Допустимый радиационный фон для человека

Эквивалентная доза. Относительная биологическая эффективность (обэ). Коэффициент качества излучения. Единицы эквивалентной дозы.

Для оценки биологического эффекта
воздействия излучения произвольного
состава потребовалось введение новой
характеристики дозы. В задачах радиационной
безопасности при облучении в малых
дозах (меньше ~0,1 Гр) это эквивалентная
доза с единицей измерения в СИ – зиверт
(Зв). Зиверт – единица эквивалентной
дозы любого вида излучения в биологической
ткани, которое создаёт такой же
биологический эффект, как и поглощённая
доза в 1 Гр образцового рентгеновского
излучения (излучение с граничной энергией
200 КэВ). Внесистемная единица эквивалентной
дозы – бэр (биологический эквивалент
рада). Бэр – единица эквивалентной дозы
любого вида излучения в биологической
ткани, которое создаёт такой же
биологический эффект, как и поглощённая
доза в 1 рад образцового рентгеновского
излучения. Т.о., 1 Зв = 100 бэр.

Для сравнения биологических эффектов,
производимых одинаковой поглощённой
дозой различных видов излучения,
используют понятие «относительная
биологическая эффективность» (ОБЭ). Под
ОБЭ излучения понимают отношение
поглощённой дозы образцового рентгеновского
излучения к поглощённой дозе данного
рассматриваемого вида излучения, при
условии, что эти дозы вызывают одинаковый
биологический эффект. Регламентированные
значения ОБЭ, установленные для контроля
степени радиационной опасности при
хроническом облучении, называют
коэффициентом качества излучения K.
Этот безразмерный коэффициент определяет
зависимость неблагоприятных биологических
последствий облучения человека в малых
дозах от полной линейной передачи
энергии (ЛПЭ) излучения (табл. №10)

Табл. 10. Зависимость коэффициента
качества от ЛПЭ.

Для
-квантов,
электронов и позитроновK=1.

Если спектральный состав излучения
неизвестен, рекомендуется использовать
значения K, приведённые
в табл. 11.

Табл. 11. ЗначенияKдля излучений различных видов с
неизвестным спектральным составом.

Для нейтронов и протонов различной
энергии значения коэффициента качества
приведены в табл. 12.

Табл. 12. ЗначенияKдля протонов и нейтронов.

Эквивалентная доза излучения (H)
определяется произведением поглощённой
дозы (D)
излучения в ткани на коэффициент качества
(K) этого излучения:

.

Если Dизмеряется в
Гр, тоH– в зивертах,
еслиD– в радах, тоH– в бэрах.

Итак, коэффициент качества Kизлучения – это зависящий от ЛПЭ
коэффициент, на который надо умножить
поглощённую дозу, чтобы биологический
эффект облучения людей выражался в
одной и той же мере независимо от вида
излучения.

Для смешанного излучения Hопределяют как

где D_i– поглощённые дозы отдельных видов
излучения,K_i– соответствующие коэффициенты качества
этих излучений.

В связи с последними замечаниями единицу
эквивалентной дозы – Зиверт можно
определить и таким образом: Зиверт равен
такой эквивалентной дозе, при которой
произведение поглощённой дозы в
биологической ткани стандартного
состава на средний коэффициент качества
излучения равно 1 Дж/кг.

В биологическом объекте доза излучения
распределяется неравномерно. Распределение
её определяется накоплением вторичных
ионизирующих частиц и ослаблением в
объекте первичного излучения источника.
Конкуренция этих двух процессов может
приводить к появлению заметного максимума
в распределении дозы. Например, для
тепловых нейтронов он наблюдается на
глубине порядка 3 мм. При энергии 5–20
кэВ имеет место смещение максимума дозы
в глубь тела ( на несколько сантиметров).
С дальнейшим увеличением энергии
максимум дозы приближается к поверхности
и примерно с Е=100 кэВ локализуется на
ней. Далее, при энергии Е≥(2,5-5) МэВ
максимум дозы снова смещается в глубь
тела (исследования на фантомах).

Что такое естественная радиоактивность материалов

Естественная радиация в природе существовала всегда. Один из ее источников – излучение земной коры. В ее толще залегают породы, из которых производят многочисленные строительные материалы. Многие из них до сих пор хранят следы радиоактивного прошлого нашей планеты.

