19.01.2023
Уроки 73, 74
Теми. Дозиметрія. Дози випромінювання. Захист від іонізуючого випромінювання. Розв'язування задач
Завдання:
- Опрацювати теоретичний матеріал
- Записати конспект в зошит
https://www.youtube.com/watch?v=GtaSk8Lg3GE
Дозиметрія — розділ прикладної ядерної фізики, що розглядає йонізуюче випромінювання, фізичні величини, що характеризують поле випромінювання або взаємодію випромінювання з речовиною, а також принципи та методи визначення цих величин.
Дозиметрія має справу з такими фізичними величинами йонізуючого випромінювання, які визначають його хімічну, фізичну та біологічну дію. Найважливіша властивість дозиметричних величин — встановлений зв’язок між фізичною величиною, що вимірюється, й очікуваним радіаційним ефектом.
При формуванні дози опромінення в біологічному середовищі розрізняються безпосередньо йонізуючі частинки і побічно йонізуючі частинки. Безпосередньо йонізуючі частинки — заряджені частинки: α-частинки (ядра Гелію), β-частинки (електрони, позитрони) тощо; побічно йонізуючі частинки — незаряджені частинки: нейтрони, γ-кванти.
При опроміненні біологічних індивідуумів розрізняють гостре (що виявляється ранніми ефектами опромінення) і пролонговане (тривале), однократне і багатократне (фракціоноване) опромінення. Гостре і пролонговане опромінення можуть бути однократними або багатократними. Можливе хронічне опромінення, що здійснюється тривалий час при дуже малих потужностях дози.
Дозу, що формується випромінюванням в речовині, можна оцінити, вимірюючи, наприклад, спричинене ним підвищення температури. Проте навіть при дозах, небезпечних для життя людини, енергії, що виділяється, виявляється недостатньо для нагріву опромінюваного організму на тисячні частки градуса. Тому при вивченні дії випромінювання на біологічні об’єкти дози оцінюють із застосуванням чутливіших методів дозиметрії.
Основною фізичною дозиметричною величиною, що використовується для оцінки міри дії випромінювання на середовище, є поглинута доза випромінювання.
Поглинута доза випромінювання (D) — величина, що визначається енергією випромінювання, яка поглинається одиницею маси опроміненої речовини.
За одиницю дози в СІ прийнято один грей (1 Гр): 1 Дж/1 кг = 1 Гр.
Грей — це така доза йонізуючого випромінювання, при якій ділянці речовини масою 1 кг передається енергія 1 Дж. Позасистемною одиницею є 1 рад: 1 рад = 0,01 Гр.
Поглинута доза характеризує не саме випромінювання, а міру його дії на середовище. Той самий потік випромінювання в різних середовищах і навіть в різних ділянках одного середовища може сформувати різне значення поглинутої дози. Тому, коли говорять про поглинуту дозу, потрібно вказувати, у якому середовищі вона сформована: у повітрі, воді або м’якій біологічній тканині.
Для характеристики розподілу дози опромінення в часі використовують величину потужності поглинутої дози, або інтенсивності опромінення. Під цим розуміють кількість енергії випромінювання, що поглинається в одиницю часу одиницею маси опромінюваної речовини (Гр/година; Гр/рік).
Індуковані біологічні ефекти не залежать від таких чинників, як потужність дози, її розподіл, умови і ритм опромінення. Вихід ефектів визначається лише сумарною накопиченою дозою (незалежно від часу опромінення), тобто наслідки опромінення будуть однаковими при однократному опроміненні даною дозою або при її здобутті протягом кількох днів, місяців і навіть року. На міру вираженості ефекту впливатиме лише просторовий розподіл актів йонізації і збудження, що створюються в треках, тобто лінійного передавання енергії (ЛПЕ) йонізуючого випромінювання. Тому для таких умов уведено спеціальну величину дози, що враховує обидва цих чинники, — еквівалентна доза. Цією величиною можна однозначно пов’язати вихід радіаційних наслідків опромінення з дозою опромінення.
Еквівалентна доза (H) визначається як добуток поглинутої дози (D) даного виду випромінювання на середнє значення зважуючого фактору (коефіцієнта якості) йонізуючого випромінювання (WR), у даному елементі — об’єму біологічної тканини.
