Radiační dávka - v radiační bezpečnosti , fyzice a radiobiologii - hodnota používaná k posouzení stupně expozice ionizujícímu záření na jakékoli látky, živé organismy a jejich tkáně.
Hlavní charakteristikou interakce ionizujícího záření s prostředím je ionizační efekt. Kvantitativní měření založené na množství ionizace suchého vzduchu při normálním atmosférickém tlaku, které lze poměrně snadno měřit, se nazývá expoziční dávka .
Expoziční dávka je poměr celkového elektrického náboje iontů stejného znaménka, vzniklých po úplném zpomalení elektronů a pozitronů ve vzduchu , uvolněných nebo generovaných fotony v elementárním objemu vzduchu, k hmotnosti vzduchu v tomto objemu.
V mezinárodní soustavě jednotek (SI) je jednotkou expoziční dávky coulomb dělený kilogramem (C/kg). Jednotkou mimo systém je rentgen (R). 1 C/kg = 3876 R.
S rozšiřováním škály známých druhů ionizujícího záření a rozsahu jeho použití se ukázalo, že míru účinku ionizujícího záření na látku nelze jednoduše určit vzhledem ke složitosti a rozmanitosti procesů probíhajících v tomto případ. Důležitým z nich, vyvolávajícím fyzikálně-chemické změny v ozařované látce a vedoucí k určitému radiačnímu účinku, je absorpce energie ionizujícího záření látkou. V důsledku toho vznikl koncept absorbované dávky . Ukazuje, kolik energie záření je absorbováno na jednotku hmotnosti ozařované látky a je určeno poměrem absorbované energie ionizujícího záření k hmotnosti absorbující látky.
Šedá (Gy) je brána jako jednotka měření absorbované dávky v soustavě SI . 1 Gy je dávka, při které je 1 joul energie ionizujícího záření přenesen na hmotnost 1 kg . Mimosystémovou jednotkou absorbované dávky je rad . 1 Gy = 100 rad.
Studium jednotlivých účinků ozáření živých tkání ukázalo, že při stejných absorbovaných dávkách vyvolávají různé druhy záření nestejné biologické účinky na organismus . To je způsobeno skutečností, že těžší částice (například proton ) produkuje více iontů na jednotku délky dráhy ve tkáni než lehká (například elektron ). Při stejné absorbované dávce je radiobiologický destruktivní účinek tím vyšší, čím hustší je ionizace vytvořená zářením . Aby byl tento účinek zohledněn, je zaveden koncept ekvivalentní dávky . Ekvivalentní dávka se vypočítá vynásobením hodnoty absorbované dávky speciálním koeficientem - radiačním váhovým faktorem , který zohledňuje relativní biologickou účinnost různých druhů záření.
Jednotkou SI ekvivalentní dávky je sievert (Sv). Hodnota 1 Sv se rovná ekvivalentní dávce jakéhokoli druhu záření absorbovaného v 1 kg biologické tkáně a vytvářející stejný biologický efekt jako absorbovaná dávka 1 Gy fotonového záření. Nesystémovou jednotkou měření ekvivalentní dávky je rem (před rokem 1954 - biologický ekvivalent rentgenu, po roce 1954 - biologický ekvivalent rad [1] ). 1 Sv = 100 rem.
Efektivní dávka (E) je hodnota používaná jako míra rizika dlouhodobých následků ozáření celého lidského těla a jeho jednotlivých orgánů a tkání s přihlédnutím k jejich radiosenzitivitě. Představuje součet součinů ekvivalentní dávky v orgánech a tkáních a odpovídajících váhových faktorů.
Některé lidské orgány a tkáně jsou na záření citlivější než jiné: například při stejné ekvivalentní dávce je rakovina v plicích pravděpodobnější než ve štítné žláze a ozáření pohlavních žláz je zvláště nebezpečné kvůli riziku genetického poškození. Proto by se dávky záření různých orgánů a tkání měly brát v úvahu s jiným koeficientem, který se nazývá tkáňový váhový faktor . Vynásobením hodnoty ekvivalentní dávky příslušným váhovým faktorem a jejím sečtením přes všechny tkáně a orgány získáme efektivní dávku , která odráží celkový účinek na organismus . Váhové koeficienty jsou stanoveny empiricky a vypočteny tak, že jejich součet pro celý organismus je jedna.
Jednotky efektivní dávky jsou stejné jako jednotky ekvivalentní dávky. Měří se také v sievertech nebo remech .
Kommitovaná efektivní dávka E(τ) je dávka vnitřního ozáření z radionuklidů, které se dostaly do lidského těla [2] [3] . Doba expozice člověka takovým radionuklidům je dána obdobím jejich poločasu rozpadu a biologického setrvání v těle a může být mnoho měsíců a dokonce let [4] . Pro regulační účely je celková doba akumulace dávky stanovena na 50 let pro dospělého, nebo, pokud se dávka posuzuje u dětí, až do věku 70 let. Při odhadu roční dávky se vázáná efektivní dávka přičte k efektivní dávce z vnější expozice za stejné období [5] .