К наиболее вредным строительным материалам причисляют:

• гранит
• кварцевый диорит
• графит
• туф
• пемзу

Все они выделяют достаточно большое количество радона, поэтому для внутренней отделки перечисленные материалы лучше не использовать. Кирпич, бетон и дерево в этом смысле считаются сравнительно безопасными. Причем радиоактивность силикатного кирпича ниже, чем красного.

Относительно невысока удельная активность радионуклидов у карбонатных горных пород – мрамора и известняка. Средним уровнем естественной радиоактивности отличаются песок и гравий. Уровень радиации стекловолокна, фосфогипса обычно находится в допустимых пределах, но ради собственной безопасности стоит проверять и их.

Распространенные заблуждения о радиоактивности некоторых стройматериалов

Радиоактивность древесины выше, чем кирпича. Это заблуждение появилось после того, как люди начали измерять уровни радиационного фона внутри домов, построенных из этих материалов. При этом самыми высокими оказались показатели, снятые в деревянных строениях. На самом деле причина этого в том, что большинство деревянных домов – малоэтажные, то есть комнаты там расположены близко к земле, которая считается основным естественным источником радона.

Бетон – опасный радиоактивный материал. Мнение о высокой радиоактивности бетона распространилось после серии статей о повышенном радиационном фоне в панельных домах. На самом деле это не так. Радиоактивность этого материала многократно ниже, чем у кирпича. К тому же, основная его часть обычно сконцентрирована в фундаменте дома. Еще один аргумент: на крупных предприятиях по производству бетона безопасность продукции контролируют, а в качестве сырья используют щебень, добытый из сертифицированных мест.

Но тем не менее опасность, связанная с радиоактивностью наполнителей для изготовления этого строительного материала существует. Поэтому, если вы замешиваете бетон самостоятельно, желательно проверить используемый для этого щебень и песок дозиметром. Это поможет убедиться в том, что данный материал можно использовать при строительстве жилых зданий. Проверка требуется в основном гранитному щебню, так как гравийный материал в зону риска практически не входит.

В чем опасность радиоактивных строительных материалов

Радиоактивность некоторых используемых в строительстве материалов может нанести вред здоровью. При распаде радионуклидов, входящих в их состав (радия-226, калия-40, тория-232), выделяется радиоактивный газ радон. Его объемная активность в воздухе непроветриваемых помещений (подвалов, подземных станций метро), бывает в 10 и более раз выше, чем в открытой атмосфере.

Радон выделяется в воздух в два этапа. Сначала он проникает из материала в поры элементов строительного объекта. Затем постепенно распространяется через микрощели и трещины. При этом часть его распадается и попадает в воздух помещения. Больше всего радона скапливается на первых этажах зданий.

Опасность радиоактивных строительных материалов в том, что исходящее от них излучение может значительно ухудшать экологию помещения. Вследствие этого людей беспокоят:

• головные боли,
• аллергия,
• плохое самочувствие.

Более того, поступая в легкие, радон распадается с выбросом альфа-частиц. Это может вызывать микроожоги тканей и их злокачественное перерождение.

Как проверить стройматериал на радиоактивность

Уровень природной радиоактивности строительных материалов ограничивается нормами радиационной безопасности (НРБ –99/2009). Этот нормативный документ устанавливает три класса стройматериалов с разной величиной эффективной удельной активности природных радионуклидов (Аэфф). Так, для строительства и ремонта жилых и общественных зданий допускается использовать материалы с Аэфф не более 370 Бк/кг.

Дозиметр поможет вам аргументированно отклонить даже выгодное предложение о покупке вредных строительных материалов, которые иногда поступает от недобросовестных продавцов и поставщиков. Кроме того, с этим прибором вы легко проверите свою квартиру, офис, производственное помещение на предмет радиационной безопасности.

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путём умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр). Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.

Кроме того, выделяют следующие дозы:

• пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску.
• минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облучённых объектов.

