Stråldos - inom strålsäkerhet , fysik och radiobiologi - ett värde som används för att bedöma graden av exponering för joniserande strålning på alla ämnen, levande organismer och deras vävnader.
Det huvudsakliga kännetecknet för interaktionen av joniserande strålning med ett medium är joniseringseffekten. Ett kvantitativt mått baserat på mängden jonisering av torr luft vid normalt atmosfärstryck, som är ganska lätt att mäta, kallas exponeringsdos .
Exponeringsdosen är förhållandet mellan den totala elektriska laddningen av joner av samma tecken, som bildas efter fullständig retardation i luften av elektroner och positroner , som frigörs eller genereras av fotoner i en elementär luftvolym, och luftmassan i denna volym.
I International System of Units (SI) är enheten för exponeringsdos coulomb dividerat med kilogram (C/kg). Enheten utanför systemet är röntgen (R). 1 C/kg = 3876 R.
Med utvidgningen av utbudet av kända typer av joniserande strålning och omfattningen av dess tillämpning visade det sig att måttet på effekten av joniserande strålning på ett ämne inte enkelt kan bestämmas på grund av komplexiteten och mångfalden av de processer som förekommer i detta fall. En viktig av dem, som ger upphov till fysikalisk-kemiska förändringar i det bestrålade ämnet och leder till en viss strålningseffekt, är absorptionen av energin från joniserande strålning av ämnet. Som ett resultat av detta uppstod konceptet med absorberad dos . Den visar hur mycket strålningsenergi som absorberas per massenhet av det bestrålade ämnet och bestäms av förhållandet mellan den absorberade energin av joniserande strålning och massan av det absorberande ämnet.
Grå (Gy) tas som måttenhet för den absorberade dosen i SI-systemet . 1 Gy är den dos vid vilken 1 joule joniserande strålningsenergi överförs till en massa på 1 kg . Enheten för den absorberade dosen utanför systemet är rad . 1 Gy = 100 rad.
Studien av de individuella effekterna av bestrålning av levande vävnader har visat att med samma absorberade doser ger olika typer av strålning olika biologiska effekter på kroppen . Detta beror på det faktum att en tyngre partikel (till exempel en proton ) producerar fler joner per enhet av väglängd i vävnaden än en lätt (till exempel en elektron ). Med samma absorberade dos är den radiobiologiska destruktiva effekten ju högre, desto tätare jonisering som skapas av strålningen . För att ta hänsyn till denna effekt införs begreppet ekvivalent dos . Ekvivalentdosen beräknas genom att multiplicera värdet av den absorberade dosen med en speciell koefficient - strålningsviktningsfaktorn , som tar hänsyn till den relativa biologiska effektiviteten av olika typer av strålning.
SI- enheten för ekvivalent dos är sievert (Sv). Värdet på 1 Sv är lika med den ekvivalenta dosen av vilken typ av strålning som helst som absorberas i 1 kg biologisk vävnad och skapar samma biologiska effekt som den absorberade dosen av 1 Gy fotonstrålning . Den icke-systemiska måttenheten för ekvivalentdosen är rem (före 1954 - den biologiska motsvarigheten till en röntgen, efter 1954 - den biologiska motsvarigheten till en rad [1] ). 1 Sv = 100 rem.
Effektiv dos (E) är ett värde som används som ett mått på risken för långsiktiga konsekvenser av bestrålning av hela människokroppen och dess individuella organ och vävnader, med hänsyn tagen till deras strålkänslighet. Den representerar summan av produkterna av den ekvivalenta dosen i organ och vävnader och motsvarande viktningsfaktorer.
Vissa mänskliga organ och vävnader är mer känsliga för strålning än andra: till exempel, med samma ekvivalenta dos, är cancer i lungorna mer sannolikt än i sköldkörteln , och bestrålning av könskörtlarna är särskilt farlig på grund av risken för genetisk skada. Därför bör stråldoser av olika organ och vävnader beaktas med en annan koefficient, som kallas vävnadsviktningsfaktorn . Multiplicerar vi värdet av den ekvivalenta dosen med lämplig viktningsfaktor och summerar den över alla vävnader och organ , får vi den effektiva dosen , som återspeglar den totala effekten på kroppen . Viktkoefficienterna fastställs empiriskt och beräknas på ett sådant sätt att deras summa för hela organismen är en.
De effektiva dosenheterna är desamma som de ekvivalenta dosenheterna. Det mäts också i sievert eller rems .
Engagerad effektiv dos E(τ) är dosen av intern exponering från radionuklider som har kommit in i människokroppen [2] [3] . Tiden för människors exponering för sådana radionuklider bestäms av perioderna av deras halveringstid och biologiska retention i kroppen och kan vara många månader och till och med år [4] . För regulatoriska ändamål är den totala dosackumuleringsperioden satt till 50 år för en vuxen eller, om dosen bedöms för barn, upp till 70 års ålder. Vid uppskattning av årsdosen läggs den förpliktade effektiva dosen till den effektiva dosen från extern exponering för samma period [5] .
