Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 219

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

зительно равную 1 рад. Для более точного определения погло­ щенной дозы в радах по результатам измерений экспозицион­ ной дозы в рентгенах следует пользоваться таблицей коэффи­

циентов /СэквДля ионизирующих излучений других видов термины «экс­

позиционная доза» и «рентген» неприменимы. В этих случаях либо непосредственно измеряют поглощенную дозу в радах (если располагают соответствующим дозиметром), либо изме­ ряют поток частиц-— число частиц, проходящих через единицу площади сечения элементарной сферы, — и определяют погло­ щенную дозу по соотношению

D [рад] =

Кжв / [частица]см2],

где К'жв — эмпирический

коэффициент эквивалентности — ха­

рактеристическая величина для данной среды, для данного вида излучения и его энергии.

В радиобиологии часто возникает задача осуществить, пере­ ход от физической дозиметрии к биологической, так как в конеч­ ном итоге необходимо контролировать биологическое действие излучения на человека или живые организмы. Следует сразу отметить, что эта задача очень сложная и до конца не разре-; шенная. Сложность ее заключается в том, что на разные клетки, ткани, органы, физиологические функции различные виды и дозы излучений действуют неодинаково. Количество радиобиологи­ ческих эффектов составляет бесконечное множество, а сами радиобиологические эффекты являются сложными функциями количества (дозы) и качества (вида и энергии) излучения. Привести все это бесконечное разнообразие зависимостей к какому-либо стандартному радиобиологическому эффекту практически невозможно. Поэтому в настоящее время прибе­ гают к довольно грубому и условному способу стандартизации количественной оценки биологического действия излучений.

Прежде всего предполагается, что главным физическим фак­ тором, предопределяющим величину любого радиобиологиче­ ского эффекта, является величина линейной передачи энергии (см. § 2 гл. 1) ионизирующих частиц. Чем больше эта величина, тем больше ожидаемый радиобиологический эффект.

Далее вводится понятие образцового излучения. В качестве образцового взято рентгеновское излучение с граничной энер­ гией 200 кэв, создающего вторичные электроны со средней линейной передачей энергии (ЛПЭ) в воде 3,5 кэв/мкм. При этом предполагается, что именно вода, которая составляет основ­ ную массу клеток живых организмов, может имитировать веще­ ство клетки при поглощении энергии излучения.

Другие виды излучения с различной энергией имеют другие значения средней ЛПЭ.

Предполагается, что радиобиологическая разнокачественность излучений может быть приближенно сведена к различиям

139



их средних ЛПЭ. Поэтому введем особый коэффициент, который носит название коэффициента качества излучения. Он опреде­ ляется как отношение средних линейных передач энергии для данного и образцового излучений

Кк = ± - ,

(5.2)

где Li, L0— средняя ЛПЭ для данного и образцового

излуче­

ний соответственно.

 

Это допущение по крайней мере справедливо для ’первичной стадии биологического действия излучения, так как первичное

 

 

 

действие пропорционально созда­

 

 

 

ваемой в ткани ионизации и свя­

 

 

 

занной с этим процессом погло­

 

 

 

щения энергии излучения.

что

 

 

 

Далее

 

предполагается,

 

 

 

между поглощенной дозой D и

 

 

 

радиобиологическим эффектом 6

 

 

 

имеется

прямая

пропорциональ­

 

 

 

ная

зависимость

(весьма услов­

 

 

 

ное упрощающее допущение).

 

 

 

Допустим,

что

зависимость

8

 

 

 

от D для образцового и данного

 

 

 

вида

излучений

 

изображается

 

 

 

графически двумя прямыми, по­

 

 

 

казанными на рис. 5.1. Пусть

 

 

 

имеется

некоторая

поглощенная

ги ч е ск о го

эф ф ек та

о т п о гл о щ е н н о й доза данного вида

излучения D{.

д о з ы д л я о б р а з ц о в о г о ( / ) и д а н ­

Этой

дозе

соответствует опреде­

н о го

(2 ) ви д а

и зл учен и я .

ленный радиобиологический

эф­

 

 

 

 

 

 

фект

Si,

вызванный данным

ви­

дом излучения. Той же дозе Du но образцового излучения, соответствует другой радиобиологический эффект 80 . По ука­ занному графику можно установить, что тот же радиобиологи­ ческий эффект Si вызывается дозой образцового излучения, равной D0.

Исходя из подобия треугольников, можно определить, что между указанными дозами и радиобиологическими эффектами

имеется следующая зависимость:

 

 

Pi _ _£о_

(5.3)

£0

Si

откуда

 

 

£0

Di

(5.4)

'

Теперь введем еще ряд новых понятий.

