Эквивалентная и эффективно эквивалентная дозы облучения (определение, сходства и различия)

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И ДОЗЫ ИХ

ИЗМЕРЕНИЯ

1. Цель работы — ознакомиться с основными понятиями радиационной безопасности: явление радиоактивности, физические единицы измерения радиоактивных излучений, дозы и мощность дозы облучения, виды излучения и их природа, дозовые нагрузками на человека.

2. Порядок выполнения работы:

2.1. Изучить настоящие методические материалы.

2.2. Законспектировать в рабочую тетрадь ответы на вопросы к зачёту.

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ

1. Что такое активность радиоактивного препарата? Дайте определение удельной, объемной и поверхностной активности? Укажите единицы их измерения.

Активность радионуклида в источнике или препарате равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений (распадов) в этом источнике за малый интервал времени к величине этого интервала (например, обратной секунде – 1/с):

А = dN/dt.

Содержание активности в веществе часто оценивают в пересчёте на единицу массы вещества (Бк/кг) – удельная активность. Иногда оно выражается по отношению к единице объема: Бк/см³, Ки/м³, мКи/дм³, и т.п. (объемная концентрация) или к единице площади: ПБк/м², Ки/км², мКи/см² и т.п. (поверхностная активность).

A_m = A/m; A_v = A/v; А_S = А/S.

2. Какие существуют виды излучения? Какова их природа возникновения и основные свойства?

Обнаружить сложный состав радиоактивного излучения позволил классический опыт.

Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу ионизирующего излучения. Вся установка размещалась в вакууме. Под действием магнитного поля пучок распадался на три потока.

Две составляющие потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный.

Э. Резерфорд, обнаруживший в 1899 г. эти две составляющие излучения, назвал менее проникающую α-излучением и более проникающую - β-излучением. Третья составляющая урановой радиации, не отклонявшаяся магнитным полем и самая проникающая из всех, была открыта через год (1900 г.) Полем Виллардом и названа по аналогии с резерфордовским рядом (α и β) третьей буквой греческого алфавита - γ-излучением.

Следовательно, положительно заряженный компонент получил название α-лучей, отрицательно заряженный – β-лучей и нейтральный – γ-лучей.

Альфа-излучение (α-излучение) – поток α-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца, элементов с № > 83 (например, урана, тория, радия, плутония, табл. 1.1), или образующихся в ходе ядерных реакций. α-частица фактически являются ядрами гелия (₂⁴Не), состоящими из двух протонов и двух нейтронов (статический электрический заряд равен +2, массовое число - 4). q = 2е.

. Скорость α-частицы при вылете из ядра - от 12 до 20 тыс. км/сек. В вакууме α-частица могла бы обогнуть земной шар по экватору за 2 с.

Бета-излучение (β-излучение) - поток электронов или позитронов с массой, равной 1/1837 массы протона, образующихся при β-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых (радий-228).

β-распад – это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом β-частиц (позитрона или электрона).

v = 10⁸м/с

Гамма-излучение (γ-излучение) – электромагнитное излучение (длина волны 10^–10–10^–14 м), возникающее в некоторых случаях при α- и β-распаде, или аннигиляции частиц. Отдельно от других видов излучения оно не существует.

γ-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение высокой энергии, распространяющееся со скоростью света.

3. В какой последовательности по степени уменьшения располагаются γ-, α-, β- излучения по проникающей и ионизирующей способности?

Проникающая:

· α-излучение – невелика

· β-излучение – скорость, близкая к скорости света

· γ-излучение – в 50-100 раз больше, чем у β-излучения

Ионизирующая:

• α-излучение – 30 тыс. пар ионов на 1 см пробега
• β-излучение – 40-150 пар ионов на 1 см пробега (невелика)
• γ-излучение – несколько пар ионов на 1 см пути

4. В чем отличительная особенность γ-излучения от α- и β- излучения?

Рис. 1.4. Неоднородность проника- ющей радиации.

Параметры	γ-излучение	α, β -излучение
Проникающая способность	большая	маленькая
Ионизирующая способность	маленькая	большая
Наличие электрического заряда	нет	есть
В магнитном поле	не отклоняются	отклоняются

5. В чем отличие эквивалентной от экспозиционной доз? Какое соотношение единиц измерения их мощности?

Доза эквивалентная – поглощенная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность разных видов ионизирующего излучения.

Соотношение между
Системой СИ и внесистемной	Внесистемной и в системе СИ
1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 бэр (для β и γ-излучений); 1 Зв = 2,58*10–4 Кл/кг	1 бэр = 0,01 Зв = 100 мЗв

Экспозиционная доза – отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, возникающих при полном торможении электронов и позитронов, образованных фотонами в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме.

Соотношение между
Системой СИ и внесистемной	Внесистемной и в системе СИ
1 Кл/кг = 3876 Р = 3,88*103 Р	1 Р = 2,58*10–4 Кл/кг

Эквивалентная и эффективно эквивалентная дозы облучения (определение, сходства и различия).

Эквивалентная доза – смотри вопрос 5.

Эффективная доза (эффективная эквивалентная доза, Н_E) или, как её ещё называют, приведенная эффективная доза, характеризует величину эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой человеком за определенный промежуток времени (как правило, за год).

Величина дозы представляет сумму средних эквивалентных доз Н_T в различных органах или тканях, взвешенных с коэффициентами W_T = Н_E ⁼ ∑ W_T Н_T.

Измеряется в Зивертах (Зв, Sv), либо миллизивертах (мЗв, mSv) в год. Используется также и внесистемная единица – бэр. Например, полученная щитовидной железой эквивалентная доза в 20 бэр равна эффективной дозе в 0,6 бэр.

7. Для чего используются величины ОБЭ и ЛПЭ?

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) - относительная способность различных типов излучений вызывать сходные биологические эффекты.

В качестве эталонного излучения принято моноэнергетическое 200 кэВ рентгеновское излучение. Эффекты оцениваются как обратное отношение поглощенных доз для разных типов излучений, которые приводят к биологическому эффекту одинаковой выраженности.

Линейная передача энергии – ЛПЭ (LET - Linear Energy Transfer) - интенсивность передачи энергии (и, следовательно, уровень поражения) в расчете на единицу пройденного пути.

Например, α-частица относится к высокой ЛПЭ-радиации, тогда как фотоны и электроны - к низкой ЛПЭ-радиации.

8. О чём свидетельствуют взвешивающий радиационный коэффициент и взвешивающие коэффициенты для тканей и органов?

Взвешивающий радиационный коэффициент W_R (коэффициент качества К) показывает во сколько раз радиационная опасность для определённого вида излучения выше, чем радиационная опасность для рентгеновского излучения при одинаковой поглощённой дозе в тканях организма.

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов (W_T) – множители эффективной эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые при радиационной защите для расчета эффективной эквивалентной дозы.

Эти коэффициенты учитывают различную чувствительность отдельных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов после радиоактивного воздействия.

9. Укажите, какие правила необходимо соблюдать при выполнении лабораторной работы?

Правила:

· снять верхнюю одежду;

· не курить в здании;

· выключить сотовый телефон;

· ознакомиться с правилами безопасности;

· расписаться в журнале;

· перед включением прибора убедиться в его исправности;

· не вскрывать упаковку с пробами;

· оформление работы производить на рабочем месте вдали от радиоактивных проб и приборов.

Вывод: в ходе данной лабораторной работы я ознакомилась с основными понятиями радиационной безопасности: явлением радиоактивности, физическими единицами измерения радиоактивных излучений, дозой и мощностью дозы облучения, видами излучения и их природой, дозовыми нагрузками на человека, а также с правилами выполнения лабораторной работы.