Миллирентген (мр) → рентген (р), экспозиционная доза радиоактивного излучения

Влияние радиации на здоровье людей

Радиация вредна для живых организмов, так как она разрушает молекулы ДНК. Ионизация также может нарушить структуру ДНК и послужить причиной возникновения онкологического заболевания. Радиация вызывает врожденные пороки и выкидыши, а слишком высокая доза радиации влечет за собой острую или хроническую лучевую болезнь.

Переливание крови

Острая и хроническая лучевая болезнь

Лучевую болезнь делят на острую и хроническую. Первая возникает почти сразу, после облучения, когда получена большая доза, в то время как вторая может проявиться намного позже облучения, и при более низких дозах. Симптомы обеих форм этой болезни похожи и возникают в результате разрушения тканей на молекулярном и клеточном уровне. При этом уменьшается число лейкоцитов в крови и начинается разрушение пищеварительного тракта. В более тяжелых случаях наблюдаются отклонения в нервной системе, что при сильной дозе приводит к смерти пациента. Некоторые из этих симптомов можно уменьшить с помощью переливанием крови, пересадки костного мозга, и стволовы́х клеток. В некоторых случаях проводят курс лечения антибиотиками, чтобы предотвратить риск инфекционных заболеваний в ослабленном организме.

Таблетки йодистого калия уменьшают вероятность заболевания раком

Уменьшение экспозиционной дозы

Уменьшить экспозиционную дозу можно обычно с помощью барьера между человеком и источником радиации. Также помогает увеличение расстояния до этого источника. В случае радиоактивного загрязнения радиоизотопом йода, йодом-131, помогают таблетки йодистого калия. Они замедляют усвоение радиоактивного йода организмом, и тем самым уменьшают вероятность заболевания раком.

Определения

Вначале рассмотрим некоторые определения. Существует множество способов измерять радиацию, в зависимости от того, что именно мы хотим узнать. Например, можно измерить общее количество радиации в среде; можно найти количество радиации, которое нарушает работу биологических тканей и клеток; или количество радиации, поглощенной телом или организмом, и так далее. Здесь мы рассмотрим два способа измерения радиации.

Общее количество радиации в среде, измеряемое на единицу времени, называют суммарной мощностью дозы ионизирующего излучения. Количество радиации, поглощенное организмом за единицу времени, называют мощностью поглощенной дозы. Суммарную мощность дозы ионизирующего излучения легко найти с помощью широко распространенных измерительных приборов, таких как дозиметры, основной частью которых обычно являются счетчики Гейгера. Работа этих приборов более подробно описана в статье об экспозиционной дозе радиации. Мощность поглощенной дозы находят, используя информацию о суммарной мощности дозы и о параметрах предмета, организма, или части тела, которая подвергается излучению. Эти параметры включают массу, плотность и объем.

Уровень радиации 1,42 мкЗв/ч в кабине самолета на крейсерской высоте 9000 метров (30000 футов) примерно в 15–30 раз выше, чем природное фоновое ионизирующее излучение Земли

Общие сведения

Знаки, предупреждающие о радиации

Излучение — это физический процесс испускания и распространения при определенных условиях в материи или вакууме частиц и электромагнитных волн. Существуют два вида излучения — ионизирующее и неионизирующее. Последнее включает тепловое излучение, ультрафиолетовый и видимый свет и радиоизлучение. Ионизирующее излучение возникает в том случае, когда под действием высокой энергии электроны отделяются от атома и образуют ионы. Когда говорят о радиоактивном облучении, то, как правило, речь идет об ионизирующем излучении. В этой статье речь пойдет именно об этом виде радиации.

Ионизирующее излучение непреднамеренно попавших в окружающую среду радиоактивных веществ называют радиационным загрязнением. Оно является продуктом жизнедеятельности людей и связано в основном с выбросами радиоактивных отходов в результате аварий на атомных электростанциях (АЭС), при производстве ядерного оружия, инцидентами, связанными с нарушением правил обращения с источниками излучения в радиоизотопной диагностике и радиотерапии. Также такое загрязнение может быть вызвано естественной радиацией, например земной или космической радиацией, описанной ниже.

