Практична задача по визначенню ефективної дози опромінення

Іонізуючі випромінювання (ІІ) - це такі випромінювання, взаємодія яких з навколишнім середовищем призводить до утворення в ній електричних зарядів різних знаків. Всі види ІІ мають високу енергію і властивість руйнувати біологічні об'єкти.

Іонізуючі випромінювання діляться на корпускулярні і електромагнітні (фотонні) .Кожен з видів ІВ має певну іонізуючу здатність і одиниці вимірювання.

Корпускулярне випромінювання - це потік елементарних частинок з масою спокою, відмінною від нуля (альфа, бета, нейтронів, протонів), що утворюються при радіоактивному розпаді або генеруються на прискорювачах;

Фотонноеізлученіе- це електромагнітні коливання, які поширюються у вакуумі зі швидкістю до 300 000 км / c (гамма, рентгенівське і ультрафіолетове).

Вплив ІІ оцінюється дозою опромінення.

Доза опромінення - це кількість енергії ІІ, поглинена одиницею маси середовища, що опромінюється. Розрізняють експозиційну, поглинену, еквівалентну і ефективну еквівалентну дози опромінення.

Експозиційна доза (Dексп) - характеризує іонізуючу здатність випромінювання в повітрі, її одиницею виміру в системі СІ є кулон на кілограм (Кл / кг). Позасистемна одиниця вимірювання - рентген (Р), 1Р = 2,58 # 8729; 10 -4 Кл / кг, 1 Кл / кг = 3,88 # 8729; 10 3 Р.

Рентген - одиниця експозиційної дози фотонного випромінювання, при проходженні якого через 0,001293 г повітря в результаті завершення всіх іонізаційних процесів в повітрі створюються іони, які несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака.

Поглинена доза (Dп) - енергія ІІ, поглинена опромінюється тілом, або тканинами організму конкретного виду ІІ, яка перерахована на одиницю маси тіла, одиницею її вимірювання в системі СІ, є, грей (Гр).

Грей - одиниця поглиненої дози, при якій 1 кг речовини, що опромінюється поглинає енергію Ії в 1 Джоуль (Дж). Позасистемна одиниця вимірювання поглинутої дози - рад, 1 Гр = 100 рад = 1 Дж / кг, 1 рад = 0,01 Гр = 0,01 Дж / кг, 1 Р = 0,87 рад.

Дозиметричні одиниці Гр і радий використовуються для вимірювання за допомогою дозиметричних приладів випромінювань в різних середовищах.

Еквівалентна (біологічна) доза опромінення (Dек) - це міра біологічного впливу випромінювання на людину, яка визначається поглиненої організмом в цілому або органом (тканиною) дозою (Dп), помноженої на коефіцієнт WR. що характеризує конкретний вид випромінювання (див. табл. 2.1):

Одиницею виміру, еквівалентної дози опромінення в системі СІ є зіверт (Зв), в честь шведського радіолога Рольфа Зіверт.

Зіверт - еквівалентна доза будь-якого виду випромінювання, поглинена в 1 кг біологічної тканини, яка створює такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 Гр фотонного випромінювання.

Позасистемної одиницею є бер (біологічний еквівалент рада), 1 Зв = 100 бер = 1 Гр, 1 бер = 0,01 Зв = 0,01 Дж / кг.

Бер - енергія будь-якого виду випромінювання, поглинена в 1 г тканини, при якій спостерігається той же біологічний ефект, який і при поглиненої дози в 1 рад фотонного випромінювання.

Еквівалентна доза є основною дозиметричної величиною в області радіаційної безпеки.

Для визначення рівня ризику виникнення наслідків опромінення всього тіла людини та окремих його органів з урахуванням їх радіоактивної чутливості використовується ефективна еквівалентна доза.

Ефективна еквівалентна доза (Dеф) організму - це сума добутків еквівалентної дози (Dек) в органах (тканинах) організму помножена на відповідний ваговий коефіцієнт Wт ризику ІІ для цих органів або тканин (див. Табл. 2.2):

Визначення ефективної еквівалентної дози опромінення, отриманої будь-яким органом (тканиною) людини розраховують за формулою:

де Dп.т - поглинена органом або тканиною доза (Гр);

WR - коефіцієнт відносної біологічної ефективності враховує вплив різних випромінювань (a, b, g, n), які мали місце при опроміненні;

Wт - ваговий коефіцієнт ризику тканин (органів) людини.

