Доза на йонизиращите лъчения

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Международен символ за радиационна опасност

Дозата на йонизиращите лъчения е количеството енергия, погълнато от тела и предмети, които са били изложени на йонизиращо лъчение. Разделът от физиката, занимаващ се с определянето (измерването) на дозата на йонизиращите лъчения, се нарича дозиметрия, а измервателните уреди – дозиметри.

Експозиция[редактиране | редактиране на кода]

Показание на дозиметър в рентгени.

Експозицията (X) се определя като абсолютната стойност (dQ) на общия електричен заряд на йоните от един и същ знак, които се получават във въздух, когато всичките електрони и позитрони, освободени от фотони в обемен елемент въздух с маса (dm), са напълно спрени във въздуха:[1]

Системната мярка за експозиция е (кулон на килограм), а извънсистемната – рентген (R). Връзката между двете мерни единици е:

Мощност на експозицията[редактиране | редактиране на кода]

Мощност е нарастването на експозицията (dX) за интервал от време(dt):[1]

Системната мярка за мощност на експозицията е (ампер на килограм), а извънсистемната – (рентгенчас).

През 1950 г. Международният конгрес по радиология определя пределно допустима доза от 0,05 R\ден за гама-лъчение до 3 MeV.

Погълната доза[редактиране | редактиране на кода]

Погълнатата доза йонизиращо лъчение (D) се определя като отношение на средната енергия (dѠ), предадено от лъчението на вещество с елементарен обем, към масата на веществото (dm), което се съдържа в този обем:[1]

Системната единица за измерване на погълнатата доза йонизиращо лъчение е грей (Gy). Тя има размерност:

1 грей = 100 рад (единица за йонизиращо лъчение)

1 рад (единица за йонизиращо лъчение) = 100 ерг\грам = 1.10−2 джаула\килограм = 1.10−2 грей

Еквивалентна доза[редактиране | редактиране на кода]

Еквивалентната доза йонизиращо лъчение (H) е погълнатата доза (D), осреднена за даден орган или тъкан (T), умножена със съответния радиационен тегловен фактор (W) за лъчението (R). Тя се определя по формулата:[2]

Ако радиационното поле се състои от две или повече лъчения с различни тегловни фактори, еквивалентната доза се определя по формулата:[2]

Системната единица за измерване на еквивалентната доза йонизиращо лъчение е Сиверт (Sv). Тя има размерност:

Физически 1 Sv = 1 Gy. Биологичният ефект от 1 джаул лъчиста енергия, с която е облъчен 1 килограм жива тъкан е различен, за различните видове лъчение. Неутроните с енергия от 10 до 100 keV са 10 пъти по-вредни за живата тъкан от фотоните, а алфа-частиците и тежките ядра са 20 пъти по-вредни от фотоните. Така гама-лъчение от 1 Gy е с еквивалентна доза 1 Sv, докато същото алфа-лъчение има еквивалентна доза от 20 Sv.

В грей (Gy) се измерва погълнатата радиация от всякакви вещества и материали, включително и живи тъкани. В сиверти (Sv) се измерва само радиацията, погълната от живи клетки, тъкани и органи (основно човешки). Сивертът е голяма величина, облъчване с 1 сиверт предизвиква лъчева болест при човека. Затова в практиката е по-удобно да се използват производните единици милисиверт (1 mSv = 0,001 Sv) и микросиверт (1 μSv = 0,001 mSv = 0,000001 Sv).

Ефективна доза[редактиране | редактиране на кода]

Ефективната доза йонизиращо лъчение (E) е сума от произведенията на еквивалентните дози (H), погълнати от различните тъкани и/или органи в организма, коригирани със съответния тегловен фактор (W) за различните тъкани (T). Ефективната доза се определя по формулата:[2]

Системната единица за измерване на еквивалентната доза йонизиращо лъчение е Сиверт (Sv).

Един и същ вид лъчение (гама-лъчи, неутрони или алфа-частици) с една и съща сила оказва различно влияние на различните тъкани в организма. Щитовидната жлеза е четири пъти по-чувствителна на йонизиращи лъчения от кожата, а половите жлези са два пъти по-чувствителни от щитовидната жлеза. Така облъчване на кожата и щитовидната жлеза с еквивалентна доза от 1 Sv води до ефективна доза от 1 Sv за кожата и 4 Sv за щитовидната жлеза.