Естественные источники

Естественная радиоактивность свойственна всем планетам солнечной системы. Мы в той или иной мере получаем определенные дозы облучения, которые не наносят нашему организму существенного вреда. Хотя в последние годы ученые склоняются к выводу, что даже естественная радиоактивность, ежедневно влияющая на людей, вносит свои коррективы в развитие некоторых заболеваний. По одной из версий, в районах с повышенным естественным радиационным фоном статистика онкологических заболеваний на несколько процентов выше, чем в других частях планеты. Что же служит источником естественной радиации? И в чем измеряется радиация?

Ученые выделяют три вида естественной радиации:

1. Солнечная и космическая

Космос и наше Солнце являются мощнейшим источником радиации. Она обрушивается на Землю мощным беспрерывным потоком, единственной защитой для всего живого на планете является атмосфера. Она выступает в роли барьера и допускает до поверхности планеты только незначительные дозы радиации. Но чем выше человек находится над уровнем моря, тем большую дозу облучения он получает. По некоторым данным, доза радиации во время полета на самолете до десяти раз превышает норму.

2. Земная

Ни для кого не секрет, что земная кора содержит большое количество радиоактивных веществ. Они располагаются в недрах планеты и попадают на поверхность в основном в связи с добычей полезных ископаемых. Довольно часто современные строительные материалы обладают повышенной радиоактивностью, этим же отличаются и многие удобрения для почвы. В связи с этим человек может получать внешнее и внутреннее облучение.

3. Газ радон

О пользе и вреде радона написано уже достаточно научных трудов и книг. Он представляет собой тяжелый газ, находящийся в недрах земли. Через трещины в земной коре он выходит на поверхность и скапливается в некоторых местах. В больших количествах он очень опасен для человека. В современные дома он попадает из глубоководных скважин, трещин и скапливается в подвалах или на первых этажах многоэтажек. Специалисты советуют чаще проветривать помещения, чтобы снизить концентрацию радона и обезопасить себя от последствий его воздействия.

Поглощенное количество

Поглощенная доза из-ния, как четкое определение, стало необходимым человеку в связи с разнообразием возможных форм воздействия того или иного излучения на ткани живых существ и даже неживых структур. Расширяясь, известный круг ионизирующих видов и-ния, показал что, степень влияния и воздействия может быть самой разнообразной и не подлежит обычному определению. Дать начало химико-физическим изменениям в тканях и вещества, подвергаемых облучению, может лишь конкретное количество поглощенной энергии излучения ионизирующего типа. Само число необходимое для запуска таких изменений зависит уже от вида излучения. Поглощенная доза и-ния возникла именно по этой причине. По сути, это энергетическая величина, которая подверглась поглощению единицей вещества и соответствует отношению энергии ионизирующего типа, что была поглощена и массой субъекта или объекта, поглощающего излучение.

Измеряют поглощенную дозу при помощи единицы грей (Гр) – составной части системы Си. Один грей – это величина дозы, способной передать один джоуль ионизирующего излучения 1 килограмму массы. Рад – внесистемная единица измерения, по величине 1 Гр соответствует 100 рад.

Понятие о поглощенной дозе излучения

Доза излучения – это величина, которой пользуются такие науки как, физика и радиобиология, для того чтобы оценить степень воздействия излучения ионизирующего типа на ткани живых организмов, процессы их жизнедеятельности, а также на вещества. Что называется поглощенной дозой излучения, каково ее значение, форма воздействия и разнообразие форм? Главным образом она представлена в форме взаимодействия между средой и ионизирующим излучением, а носит название ионизационного эффекта.

Поглощенная доза излучения имеет свои способы и единицы измерения, а сложность и разнообразие протекающих процессов при воздействии излучения порождают некоторое видовое разнообразие в формах поглощенной дозы.

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путём умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр). Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.

Кроме того, выделяют следующие дозы:

• пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску.
• минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облучённых объектов.

Материал изготовления

Каким образом воздействует ионизирующее излучение

В зависимости от механизма, по которому взаимодействуют, вещество и ионизирующее излучение, можно выделить непосредственный поток частичек заряженного типа и излучение, воздействующее косвенно, другими словами, фотонный или протонный поток, нейтральных частичек поток. Устройство образования позволяет выделить первичную и вторичную форму ионизирующего излучения. Мощность поглощенной дозы излучения определяется в соответствии с видом излучения, которому подвергается вещество, например, сила воздействия эффективной дозы лучей из космоса на земной поверхности, за пределами укрытия, равна 0.036 мкЗв/ч. Стоит также понимать, что тип измерения дозы и-ния и его показатель зависят от суммы некоторого множества факторов, говоря о космических лучах, это также зависит от широты геомагнитного вида и положения цикла одиннадцатилетней активности солнца.