Относительной биологической эффективностью (ОБЭ) назы­ вается число, которое показывает, во сколько раз радиобиологи­


ческий эффект данного вида излучения больше радиобиологи­ ческого эффекта образцового излучения при одной и той же заданной поглощенной дозе. Предполагается, что условной мерой ОБЭ данного вида излучения, т. е. отношение <§,/<§ о, может служить коэффициент качества излучения:

=

(5-5)

«<?о

Эквивалентной дозой называется такая поглощенная доза образцового излучения, которая вызывает тот же радиобиоло­ гический эффект, что и поглощенная доза данного вида излу­ чения. Доза D0 в формуле (5.4) как раз и имеет смысл экви­ валентной дозы данного вида излучения. Таким образом, из со­ отношений (5.4) и (5.5) получаем

Я 9кв = /> 0 = а д .

( 5 ' 6 )

В качестве единицы измерения эквивалентной дозы прини­ мается биологический эквивалент рада (бэр).

1 бэр — поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, как и 1 рад образ­

цового излучения. Поэтому формулу (5.6)

можно записать

в виде

 

Яэкв \бэР\ = В Д [рад].

(5.7)

Эта формула, как видно, и позволяет осуществлять переход от физической к биологической дозиметрии.

Измеряется сначала физическая поглощенная доза в радах, и затем по формуле (5.7) рассчитывается биологическая, экви­

валентная доза в бэрах.

Если биологический объект подвергается смешанному облу­ чению, то

Da

П

(5.8)

.{D h

т. е. производится суммирование всех эквивалентных доз каж­ дого вида излучения, входящего в состав смешанного.

При оценке действия излучения произвольного состава на человека также пользуются термином «эквивалентная доза», которая определяется выражением

(5-9)

( = i

где Kp,i — коэффициент, учитывающий влияние неоднородности распределения радиоактивных изотопов, инкорпорированных в различные органы и ткани, на их биологическую (в основном канцерогенную) эффективность.

141


В табл. 5.1 приведены приближенные значения коэффициен­ тов качества для различных видов излучения. Более точные коэффициенты качества приводятся в справочной литературе по дозиметрии. На практике при грубой оценке эквивалентной дозы хронического облучения человека пользуются значениями

коэффициентов

качества

излучения,

приведенными в табл. 5.2.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 5.1

К оэф ф и ц и ен т к а ч е ст в а

и зл уч ен и я

дл я р а зл и ч н ы х в и д ов

 

и зл учен ий

(п р и б л и ж е н н ы е

зн а ч е н и я )

'

 

Излучения

 

 

Средняя ЛПЭ,

Коэффициент

 

 

 

 

в воде,

качества

 

 

 

 

 

кэв/мкм

 

Ф отон ы ,

эл ек тр он ы и

п ози трон ы

 

< 3 , 5

1

Т я ж ел ы е

и они зирую щ ие

частицы

 

< 3 , 5

1

 

 

 

 

 

3 , 5 — 7 ,0

1— 2

 

 

 

 

 

7 ,0 — 23

2— 5

 

 

 

 

 

2 3 — 53

5— 10

 

 

 

 

 

53 — 175

10— 20

Доза излучения в общем случае является функцией коорди­

нат пространства и времени D = f(x,

у,

2, t). Для данной точки

пространства доза D есть в общем случае функция времени. Введем понятие мощности дозы излучения в данной точке

пространства в данный момент времени:

 

 

 

 

 

 

 

Р = — ,

 

 

 

(5.10)

 

 

 

 

d t

 

 

 

 

 

т. е. мощность дозы

излучения,

есть

производная

дозы

по

времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

5.2

К оэф ф и ц и ен т к а ч е ст в а

р а зл и ч н ы х

в и д о в

и о н и з и р у ю щ и х

и зл учен и й

 

 

 

при х р о н и ч е ск о м об л у ч ен и и

в с е г о тел а

 

 

 

Излучение

Коэффи­

 

Излучение

 

Коэффи­

циент ка­

 

 

циент ка­

 

 

 

чества

 

 

 

 

чества

 

Р ен тген овск ое

 

1

Н ей троны

теп л овы е

 

3

 

Гамма

 

 

1

Н ейтроны

с эн ер ги ей 5

кэв

2 ,5

 

Э лектроны

и

позитроны

1

 

 

20 кэв

5

 

Б ета

 

 

1

 

 

100 кэв

8

 

А л ьф а ( £ < 1 0

М эе )

10

 

 

5 0 0

кэв

10

 

П ротон ы ( £ < 1 0 М эе )

10

 

 

1

М э е

1 0 ,5

 

Т я ж ел ы е

ядра

отдачи

20

 

 

5

М эе

7

 

 

 

 

 

 

 

10

М э е

6 ,5

 

142