WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 26 | 27 || 29 | 30 |   ...   | 33 |

В 1954 г. в Советском Союзе была выпущена первая в мире АЭС. К сожалению, исследования атома привели к созданию и применению в 1945 г. атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки. 26 апреля 1986 г, на ЧАЭС произошла тяжелейшая авария, которая привела к гибели и заболеванию людей, заражению значительной территории.

Исследователи излучений первыми столкнулись с их «опасными» свойствами. А. Беккерель получил ожог кожи. М: Кюри предположительно умерла от рака крови. По крайней мере 336 человек, работавших с радиоактивными материалами, умерли от переоблучения.

Отказаться от применения радиоактивных веществ в науке, медицине, технике, сельском хозяйстве невозможно по объективным причинам.

Остается один путь — обеспечить радиационную безопасность, то есть такое состояние среды обитания, при котором с определенной вероятностью исключается радиационное поражение человека.

5.4. Дозометрические величины и единицы их измерения Действия ионизирующего излучения на вещество проявляется в ионизации и возбуждении атомов и молекул, входящих в состав вещества.

Количественный мерой этого воздействия служит поглощенная доза Дn — средняя энергия, переданная излучением единице массы вещества.

Единица поглощенной дозы — грей (Гр), названа в честь физика Грея, Гр = 1 Дж/кг. На практике применяется также внесистемная единица — рад = 100 эрг/г - 1х10-2 Дж/кг = 0,01 Гр.

Поглощенная доза излучения зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

Для заряженных частиц (,, протонов) небольших энергий, быстрых нейтронов и некоторых других излучений, когда основными процессами их взаимодействия с веществом являются непосредственная ионизация и возбуждение, поглощенная доза служит однозначной характеристикой ионизирующего излучения по его воздействию на среду.

Это связано с тем, что между параметрами, характеризующими данные виды излучения. (поток, плотность потока и др.) и параметром, характеризующим ионизационную способность излучения в среде — поглощенной дозой, можно установить адекватные прямые зависимости.

Для рентгеновского и -излучений таких зависимостей не наблюдается, так как эти виды излучений косвенно ионизирующие.

Следовательно, поглощенная доза не может служить характеристикой этих излучений по их воздействию на среду. До последнего времени в качестве характеристики рентгеновского и -излучений по эффекту ионизации используют так называемую экспозиционную дозу.

Экспозиционная доза выражает энергию фотонного излучения, преобразованную в кинетическую энергию вторичных электронов, производящих ионизацию в единице массы атмосферного воздуха.

За единицу экспозиционной дозы рентгеновского и -излучений принимают кулон на килограмм (Кл/кг).Это такая доза рентгеновского или -излучения, при воздействии которой на 1 кг сухого атмосферного воздуха при нормальных условиях образуются ионы, несущие 1 Кл электричества каждого знака.

На практике до сих пор широко используется внесистемная единица экспозиционной дозы — рентген. 1 рентген (Р) — экспозиционная доза рентгеновского и -излучений, при которой в 0,001293 г (1 см8 воздуха при нормальных условиях) образуются ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака или 1 Р=2,58x10-4 Кл/кг.

Поскольку экспозиционную дозу продолжают использовать в практике радиационной безопасности, рассмотрим соотношение между рентгеном и поглощенной дозой. Заряд электрона равен 4,8х10-10 эл. ед.

заряда. Следовательно, при экспозиционной дозе в 1 Р будет образовано 2,09*109 пар ионов в 0,001293 г атмосферного воздуха. На образование одной пары ионов в воздухе расходуется в среднем 34 эВ энергии. Таким образом, при экспозиционной дозе в 1Р вторичными электронами расходуется 88 эрг в 1 г воздуха. Величины 88 эрг/г воздуха и 0,эрг/см8 воздуха называют энергетическими эквивалентами рентгена.

Поглощенная в каком-либо веществе доза рентгеновского и -излучения может быть рассчитана по экспозиционной дозе с помощью следующего соотношения:

Д(Гр)=8,8·103··В·Д(Р) где и В — массовые коэффициенты ослабления (см2/г) для исследуемого вещества и воздуха соответственно.

Исследования биологических эффектов, вызываемых различными ионизирующими излучениями, показали, что повреждение тканей связано не только с количеством поглощенной энергии, но и с ее пространственным распределением, характеризуемым линейной плотностью ионизации. Чем выше линейная плотность ионизации, или, иначе, линейная передача энергии частиц в среде на единицу длины пути (ЛПЭ), тем больше степень биологического повреждения. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы Дэкв, которая определяется равенством:

Дэкв=ДnQ где Дn — поглощенная доза; Q — безразмерный коэффициент качества, характеризующий зависимость биологических неблагоприятных последствий облучения человека в малых дозах от полной ЛПЭ облучения.

