Strålingsdosis - i strålingssikkerhed , fysik og radiobiologi - en værdi, der bruges til at vurdere graden af eksponering for ioniserende stråling på stoffer, levende organismer og deres væv.
Det vigtigste kendetegn ved interaktionen af ioniserende stråling med et medium er ioniseringseffekten. Et kvantitativt mål baseret på mængden af ionisering af tør luft ved normalt atmosfærisk tryk, som er ret let at måle, kaldes eksponeringsdosis .
Eksponeringsdosis er forholdet mellem den samlede elektriske ladning af ioner af samme tegn, dannet efter fuldstændig deceleration i luften af elektroner og positroner , frigivet eller genereret af fotoner i et elementært luftvolumen, og luftmassen i dette volumen.
I det internationale system af enheder (SI) er eksponeringsdosisenheden coulomb divideret med kilogram (C/kg). Den off-system enhed er røntgen (R). 1 C/kg = 3876 R.
Med udvidelsen af rækken af kendte typer af ioniserende stråling og omfanget af dens anvendelse viste det sig, at målet for virkningen af ioniserende stråling på et stof ikke blot kan bestemmes på grund af kompleksiteten og mangfoldigheden af de processer, der forekommer i dette sag. En vigtig af dem, der giver anledning til fysisk-kemiske ændringer i det bestrålede stof og fører til en vis strålingseffekt, er stoffets absorption af energien fra ioniserende stråling. Som et resultat af dette opstod konceptet med absorberet dosis . Den viser, hvor meget strålingsenergi der absorberes per masseenhed af det bestrålede stof og bestemmes af forholdet mellem den absorberede energi af ioniserende stråling og massen af det absorberende stof.
Grå (Gy) tages som måleenhed for den absorberede dosis i SI-systemet . 1 Gy er den dosis, hvor 1 joule ioniserende strålingsenergi overføres til en masse på 1 kg . Enheden uden for systemet for absorberet dosis er rad . 1 Gy = 100 rad.
Undersøgelsen af de individuelle effekter af bestråling af levende væv har vist, at med de samme absorberede doser giver forskellige typer stråling ulige biologiske effekter på kroppen . Dette skyldes det faktum, at en tungere partikel (for eksempel en proton ) producerer flere ioner pr. enhedsvejlængde i vævet end en let (for eksempel en elektron ). Med den samme absorberede dosis er den radiobiologiske destruktive effekt jo højere, jo tættere er ioniseringen skabt af strålingen . For at tage hensyn til denne effekt introduceres begrebet ækvivalent dosis . Den ækvivalente dosis beregnes ved at gange værdien af den absorberede dosis med en særlig koefficient - strålingsvægtningsfaktoren , som tager højde for den relative biologiske effektivitet af forskellige typer stråling.
SI- enheden for ækvivalent dosis er sievert (Sv). Værdien af 1 Sv er lig med den ækvivalente dosis af enhver type stråling absorberet i 1 kg biologisk væv og skaber den samme biologiske effekt som den absorberede dosis på 1 Gy fotonstråling . Den ikke-systemiske måleenhed for den ækvivalente dosis er rem (før 1954 - den biologiske ækvivalent af et røntgen, efter 1954 - den biologiske ækvivalent af en rad [1] ). 1 Sv = 100 rem.
Effektiv dosis (E) er en værdi, der bruges som et mål for risikoen for langsigtede konsekvenser af bestråling af hele den menneskelige krop og dens individuelle organer og væv under hensyntagen til deres strålefølsomhed. Det repræsenterer summen af produkterne af den ækvivalente dosis i organer og væv og de tilsvarende vægtningsfaktorer.
Nogle menneskelige organer og væv er mere følsomme over for stråling end andre: for eksempel, med den samme ækvivalente dosis, er kræft i lungerne mere sandsynligt end i skjoldbruskkirtlen , og bestråling af kønskirtlerne er især farlig på grund af risikoen for genetiske skade. Derfor bør stråledoser af forskellige organer og væv tages i betragtning med en anden koefficient, som kaldes vævsvægtningsfaktoren . Hvis vi multiplicerer værdien af den ækvivalente dosis med den passende vægtningsfaktor og summerer den op over alle væv og organer , får vi den effektive dosis , som afspejler den samlede effekt på kroppen . Vægtningskoefficienterne er etableret empirisk og beregnet på en sådan måde, at deres sum for hele organismen er én.
De effektive dosisenheder er de samme som de ækvivalente dosisenheder. Det måles også i sieverts eller rems .
Forpligtet effektiv dosis E(τ) er dosis af intern eksponering fra radionuklider, der er trængt ind i menneskekroppen [2] [3] . Tidspunktet for menneskers eksponering for sådanne radionuklider bestemmes af perioderne for deres halveringstid og biologiske tilbageholdelse i kroppen og kan være mange måneder og endda år [4] . Af reguleringsmæssige årsager er den samlede dosisakkumuleringsperiode fastsat til 50 år for en voksen eller, hvis dosis vurderes til børn, op til 70 års alderen. Ved estimering af den årlige dosis lægges den forpligtede effektive dosis til den effektive dosis fra ekstern eksponering i samme periode [5] .
