удается.

Симптоматика лучевой болезни

Если нормальная доза радиации была превышена не критически, то появляются симптомы лучевой травмы. Среди них выделяют:

  • Приступы тошноты и рвоты.
  • Сухость слизистых поверхностей носоглотки.
  • Во рту ощущается вкус горечи.
  • Появляются сильные головные боли .
  • Пострадавший быстро устает, его покидают жизненные силы.
  • Снижается артериальное давление.

В случае превышения дозы облучения в 10 Зв наблюдаются следующие признаки:

  • Покраснение отдельных участков кожи. Со временем они приобретают синий оттенок.
  • Изменяется частота сокращения сердечной мышцы.
  • Снижается мышечный тонус.
  • Появляется тремор в пальцах.
  • Пропадает сухожильный рефлекс.

Спустя четыре дня выраженные симптомы пропадают. Заболевание переходит в скрытую форму. Ее продолжительность будет зависеть от степени поражения организма. При этом в значительной степени снижаются все рефлексы организма, проявляются симптомы невралгического характера.

Если доза облучения превышала 3 ЗВ, то спустя две недели начинается интенсивное облысение . При дозе выше 10 Зв заболевание сразу же переходит в третью фазу. Наблюдается серьезное изменение состава крови, развиваются инфекционные заболевания. В кратчайшие сроки наступает отек мозга, полностью пропадает мышечный тонус. В подавляющем большинстве случаев человек погибает.

При первых же подозрительных симптомах необходимо обратиться за помощью к врачу. Только при своевременной терапии сохраняется шанс на успешное излечение лучевой болезни.

Диагностика

Появление лучевой болезни выявляется на основании первичных признаков. Пристальное внимание уделяется пациентам, которые побывали в ситуации, когда превышена безопасная доза радиации.

Степень тяжести поражения определяется в ходе исследования образцов крови пострадавшего. Выясняется наличие анемии, ретикулоцитопении, лейкопении, СОЭ. О наличии лучевой болезни говорят признаки кровотечения в миелограмме .

В дополнение к исследованию крови проводят следующие диагностические мероприятия:

  1. Забор соскобов кожных язв и проведение микроскопии.
  2. УЗИ брюшной полости.
  3. УЗИ органов таза.

Одновременно с этим проводятся консультации с узкими специалистами: гематологом, эндокринологом, невропатологом и гастроэнтерологом . Они внимательно изучают клиническую картину болезни и результаты всех обследований.

Терапия лучевой болезни

Болезнь успешно лечится, если дозовый порог заражения превышен незначительно . Среди основных терапевтических методик можно выделить:

  1. Своевременное оказание первой помощи. Это особенно важно для людей, побывавших в месте сильного радиационного заражения. С пострадавшего снимают всю одежду, так как она накапливает в себе радиацию. Тщательно промывают тело и желудок.
  2. Медикаментозная терапия. Она включает в себя применение седативных, антигистаминных препаратов, антибиотиков, средств для восстановления желудочно-кишечного тракта. Кроме того, проводится лечение, направленное на восстановление иммунной системы. На третьей стадии заболевания прописывают, помимо прочего, антигеморрагические препараты.
  3. Переливание крови.
  4. Физиотерапия. Чаще всего применяется дыхание при помощи кислородной маски.
  5. В некоторых случаях специалисты проводят пересадку костного мозга.
  6. Правильное питание. В первую очередь организуется оптимальный питьевой режим. В день пострадавший должен выпивать не менее двух литров воды. В его рацион также должны входить соки и чай. При этом пить одновременно с приемом пищи нельзя. К минимуму сводится употребление жирных, жареных и чрезмерно соленых блюд. В день должно быть не менее пяти приемов пищи. Категорически запрещено употребление спиртных напитков.

Профилактические мероприятия

Для того чтобы не стать жертвой радиационного излечения, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Избегать потенциально опасных зон . При малейшем подозрении на то, что на территории максимальная доза радиации, следует незамедлительно покинуть это место и обратиться к специалистам.
  2. Людям, занятым на опасных производствах, рекомендуется употреблять витаминно-минеральные комплексы, а также другие препараты, поддерживающие иммунную систему. Выбор конкретных медикаментов должен проводиться совместно с лечащим врачом.
  3. При контакте с радиоактивными предметами необходимо использовать специализированные средства защиты: костюмы, респираторы и так далее.
  4. Пить как можно больше воды. Жидкость помогает вымывать из организма радиоактивные вещества .

Смертельная доза радиации в зивертах составляет всего 6 единиц. Поэтому при первых подозрениях на повышенный фон необходимо провести исследование при помощи дозиметра.