Современная система дозиметрических и радиометрических величин

Эффективная доза, отнесенная к большой группе облученных людей, отражает ожидаемый (в статистическом смысле) ущерб, который связан с облучением членов этой группы. Специальной дозиметрической величиной, предназначенной в области облучения с малыми дозами для оценки коллективного радиологического ущерба, является коллективная эффективная доза S, равная для коллектива из N человек сумме индивидуальных эффективных доз облучения членов этого коллектива E₁, ..., E_N:

Единица коллективной эффективной дозы человеко-зиверт (чел.-Зв). Как правило, коллективная доза соотносится с некоторой практической деятельностью и периодом времени, в течение которого эта деятельность приводит к облучению определенной группы людей. Например, при анализе последствий радионуклидных выбросов годовая коллективная доза облучения населения зоны наблюдения AC определяется как сумма годовых эффективных доз облучения жителей зоны от радионуклидов, поступающих в окружающую среду в результате работы AC в течение календарного года (под годовой эффективной дозой понимают сумму эффективной дозы внешнего облучения за календарный год и ожидаемой дозы внутреннего облучения от поступления радионуклидов в организм в течение того же года).

Коллективный  ущерб определяется как укорочение суммарной длительности периода полноценной жизни членов рассматриваемого коллектива из-за возможного возникновения в облученной группе дополнительных по отношению к фоновому уровню радиогенных стохастических эффектов:

где R_E - коэффициент вероятности (радиогенный риск) сокращения длительности суммарного (коллективного) периода полноценной жизни в среднем на 15 лет на один стохастический эффект (от смертельного рака, серьезных наследственных эффектов и несмертельного рака, приведенного по ущербу к последствиям от смертельно го рака), равный

•   R_E = 5,6 ×10^-2 1/чел.-Зв для профессионального облучения;

•   R_E = 7,3×10^-2 1/чел.-Зв для облучения населения;

Δt  - ожидаемое (среднее) число лет сокращения длительности периода полноценной жизни при реализации какого-либо стохастического эффекта облучения, равное 15 годам.

Коллективная  эффективная доза является инструментом для оценки ожидаемого ущерба при облучении больших групп людей. Облучению с коллективной эффективной дозой 1 чел.-Зв соответствует ожидаемый ущерб, равный потере 1 года суммарной длительности периода полноценной жизни облученного коллектива.

 

1.3. Операционные  величины

Как правило, нормируемые величины, в  которых выражены основные пределы  доз, непосредственно измерить невозможно. Для оценки нормируемых величин при радиационном контроле предназначены операционные величины, которые являются непосредственно определяемыми в измерениях величинами. Введение в практику радиационного контроля операционных величин необходимо, в первую очередь, для унификации методов контроля и определения требований к функции отклика приборов радиационного контроля.

Операционная  величина - величина, однозначно определяемая через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенная в стандартных условиях облучения к нормируемой величине и предназначенная для консервативной оценки этой величины при дозиметрическом контроле.

В определении операционных величин  внешнего облучения используется эквивалент дозы H, который равен поглощенной дозе в точке, умноженной на средний коэффициент качества для излучения, воздействующего на ткань в данной точке:

Единица эквивалента дозы - зиверт (Зв).

 

Взаимодействие  излучения с телом человека приводит к изменению самого радиационного  поля. Операционные величины определяются таким образом, чтобы результаты их измерения с помощью соответствующих  дозиметрических приборов учитывали  этот эффект.

Операционной  величиной внешнего облучения для  индивидуального контроля облучения  человека принят индивидуальный эквивалент дозы - H_p(d) - эквивалент дозы в мягкой биологической ткани, определяемый на глубине d (мм) под рассматриваемой точкой на поверхности плоского фантома или на теле взрослого человека (рис. 4). Использование фантома или тела человека в этом случае позволяет напрямую обеспечить учет возмущения реального поля излучения человеком.

Рис. 4. Схема определения индивидуального эквивалента дозы

 

Операционной  величиной внешнего облучения для  контроля радиационной обстановки принят амбиентный эквивалент дозы (амбиентная доза (от лат. ambi -   кругом, вокруг, с обеих сторон) - эквивалент дозы, характеризующей радиационную обстановку.) H*(d). Операционные величины для мониторинга радиационной обстановки определяются с использованием концепций расширения и выравнивания в описании характеристик поля излучения, необходимых для определения характеристик соответствующих дозиметров. Эти концепции иллюстрирует рис. 6. Представим, что детектор находится в точке P неоднородного поля излучения и не вносит в это поле каких-либо возмущений. Длина стрелок (векторов) на рис. 5а представляет энергию реального излучения, а направление потока излучения представлено направлением стрелки. Необходимо наделить дозиметр с таким детектором характеристиками (например, функцией энергетической чувствительности), которые позволили бы учесть возмущение поля излучения, которое возникло бы, если в ту же точку был помещен условный человек. Процедура расширения поля излучения приводит к тому, что после расширения поле излучения становится однородно и достаточно велико по размерам (занимает достаточно большую область пространства) для того, чтобы полностью «освещать» или облучать детектор. Стрелки на рис. 5б указывают, что расширенное поле из лучения однородно, т.е. его свойства не меняются от точки к точке; рис. 5, в иллюстрирует расширенное и выровненное поле.