Effektive og ækvivalente doser er normaliserede værdier, det vil sige værdier, der er et mål for skade (skade) fra eksponering for ioniserende stråling på en person. Desværre kan de ikke måles direkte. Derfor indføres operationelle dosimetriske størrelser i praksis, som er unikt bestemt gennem de fysiske karakteristika af strålingsfeltet i et punkt, så tæt som muligt på de normaliserede. Den primære operationelle størrelse er den omgivende dosisækvivalent (synonymer - omgivende dosisækvivalent, omgivende dosis).
Ambient dosisækvivalent H * (d) - den dosisækvivalent, der blev skabt i ICRU (International Commission on Radiation Units) sfæriske fantom i en dybde d (mm) fra overfladen langs en diameter parallel med strålingsretningen i en stråling felt identisk med det, der tages i betragtning i sammensætning, fluens og energifordeling, men ensrettet og homogent, det vil sige, at den omgivende dosisækvivalent H*(d) er den dosis, som en person ville modtage, hvis han var på det sted, hvor målingen foretages. Enheden for ækvivalent omgivende dosis er sievert (Sv).
Ved at beregne de individuelle effektive doser, som individer modtager, kan man komme frem til den kollektive dosis - summen af de individuelle effektive doser i en given gruppe mennesker over en given periode. Den kollektive dosis kan beregnes for befolkningen i en bestemt landsby , by , administrativ-territorial enhed , stat osv. Den opnås ved at gange den gennemsnitlige effektive dosis med det samlede antal mennesker, der blev udsat for stråling . Måleenheden for den kollektive dosis er man-sievert (man-Sv.), off-system-enheden er man-rem (man-rem). Den kollektive dosis kan akkumulere i lang tid, ikke engang én generation, men dække efterfølgende generationer.
Derudover skelnes følgende doser:
Millisievert (mSv) bruges ofte som et mål for dosis i medicinske diagnostiske procedurer ( fluoroskopi , røntgencomputertomografi osv.).
I henhold til dekret fra den russiske statslige sanitetslæge nr. 11 af 21. april 2006 "Om begrænsning af offentlig eksponering under røntgenmedicinske undersøgelser", afsnit 3.2, er det nødvendigt "at sikre overholdelse af den årlige effektive dosis på 1 m Sv under forebyggende lægelige røntgenundersøgelser, herunder ved lægeundersøgelser.
Den gennemsnitlige globale strålingsdosis fra røntgenundersøgelser akkumuleret pr. indbygger pr. år er 0,4 mSv, men i lande med høj adgang til lægehjælp (mere end én læge pr. 1000 indbyggere) stiger dette tal til 1,2 mSv [6 ] .
Bestråling fra andre teknogene kilder er meget mindre:
Den gennemsnitlige globale eksponeringsdosis fra naturlige kilder, akkumuleret pr. indbygger pr. år, er 2,4 m Sv, med en spredning på 1 til 10 m Sv [6] . Hovedkomponenter:
Med en enkelt ensartet bestråling af hele kroppen og undladelse af at yde specialiseret lægehjælp opstår døden som følge af akut strålesyge i 50 % af tilfældene [7] :
Dosishastighed (bestrålingsintensitet) er stigningen af den tilsvarende dosis under påvirkning af en given stråling pr. tidsenhed . Den har dimensionen af den tilsvarende dosis ( absorberet , eksponering osv.) divideret med en tidsenhed . Det er tilladt at bruge forskellige specialenheder (for eksempel: Sv/h, rem/min, mSv/år osv.).
| Fysisk mængde | Off-system enhed | SI enhed | Overgang fra off-system enhed til SI enhed |
|---|---|---|---|
| Nuklidaktivitet i en radioaktiv kilde | Curie (Ci) | Becquerel (Bq) | 1 Ki = 3,7⋅10 10 Bq |
| Eksponeringsdosis | Røntgen (R) | Coulomb/kilogram (C/kg) | 1 P \u003d 2,58⋅10 -4 C / kg |
| Absorberet dosis | Rad (rad) | Grå (J/kg) | 1 rad = 0,01 Gy |
| Dosisækvivalent | rem (rem) | Sievert (Sv) | 1 rem = 0,01 Sv |
| Eksponeringsdosishastighed | Røntgen/Second (R/c) | Coulomb/kilogram (in) sekund (C/kg s) | 1 R/s = 2,58⋅10 −4 C/kg s |
| Absorberet dosishastighed | Rad/sekund (Rad/s) | Grå/sekund (Gy/s) | 1 rad/s = 0,01 Gy/s |
| Dosisækvivalent sats | rem/sekund (rem/s) | Sievert/sekund (Sv/s) | 1 rem/s = 0,01 Sv/s |
| Integral dosis | Rad-gram (Rad g) | Grå kilogram (Gy kg) | 1 rad g = 10 −5 Gy kg |
| Strålingssikkerhed | |
|---|---|
| Biologisk effekt af stråling | |
| Stråledosis | |
| Enheder | systemisk Grå Sievert off-system Glad Baer røntgen |
| Internationale organisationer | |