Колективна ефективна доза[редактиране | редактиране на кода]

Колективната ефективна доза йонизиращо лъчение е общата ефективна доза за група от населението, която се определя като средната ефективна доза на подгрупата (i), умножена по броя на хората в нея (Ni):[2]

Мерната едицица за колективна ефективна доза йонизирщо лъчение е „човекосиверт“ –

Мощност на дозата[редактиране | редактиране на кода]

Мощност на дозата на йонизиращите лъчения е нейното изменение за единица време (dt).[1]

Мощността на погълнатата доза (D) се определя като:

и се измерва в

Мощността на еквивалентната доза (H) и ефективната доза (E) се определят като:

и , като двете величини се измерват в .

За удобство в практиката, мощността на дозата се измерва за 1 час (1 R\h, 1 Gy\h, 1 μSv\h), вместо за 1 секунда.

Естествен радиационен фон[редактиране | редактиране на кода]

Естественият (природният) радиационен фон е радиационно поле, което се дължи на естествени източници на йонизиращи лъчения. Такива са космическото лъчениеслънчево и галактическо лъчение, и природните радиоизотопи, чиито състав и разпределение не са променени от човешка дейност. Средната доза, която получава човек при облъчване от космическото лъчение в средните географски ширини на Земята, където се намира България, е около 0,4 mSv годишно. Поради естеството на работата си екипажите на самолети получават значително по-високи дози облъчване от космически лъчи. Гама-лъчението, което се дължи на естествените радионуклиди в земната повърхност и в строителните материали, предизвиква външно облъчване от около 0,5 mSv за една година. Нормално присъстващите радиоактивни изотопи на радона във въздуха предизвикват вътрешно облъчване от 1,2 mSv. Природните радионуклиди, които естествено постъпват с метаболизма в човешкия организъм, го облъчват с около 0,3 mSv годишно.

Средната ефективна доза от общото външно и вътрешно облъчване, което се дължи на естествения радиационен фон, е 2,4 mSv годишно. [3]

Радиорезистентност на живите организми[редактиране | редактиране на кода]

Радиорезистентност на живите организми е тяхната способност да оцеляват и да се приспособяват към високи нива на йонизиращи лъчения. Животът на Земята е възникнал и съществува в условията на естествена за природата йонизираща радиация. Интензитетът на космическото лъчение на границата между космоса и земната атмосфера е сравнително постоянен, като се изменя циклично с въртенето на Земята. Озонът екранира значителна част от космическото лъчение, особено в ултравиолетовия и рентгеновия спектър, и гама-лъчите. В еволюционен мащаб, Земята притежава озонов слой от сравнително кратко време – половин милиард години. Тогава се появяват първите растения, които отделят кислород, който във високите слоеве на атмосферата се превръща в озон, под действието на ултравиолетовите лъчи. С появяването на озона и постепенното му увеличаване, устойчивостта на живите същества към радиация намалява във филогенетичен ред. Днес най-устойчиви на радиация са микроорганизмите, след тях гъбите, растенията, рибите, земноводните, влечугите и птиците. Най-чувствителни на йонизиращи лъчения са бозайниците и човекът.

Смъртоносни дози радиация, Gy
Организъм Летална доза LD50 LD100 Таксономия
Куче   3.5 (LD50/30 дни)[4]   Бозайници
Човек 4-10[5] 4.5[6] 10[7] Бозайници
Плъх   7.5   Бозайници
Мишка 4.5-12 8.6-9   Бозайници
Заек   8 (LD50/30 дни)[4]   Бозайници
Костенурка   15 (LD50/30 дни)[4]   Влечуги
Златна рибка   20 (LD50/30 дни)[4]   Риби
Escherichia coli   60 Бактерии
Хлебарка   64[5]   Насекоми
Мекотели   200 (LD50/30 дни)[4]   -
Плодова мушица 640[5]     Насекоми
Амеба   1000 (LD50/30 дни)[4]   -
Braconidae 1800[5]     Насекоми
Milnesium tardigradum 5000[8]     Eutardigrade
Deinococcus radiodurans 15000[5]     Бактерии
Thermococcus gammatolerans 30000[5]     Археи

Допустими дози на йонизиращите лъчения[редактиране | редактиране на кода]