Счетчик Гейгера СБМ-20, выпускавшийся в СССР

Виды облучения

Большая часть излучения в природе вызвана изотопами углерода-14, калия-40 и радона

Радиация в природе

Радиоактивные вещества не только попадают в окружающую среду из-за действий людей, но и широко встречаются в природе. Небольшой радиационный фон есть в любой точке Земли. Мы получаем дозу облучения во время еды, когда подвергаемся солнечной и космической радиации, а также и от самой Земли. Большая часть естественных радоизотопов — это углерод-14, калий-40 и радон. Радон представляет собой продукт распада урана и тория. Калий-40, уран и торий существуют с самого возникновения Земли; естественный источник углерода-14 — действие коспических лучей на атмосферный азот, а также воздушные испытания ядерного оружия.

Радиоактивные изотопы распространены по поверхности Земли неравномерно. В некоторых частях нашей планеты, например на территориях современных Китая, Индии и Бразилии, из-за радиоактивных полезных ископаемых радиационный фон намного выше, чем в других частях Земли.

Пожарная сигнализация

Радиация, вызванная жизнедеятельностью людей

Небольшая часть радиации на Земле — результат нашей жизнедеятельности, хотя процент этой радиации невелик, по сравнению с ионизирующим излучением, обусловленным общим радиационным фоном, которому подвергаются люди в течение года. Примеры такой радиации — излучение от домашней бытовой техники и приборов, например индикаторы дыма. Испытания ядерного оружия, которые проходили до недавнего времени, также содействовали увеличению количества радиоактивных веществ в окружающей среде несмотря на то, что многие страны поняли всю опасность таких испытаний и перестали проводить их в воздушном пространстве и под водой.

Радиофармацевтическое средство

Радиация в медицине

Ядерная медицина и диагностика, включая рентгеноскопию, компьютерную томографию и маммографию, увеличивают экспозиционную дозу излучения людей, которые проходят медицинскую диагностику и лечение. Ядерная медицина отличается от рентгеноскопии тем, что пациент получает радиоактивное вещество, содержащееся в радиофармацевтическом средстве, в виде таблетки или укола. Это вещество доставляется в нужную часть организма, где проводят с его помощью диагностику, используя детекторы радиоактивности. Это позволяет врачам следить за процессами в органе или ткани изнутри. Количество радиоактивного вещества, которое прописывают пациенту, врач определяет индивидуально. В ядерной медицине врачи взвешивают вред, приносимый радиофармацевтическими средствами, и пользу от диагностики. При этом нередко жертвуют качеством изображения, которое зависит от количества полученного пациентом радиоактивного вещества. Проблемы с радиодиагностикой связаны с тем, что облучение внутренних органов происходит на очень маленьком расстоянии, и у человека нет защитного барьера между органами и радиационными частицами. Свойства радиации разрушать клетки живых организмов используют в радиотерапии при лечении онкологических заболеваний.

Источники излучения и его использование

Ионизирующее излучение в среде может возникнуть благодаря либо естественным, либо искусственным процессам. Естественные источники излучения включают солнечное и космическое излучения, а также излучение некоторых радиоактивных материалов, таких как уран. Такое радиоактивное сырье добывают в глубине земных недр и используют в медицине и промышленности. Иногда радиоактивные материалы попадают в окружающую среду в результате аварий на производстве и в отраслях, где используют радиоактивное сырье. Чаще всего это происходит из-за несоблюдения правил безопасности по хранению радиоактивных материалов и работе с ними или из-за отсутствия таких правил.

