Кількісні характеристики іонізуючого випромінювання

Активність. Активність радіоактивної речовини визначається кількістю розпадів ядер за одиницю часу. Чим менший період напіврозпаду та менша маса атома, тим більша активність 1г радіоактивної речовини. Одиницею виміру активності в системі СІ є розпад за секунду – Бекерель (1 Бк=1розп/с). На практиці користуються позасистемною одиницею виміру активності – Кюрі: 1Кюрі =3,7´10¹⁰розп/с. (див. табл.1). Активність певної кількості речовини з часом зменшується, оскільки кількість ядер, що не розпалася, постійно зменшується.

Доза іонізуючого випромінювання. Дозою випромінювання (Д) називають енергію випромінювання, яка передана одиниці маси речовини в процесі взаємодії випромінювання з цією речовиною.

Визначають такі дози:

Ø Експозиційна доза;

Ø Поглинена доза;

Ø Еквівалентна доза.

Експозиційна доза випромінювання. Експозиційна доза (Д_Е) базується на іонізуючій дії випромінювання в сухому атмосферному повітрі та визначається відношенням сумарного електричного заряду іонів одного знаку, утворених випромінюванням в одному кілограмі маси повітря:

де q – кількість зарядів, які утворені випромінюванням в повітрі масою m.

Одиницею виміру експозиційної дози в системі СІ є Кулон на кілограм – Кл/кг. При експозиційній дозі випромінювання 1Кл/кг, в одному кілограмі сухого атмосферного повітря утворюються в ньому іони, які несуть електричний заряд кожного знаку 1 Кулон. Позасистемна одиниця виміру експозиційної дози – Рентген (див. табл.1).

Експозиційна доза в рентгенах характеризує потенційну небезпеку радіації при загальному і рівномірному опроміненні тіла людини. Більш точно вплив іонізуючого випромінювання визначає поглинена доза.

Поглинена доза випромінювання. Поглиненою дозою випромінювання Д_П називають кількість енергії іонізуючого випромінювання, яка поглинається в одиниці маси речовини.

,

де W – поглинена енергія випромінювання, m – маса речовини, що опромінюється.

Ефект опромінення залежить від величини поглиненої дози, її потужності, об'єму опромінених тканин і органів, виду іонізуючого випромінювання.

Одиницею вимірювання поглинутої дози є Грей (Гр), рівний 1 Джоулю енергії, який поглинений в 1кг речовини. Позасистемною одиницею вимірювання поглиненої дози випромінювання є рад (див. табл.1):

1Гр=1Дж/кг= 100рад.

Еквівалентна доза випромінювання. Еквівалентна доза – це кількість енергії іонізуючого випромінювання, яка визначає біологічний вплив на живий організм. Для оцінки біологічного впливу введене поняття відносної біологічної еквівалентності, яке показує співвідношення поглинутих доз різних видів випромінювання, що дають однаковий біологічний ефект. Якщо умовно прийняти біологічну ефективність гамма- і бета- випромінювання за одиницю, то для альфа-випромінювання вона буде рівна 10.

Одиниця виміру еквівалентної дози – Зіверт (Зв).

Позасистемною одиницею виміру біологічної дози є бер (біологічний еквівалент Рентгена). Бер – це кількість енергії випромінювання, яке при поглинанні в 1кг біологічної тканини спричиняє такий самий біологічний вплив, що й гамма-випромінювання при дозі 1 Рентген. 1бер 1Р.

1Зв = 1Дж/кг = 100бэр=100Р.

Потужність дози випромінювання. Доза випромінювання, отримана за одиницю часу називається потужністю дози або рівнем радіації, її визначають за формулою:

.

Потужність дози випромінювання вимірюють Рентгенами на годину (Р/год), Рентгенами на рік (Р/рік) тощо.

Знання потужності випромінювання дозволяє визначити час, протягом якого утворюються небезпечні дози опромінення.

Таблиця 1. Одиниці виміру показників іонізуючого випромінювання

Назва одиниці виміру	Назва та позначення у системі СІ	Назва та позначення позасистемні	Зв'язок між одиницями
Експозиційна доза	Кулон/кг повітря (Кл/кг)	Рентген (Р)	1 Р = 2.58×10-4 Кл/кг
Поглинена доза	Грей (Гр)	Рад (рад)	1 Гр = 1 Дж/кг 1 Гр = 100 рад
Потужність поглиненої дози	Грей за секунду (Гр/с)	Рад за секунду (рад/с)	1 Гр/с = 100 рад/с 1 рад/с = 0.01 Гр/с
Еквівалентна доза	Зіверт (Зв)	Біологічний еквіва­лент раду (бер)	1 Зв = 1 Дж/кГ 1 Зв = 100 бер
Активність	Бекерель (Бк) 1 Бк=1 розпад за секунду	Кюрі (Кі)	1 Бк приблизно 2.7×10-11 Кі 1 Кі = 3.7×1010 Бк
Питома активність	Бекерель/кг (Бк/кг)	Кюрі/кГ (Кі/кг)	1 Бк/кГ приблизно 2.7×10-11 Кі/кг 1 Бк/кГ = 3.7×10-10 Кі/кг
Щільність забруднення	Бекерель/м2 (Бк/кв.м)	Кюрі/м2 (Кі/кв.м)	1 Бк/м2 приблизно 2.7×10-5Кі/км2 1 Кі/м2 = 3.7×104 Бк/м2

