Радиациялық қауіпсіздік. Иондаушы сәулеленудің дозиметриясы.

Сәулеленген затта физикалық және химиялық өзгерістер тізбегін бастайтын және байқалатын радиациялық әсерлерге әкелетін алғашқы процесс иондаушы сәулелену энергиясын сіңіру болып табылады.

Осыған сәйкес, ең алдымен, байқалған әсерлерді сіңірілген дозамен сипатталатын сіңірілген энергия мөлшерімен салыстыру қажет.Жұтылған доза (D)- кез келген сәулеленген заттың бірлік массасында сіңірілген иондаушы сәулелену энергиясының мөлшері:

D = dE/дм(1)

мұндағы: dE – элементар көлемде орналасқан затқа иондаушы сәулелену арқылы берілетін орташа энергия, дм – осы көлемдегі заттың массасы.

Энергияны кез келген берілген көлем бойынша орташалауға болады, бұл жағдайда орташа доза осы көлемнің массасына бөлінген көлемге берілген жалпы энергияға тең. SI бірліктерінде сіңірілген доза килограммға (Дж/кг) джоульмен өлшенеді жәнеGray (Gy)арнайы атауы бар .

1 Гр = 1 Дж/кг

Жүйелік емес бірлік radәлі де қолданылады. Ағылшынша транскрипциясында бұл рад (радиацияның адсорбцияланған дозасы).

1 рад = 0,01 Гр

Иондаушы сәулеленудің әртүрлі түрлері бірдей сіңірілген дозада әртүрлі биологиялық әсерге ие. Әртүрлі сәулелену түрлерінің әсерінен созылмалы сәулелену жағдайында адам денсаулығына мүмкін болатын зиянды бағалау үшін эквивалентті доза түсінігі енгізілді.

Эквивалентті доза (HT,R)– ағзадағы немесе тіндегі сіңірілген дозаның белгілі бір сәулелену түріне сәйкес салмақ коэффициентіне көбейтілген WR:

HT,R = WR*DT,R(2)

мұндағы:DT,R– ағзадағы немесе тіндегі орташа жұтылған дозаT,WR– сәулеленудің салмақтық коэффициентіR.Эквивалентті доза бірлігі –Сиверт (Зв) [Жүйелік емес бірлікrem (рентгеннің биологиялық эквиваленті), Қазақша транскрипция рем (адамдағы рентгендік эквивалент)

1 рем = 0,01 св

Эквивалентті дозаны (WR) есептеу кезінде сәулеленудің жеке түрлері үшін салмақтық коэффициенттер биологиялық әсерлерді тудыруда әртүрлі сәуле түрлерінің салыстырмалы тиімділігін ескереді. Бұрын олар сапа факторлары деп те аталды. 1-кестеде әртүрлі сәулелену түрлері үшін салмақтық факторлар көрсетілген.

Бүкіл адам ағзасының және оның жекелеген мүшелері мен тіндерінің сәулеленуінің шалғай салдарының пайда болу қаупін бағалау үшін олардың радиосезімталдықты ескере отырып, тиімді доза қолданылады.Тиімді доза (Е)– ағзалар мен тіндердегі баламалы доза өнімдерінің сәйкес салмақ коэффициенттері бойынша қосындысы:

E=ΣT(WT*HT,R)(3)

HT,R – ағзадағы немесе тіндегі T эквивалентті доза, WT – мүше немесе тін үшін салмақ коэффициенті T. Тиімді доза бірлігі –Сиверт (Зв).

Қазіргі уақытта радиогендік қауіпті бағалау үшін эквивалентті дозалар қолданылады, ал тиімді доза радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету кезінде сәулеленуді реттеу үшін қолданылады.

Сәулеленудің әртүрлі түрлері үшін салмақ коэффициенттері (WR). 1-кесте

Тиімді дозаны есептеу кезінде тіндер мен мүшелер үшін салмақ факторлары (WT). 2-кесте

Керма (материалда бөлінетін кинетикалық энергия) жанама иондаушы сәулеленудің (γ-кванттар, нейтрондар) затпен әрекеттесуінің сандық өлшемі ретінде қолданылады.

K = dE/дм(4)

dE – элементар көлемде бөлінген зарядталған бөлшектердің жалпы кинетикалық энергиясы; dm – бұл көлемнің массасы. Бірліксұр(Gy) болып табылады. Төмен энергиялы γ-кванттар (E<10 МэВ) үшін керма шамамен жұтылған дозаға тең; дегенмен, жоғары энергиялы фотондар үшін керма мен сіңірілген доза әр түрлі бола бастайды. Бұл екінші реттік жоғары энергиялы электрондардың жұтатын көлемді қалдыра алатындығына байланысты, ал олардың кейбіреулері сонымен қатар бремстрахлунг арқылы энергияның біраз бөлігін жоғалтуы мүмкін. Бұл энергия кермада есепке алынады және сіңірілген дозада есепке алынбайды.

Экспозициялық доза рентгендік және γ-сәулеленудің сандық сипаттамасы ретінде де жиі қолданылады.Экспозициялық дозабарлық зарядталған бөлшектердің толық тежелуімен заттың массасында (дм) түзілген екінші реттік бөлшектердің заряды (dQ) ретінде есептеледі:

X=dQ/дм(5)

SI жүйесіндегі экспозициялық доза бірлігі- кулон/кг[С/кг]. SI емес экспозициялық дозаның ең белгілі бірлігіРентген(R) болып табылады. Рентген – 0°С температурада және 760 мм сын.бағ. қысымда 1 см3 ауада бір электростатикалық электр бірлігінде бірдей таңбалы иондардың жалпы зарядын тудыратын рентген және γ-сәулеленудің экспозициялық дозасы. . 1 R экспозициялық дозасы 2,08*109 ион жұбына сәйкес келеді. Экспозициялық доза бірліктерінің арасындағы байланыс келесідей: 1R=2,58*10-4 С/кг немесе 1 С/кг=3,88*103 Р.

Кестеде СИ бірліктері мен радиациялық қауіпсіздік саласындағы айналымнан алынған жүйелік емес қондырғылар арасындағы байланыстар көрсетілген.