Дозиметрия и биологическое действие радиации

Дозиметрия и биологическое действие радиации

Ионизирующее излучение — потоки частиц и квантов (альфа, бета, гамма, нейтроны), способные отрывать электроны от атомов вещества. Раздел физики, изучающий измерение доз и их влияние на вещество и живые организмы, называется дозиметрией.

Поглощённая доза

Поглощённая доза — энергия излучения, поглощённая единицей массы вещества: D = E / m. Измеряется в греях (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг. Чем больше поглощённая энергия, тем сильнее воздействие.

Эквивалентная доза

Разные виды излучения при одинаковой поглощённой дозе вредят по-разному. Это учитывает коэффициент качества K. Эквивалентная доза: H = K · D. Её измеряют в зивертах (Зв). Для гамма- и бета-излучения K ≈ 1, для альфа-частиц K ≈ 20.

Излучение	Проникающая способность	Коэффициент K
Альфа	задерживается листом бумаги	≈ 20
Бета	задерживается листом металла	≈ 1
Гамма	нужен слой свинца или бетона	≈ 1

Биологическое действие и защита

Излучение ионизирует молекулы клеток, разрушает связи и повреждает ДНК, что вызывает лучевую болезнь и отдалённые последствия. Основные способы защиты: расстоянием (интенсивность убывает с квадратом расстояния), временем (меньше время облучения — меньше доза) и экраном (свинец, бетон, вода).

Естественный радиационный фон

Человек постоянно подвергается небольшому облучению от естественного фона: космических лучей, радиоактивных элементов в почве и воздухе (радон), а также от изотопов внутри самого организма. Средняя годовая эквивалентная доза от фона составляет порядка нескольких миллизивертов и считается безопасной.

Методы регистрации излучения

Ионизирующее излучение нельзя увидеть, поэтому его регистрируют по производимой ионизации. Счётчик Гейгера фиксирует отдельные частицы по импульсам тока в газе; камера Вильсона делает видимыми следы частиц в виде цепочек капель; фотоэмульсия темнеет под действием излучения. Эти приборы лежат в основе дозиметров.

Разобранный пример

Дано: поглощённая доза D = 0,02 Гр от альфа-излучения, коэффициент качества K = 20. Эквивалентная доза: H = K·D = 20·0,02 = 0,4 Зв. Та же доза от гамма-излучения (K = 1): H = 1·0,02 = 0,02 Зв. Вывод: альфа-излучение при равной энергии в 20 раз опаснее для тканей.

Если расстояние до источника увеличить вдвое, интенсивность (а значит, и доза за то же время) уменьшится в четыре раза — таково правило обратных квадратов для точечного источника.

Запомните. Альфа-частицы слабо проникают снаружи, но крайне опасны при попадании внутрь организма. Поглощённую дозу измеряют в греях, эквивалентную — в зивертах; путать эти единицы нельзя.

Кратко о главном

• Поглощённая доза D = E / m, единица — грей (Гр = Дж/кг).
• Эквивалентная доза H = K·D, единица — зиверт (Зв).
• Коэффициент качества: альфа ≈ 20, бета и гамма ≈ 1.
• Защита от радиации: расстоянием, временем и экраном.