Мощность дозы излучения бусин из уранового стекла, равная 0,46 мкЗв/ч, примерно в пять раз выше, чем природное фоновое ионизирующее излучение

Стоит заметить, что до недавнего времени радиоактивные материалы не считались опасными для здоровья, и даже наоборот, их использовали как целебные препараты, а также они ценились за их красивое свечение. Урановое стекло — пример радиоактивного материала, используемого в декоративных целях. Это стекло светится флюоресцентным зеленым светом благодаря тому, что в него добавлен оксид урана. Процент содержания урана в этом стекле относительно мал и количество выделяемой им радиации невелико, поэтому урановое стекло на данный момент считают безопасным для здоровья. Из него даже изготавливают стаканы, тарелки, и другую посуду. Урановое стекло ценится за его необычное свечение. Солнце излучает ультрафиолет, поэтому урановое стекло светится и в солнечном свете, хотя это свечение намного более выражено под лампами ультрафиолетового света.

Мощность дозы излучения гранита, равная 0,38 мкЗв/ч, примерно в четыре раза выше, чем природное фоновое ионизирующее излучение

У радиации множество применений — от производства электроэнергии до лечения больных раком

В этой статье мы обсудим, как радиация влияет на ткани и клетки людей, животных и биоматериала, уделяя особое внимание тому, как быстро и насколько сильно происходит поражение облученных клеток и тканей

Значения других единиц, равные введённым выше

 открыть 

 свернуть 

Поглощённая доза ионизирующего излучения

Единицы:

микрогрей
(µГр)

 /
миллигрей
(mГр)

 /
сантигрей
(сГр)

 /
рад

 /
грей
(Гр)

 открыть 

 свернуть 

Эффективная (эквивалентная) доза ионизирующего излучения

Эффективная доза и поглощённая доза имеют одинаковую размерность, но численно не равны — при переводе величин учитывается вид излучения и характер биологической ткани. Эффективная доза измеряет биологическое воздействие излучения. Мы здесь рассчитываем перевод величин для гамма-излучения.

Единицы:

микрозиверт
(µЗв)

 /
миллибэр

 /
миллизиверт
(мЗв)

 /
бэр

 /
зиверт
(Зв)

 открыть 

 свернуть 

Экспозиционная доза радиоактивного излучения

Единицы:

микрорентген
(µР)

 /
миллирентген
(мР)

 /
рентген
(Р)

 /
милликулон на килограмм
(мКл/кг)

 /
кулон на килограмм
(Кл/кг)

 открыть 

 свернуть 

Примеры доз радиации

Единицы:

средняя фоновая радиация (за час)

 /
рентгеновский снимок зуба

 /
рентген грудной клетки

 открыть 

 свернуть 

Симптомы лучевой болезни

Если напротив симптома значение 1 или больше, с высокой вероятностью этот симптом может быть вызван соотвествующей дозой радиации. Данные из Википедии.

Единицы:

тошнота, рвота

 /
слабость, усталость

 /
головная боль

 /
жар

 /
сыпь, кровоточение, инфекции

 /
диарея

 /
лейкопения

 /
смерть

Интересные примеры:

Для жителей России более привычно понятие “микрорентген”. Зиверт – это накопленная радиация в час, раньше она измерялась в микрорентгенах в час (мкР). 100 Р = 1 Зв, то есть 100 мкР = 1 мкЗв.

При однократном равномерном облучении всего тела и не оказании специализированной медицинской помощи смерть наступает в 50 % случаев:

– при дозе порядка 3-5 Зв из-за повреждения костного мозга в течение 30-60 суток;

– 10 ± 5 Зв из-за повреждения желудочно-кишечного тракта и лёгких в течение 10-20 суток;

– 15 Зв из-за повреждения нервной системы в течение 1-5 суток.

Естественное фоновое ионизирующее излучение в среднем равно 2,4 мЗв/год. При этом разброс значений фонового излучения в разных точках Земли составляет 1-10 мЗв/год.

В соответствии с п. 3.2. Постановления главного государственного санитарного врача России за № 11 от 21 апр. 2006 г. «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований», руководителям учреждений здравоохранения и индивидуальным предпринимателям, использующим источники ионизирующего излучения в медицинских целях рекомендовано обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации.