Efektivní a ekvivalentní dávky jsou normalizované hodnoty, to znamená hodnoty, které jsou mírou poškození (poškození) vystavením osoby ionizujícímu záření. Bohužel je nelze přímo měřit. Do praxe se proto zavádějí provozní dozimetrické veličiny, které jsou jednoznačně určeny fyzikálními charakteristikami radiačního pole v bodě, co nejblíže normalizovaným. Hlavní provozní veličinou je okolní dávkový ekvivalent (synonyma - ambientní dávkový ekvivalent, ambientní dávka).
Okolní dávkový ekvivalent H * (d) - dávkový ekvivalent, který byl vytvořen ve sférickém fantomu ICRU (International Commission on Radiation Units) v hloubce d (mm) od povrchu podél průměru rovnoběžného se směrem záření v záření. pole totožné s polem uvažovaným ve složení, plynulosti a distribuci energie, ale jednosměrné a homogenní, to znamená, že okolní dávkový ekvivalent H*(d) je dávka, kterou by člověk dostal, kdyby byl na místě, kde se měření provádí. Jednotkou okolního dávkového ekvivalentu je sievert (Sv).
Výpočtem jednotlivých efektivních dávek přijatých jednotlivci lze dojít ke kolektivní dávce - součtu jednotlivých efektivních dávek v dané skupině lidí za dané časové období. Kolektivní dávku lze vypočítat pro obyvatelstvo konkrétní obce , města , územně správního celku , státu atd. Získá se vynásobením průměrné efektivní dávky celkovým počtem osob, které byly ozářením vystaveny . Jednotkou měření kolektivní dávky je man-sievert (man-Sv.), mimosystémovou jednotkou je man-rem (man-rem). Hromadná dávka se může kumulovat po dlouhou dobu, ani ne jednu generaci, ale pokrývající další generace.
Kromě toho se rozlišují následující dávky:
Milisievert (mSv) se často používá jako míra dávky v lékařských diagnostických postupech ( fluoroskopie , rentgenová počítačová tomografie atd.).
Podle vyhlášky hlavního státního sanitáře Ruska č. 11 ze dne 21. dubna 2006 „O omezení ozáření veřejnosti při rentgenových lékařských prohlídkách“, odst. 3.2, je nutné „zajistit dodržení roční efektivní dávky 1 m Sv při preventivních lékařských RTG prohlídkách, v včetně při lékařských prohlídkách.
Průměrná globální dávka záření z rentgenových studií akumulovaná na obyvatele za rok je 0,4 mSv, avšak v zemích s vysokou úrovní dostupnosti lékařské péče (více než jeden lékař na 1000 obyvatel) toto číslo stoupá až na 1,2 mSv [6 ] .
Ozáření z jiných technogenních zdrojů je mnohem menší:
Průměrná světová expoziční dávka z přírodních zdrojů, akumulovaná na obyvatele za rok, je 2,4 m Sv, s rozptylem 1 až 10 m Sv [6] . Hlavní komponenty:
Při jednorázovém rovnoměrném ozáření celého těla a neposkytnutí specializované lékařské péče dochází v 50 % případů k úmrtí na akutní nemoc z ozáření [7] :
Dávkový příkon (intenzita ozáření) je přírůstek odpovídající dávky pod vlivem daného záření za jednotku času. Má rozměr odpovídající dávky ( absorbovaná , expozice atd.) dělený jednotkou času. Je povoleno používat různé speciální jednotky (například: Sv/h, rem/min, mSv/rok atd.).
| Fyzické množství | Mimosystémová jednotka | jednotka SI | Přechod z mimosystémové jednotky na jednotku SI |
|---|---|---|---|
| Aktivita nuklidů v radioaktivním zdroji | Curie (Ci) | Becquerel (Bq) | 1 Ki = 3,7⋅1010 Bq |
| Expoziční dávka | rentgen (R) | Coulomb/kilogram (C/kg) | 1 P \u003d 2,58⋅10 -4 C / kg |
| Absorbovaná dávka | rad (rad) | Šedá (J/kg) | 1 rad = 0,01 Gy |
| Ekvivalent dávky | rem (rem) | Sievert (Sv) | 1 rem = 0,01 Sv |
| Expoziční dávkový příkon | Rentgen/sekunda (R/c) | Coulomb/kilogram (in) sekunda (C/kg s) | 1 R/s = 2,58⋅10-4 C/kg s |
| Absorbovaný dávkový příkon | Rad/sekunda (Rad/s) | Šedá/sekunda (Gy/s) | 1 rad/s = 0,01 Gy/s |
| Příkon dávkového ekvivalentu | rem/sekunda (rem/s) | Sievert/sekunda (Sv/s) | 1 rem/s = 0,01 Sv/s |
| Integrální dávka | Rad-gram (Rad g) | Šedý kilogram (Gy kg) | 1 rad g = 10 −5 Gy kg |
| Radiační bezpečnost | |
|---|---|
| Biologický účinek záření | |
| Dávka záření | |
| Jednotky | systémové Šedá Sievert mimo systém Rád Baer rentgen |
| Mezinárodní organizace | |