Допустимите дози на йонизиращите лъчения в България се определят от Наредбата за основни норми за радиационна защита. Тя определя допустимите дози за облъчване, в които не влизат дозите от естествения радиационен фон. Естественият гама-фон на територията на България е от 0,06 до 0,40 µSv\h.[9]

Границата на ефективна доза йонизиращо лъчение за всяко лице от населението в България е 1 mSv за 1 година или 0,1 μSv.h−1 (преизчислено за 8800 часа). Границата за професионално облъчване (за лица, които работят с източници на йонизиращи лъчения) е 20 mSv за 1 година или 10 μSv.h−1 (преизчислено за 1700 работни часа).[2]

Във водата за питейно-битови цели се допускат: радон до 100 Bq\l, тритий до 100 Bq\l и индикативна (еквивалентна) доза до 0,1 mSv, при обща алфа-активност до 0,1 Bq\l и обща бета-активност до 1 Bq\l.[10]

Граници за съдържание на радиоизотопи в храните, Bq\кг[11]
Радиоизотоп Детски храни Мляко и млечни храни Други храни Несъществени храни Течни храни
Изотопи на стронций, специално 90Sr 75 125 750 7500 125
Изотопи на йод, специално 131I 150 500 2000 20000 500
Източници на алфа-частици, изотопи на плутоний и трансплутониеви елементи, специално 239Pu и 241Am 1 20 80 800 20
Други радиоизотопи с t½ над 10 дни, специално 134Cs и 137Cs (без 14C и 40K) 400 1000 1250 12500 1000
Национални диагностични референтни нива за облъчване при рентгенография[12] и рентгеноскопия[13]
Рентгенография Рентгеноскопия
Орган Проекция Входяща въздушна крема, mGy Произведение крема-площ Рентгеново изследване Произведение крема-площ Допълнителни нива
mGy.cm2 μGy.m2 mGy.cm2 μGy.m2 Време на скопия, мин. Брой образи
Череп PA 2,5 Контрастно изследване на горния дял на стомашно-чревния тракт 18 1800 4,1 4
Lat 2,5
Бял дроб и сърце PA 0,5 0,4 40 Иригография – контрастно изследване на дебелото черво 40 4000 4,2 5
Lat 1,5
Лумбални прешлени AP 9 3 300 Коронарна ангиография (CA) 40 4000 3,8 – 6,5 530 – 650
Lat 12 4 400
Таз AP 4 4 400 Коронарна интервенция (CA + PCI) 140 14000 8,9 – 18,1 1290 – 1610
БУМ AP 6 4 400 Артериография на долни крайници 45 4500 1,9 – 3,0 120 – 270

Аварийно облъчване[редактиране | редактиране на кода]

За спасяване на човешки живот или за предотвратяване на по-голямо облъчване при радиационна авария органите на държавния здравен контрол могат да разрешат по изключение извършването на дейности от доброволци при превишаване на установените граници на облъчване. Ефективната доза за едно лице не трябва да бъде повече от 50 mSv за една отделна година и повече от 200 mSv общо за 10 години.[14]

Защита на населението[редактиране | редактиране на кода]

При замърсяване с радиоактивни вещества се предприемат мерки, в зависимост от годишната ефективна доза над естествения радиационен фон, както следва:[15]

  • 5 – 50 mSv – укриване и защита на органите на дишането (дозата се отнася за периода на укриване);
  • 50 – 500 mSv за 1 седмица – евакуация на населението;
  • 10 – 100 mSv за 1 месец – временно преселване;
  • 1000 mSv за 50 години – постоянно преселване;
  • 5 – 50 mSv ефективна доза за щитовидната жлезайодна профилактика за бременни, кърмачки и лица под 18 години;
  • 50 – 500 mSv за 1 седмица – йодна профилактика за цялото население.

Лъчева диагностика[редактиране | редактиране на кода]

Първата рентгенова снимка, направена от Вилхелм Рьонтген през 1896 година

Лъчевата диагностика е начин за поставяне на диагноза, чрез провеждане на рентгенография или рентгеноскопия. Методът е изобретен от Вилхелм Рьонтген през 1896 г.

