Единицы измерения радиоактивности

Исторически первой общепринятой единицей радиоактивности была принята радиоактивность 1 грамма химически чистого радия, которая была названа в честь супругов М. и П. Кюри.

Радиоактивность 1 г Ra = 1 Кюри (Ки), англоязычное – Ci.

Позднее за единицу радиоактивности (активности) было принято количество радиоактивных превращений (распадов) в единицу времени.

Единица, характеризующая 1 распад радионуклида в 1 сек. была названа в честь французского физика А. Беккереля - Беккерелем (Бк), англоязычное – Bq.

Так как 1 г Ra давал 3, 7* 10¹⁰ распадов в сек., то между Ки и Бк установлено соотношение: 1 Ки = 3,7*10¹⁰ Бк, или 1 Бк = 2,7*10^-11 Ки

Радиоактивность некоторых других эл-тов относительно радия будет следующей: 1 г ²³⁵ U = 2,1*10^-6Kи,

1 г ¹³⁷Cs = 87 Kи,

1 г I¹³¹= 1,2*10⁵ Ки,

1 г ²³²Th= l,l*10^-7 Kи,

1 г ²³⁹Рu= 6,1*10^-2 Ки,

1 г ⁶⁰Co = l,l*10^-3 Kи,

1 г ¹⁴С = 4,6 Ки,

l г ⁸⁷Rb = 8,5*10^-8 Kи,

l г ⁹⁰Sr =145 Kи,

1 г ⁴⁰К = 6,8*10^-6 Ки и т.п.

Таким образом, радиоактивность 1 г, например, кобальта-60 в 1000 раз выше, чем радиоактивность 1 г радия-226, а плутония в 100 раз меньше.

Объемная концентрация радиоактивности - количество распадов в единицу времени, отнесенное к объему вещества, т.е. Kи/л, Ки/м³, Бк/л, Бк/м³ и т.п.

Первоначально объемная концентрация радона измерялась в эманах и махе - единицах:

1 эман = 10^-10 Kи/л = 220 расп/мин.л;

1 махе = 3,64 эман = 3,64* 10^-10 Kи/л = 780 расп/мин*л

Экспозиционная доза характеризует степень ионизации воздуха. (СМ ВОПРОС 13).

Переход от единиц активности вещества, выраженного, например, в мкКи к мощности экспозиционной дозы γ-излучения данного радионуклида в Р/ч, осуществляется при помощи гамма - постоянных (справочная величина), характерных для каждого радиоизотопа. (СМ ВОПРОС 40).

Кроме экспозиционной дозы, характеризующей степень ионизации воздуха, существует и другое понятие - поглощенная доза (D)- это энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. В СИ она измеряется единицей Грей (Гр) (СМ ВОПРОС 16).

Биологич. эффект возд-ия ионизир. излучения зависит от вида излучения, энергии ч-ц и гамма-квантов. Так, альфа-частица с энергией 4 Мэв проходит 31 мкм биологич. ткани, а с энергией 10 Мэв -130 мкм.

Излучения, испускаемые радионуклидами, различаются по эффективности и по способности повреждать биологические системы. Существует понятие - относительная биологическая эффективность (ОБЭ) излучения. ОБЭ того, или иного вида излучения выражается по отношению к дозе условно принятого стандартного типа излучения.

Главный фактор влияющий на ОБЭ - распределение ионизации и возбуждений по следу (треку) движения заряженной частицы.

Для интегрированной характеристики процессов ионизации и возбуждения вве­дён термин «линейная потеря энергии» (ЛПЭ). (СМ ВОПРОС 19).

Поглощенная доза излучения (D), рассчитанная с учётом КК (коэффициента качества), получила название эквивалентная доза (Н).

Н = D*KK.

Так, ранее широко распространённый термин биологический эквивалент рентгена (бэр), является показателем того, что при дозе 1 бэр данного вида излучения возникает такой же биологический эффект, как и при поглощённой дозе в 1 рад образцового излучения.

Для приближённых расчётов можно считать, что для γ-излучения 1 бэр ~ 1 раду ~ 0,93 Р.

В настоящее время рекомендуется в качестве единицы измерения эквивалентной дозы использовать единицу Зиверт (Зв). 1 Зв = 0, 01 БЭР.

Соответственно мощность эквивалентной дозы будет измеряться в Зв/ч, мкЗв/ч и т.д.