Радіація за своєю природою є шкідливою для життя і негативно впливає на здоров'я, починаючи з деякої мінімальної (граничної) дози опромінення. Під впливом ІІ в тканинах людини можуть відбуватися складні фізичні, хімічні та біологічні процеси. В результаті іонізації живої тканини відбувається розрив молекулярних зв'язків і зміна хімічної структури різних сполук, що в свою чергу призводить до загибелі клітин. На формування біологічних наслідків істотно впливають продукти радіолізу води, що становить 60-70% маси біологічної тканини людини. Реакція людини на одержувану дозу неоднозначна.

Гострі ураження розвиваються при одноразовому рівномірному гамма-опроміненні всього тіла і поглиненої дози Dп більше 0,25 Гр (25рад).

При поглиненої дози Dп = 0,25. 0 ... 0,5 (Гр) можуть спостерігатися тимчасові зміни в крові, помутніння кришталика ока і тимчасова стерильність чоловіків.

При поглиненої дози Dп = 0,5. 1 ... 1 (Гр) чутливі кістковий мозок і елементи кровотворної системи, вони гублять здатність нормально функціонувати. На щастя, ці органи мають здатність до регенерації при даній поглиненої дози.

При поглиненої дози Dп = 1,5. 2 ... 2 (Гр) виникає легка форма гострої променевої хвороби. У 30-50% випадках у опромінених в перший тиждень може спостерігатися нудота.

При поглиненої дози Dп = 2,5. 4 ... 4 (Гр) виникає променева хвороба середнього ступеня. У всіх опромінених спостерігається нудота, блювота, з'являється підшкірні крововиливи. У 20% можливий смертельний результат.

Одноразова доза опромінення більше 2,5 Гр призведе до повної стерильності чоловіків і прогресуючій катаракти.

При дозі Dп = 4. 6 ... 6 (Гр) розвивається важка форма променевої хвороби, яка призводить в 50% випадків до летального результату протягом першого місяця.

При дозі Dп> 6 (Гр) розвивається вкрай важка форма променевої хвороби, яка за відсутності відповідного медичного лікування в 100% випадків може закінчитися летальним результатом внаслідок внутрішнього крововиливу та інфекційних захворювань.

При дозах Dп = 10. 50 ... 50 (Гр) смерть настає через 1-2 тижні внаслідок внутрішніх крововиливів.

Приклад рішення задачі 2
за визначенням ефективної еквівалентної дози

Поглинена доза для організму в цілому (для всіх органів і тканин) - Dп = 0,2 Гр

Визначити ефективну еквівалентну дозу Dеф опромінення організму в цілому за рік тканини і органи якого були рівномірно опромінені різними видами радіоактивних випромінювань

1. Визначаємо по табл. 2.1 і табл. 2.2 значення коефіцієнтів WR і Wт:

при опроміненні організму a- випромінюваннями WR = 20;

при опроміненні організму b- випромінюваннями WR = 1;

при опроміненні організму g- випромінюваннями WR = 1;

при опроміненні організму n - випромінюваннями WR = 10.

Відповідно вихідними даними, організм опромінений рівномірно, тому по табл. 2.2 для організму в цілому:

2. Визначаємо ефективну еквівалентну дозу опромінення, отриману окремим органом (тканиною) людини за формулою (2.3):

при опроміненні організму # 945; -випромінюванням:

при опроміненні організму # 946; -випромінюванням:

при опроміненні організму # 947; -випромінюванням:

при опроміненні організму n-випромінюваннями:

3. Визначаємо ефективну еквівалентну дозу опромінення всього організму, як суму доданків ефективних еквівалентних доз від різних випромінювань:

4. Висновки: 1) При одноразовому рівномірному опроміненні організму (всіх тканин і органів) різними видами радіоактивних випромінювань ефективна еквівалентна доза для всього організму суб'єкта А складе Dеф.орг = 6,4 (Зв) = 640 (бер).

Завдання. За вищенаведеним прикладом визначити ефективну еквівалентну дозу Dеф опромінення організму в цілому для суб'єкта А за рік, тканини і органи якого були рівномірно опромінені різними видами радіоактивних випромінювань (a-, b-, g-, n-випромінюваннями). згідно з вихідними даними зазначеним у варіанті.