Сторінка
4

Іонізуючі випромінювання

Практично дозу визначають по числу пар іонів, що утворюються у визначеному обсязі повітря. Для цього існує багато приладів різної конструкції, призначених для виміру іонізаційного ефекту.

Дозу рентгенівських та гамма-променів, що називають експозиційною, обмірювану цими приладами і виражають у рентгенах (Р). Загальноприйнята вже багато років одиниця рентген означає, що в 1 см3 сухого повітря при 00С і тиску 760 мм рт. ст. утворюється 2,08·109 пар іонів. Ця величина не випадкова. Якщо врахувати, що кожен іон несе один елементарний електричний заряд (позитивний чи негативний), рівний 4,80·10-10 електростатичним одиницям, то 2,08·109 пар іонів будуть нести по одній електростатичній одиниці зарядів обох знаків. 1 г повітря при нормальних умовах (тиск 760 мм рт. ст., температура 00С) займає об’єм 770 см3. При дозі в 1 Р у 1 г повітря утвориться 1,6·1012 пар іонів. Якщо вважати, що на утворення однієї пари іонів і відповідного числа збуджених молекул потрібно 34 еВ, то на утворення 1,6·1012 пар іонів буде потрібно 54,4·1012 еВ, тобто 87 ерг.

Гальмова здатність водяної пари більше, ніж повітря. Тому в її масі – 1 г при дозі 1 Р утворюється більше пар іонів, ніж у 1 г повітря. В зв’язку з тим, що витрати енергії на утворення пари іонів залишається однаковою (34 еВ), то доза в 1 Р у одному грамі водяної пари відповідає для випромінювання, що розглядається, 98 ерг поглиненої енергії. Гальмова здатність речовини незалежно від її стану (газоподібного, рідкого чи твердого) залишається однаковою, тому в 1 г води доза 1 Р теж приведе до поглинання 98 ерг енергії. До води, з точки зору іонізуючого випромінювання, відносять і м'які тканини, наприклад м'язи.

Вимірюючи дозу рентгенівських і гамма-променів у повітрі, можна прийняти, що доза, виражена в рентгенах, приблизно відповідає дозі в радах для воді або м'яких тканин.

Для практики оцінки впливу іонізуючого випромінювання на людину необхідно визначити співвідношення між дією випромінювання на організми з дозою, обмірюваною в рентгенах, у повітрі. Для оцінки дії випромінювання необхідно також знати потужність дози, інакше кажучи дозу в рентгенах або радах за одиницю часу (секунду, хвилину, годину).

Для виміру активності, радіоактивних речовин прийнята спеціальна одиниця – кюрі (Ku). Один Ku означає, що за 1 с розпадається 3,7·1010 атомів; дробові частки – одну тисячну й одну мільйонну – кюрі називають відповідно мілікюрі (мKu) і мікрокюрі (мкKu). Один мKu відповідає 3,7·107, а один мкKu – 3,7·104 росп/с. Схема розпаду у різних радіоактивних ізотопів неоднакова, тому на один розпад може випромінюватися різна кількість енергії. Щоб від активності, вираженої в кюрі, перейти до дози, вираженої в радах, користаються перерахунковими залежностями.

Виражаючи дозу в радах, варто ще врахувати, яким випромінюванням і якої енергії вона обумовлена. Суть справи в тім, що через розходження в просторовому розподілі іонів, характерному для кожного виду й енергії випромінювання при одній і тій же дозі, але з різною лінійною передачею енергії, біологічна дія випромінювання буде неоднакова. Вона виявляється більш високою для іонізуючих випромінювань з великою лінійною передачею енергія.

Неоднакова біологічна дія різних видів і енергії випромінювань при одній і тій же поглиненій дозі привело до необхідності враховувати відносну біологічну ефективність (ВБЕ).

Для розрахунків захисту від випромінювань санітарні правила передбачають ВБЕ для різних видів випромінювань, що наведена в табл. 2.3. За одиницю прийнята біологічна ефективність рентгенівських променів з енергією 200 кеВ.

Відносна біологічна ефективність буде мінятися в досить широких межах у залежності від об'єкта й умов опромінення, а також обраного показника дії іонізуючого випромінювання. Так, наприклад, те саме променеве ураження – виникнення катаракти (помутніння кристалика) у 50% мишей при опроміненні рентгенівськими променями викликалася дозою 800 рад, а при опроміненні нейтронами – дозою 200 рад. У даному випадку ВБЕ дорівнює чотирьом.

Таблиця 2.3

Відносна біологічна ефективність іонізуючих випромінювань

Ця величина зростала, якщо опромінення тією же дозою здійснювалася не відразу, а окремими порціями. Для гігієнічних розрахунків приймають відносні величини, що наведені в табл. 2.3. Отже, доза швидких нейтронів величиною в 1 рад зробить таку ж біологічну дію на людину, що і доза 10 рад рентгенівських чи гамма-променів. Якщо людина піддавалася змішаному опроміненню гамма-променями і нейтронами, простого підсумовування дози (кількості поглиненої енергії) ще недостатньо для того, щоб оцінити можливий біологічний ефект. Потрібно знати внесок у загальну дозу кожного виду випромінювання, і внести виправлення на величину відносної ефективності опромінення нейтронами. Дозу випромінювання з урахуванням виправлення на ВБЕ виражають в одиницях, що називають біологічним еквівалентом рентгена (бер). При опроміненні гамма-променями дозою 300 рад і швидкими нейтронами дозою 100 рад сумарна доза буде дорівнює (300·1) + (100·10) = 1 300 бер. Необхідність зіставлення біологічної ефективності альфа-частинок з іншими видами випромінювань виникає в тому випадку, коли альфа-випромінювач потрапляє усередину організму. Через більшу біологічну ефективність альфа-частинки при влученні їх джерел у середину організму значно більш токсичні, ніж бета-частинки.