Effektiva och ekvivalenta doser är normaliserade värden, det vill säga värden som är ett mått på skada (skada) från exponering för joniserande strålning på en person. Tyvärr går de inte att mäta direkt. Därför introduceras operationella dosimetriska kvantiteter i praktiken, vilka bestäms unikt genom de fysiska egenskaperna hos strålningsfältet vid en punkt, så nära de normaliserade som möjligt. Den huvudsakliga operativa kvantiteten är omgivningsdosekvivalenten (synonymer - omgivningsdosekvivalent, omgivande dos).
Omgivande dosekvivalent H * (d) - dosekvivalenten som skapades i ICRU (International Commission on Radiation Units) sfäriska fantom på ett djup d (mm) från ytan längs en diameter som är parallell med strålningsriktningen, i en strålning fält identiskt med det som beaktas i sammansättning, fluens och energifördelning, men enkelriktat och homogent, det vill säga omgivningsdosekvivalenten H*(d) är den dos som en person skulle få om han befann sig på den plats där mätningen görs. Enheten för omgivande dosekvivalent är sievert (Sv).
Genom att beräkna de individuella effektiva doserna som individer får kan man komma fram till den kollektiva dosen – summan av de individuella effektiva doserna i en given grupp människor under en given tidsperiod. Den kollektiva dosen kan beräknas för befolkningen i en viss by , stad , administrativ-territoriell enhet , stat , etc. Den erhålls genom att multiplicera den genomsnittliga effektiva dosen med det totala antalet personer som exponerades för strålning . Måttenheten för den kollektiva dosen är man-sievert (man-Sv.), enheten utanför systemet är man-rem (man-rem). Den kollektiva dosen kan ackumuleras under lång tid, inte ens en generation, utan täcka efterföljande generationer.
Dessutom särskiljs följande doser:
Millisievert (mSv) används ofta som ett dosmått vid medicinska diagnostiska procedurer ( fluoroskopi , röntgendatortomografi , etc.).
Enligt dekretet från Rysslands chefssanitärläkare nr 11 av den 21 april 2006 "Om begränsning av allmänhetens exponering under medicinska röntgenundersökningar", punkt 3.2, är det nödvändigt "att säkerställa överensstämmelse med den årliga effektiva dosen på 1 m Sv vid förebyggande medicinska röntgenundersökningar, även vid medicinska undersökningar.
Den genomsnittliga globala stråldosen från röntgenstudier ackumulerad per capita och år är 0,4 mSv, men i länder med hög tillgång till medicinsk vård (mer än en läkare per 1 000 invånare) stiger denna siffra till 1,2 mSv [6 ] .
Bestrålning från andra teknogena källor är mycket mindre:
Den genomsnittliga världsexponeringsdosen från naturliga källor, ackumulerad per capita och år, är 2,4 m Sv, med en spridning på 1 till 10 m Sv [6] . Huvudkomponenter:
Med en enda enhetlig bestrålning av hela kroppen och underlåtenhet att tillhandahålla specialiserad medicinsk vård, inträffar dödsfall till följd av akut strålsjuka i 50 % av fallen [7] :
Doshastighet (strålningsintensitet) är ökningen av motsvarande dos under påverkan av en given strålning per tidsenhet . Den har dimensionen av motsvarande dos ( absorberad , exponering , etc.) dividerad med en tidsenhet . Det är tillåtet att använda olika specialenheter (till exempel: Sv/h, rem/min, mSv/år etc.).
| Fysisk kvantitet | Enhet utanför systemet | SI-enhet | Övergång från enhet utanför systemet till SI-enhet |
|---|---|---|---|
| Nuklidaktivitet i en radioaktiv källa | Curie (Ci) | Becquerel (Bq) | 1 Ki = 3,7⋅10 10 Bq |
| Exponeringsdos | Röntgen (R) | Coulomb/kilogram (C/kg) | 1 P \u003d 2,58⋅10 -4 C / kg |
| Absorberad dos | Rad (rad) | Grå (J/kg) | 1 rad = 0,01 Gy |
| Dos ekvivalent | rem (rem) | Sievert (Sv) | 1 rem = 0,01 Sv |
| Exponeringsdoshastighet | Röntgen/Andra (R/c) | Coulomb/kilogram (in) sekund (C/kg s) | 1 R/s = 2,58⋅10 −4 C/kg s |
| Absorberad doshastighet | Rad/sekund (Rad/s) | Grå/sekund (Gy/s) | 1 rad/s = 0,01 Gy/s |
| Dosekvivalent hastighet | rem/sekund (rem/s) | Sievert/sekund (Sv/s) | 1 rem/s = 0,01 Sv/s |
| Integral dos | Rad-gram (Rad g) | Grå kilogram (Gy kg) | 1 rad g = 10 −5 Gy kg |
| Strålsäkerhet | |
|---|---|
| Biologisk effekt av strålning | |
| Stråldos | |
| Enheter | systemisk grå Sievert utanför systemet Glad Baer röntgen |
| Internationella organisationer | |