Рис. 5. Расширенное и выровненное поля излучения

 

Прибор, измеряющий H*(d) в реальном поле излучения, должен воспроизводить значение эквивалента дозы, который был бы создан в шаровом фантоме MKPE на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, если бы такой фантом был помещен в расширенное и выровненное поле излучения идентичное рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению. Амбиентный эквивалент дозы используется для характеристики поля излучения в точке, совпадающей с центром такого шарового фантома. Эта величина применительно к реальному полю характеризует консервативную оценку дозы облучения человека. Единица эквивалента амбиентной дозы зиверт (Зв).

 

При определении операционных величин  значение d принимается равным 10 мм для контроля величины эффективной дозы, 0,07 мм для эквивалента дозы облучения кожи и 3 мм для эквивалента дозы облучения хрусталика глаза.

 

 

Таблица 5

Основные  дозиметрические величины и соотношения между ними

 

Величина/обозначение	Единица		Соотношение
	СИ	традиционная
Активность  / А	Бк	Ки	1Ки = 3,7 ×1010  Бк
Энергия излучения R/ ER	Дж	эВ	1эВ = 1,602×10-19 Дж
ЛПЭ / L	Дж/м	кэВ/мкм	1 кэВ/мкм = 62 Дж/м
Экспозиционная доза/  X	Кл/кг	P	1P = 2,58×10-4 Кл/кг
Керма  /                     К	Гр	рад	1 рад = 1×10-2 Гр
Поглощенная доза /    D	Гр	рад	1 рад = 1×10-2 Гр
Эквивалентная доза в органе T  /                     HT	Зв	НП*	нет
Эффективная доза/       E	Зв	НП*	нет
Эквивалент дозы /        H	Зв	бэр	1 бэр = 1×10-2 Зв

* Не применялась (НП), т.к. эта величина впервые была введена Рекомендациями МКРЗ 1990 г.

При введении в практику современной  системы обеспечения радиационной безопасности необходимо соблюсти преемственность  показателей и единиц измерения  дозиметрических величин (табл. 5) Особое внимание необходимо обратить на интерпретацию  результатов измерения тех величин, определения которых претерпели изменения. В первую очередь, это  относится к эквиваленту дозы. Происшедшее после 1990 г. изменение  регламентированной МКРЗ зависимости  коэффициента качества от ЛПЭ требует  быть осторожным при анализе данных, полученных с помощью измерительных  приборов, в которых была реализована  иная зависимость коэффициента качества от ЛПЭ (предложенная Рекомендациями МКРЗ 1977 г.).

 

 

 

1.3.Коэффициент DDREF

       В нормативных  документах очень глухо обсуждается  вопрос о различиях эффектов  в зависимости от интенсивности  дозовой нагрузки. В принципе  соглашаясь с фактами заметных  различий эффектов (до 10-кратных), авторы  рекомендаций МКРЗ приняли весьма грубую схему учета этих различий с помощью так называемого коэффициента эффективности дозы и интенсивности дозы, по-английски называемого Dose and Dose Rate Effectiveness Factor, сокращенно — DDREF. Рекомендованное значение этого коэффициента равно двум. В новых Нормах радиационной безопасности (НРБ-99) введено различие острых и пролонгированных облучений на уровне доз 200 мЗв/год, что никак не решает проблему учета длительности лучевой нагрузки при малых интенсивностях дозы. Разумеется, решение системы уравнений при известных зависимостях коэффициентов вполне возможно на современных компьютерах. Но нам эти зависимости не известны, и поэтому учет временных восстановительных процессов приходится делать феноменологически.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Литература

 

 

1. Нормы радиационной безопасности НРБ-99. СП. 2.6.1. 758. 99. Минздрав России, 1999,116с.
2.   И.Я.Василенко. Токсикология продуктов ядерного деления. М.: Медицина. 1999. 200 с.
3.   Ионизирующие излучения: источники и биологические эффекты. Доклад на Генеральной Ассамблее ООН за 1988. Т.1, 882 с.
4.   Ядерные испытания в СССР. Семипалатинский полигон: обеспечение общей радиационной безопасности ядерных испытаний. Коллектив авторов под рук. В.А.Логачёва. М.: Вторая типография ФУ “Медбиоэкстрем” при Минздраве России, 1997, 319 с.
5.   Публикация 60 МКРЗ. Ч.1. Перевод с англ. М.: Энергоатомиздат, 1994.
6.   А.М.Кузин. Стимулирующее действие ионизирующих излучений на биологические процессы. М.: 1977.
7.   А.М.Кузин. Вторичные биологические излучения – лучи жизни. Пущино, 1997.
8. И.Я.Василенко. Радиация. Источники. Нормирование облучения. Природа, 2001, № 4, С. 10-16.
9.   B. Cohen. Health Phys., 1995, V.67, P.157-174.

     10. И.Б.Керим-Маркус. Особенности лучевого канцерогенеза у человека при малых дозах и малой мощности дозы. Радиац. биол. Радиоэкология. 1998, Т.38, № 5, С.673-683.