Диапазон энергии ионизирующих частиц находится в диапазоне показателей от пары сотен электронвольт и доходит к показателям в 1015-20 электрон-вольт. Длина пробега и способность к проникновению могут сильно отличаться, и лежать в пределах от нескольких микрометров, до тысяч и более километров.

Виды излучения

Ионизирующее излучение бывает трех видов: это альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи.

Альфа-излучение обладает низкой проникающей способностью. Лучи представляют собой поток ядер гелия. От альфа-лучей может защитить практически любая преграда: одежда, кожные покровы, лист бумаги

Получить опасную дозу излучения в этом случае практически невозможно, если соблюдать меры предосторожности

Бета-излучение является более опасным для организма. Оно состоит из потока электронов. Его проникающая способность намного выше, чем у альфа-лучей. Электронный поток движется с большой скоростью, поэтому излучение способно проходить сквозь одежду и кожные покровы, проникая в организм и нанося ущерб здоровью.

Гамма-излучение является наиболее опасным. Это электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны. Такие лучи обладают огромной проникающей способностью и губительны для живого организма. Если поглощенная доза такого излучения превысит допустимый порог, то это может привести к тяжелой болезни и даже смерти.

Нормы для человека

За длительные годы исследования радиации были определены безопасные и максимальные дозы. К сожалению, не только опытным путём, но и на практике. Такие события, как Хиросима и Чернобыль не прошли даром для планеты. Годы наблюдений за излучением показали, что превышение допустимой дозы радиации оставляет отпечаток на всех последующих поколениях.

Физические величины в которых измеряется радиация

Радиационный фон

С момента зарождения земли прошло 4,5 миллиарда лет, за это время радиоактивность, которая во время её формирования была просто гигантской, сошла почти на нет. Существующий естественный фон, который в нашей стране составляет 4–15 мкР в час, складывается из нескольких составляющих. Это:

• Природный, до 83%. Остаточная радиация от природных источников — газов, минералов.
• Космическое излучение — 14%. Мощнейшим источником излучения является солнце. При уменьшении магнитного поля земли общий фон увеличится, что может привести к увеличению раковых заболеваний и мутаций. Второй фактор, снижающий излучение – это атмосфера. Летающие на самолётах и альпинисты получают повышенную дозу.
• Техногенное – от 3 до 13%. С первого атомного взрыва прошло 75 лет. За время испытаний атомного оружия в атмосферу было выброшено огромное количество радиоактивных веществ. Кроме этого, техногенные аварии — Чернобыль, Фукусима. Добыча и транспортировка таких веществ, а также работающие АЭС. Всё вносит вклад в общий фон.

Доза радиации которую получает человек в течении года

Норма радиационного фона является значение до 0,20 мкЗв/час или 20 мкР/час. Допустимый фон считается уровень до 60 мкР/час или 0,6 мЗв. Для каждой страны он устанавливается свой, например, в Бразилии безопасный радиоактивный фон составляет 100 мкР в час.

Безопасная доза

Безопасной дозой радиации для человека является уровень, при котором можно жить и работать без последствий для организма. Этот уровень определён до 30 мкР/ч (0,3 мкЗв/час).

Допустимая доза

Допустимая доза радиации несколько больше безопасной и показывает уровень, при котором на организм оказывается воздействие радиации, но без негативных последствий для здоровья.

Допустимый уровень в год предполагает до 1 мЗв. Если это значение поделить на часы, то получим 0,57 мкЗв/ч.

Эта доза применяется и для расчёта среднего значения полученного излучения за несколько лет. Например, человек за 5 лет подряд должен получить 5 мЗв, но работая на вредном производстве, получил годовую в 3 мЗв. Следующие 4 года он не должен получить более 1 мЗв, чтобы выровнять значения и уменьшить риск заработать лучевую болезнь.

При полётах на высоте выше 10 км уровень излучения будет до 3 мкЗв/ч, что превышает норму в 10 раз. Получается, что за 4 часа можно получить максимальную, суммарную дозу до 12 мкЗв.