За одиницю еквівалентної дози в СІ прийнято 1 зіверт (1 Зв). 1 зіверт дорівнює такій еквівалентній дозі, при якій значення добутку поглинутої в біологічній тканині дози йонізуючого випромінювання і середнього значення зважуючого фактору для цього випромінювання дорівнює 1 Дж/кг. Позасистемною одиницею є 1 бер (біологічний еквівалент рентгена): 1 бер = 0,01 Зв.
З означення випливає, що для випромінювання з WR = 1 еквівалентна доза 1 Зв реалізується при поглинутій дозі 1 Гр, тобто для цього випадку 1 Зв = 1 Гр. Якщо WR відрізняється від 1, то еквівалентну дозу 1 Зв буде сформовано в біологічній тканині при значенні поглинутої дози в ній рівною
У дозиметрії для фотонного випромінювання введено експозиційну дозу. Вона дорівнює абсолютному значенню повного заряду йонів одного знака, утворених в одиниці маси повітря при повному гальмуванні електронів і позитронів, звільнених фотонами (рентгенівським випромінюванням). Тобто це повітряно еквівалентна одиниця дози, яка не призначена для дозиметрії в речовині.
Одиницею експозиційної дози в СІ є 1 кулон/кг (1 Кл/кг), позасистемною одиницею є 1 рентген (1 Р). 1 Р = 2,58 · 10-4 Кл/кг (точно).
Експозиційну дозу можна використовувати для наближеної оцінки поглинутої та експозиційної доз у речовині.
Сьогодні існують такі види захисту від йонізаційного випромінювання.
Захист часом. Що менше час контакту із джерелом йонізуючого випромінювання, то менша отримана доза опромінення.
Захист відстанню. Що далі від джерела йонізуючого випромінювання, то менша отримана доза. Залежність зворотно квадратична, тому що від джерела промені йдуть радіально і розподіляються по сфері, площа якої пR2. Отже, густина потоку буде зменшуватися пропорційно квадрату відстані. Використовують прилади дистанційного управління.
Захист екранами. Їх виготовляють із щільних високоатомних матеріалів (цегла, бетон, баритобетон). Якщо потрібен компактний захист, використовується свинець або високоатомний уран (у терапевтичних апаратах). Інколи використовуються більш прості матеріали. Наприклад, окуляри для захисту від β-променів виготовляють з органічного скла замість просвинцьованого скла, тому що β-частинки будуть гальмуватися. Тобто для різних видів випромінювання використовуються різні екрани. Альфа-промені може затримати тонкий бар’єр, наприклад аркуш паперу; високоенергетичні β-промені не можуть пройти крізь долоню людини, також їх може затримати пластинка алюмінію товщиною кілька мм; γ-промені здатні проникати глибоко в речовину або проходити крізь товсті бар’єри. Нейтрони краще поглинаються низькоатомними екранами — водою, парафіном.
Захист кількістю. Що з меншою потужністю джерела працює персонал, то меншою буде доза опромінення. Лікарі обов’язково захищають хворого від опромінення, яке йому не потрібне (що менше використовується радіоактивного препарату для діагностики, то краще і для персоналу, і для оточуючих). У рентген-апараті використовується електронно-оптичний підсилювач. Щоб зображення було достатньо яскравим при меншому потоці променів, а доза на хворого і лікаря була меншою, на рентген-трубку підводять струм не 3-4 мА, а 0,3-0,4 мА, і цього достатньо для отримання якісного зображення. Особливо це важливо під час профілактичних медоглядів.
Засоби захисту бувають: колективні (стіни, вентиляція, ширми), індивідуальні (окуляри, щиток для захисту обличчя, пальчатки, фартух з просвинцьованої гуми, пластикові бахіли, маска, скафандр (мал. 3.28)).
Мал. 3.28
ЗАПИТАННЯ:
- 1. Що таке дозиметрія?
- 2. Сформулюйте означення поглинутої дози випромінювання, еквівалентної дози. Які їхні одиниці?
- 3. Як діє йонізаційне випромінювання на органи людини?
- 4. Які є види захисту від йонізаційного випромінювання?
Немає коментарів:
Дописати коментар