Понятие поля и дозы ионизирующих излучений

СОДЕРЖАНИЕ

1. Понятие поля и дозы ионизирующих излучений

2. Основные виды доз. Современная система дозиметрических величин

· Поглощенная доза

· Экспозиционная доза

· Эквивалентная доза

· Эффективная эквивалентная доза

· Эффективная коллективная доза

3. Принципы формирования и расчета дозовой нагрузки на сельскохозяйственные растения, животных и человека.

 

Понятие поля и дозы ионизирующих излучений

Воздействие ионизирующих излучений на объекты окружающей среды живой и неживой природы могут проявляться в физико-химических или биологических изменениях, происходящих в них, например, в виде повышения температуры облучаемого тела, инициирования специфических химических реакций, изменения биологических показателей и др. Воздействие ионизирующих изучений будет определяться характеристикой самого излучения и особенностями взаимодействия его с веществом. Параметры, функционально связанные с влиянием радиации, называются дозиметрическими.

Излучение, возникающее при ядерных превращениях, частично или полностью поглощается (абсорбируется) веществом, с которым оно взаимодействует. При этом происходит потеря энергии излучения. Для количественной характеристики дозы можно было бы использовать не передачу энергии, а другие измеряемые величины, связанные с взаимодействием излучений высоких энергий с веществом. Однако энергетическая характеристика дозы является интегральной и в этой связи наиболее удобна, хотя и существуют определенные трудности ее измерения. Целью дозиметрии является измерение, исследование и теоретические расчеты дозиметрических величин для предсказания или оценки радиационного эффекта, в частности — радиобиологического эффекта.

Таким образом: доза ионизирующего излучения — это характеристика количества излучения и мера его воздействия на облучаемую среду или объекты окружающей среды. Обычно доза ионизирующих излучений обозначается буквой Д (в русском варианте) или D(в латинском варианте). Однако, если иметь в виду конкретный способ выражения дозы, более корректно придерживаться обозначений документа «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99).

Радиационная дозиметрия (термин «дозиметрия» произошел от гр. Dosis — отмеренная доля и metreo — измеряю) как наука возникла в связи с использованием ионизирующих излучений в медицине. Само понятие «доза» также заимствовано из медицины, и основной интерес представляет определение дозы излучения, получаемой живым организмом, в частности человеком, в связи с биологическим действием радиации.

Следует различать дозу, формирующуюся при внешнем и при внутреннем облучении. При внешнем облучении источник излучения находится вне облучаемого объекта, при внутреннем облучении — внутри него.

При рассмотрении простейшего случая внешнего облучения — системы из точечного источника γ-излучения, например ⁶⁰Со, и облучаемого объекта - можно обозначить величины, составляющие дозу. Прежде всего, доза зависит от активности (A): при увеличении активности доза возрастает. Таким образом, доза является функцией активности: D ~ f(A)

Очевидно также, что доза будет возрастать при увеличении времени t нахождения под воздействием ионизирующего излучения и уменьшении расстояния R между источником излучения и облучаемым объектом. Причем если с активностью и временем доза связана прямой зависимостью, то с расстоянием — обратно-квадратичной:

где К_γ — гамма-постоянная — коэффициент пропорциональности, характеризующий свойства излучения. Гамма-постоянная показывает, какую мощность поглощенной дозы создает нефильтрованное γ-излучение точечного источника активностью 1Бк на расстоянии 1 метр.. Величина гамма-постоянной зависит от схемы распада радионуклида и энергии его γ-излучения (табл. 1).

Таблица 1.

Характеристика некоторых радионуклидов и их γ -излучений

Радио-нуклид	Период полураспода, Т1/2	Энергия γ-квантов, Е, Мэв	Выход γ-квантов, %	Гамма-постоянная, Кγ, (Гр · м2/с ·Бк)10-18
22Na	2,6 года	1,27	99,95	78,02
		0,51	181,10
40K	1,3·109года	1,46	10,70	119,40
59Fе	44,5 дня	1,29	44,10	40,67
		1,10	55,50
		0,19	2,90
60Со	5,3 года	1,33	99,98	84,63
		1,17	99,87
65Zn	244 дня	1,12	50,60	20,12
		0,51	2,82
137Сs	30, 1 года	0,66	85,10	21,33

 

 

На практике обычно пользуются не величинами дозы, а величинами интенсивности ионизирующего излучения, которая характеризуется мощностью дозы Р, т. е. значениями дозы D в единицу времени t:

Используя приведенные выше зависимости по значениям активности можно рассчитать дозу, формируемую точечным источником γ-излучения. Это весьма важно в практическом аспекте, например, в случае, когда при работе с точечным источником ионизирующего излучения нужно рассчитать безопасные величины, а дозиметр отсутствует.

Например, имеется точечный источник γ-излучения ⁶⁰Со с активностью 40МБк (40 • 10⁶ Бк) и необходимо рассчитать мощность дозы γ -излучения на расстоянии 4 м.

Из таблицы 1 находим значение гамма-постоянной (К_γ) — 84,63х х 10^-18 Гр • м²/Бк • с, затем, используя формулу для мощности дозы Р вычисляем::

Подобным же образом можно и от величин мощности дозы, экспериментально определенных с помощью дозиметра, перейти к величинам активности точечного гамма-излучения.

Из формулы для мощности дозы Р следует также важная пространственная закономерность распределения мощности дозы вокруг точечного источника ионизирующего излучения при внешнем облучении.

Например, если имеется источник ионизирующего излучения А, то на расстояниях R₁, R₂, R_n будет выполняться соотношение:

Это соотношение часто используют для вычисления безопасного времени работы с точечным источником Р γ -излучения и безопасного расстояния при работе с ним::

Где Р_ф и R_ф — фактические мощность дозы и расстояние, а Р_б и R_б — безопасные мощность дозы и расстояние, причем безопасная мощность дозы выбирается в соответствии с утвержденными и действующими в настоящее время «Нормами радиационной безопасности».

Для оценки дозы в практике дозиметрии используют два п о д х о д а:

1) приборная оценка дозы (мощности дозы ионизирующих излучений). В этом случае дозу определяют по показаниям соответствующих приборов — дозиметров;

2) расчетная оценка (прогноз) дозы предполагает использование таких величин, как активность, формирующая дозу внешнего и внутреннего облучения.