Излучение которое можно полечить в полёте

Смертельный уровень облучения

Опасной дозой можно принять уровень в 0,75 Зв. При таком значении происходит изменение в крови человека и хоть не бывает смертельных исходов сразу, но в будущем вероятность раковых заболеваний довольно высока.

Как уже было замечено выше органы (печень, лёгкие, желудок, кожа) неравномерно воспринимают излучение. Лучевая болезнь начинается с дозы в 1–2 Зиверт и для некоторых это уже смертельная доза. Другие с лёгкостью перенесут заражение и выздоровеют.

Если исходить из статистики, то смертельной будет доза выше 7 Зиверт или 700 рентген.

Беккерель

Единица измерения дозы радиации беккерель является системной и входит в Международную систему единиц (СИ). Она является самой простой, потому что активность радиации в один беккерель означает, что в веществе происходит всего один радиоактивный распад за секунду.

Она получила свое название в честь Антуана Анри Беккереля, французского физика. Название было одобрено в конце прошлого века и используется до сих пор. Так как это достаточно маленькая единица, то для обозначения активности используют десятичные приставки: кило-, милли-, микро- и другие.

В последнее время вместе с беккерелями стали использоваться такие внесистемные единицы, как кюри и резерфорд. Один резерфорд равняется миллиону беккерелей. В описании объемной или поверхностной активности можно встретить обозначения беккерель на килограмм, беккерель на метр (квадратный или кубический) и различные их производные.

Показатели допустимых доз облучения

Выделяют следующие категории:

• А – лица, работающие с источниками ионизирующего излучения. По ходу выполнения своих трудовых обязанностей подвергаются облучению.
• Б – население определенной зоны, работники, чьи обязанности не связаны с получением радиации.
• В – население страны.

Среди персонала различают две группы: работники контролируемой зоны (дозы облучения превышают 0.3 от годового ПДД) и сотрудники вне такой зоны (0.3 от ПДД не превышается). В пределах доз различают 4 типа критических органов, то есть тех, в чьих тканях наблюдается наибольшее количество разрушений в связи с ионизированным излучением. Учитывая перечисленные категории лиц среди населения и работников, а также критические органы, радиационная безопасность устанавливает ПДД.

Впервые пределы облучения появились в 1928 году. Величина годового поглощения радиационного фона составляла 600 миллизиверт (мЗв). Установлена она была для медицинских работников – рентгенологов. С изучением влияния ионизированного излучения на продолжительность и качество жизни ПДД ужесточились. Уже в 1956 году планка снизилась до 50 миллизиверт, а в 1996-м Международная комиссия по защите от радиации уменьшила ее до 20 мЗв. Стоит заметить, что при установлении ПДД в расчет не берут естественное поглощение ионизированной энергии.

Согласно нормам радиационной безопасности, установлены предельно допустимые величины ионизирующего облучения в год. Рассмотрим приведенные показатели в таблице. Допустимые дозы радиационного облучения за один год

Как видно из таблицы, допустимая доза облучения в год для работников вредных производств и АЭС сильно отличается от показателей, выведенных для населения санитарно-защищенных зон. Все дело в том, что при длительном поглощении допустимого ионизирующего излучения организм справляется со своевременным восстановлением клеток без нарушения здоровья.

Солнечная постоянная

Существует теория, что жизнь на нашей планете появилась благодаря солнечной радиации. Единицы измерения излучения от звезды – калории и ватты, деленные на единицу времени. Так было решено потому, что величина радиации от Солнца определяется по количеству тепла, которое получают объекты, и интенсивности, с которой оно поступает. До Земли доходит всего половина миллионной доли от общего количества выбрасываемой энергии.

Радиация от звезд распространяется в космосе со скоростью света и в нашу атмосферу попадет в виде лучей. Спектр этого излучения довольно широкий – от «белого шума», то есть радиоволн, до рентгеновских лучей. Частицы, которые тоже попадают вместе с излучением, – это протоны, но иногда могут быть и электроны (если выброс энергии был большим).

Излучение, получаемое от Солнца, является движущей силой всех живых процессов на планете. Количество получаемой нами энергии зависит от времени года, положения звезды над горизонтом и прозрачности атмосферы.