Примечание:  Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

зиверт википедия единица измерения физика радиоактивность

Коэффициент востребованности
323

Мощность дозы излучения

Многие ученые считают, что общее количество радиации, которому подвергся организм — не единственный показатель того, насколько сильно облучение влияет на организм. Согласно одной теории, мощность излучения — также важный показатель облучения и чем выше мощность излучения, тем выше облучение и разрушительное влияние на организм. Некоторые ученые, которые исследуют мощность излучения, считают, что при низкой мощности излучения даже длительное воздействие радиации на организм не несет вреда здоровью, или что вред для здоровья незначителен и не нарушает жизнедеятельность. Поэтому в некоторых ситуациях после аварий с утечкой радиоактивных материалов, эвакуацию или переселение жителей не проводят. Эта теория объясняет невысокий вред для организма тем, что организм адаптируется к излучению низкой мощности, и в ДНК и других молекулах происходят восстановительные процессы. То есть, согласно этой теории, воздействие радиации на организм не настолько разрушительно, как если бы облучение происходило с таким же общим количеством радиации но с более высокой мощностью, в более короткий промежуток времени. Эта теория не охватывает облучение на рабочем месте — при облучении на рабочем месте радиацию считают опасной даже при низкой мощности. Стоит также учесть, что исследования в этой области начались сравнительно недавно, и что будущие исследования могут дать совсем другие результаты.

В правилах безопасности для тех, кто работает с радиоактивными веществами, ограничения по облучению указаны, в единицах суммарной мощности дозы ионизирующего излучения, и в единицах мощности поглощенной дозы

Стоит также отметить, что согласно другим исследованиям, если у животных уже есть опухоль, то даже малые дозы облучения способствуют ее развитию. Это очень важная информация, так как если в будущем будет обнаружено, что такие процессы происходят и в организме человека, то вероятно, что тем, у кого уже есть опухоль, облучение приносит вред даже при малой мощности. С другой стороны, на данный момент мы, наоборот, используем облучение высокой мощности для лечения опухолей, но при этом облучают только участки тела, в которых имеются раковые клетки.

В правилах безопасности при работе с радиоактивными веществами нередко указывают максимально допустимую суммарную дозу радиации и мощность поглощенной дозы излучения. Например, ограничения по облучению, выпущенные Комиссией по ядерному надзору США (United States Nuclear Regulatory Commission) рассчитаны по годовым показателям, а ограничения некоторых других подобных агентств в других странах рассчитаны на помесячные или даже почасовые показатели. Некоторые из этих ограничений и правил разработаны на случай аварий с утечкой радиоактивных веществ в окружающую среду, но часто основной их целью является создание правил безопасности на рабочем месте. Их используют, чтобы ограничить облучение работников и исследователей на атомных электростанциях и на других предприятиях, где работают с радиоактивными веществами, пилотов и экипажей авиакомпаний, медицинских работников, включая врачей радиологов, и других. Более подробную информацию об ионизирующем излучении можно найти в статье поглощенной дозе радиации.

Опасность для здоровья, вызванная радиацией

Автор статьи: Kateryna Yuri

Измерение ионизирующих излучений

С открытием радия было обнаружено, что излучение радиоактивных веществ влияет на живые организмы и вызывает биологические эффекты, сходные с действием рентгеновского облучения. Появилось такое понятие, как доза ионизирующего излучения – величина, которая позволяет оценивать воздействие радиационного облучения на организмы и вещества. В зависимости от особенностей облучения, выделяют эквивалентную, поглощенную и экспозиционную дозы:

1. Экспозиционная доза – показатель ионизации воздуха, возникающей под действием гамма- и рентгеновских лучей, определяется количеством образовавшихся ионов радионуклидов в 1 куб. см. воздуха при нормальных условиях. В системе СИ она измеряется в кулонах (Кл), но существует и внесистемная единица – рентген (Р). Один рентген – большая величина, поэтому удобнее на практике использовать ее миллионную (мкР) или тысячную (мР) доли. Между единицами экспозиционной дозы установлено следующее соотношения: 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг.
2. Поглощенная доза – энергия альфа-, бета- и гамма-излучения, поглощенная и накопленная единицей массы вещества. В международной системе СИ для нее введена следующая единица измерения – грей (Гр), хотя до сих пор в отдельных областях, например в радиационной гигиене и в радиобиологии широко используется внесистемная единица – рад (Р). Между этими величинами имеется такое соответствие: 1 Рад = 10-2 Гр.
3. Эквивалентная доза – поглощенная доза ионизирующего излучения, учитывающая степень его воздействия на живую ткань. Поскольку одинаковые дозы альфа-, бета- или гамма-излучения оказывают разный биологический ущерб, введен так называемый КК –коэффициент качества. Для получения эквивалентной дозы необходимо поглощенную дозу, полученную от определенного вида излучения, умножить на этот коэффициент. Измеряется эквивалентная доза в берах (Бэр) и зивертах (Зв), обе эти единицы взаимозаменяемы, переводятся из одной в другую таким образом: 1 Зв = 100 Бэр (Рем).

В системе СИ используется зиверт – эквивалентная доза конкретного ионизирующего излучения, поглощенная одним килограммом биологической ткани. Для пересчета греев в зиверты следует учесть коэффициент относительной биологической активности (ОБЭ), который равен:

• для альфа-частиц – 10-20;
• для гамма- и бета-излучения – 1;
• для протонов – 5-10;
• для нейтронов со скоростью до 10 кэВ – 3-5;
• для нейтронов со скоростью больше 10 кэВ: 10-20;
• для тяжелых ядер – 20.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) или рем (в английском языке rem – Roentgen Equivalent of Man) – внесистемная единица эквивалентной дозы. Поскольку альфа-излучение наносит больший ущерб, то для получения результата в ремах, необходимо измеренную радиоактивность в радах умножить на коэффициент, равный двадцати. При определении гамма- или бета-излучения перевод величин не требуется, поскольку ремы и рады равны друг другу.

Измерение экспозиционной дозы

Дозиметр MKC-AT1125A со сцинтилляционным счетчиком

Радиация в основном не заметна невооруженным глазом, поэтому, чтобы определить наличие радиации, пользуются специальными измерительными приборами. Одно из широко используемых устройств — дозиметр на основе счетчика Гейгера. Счетчик состоит из трубки, в которой подсчитывается число радиоактивных частиц, и дисплея, который отображает количество этих частиц в разных единицах, чаще всего — как количество радиации за определенный срок времени, например за час. Приборы со счетчиками Гейгера часто издают щелчки, каждый из которых означает, что подсчитана новая излученная частица или несколько частиц. Этот звук обычно можно выключить. Большинство счетчиков позволяет выбрать частоту щелчков. Например, можно настроить счетчик, чтобы он издавал звук только после каждой двадцатой посчитанной частицы или реже.

Сцинтилляционный счетчик Ametek (Аметек)

Кроме счетчиков Гейгера, в дозиметрах используют и другие датчики, например сцинтилляционные, а также пропорциональные счетчики, которые хороши тем, что они позволяют лучше определить, какой вид радиации на данный момент преобладает в окружающей среде. Сцинтилляционные счетчики хорошо различают альфа, бета и гамма излучение. Эти счетчики преобразуют выделяемую при излучении энергию в свет, и потом измеряют его. Во время измерений эти счетчики работают с большей поверхностью, чем счетчики Гейгера, поэтому измерения проходят более эффективно. Пропорциональные счетчики, наоборот, похожи на счетчики Гейгера. Они отличаются тем, что измеряют пропорциональную энергию ионизированных частиц, в то время как счетчики Гейгера определяют общее число радиоактивных частиц, излученных во время измерения. В этом отношении счетчики Гейгера более чувствительны, чем другие счетчики.

Единицы экспозиционной дозы излучения

Экспозиционную дозу излучения можно измерять в кулонах на килограмм, рентгенах и в других единицах. Первая — единица системы СИ, а вторая — устаревшая единица, которая до сих пор используется в старых дозиметрах. Обе единицы позволяют определить количество радиации, которая образует ионы, несущие определенный заряд в некоем количестве материи, измеряемом по весу или по объему.

Кратные и дольные единицы:

Кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ.