Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи сучасної екології - Основи дозиметрії

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Основи сучасної екології

9.5. Основи дозиметрії

Кінцевий результат поглинання організмом іонізуючого проміння залежить від багатьох чинників, але насамперед – від кількості енергії, яка виділилася в ньому.

Тому у дозиметрії основним поняттям є "поглинута доза" D (часто його скорочують до одного слова "доза"). Вона визначається як відношення всієї поглинутої енергії Е до маси речовини т, у якій вона спричинила іонізацію і радіоліз (радіаційний розклад) молекул:

D = E/m (Дж/кг = Гр). (9.2)

Одиницею дози є грей, названий на честь англійського фізика С. Грея, одного із засновників радіаційної дозиметрії.
Якщо людина отримує дозу 1 Гр, то в кожному кілограмі її тіла іонізуючі агенти виділять енергію 1 Дж. Стільки ж енергії виділяє камінь масою 1 кг, впавши з висоти 10 см. Тому може видатися, що це незначна енергія і шкідливі наслідки малоймовірні, адже тіло нагріється лише на 0,00024°С.
На жаль, це не так, і така доза негативно позначається на здоров'ї. Причиною є особлива токсичність вторинних продуктів дії радіації, своєрідне біологічне посилення фізичної дії іонізуючого випромінювання.
З огляду на особливості всіх видів випромінювання можна чекати різної шкідливості однакових доз кожного з них. Експерименти підтверджують це припущення: поглинутий тілом джоуль енергії а-частинок майже у 10 разів шкідливіший від аналогічної енергії в-частинок чи у-променів. Тому вважають, що коефіцієнт якості (фактично, шкідливості) а-частинок kа = 10, а в-частинок і у-променів відповідно kв = 1, kу = 1.
Якщо врахувати цю неоднакову "ефективність" різних іонізуючих агентів, то можна запровадити "ближчу до суворої прози життя" так звану еквівалентну дозу. Її позначають Н і вимірюють у зівертах (Зв), названих так на честь шведського вченого Р. Зіверта.

Еквівалентна доза повного опромінення кількома видами променів через поглинуті дози Dа, Dв і Dу обчислюється за формулою:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

Тут використано припущення, що біодії окремих агентів лише додаються, а не перемножуються з додатковим посиленням їх спільної дії. Експерименти свідчать, що суттєві відхилення від формули (9.3) і припущення про підсумовування спостерігаються рідко. Причиною відхилень може бути аномальний стан особи, приймання нею наркотиків, інтенсивне куріння тютюну та інші негативні впливи індивідуального характеру.
Зіверт не став загальновживаною і поширеною одиницею. Традиційно дотепер використовується бер (біологічний еквівалент рада). Не розглядатимемо деталей його появи і причини такої назви, а тільки зазначимо, що Зіверт у сто разів більший за бер, отже, 1 Зв = 100 бер.
Окрім еквівалентної дози існує ще "детальніша" ефективна еквівалентна доза, яка теж вимірюється у Зівертах, але додатково враховує під час повного опромінення тіла велику вразливість статевих органів і червоного кісткового мозку та значно меншу решти тіла. Надалі ми використовуватимемо лише зіверт і бер.
Хоч зв'язку з дозою в берах (Зв) та рівнем пошкодження особи радіацією не встановлено так добре, як для лабораторних тварин, та все ж за роки ближчого знайомства (як правило, небажаного, під час аварій) з іонізуючим випромінюванням вчені поступово нагромадили достатньо інформації (табл. 32).

Таблиця 32. Наслідки одноразового опромінення всього тіла людини (доступно при скачуванні повної версії)

Людина належить до найчутливіших до радіації видів істот. При переході від теплокровних до холоднокровних, а потім до простих і найпростіших істот стійкість до дії іонізуючого випромінювання чимраз збільшується, сягаючи максимуму в бактерій. Були випадки, коли вони розкошували в активній зоні ядерних реакторів зі сприятливою для них температурою води.
Відомо, що людина не має органів чуттів з такою самою чутливістю до у-променів, яка притаманна очам до фотонів видимого світла. Ми не реагуємо на іонізуюче випромінювання. Лише тоді, коли його інтенсивність значно перевищує смертельний поріг, ніс вловлює озон, утворений радіацією з кисню повітря. Вчені вважають, що така "неозброєність" живих істот є наслідком непотрібності таких органів. Мабуть, у минулому в історії Землі жодного разу не виникали надовго умови з небезпечним для всіх (чи для більшості) видів рівнем радіаційного поля.
Знання дозиметрії давалися людям дуже дорого. Понад сто лікарів, які першими постійно використовували рентгенівські апарати для медичної діагностики, один за одним загинули від променевої хвороби. Лише завдяки створенню систем захисту (свинцеві екрани) і чутливих до іонізуючого випромінювання приладів (лічильників, датчиків, дозиметрів) вдалося порівняно безпечно застосовувати корисні ефекти радіації.
Першою одиницею "старої" дозиметрії був згаданий вище рентген, що означав таку дозу поглинутої сухим повітрям променевої енергії, яка достатня для створення у кожному його кубічному сантиметрі 2,08 млрд пар однозарядних іонів. Відтак, інтенсивність 1 Р/год означає, що за годину набігає доза 1 Р, за добу – 24 рентгени.

Якщо знехтувати незначними деталями, то рентген виявляється дещо меншим від бера:

1 Р = 0,877 бер. (9.4)

В описах аварії на ЧАЕС та в інших публікаціях постійно зазначається інтенсивність поля радіації у частках Р/год. Наприклад, якщо вона дорівнювала 200 млР/год (0,2 Р/год), то за робочу зміну людина в такому полі отримувала 8·0,2·0,877 бер = 1,4 бер.
Слід зазначити, що до квітня 1986 р. інтенсивність природного радіаційного поля у різних місцях України була в межах 10-40 мкР/год (0,00001-0,00004 Р/год).
Тепер поле подекуди сильніше.

◄ Біологічна дія іонізуючого випромінювання

Зміст підручника "Корсак К.В., Плахотнік О.В.Основи сучасної екології."

Про біологічний вплив малих доз (частина 1) ►

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Основи сучасної екології

Загрузка...