Эквивалентная доза представляет собой меру биологического действия на данного конкретного человека, то есть она является индивидуальным критерием опасности, обусловленным ионизирующим излучением. Ниже приведены значения Q взвешивающих коэффициентов для некоторых видов излучения.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы:

- Фотоны любых энергий.......................................................... - Электроны и мюоны (менее 10 кэВ)....................................... - Нейтроны с энергией менее 10 кэВ........................................ б от 10 кэВ до 100 кэВ................................................................... от 100 кэВ до 2 МэВ.................................................................... от 2 МэВ до 20 МэВ.................................................................. более 20 МэВ.............................................................................. - Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2 МэВ........ — Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра.................. В качестве единицы измерения эквивалентной дозы принят зиверт (Зв), в честь шведского радиолога Рольфа Зиверта. 1 Зв = 1 Гр / Q = Дж/кг. Зиверт равен эквивалентной дозе излучения, при которой поглощенная доза равна 1 Гр при коэффициенте качества, равном единице.



Применяется также специальная единица эквивалентной дозы: бэр (биологический эквивалент рада); 1 бэр = 0,01 Зв. Бэром называется такое количество энергии, поглощенное 1 г биологической ткани, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе излучения 1 рад рентгеновского и -излучения, имеющих Q=1.

Коэффициент качества, определенным образом связанный с ЛПЭ, используется для сравнения биологического действия различных видов излучений только при решении задач радиационной защиты при эквивалентных дозах Дэкв<0,25 Зв (25 бэр). Дэ — количественная характеристика поля ионизирующего излучения, основанная на величине ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении.

Единицей измерения Дэ является рентген (Р). 1 Р=2х109 пар ионов см3 воздуха = 0,11 эрг/см3 воздуха.

Следует учитывать, что чувствительность разных органов тела неодинакова. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака легких более вероятно, чем в щитовидной железе.

Поэтому дозы облучения органов и тканей следует учитывать с разными взвешивающими коэффициентами (рекомендованы Международной комиссией по радиационной защите, см. табл. 34).

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие • коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма. Эта доза также измеряется в зивертах.

Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесены к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

Самопроизвольный (спонтанный) распад радиоактивных ядер следует закону:

N=N0exp(-,t), где N0 — число ядер в данном объеме вещества в момент времени t=0; N — число ядер в том же объеме к моменту времени t; — постояная распада.

Постоянная имеет, смысл вероятности распада ядра за 1 с она равна доле ядер, распадающихся за 1 с.

Постоянная распада не зависит от общего числа ядер и имеет вполне определенное значение для каждого радиоактивного нуклида.

Приведенное выше уравнение показывает, что с течением времени число ядер радиоактивного вещества уменьшается по экспоненциальному закону.

В связи с тем, что период полураспада значительного числа радиоактивных изотопов измеряется часами и сутками (так называемые короткоживущие изотопы), его необходимо знать для оценки радиационной опасности во времени случае аварийного выброса в окружающую среду радиоактивного вещества, выбора метода дезактивации, а также при переработке радиоактивных отходов в последующем их захоронении. (Период полураспада нуклидов приведен в НРБ—99).

Первая характеристика из использовавшихся в практической дозиметрии — это экспозиционная доза Дэ.

Таблица Гонады 0,Костный мозг (красный) 0,Толстый кишечник (прямая, сигмовидная, нисходящая часть 0,ободочной кишки) Легкие 0,Желудок 0,Мочевой пузырь 0,Грудная железа 0,Печень 0,Пищевод 0,Щитовидная железа 0,Кожа 0,Клетки костных поверхностей 0,Остальное 0,Таблица Единицы намерения радиоактивного излучения Наименование Единицы Соотношен Определение Единицы величины в системе ие между Пояснение величины внесистемные Си единицами Мера рентгеновского к 1Р = Энергетический Доза -излучения, Кулон на Рентген (Р) 2,58•10–4 эквивалент: 1 р = экспозиционная ионизирующее кг (Кл/кг) Кл/кг 87,7 Дж/кг воздействие на сухой воздух Мощность Экспозиционная 1 Р/ч = экспозиционной доза в единицу Кл/кг*с Р/ч 7,17• 10-дозы времени Кл/кг•с Связь с Энергия экспозиционной нейтронного и - дозой: 1 рад равен Доза 1 рад = 0,излучения, Грей(Гр) Рад (рад) 1,14 р для воздуха поглощения Гр переданная массе и 1,05 р для веществ биологической ткани Мощность Поглощенная 1 рад/ч = поглощенной доза в един. Гр/с рад/с 2,77•10-дозы времени Гр/с Коэффициент вида (качества) Доза излучения ооглощенная, Бэр — отражает степень Доза умноженная на Зиверт биологически 1 бэр = 0,опасности эквивалентная коэффициент (Зв) й эквивалент Зв облучения людей вида излучения: рада разными типами Дэкв=ДпоглКизл радиационных воздействий Мощность Эквивалентная 1 бэр/ч = эквивалентной доза в единицу Зв/с бэр/с 2,78•10-дозы времени Зв/с Отношение числа частиц, пересекающих в единицу времени В зависимости от малую сферу, не вида излучения Плотность внесшую может 1/с·м2 - - потока частиц искажения в поле обозначаться: ризлучения, к част./с м1, фотон/с площади м* и т. п.

