Электрон-вольт - это энергия, приобретенная электроном, пробегающим ускоряющую разность потенциалов равную 1 вольту:
1 эВ = 1,601*10-12 эрг (1)
Производные единицы:
- килоэлектрон-вольт 1 кэВ = 103 эВ,
- мегаэлектрон-вольт 1 МэВ = 106 эВ.
Характеристикой устойчивости ядер радиоактивных изотопов служит период полураспада (Т1/2). Период полураспада - это время, в течение которого распадается половина имеющихся первоначально ядер радиоактивного изотопа.
Периоды полураспада различных радиоактивных изотопов имеют значения от миллионных долей секунд до нескольких миллиардов лет.
Радиоизотопы, имеющие период полураспада менее суток, принято называть короткоживущими, более суток - долгоживущими.
Активность (А) – мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени:
А=dN/dt, (2)
где dN – ожидаемое число спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt.
Единицей активности является беккерель (Бк). 1Бк соответствует одному спонтанному преобразованию ядра в источнике в секунду. Если активность равномерно распределена по массе или объёму вещества, то его радиоактивность характеризуют удельной (Аv) или объёмной (Am) активностями соответственно. Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности кюри (Ки) составляет 3,7×1010 Бк.
Для количественной характеристики гамма-активности источника применяется гамма-эквивалент радия. Гамма-эквивалент источника - условная масса точечного источника радия-226, создающего на данном расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как данный источник.
Специальной единицей гамма-эквивалента является килограмм-эквивалент радия: 1 кг-экв.радия на расстоянии 1 см в воздухе от источника создает мощность экспозиционной дозы 8,4*106 Р/ч, соответственно 1 мг-экв. радия - 8,4 Р/ч.
Миллиграмм-эквивалент изотопа (мг-экв.радия) связан с его активностью А (мКи) через гамма-постоянную Кгамма.
Кгамма равна мощности экспозиционной дозы (Р/ч) от точечного источника активностью 1 мКи на расстоянии 1 см.
Кгамма определяется схемой распада и энергией испускаемого гамма-излучения данного нуклида.
Кроме единиц активности радиоактивные излучения характеризуются плотностью потока, т.е. числом частиц (фотонов), проникающих в единицу времени в объем элементарной сферы с единичной площадью сечения.
Размерность: альфа-частиц/(см2*с), бета-частиц/(см2*с), фотон/(см2*с), нейтрон/(см2*с).
8 Количественная оценка действия, производимого ионизирующими излучениями в веществе, производится посредством величины поглощенной дозы.
Поглощенная доза D – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:
D = dē/dm, (4)
где dē - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объёме, а dm - масса вещества в этом объёме.
В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название – грей (Гр).
9 Для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава введена величина – доза эквивалентная (НT,R) – поглощенная дозы в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент (WR) для данного вида излучения:
НT,R = WRDT,R, (5)
где DT,R– средняя поглощенная доза в органе или ткани T, а WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.
При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучений:
НT = WR1DT,R1 + WR2DT,R2 + WR3DT,R3 + .., (6)
где индексы 1, 2, 3 относятся к компонентам излучения.
Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (WR) - используемые в радиационной защите множители поглощенной дозы, учитывающие относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов:
фотоны любых энергий ……………………………………….. 1
электроны и мюоны любых энергий …………………………. 1
нейтроны с энергией менее 10 кэВ …………………………... 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
10 Доза эффективная (E)- 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:
E =SWT´ НТ, (7)
T
где НТ - эквивалентная доза в органе или ткани Т, aWT - взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.
Единица эффективной дозы - зиверт (Зв).
Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при 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*
__________________________
* При расчетах учитывать, что "остальное" включает надпочечники, головной мозг, экстраторокальный отдел органов дыхания, тонкий кишечник, почки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, вилочковую железу и матку. В тех исключительных случаях, когда один из перечисленных органов или тканей получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, полученную любым из двенадцати органов или тканей, для которых определены взвешивающие коэффициенты, следует приписать этому органу или ткани взвешивающий коэффициент, равный 0,025, а оставшимся органам или тканям из рубрики "остальное" приписать суммарный коэффициент, равный 0,025.
Приложение Б. Биологическое действие ионизирующих излучений
1 Ионизирующие излучения в отличие от ряда других опасных и вредных производственных факторов (электрический ток, шум, вибрация и др.), активно не воспринимаются органами чувств человека. Однако, длительное облучение организма в дозах, превышающих основные дозовые пределы, а также разовые аварийные облучения большими дозами могут привести к нарушению жизнедеятельности отдельных органов и всего организма. Эта особенность ионизирующих излучений обуславливает необходимость строгого научно обоснованного контроля радиационной обстановки.
Первичный процесс воздействия излучений на живые клетки, приводящий к радиационному поражению, состоит в передаче энергии в результате процессов ионизации, возбуждения атомов ткани и упругих соударений. Ионизация происходит либо непосредственно при воздействии ионизирующих частиц (альфа, бета), либо в результате вторичных процессов при воздействии фотонов и нейтронов на ядра атомов вещества биологической ткани.
Однако, прямая ионизация полностью не объясняет повреждающего действия излучений. Биологический эффект пропорционален поглощенной энергии излучений, которая затрачивается на разрыв химических связей с образованием свободных радикалов, высокоактивных в химическом отношении. Поскольку живая ткань состоит на 75% из воды, решающее значение имеет косвенное воздействие ионизированных молекул воды и химизм последующих реакций со свободными радикалами. Обладающие исключительной химической активностью, свободные радикалы ОН и Н либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений HO2, H2O2 и других активных окислителей взаимодействует с молекулами органического вещества, в первую очередь белка и приводят к разрушению клеток и нарушению нормальных биохимических процессов живой ткани. Под воздействием радиации происходит также поражение основных жизненных элементов клеток - клеточных ядер. Серьезные поражения клеточных структур приводит к нарушению деятельности организма в целом, его нервной системы (органов кроветворения), к нарушению регуляции деятельности тканей и органов. В результате этого могут нарушиться или прекратиться процессы физиологического функционирования организма.
Наиболее опасны для организма нарушения в системе кроветворных органов и прежде всего в костном мозге. При этом в крови резко уменьшается количество белых кровяных телец - лейкоцитов (в значительной степени уменьшаются защитные силы организма в борьбе с инфекцией), кровяных пластинок - тромбоцитов (ухудшается свертываемость крови), и, наконец, красных кровяных телец -эритроцитов (ухудшается снабжение организма кислородом). Кроме этого, повреждаются стенки сосудов, происходят кровоизлияния и нарушение деятельности ряда органов и систем.