Соотношение между применяемой единицей мощности дозы γ -излучения в мкР/ч и мкЗв/ч таково:

1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч или 100 мкР/ч = 1 мкЗв/ч, для излучения с КК = 1.

Мощность поглощённой дозы 1Гр/ч соответствует мощности эквивалентной дозы 1 Зв/ч при КК = 1 (гамма или рентгеновское излучение), но 1 Гр/ч от альфа-излучения бу­дет соответствовать 20 Зв/ч от гамма - излучения.

Единицы активности (СМ ВОПРОС 21).

5 В чем сущность беспороговой гипотезы эффекта воздействия радиации на организм?

Любой вид ионизирующего излучения (γ-кванты, α- или β-частицы, нейтроны и т.д.) оказывает то или иное воздействие на живое вещество и представляет определенную опасность. На этом основана беспороговая гипотеза эффекта воздействия ионизирующего излучения на организмы. Согласно данной гипотезе: любой сколь угодно малый уровень облучения обуславливает определенный риск возникновения отдаленных стохастических медицинских последствий (канцерогенное, тератогенное, генетическое и т.д.), т.е. радиация по своей природе вредна для жизни.

Концепция беспорогового действия ионизирующего излучения, принятая мировым радиобиологическим сообществом по рекомендации Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ) и Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР) меняет философию подхода к оценке вреда для человека и общества в целом при воздействии ионизирующего излучения. До принятия этой концепции считалось, что для любого фактора, в т. ч. радиационного, существует некоторый минимальный уровень (порог), после превышения которого данный фактор может проявить свое неблагоприятное воздействие на человека. Принятие концепции об отсутствии порога для таких отдаленных последствий облучения, как злокачественные новообразования и генетические повреждения, было обусловлено отсутствием статистически достоверных данных о проявлении этих эффектов при малых дозах ионизирующего излучения.

Однако надо учитывать, что живая клетка возникла и развивалась в условиях радиационного поля.

При этом считается, что мощность дозовых нагрузок на живой организм была весьма велика на протяжении многих сотен миллионов лет на первых этапах развития жизни.

Современный человек постоянно находится в полях радиационного излучения разного происхождения.

В среднем дозовая нагрузка от радиоактивных ионизирующих лучей на земном шаре составляет около 350 мБэр/год.

6 Тритий – как радиационно-опасный фактор

Тритий (³Н) – радиоизотоп водорода (Т^1/2 = 12,3 года) постоянно образуется в атмосфере в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов азота, кислорода и аргона (например, по реакции ¹⁴₇N + ¹₀n = ¹²₆C + ³₁H), а также при расщеплении ядер различных элементов космическими лучами большой энергии. Тритий – чистый β-излучатель со средней энергией излучения 0,018 Мэв.

Искусственно тритий привносится во внешнюю среду 2 путями:

1. Во время атомных и термоядерных взрывов, которые приводят к увеличению концентрации ³Н в дождевой воде в 10-100 раз.

2. При производстве ядерной энергии на двух этапах топливного цикла: работе реакторов и переработке отработавшего топлива. Концентрация природного трития в воде Мирового океана оценивается на уровне 0,1 Бк/л.

Образуемый ядерными реакторами ³Н может находиться в форме Н³НО, Д³НО, Н³Н, ³Н₂, органических производных. Вследствие утечек и недостатков в технологии обращения с отходами, в которой ³Н практически не улавливается, выброс трития в окружающую среду осуществляется с газообразными и жидкими отходами.

На других этапах производства ядерной энергии к источникам ³Н в биосфере следует отнести хранилища радиоактивных отходов. Хранение и захоронение низко- и среднеактивных отходов в поверхностных слоях грунта приводит к выделению на поверхность диффундирующих ³Н₂ и Н³НО, а также к образованию и выделению третированного метана и других органических соединений, к появлению Н³НО в грунтовых водах.

В организм человека ³Н поступает в виде газа и тритиевой воды ¹Н³НО и органически связанного ³Н. Пробег β-частиц трития значительно меньше геометрических размеров клеток, поэтому поражение тритием локализуется возле самого изотопа, и общее поражение зависит от геометрии его распределения в тканях организма и микрогеометрии распределения в клетке. Атомы трития замещают в молекулах ткани атомы водорода.

Биологическое воздействие трития усиливается тем, что при его распаде образуется инертный Не²₃, поэтому водородные связи в этом месте будут рваться, а это должно сказываться как на нарушении процесса синтеза органических структур при жизни индивида, так и оказывать воздействие на наследственность, возможно, отдаленную.