ДЖЕРЕЛА РАДІАЦІЙНОГО ЗАБРУДНЕННЯ

Суть забруднення середовища мешкання полягає в наявності в ній джерел іонізуючого випромінювання та міри їх впливу на життя і діяльність людини.

Джерелом іонізуючого випромінювання є ядра радіоактивних елементів, що розпадаються. У цей час для 104 елементів таблиці Менделєєва відомо біля 2000 ізотопів, більша частина з них є в природі, деякі інші отримані штучним шляхом. Таким чином, джерела іонізуючого випромінювання (радіації) поділяють на природні та штучні (мал. 3). Основну частину опромінення люди отримують від природних джерел радіації.

До природних джерел радіації відносять космічні промені і земну радіацію.

Космічні промені приходять до нас з глибини Всесвіту, більша їх частина народжується на Сонці. Вони можуть досягати поверхні Землі або поглинатися атмосферою, породжуючи різні радіонукліди. Із збільшенням висоти над поверхнею моря меншає озоновий шар повітря, який грає роль екрану, внаслідок чого рівень опромінення космічними променями зростає.

Земні природні джерела радіації є: довгоживучі радіонукліди калію-40, рубідію-87, урану-238, торію-232, свинця-210, полонія-210, газ радон та інші, що зустрічаються в різних гірських породах. При цьому земна радіація в різних регіонах неоднакова і залежить від концентрації радіонуклідів в тому чи іншому місці.

Найбільш небезпечним з всіх природних джерел радіації є невидимий, що не має смаку і запаху, важкий газ (в 7,5 разів важче за повітря) радон. У природі зустрічається у вигляді радону-222 (від розпаду урану-238) і радону-220 (від розпаду торію-232).

Деякі будівельні матеріали мають досить високий рівень природної радіації (граніти, базальти, глини, піщаники, вапняки та ін)

Іншими природними джерелами радіації є: вугілля (при спаленні), термальні води, фосфати (мінеральні добрива) та інші.

До штучних джерел радіації відносять: ядерні вибухи, ядерні реактори, уранові рудники і збагачувальні фабрики, сховища радіоактивних відходів, рентгенівські апарати, науково-дослідні прилади, які використовують в галузі ядерної фізики і енергетики, ТЕЦ, які працюють на вугіллі, радіонукліди, що застосовуються в медицині та приладах побутової техніки, різні будівельні матеріали, телевізори, комп'ютери, генератори надвисокої частоти та ін.

Характеристика параметрів радіоактивного забруднення середовища залежить від: активності радіонуклідів (періоду напіврозпаду), їх кількості, відстані до джерела радіації, часу впливу.

Так, наприклад, радіаційне опромінення в салоні літака буде залежати від висоти і тривалості польоту, оскільки основним джерелом опромінення є космічні промені.

Підприємства ядерної енергетики є, потенційними джерелами забруднення зовнішньої середи на всіх етапах ядерного паливного циклу:

· при видобутку і переробці уранових руд;

· при перетворенні руди в ядерне паливо;

· при виготовленні тепловиділяючих елементів;

· при виробництві енергії (ядерні реактори);

· при зберіганні і переробці збагаченого ядерного палива;

· при повторному використанні радіоактивних відходів тощо.

У світі наприкінці ХХ сторіччя за даними МАГАТЕ в 26 країнах працювало 345 ядерних реактори, які виробляють електроенергію.

При експлуатації АЕС, мають місце випадки викидів радіонуклідів за межі станції. Тільки за період з 1971 по 1984 роки в 14 країнах, сталося більше 100 аварій з радіоактивними викидами.

Масштаб радіоактивної аварії визначається розміром території та чисельністю персоналу і населення, які зазнають впливу. За масштабом радіаційні аварії поділяють на:

· локальні, якщо в зоні аварії проживає до 10 тисяч чоловік;

· регіональні, якщо в зону аварії попадає декілька населених пунктів;

· глобальні радіаційні аварії, наслідки яких розповсюджуються на велику частину або всю територію держави та на населення.

Для визначення параметрів радіаційної аварії Нормами радіаційної безпеки НРБУ-97 встановлені сумарні рівні зовнішнього і внутрішнього опромінення:

è 1мЗв (0,1 бер) за рік при хронічному опроміненні тривалістю більше за 10 років;

è 5мЗв (0,5 бер) сумарно за перші два роки після аварії;

è 15мЗв (1,5 бер) сумарно за перші 10 років.