Лъчева терапия[редактиране | редактиране на кода]

Лъчевата терапия е лечение с гама-лъчи или рентгенови лъчи. Лъчетерапията е основен метод за нехирургично лечение на туморите. В ранните стадии от развитието на раковите заболявания, лъчевата терапия е по-ефикасна от хирургичното лечение, защото се избягва ампутация на органа.[16]

Лъчева болест[редактиране | редактиране на кода]

Лъчевата болест е общо заболяване на организма, причинено от излагане на йонизиращи лъчения с голяма мощност. Основнен признак на лъчевата болест е панцитопеничният синдром – рязко намаляване на всички кръвни клетки, в резултат от силното подтискане на хемопоетичната способност и функциите на костния мозък.[17]

Лъчева болест
Експозиция, R[18] Погълната доза, Gy[17] Синдром Форма
100 – 200 0,5 – 1 функционални нарушения
1 – 2 костно-мозъчен лека
2 – 4 средна
200 – 300 4 – 6 тежка
6 – 10 преходен много тежка
над 300 10 – 20 чревен
20 – 80 токсемичен
над 80 церебрален

Радиопротектори[редактиране | редактиране на кода]

Радиопротекторите са фармакологични средства (лекарства), които намаляват вредното действие на йонизиращите лъчения. Радиопротекторите са две основни групи:[17]

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в г Голубев, Б.П.. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. Москва, Энергоатомиздат, 1986. с. 462.
  2. а б в г д Наредба за основните норми за радиационна защита (pdf). // Приета с ПМС №229 / 25.09.2012 г. Обн. ДВ бр. 76 / 05.10.2012 г.
  3. Естественият радиационен фон като фактор за външно и вътрешно облъчване на населението (pdf). // Официален сайт на Агенцията за ядрено регулиране. Посетен на 06.07.2015.
  4. а б в г д е Radiochemistry and Nuclear Chemistry, G. Choppin, J-O. Liljenzin and J. Rydberg, edition three, page 481, ISBN 0-7506-7463-6
  5. а б в г д е Cockroaches & Radiation. // Архив на оригинала от 2012-09-30. Посетен на 2006-05-13.
  6. Radiation Notes: Radiation Damage and Dose Measurement. // Архив на оригинала от 2012-09-30. Посетен на 2006-05-13.
  7. CDC Radiation Emergencies, Acute Radiation Syndrome: A Fact Sheet for Physicians. // Архив на оригинала от 2012-09-30.
  8. Horikawa DD, Sakashita T, Katagiri C, Watanabe M, Kikawada T, Nakahara Y, Hamada N, Wada S, Funayama T, Higashi S, Kobayashi Y, Okuda T, Kuwabara M.. Radiation tolerance in the tardigrade Milnesium tardigradum. // International Journal of Radiation Biology 82 (12). 2006. DOI:10.1080/09553000600972956. с. 843–8.
  9. Бюлетин за гама-фона. // Официален сайт на Агенцията за ядрено регулиране. Посетен на 06.07.2015.
  10. Наредба № 9 от 16 март 2001 г. за качеството на водата, предназначена за питейно-битови цели. // Обн. ДВ. бр.30 от 28 Март 2001 г.. Посетен на 06.07.2015.
  11. Наредба № 11 от 18 април 2002 г. за определяне на изискванията към границите на радиоактивното замърсяване на храните при радиационна авария. // Обн. ДВ. бр.44 от 29 април 2002 г.. Посетен на 06.07.2015.
  12. Дози на пациентите при рентгенография (pdf). // Национален център по радиобиология и радиационна защита. Посетен на 2015.
  13. Дози на пациентите при рентгеноскопия (pdf). // Национален център по радиобиология и радиационна защита. Посетен на 2015.
  14. Закон за здравето. // Обн. ДВ. бр.70 от 10 Август 2004 г..
  15. Наредба за аварийно планиране и аварийна готовност при ядрена и радиационна авария. // Приета с ПМС № 313 от 22.11.2011 г. Обн. ДВ. бр.94 от 29 ноември 2011 г..
  16. Носи ли риск лъчелечението? (pdf). // Национален център по радиобиология и радиационна защита. Посетен на 06.07.2015.
  17. а б в Петренко, Эдуард Петрович. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита. Саратов, Фолиант, 2007. с. 348.
  18. Кокосов, Б. В. Защита от атомного, химического и бактериологического оружия. Москва, Военное издательство, 1957. с. 196.

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]