поперечного сечения этой сферы Описанные три дозы относятся к отдельному человеку, то есть являются индивидуальными.

Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человекозивертах (чел-Зв). Следует ввести еще одно определение. Многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся в отдаленном будущем. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат поколения людей от какого-либо радиактивного источника за все время его существова называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной дозой. Активность препарата — это мера количества радиоактивного вещества.





Определяется активность числом распадающихся атомов в единицу времени, то есть скоростью распада ядер радионуклида.

Единицей измерения активности является одно ядерное превращение в секунду. В системе единиц СИ она получила название беккерелъ (Бк).

За внесистемную единицу активности принята кюри (Ки) — активность такого числа радионуклида, в котором происходит 3,7хактов распада в секунду. Напрактике широко пользуются производными Ки: милликюри — 1 мКи = 1х10-3 Ки; микрокюри — 1 мкКи =1х10-6 Ки.

Таблица Соотношение Наименование Определение Единицы Единицы между Пояснение величины величины СИ внесистемные единицами 1 2 3 4 5 Мера количества радиоактивного Определяется вещества, числом Активность (в выраженная Беккерель 1 Ки = 3,7•1010 ядерных Кюри (Ки) источнике) числом (Бк) Бк распадов в радиоактивных секунду: 1 Бк превращений в = 1 расп/с секунду* 1 Ки/кг Концентрация соответствует активности в такой Удельная, 1 Ки/кг = массе Бк/кг Ки/кг активности, активность 3,7•1010 Бк/кг радиоактивного которую вещества создает 1 г радия Концентрация Используется активности в для оценки Объемная 1 Ки/кг = объеме Бк/ м2 Ки/л загрязнения активность 3,7•1013 Бк/мрадиоактивного воздуха и вещества воды Окончание табл. 1 2 3 4 5 Используется Концентрация для оценки Плотность активности на Бк/ м2 1 Ки/км» = Ки/км2 площадной загрязнения поверхности 3,7•1014 Бк/мзагрязненност территории и местности Под удельной активностью понимают активность, отнесенную к единице массы или объема, например Ки/г, Ки/л и т.д. Единицы измерения сведены в таблицах 35 и 5.5. Источники излучения Различают естественные и созданные человеком источники излучения. Основную часть облучения население Земли получает от естественных источников. Естественные (природные) источники космического и земного происхождения создают естественный радиационный фон (ЕРФ). На территории России естественный фон создает, мощность экспозиционной дозы порядка 40-200 мбэр/год.

Излучение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными радионуклидами, порождает искусственный радиационный фон (ИРФ), который в настоящее время в целом по земному шару добавляет к ЕРФ лишь 1-3 %.

Сочетание ЕРФ и ИРФ образует радиационный фон (РФ), который воздействует на все население земного шараяидоя относительно постоянный уровень.

Космические лучи представляют поток протонов и -частиц, приходящих на Землю из мирового пространства.

К естественным источникам земного происхождения относится излучение радиоактивных веществ, содержащихся в породах, почве, строительных материалах, воздухе, воде.

По отношению к человеку источники облучения могут находиться вне организма и облучать его снаружи. В этом случае говорят о внешнем облучении.

Радиоактивные вещества могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище, в воде и попасть внутрь организма. Это будет внутреннее облучение.

Средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая человеком от внешнего облучения за год от космических лучей, составляет 0,миллизиверта, от источников земного происхождения — 0,миллизиверта.

В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников, радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой, воздухом.

Наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон (в 7,раза тяжелее воздуха). Радон и продукты его распада ответственны примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников, и примерно за половину этой дозы от всех источников радиации. В здания радон поступает с природным газом (3 кБк/сут), с водой (4), с наружным воздухом (10), из стройматериалов и грунта под зданием(60 кБкУсут).

За последние десятилетия человек создал более тысячи искусственных радионуклидов и научился примерять их в различных целях. Значения индивидуальных доз, получаемых людьми от искусственных источников, сильно различаются.

5.6. Измерение ионизирующего излучения Необходимо помнить, что не существует универсальных методов и приборов, применимых для любых условий. Каждый метод и прибор имеют свою область применения. Неучет этих замечаний может привести к грубым ошибкам.

В радиационной безопасности используют радиометры, дозиметры и спектрометры.

Радиометры — это приборы, предназначенные для определения количества радиоактивных веществ (радионуклидов) или потока излучения. Например, газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера).

• Дозиметры — это приборы для измерения мощности экспозиционной или поглощенной дозы.

• Спектрометры служат для регистрации и анализа энергетического спектра и идентификация на этой основе излучающих радионуклидов.

Принцип действия любого прибора, предназначенного для регистрации проникающих излучений, состоит в измерении эффектов, возникающих в процессе взаимодействия излучения с веществом.

Наиболее распространенным является ионизационный метод регистрации, основанный на измерении непосредственного эффекта взаимодействия излучения с веществом, т.е. степени ионизации среды, через которую прошло излучение.

Pages:     | 1 |   ...   | 26 | 27 || 29 | 30 |   ...   | 33 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.