السلامة من الإشعاع. قياس جرعات الإشعاع المؤين.

إن العملية الأساسية التي تبدأ سلسلة من التحولات الفيزيائية والكيميائية في المادة المشعة وتؤدي إلى التأثيرات الإشعاعية الملحوظة هي امتصاص طاقة الإشعاع المؤين.

وعليه، فمن الضروري أولاً وقبل كل شيء مقارنة التأثيرات المرصودة بكمية الطاقة الممتصة، والتي تتميز بالجرعة الممتصة. الجرعة الممتصة (D) هي كمية طاقة الإشعاع المؤين الممتصة في وحدة كتلة من أي مادة مشعة:

د = ديسي إي/دسم (1)

حيث: dE هو متوسط ​​الطاقة التي تنتقل بواسطة الإشعاع المؤين إلى مادة موجودة في حجم أولي، dm هي كتلة المادة في هذا الحجم.

يمكن حساب متوسط ​​الطاقة على أي حجم معين، وفي هذه الحالة تكون الجرعة المتوسطة مساوية للطاقة الكلية المنقولة إلى الحجم مقسومة على كتلة ذلك الحجم. في وحدات النظام الدولي للوحدات، يتم قياس الجرعة الممتصة بالجول لكل كيلوجرام (J/kg) ولها اسم خاص، جراي (Gy) .

1 جراي = 1 جول/كجم

لا تزال الوحدة غير النظامية rad مستخدمة. في النسخ الإنجليزي تكون rad (جرعة الإشعاع الممتصة).

1 راد = 0.01 جراي

تختلف التأثيرات البيولوجية للأنواع المختلفة من الإشعاع المؤين بنفس الجرعة الممتصة. لتقييم الضرر المحتمل على صحة الإنسان في ظل ظروف التعرض المزمن للإشعاع تحت تأثير أنواع مختلفة من الإشعاع، تم تقديم مفهوم الجرعة المكافئة.

الجرعة المكافئة (HT,R) هي الجرعة الممتصة في العضو أو النسيج مضروبة في عامل الترجيح المناسب لنوع معين من الإشعاع، WR:

HT,R = WR*DT,R (2)

حيث: DT,R هي الجرعة الممتصة المتوسطة في العضو أو النسيج T ، WR هو عامل الترجيح للإشعاع R. وحدة الجرعة المكافئة هي سيفرت ( Sv) [وحدة غير جهازية rem (المكافئ البيولوجي للرونتجن) ، النسخ الإنجليزي rem (المكافئ الرونتجن في الإنسان)

1 ريم = 0.01 سيفرت

تأخذ عوامل الترجيح لأنواع الإشعاع الفردية في حساب الجرعة المكافئة (WR) في الاعتبار الفعالية النسبية لأنواع الإشعاع المختلفة في إحداث التأثيرات البيولوجية. في السابق، كانت تسمى أيضًا عوامل الجودة. يوضح الجدول 1 عوامل الترجيح لأنواع الإشعاع المختلفة.

لتقييم خطر حدوث عواقب بعيدة المدى للإشعاع على الجسم البشري بأكمله وأعضائه وأنسجته الفردية مع مراعاة حساسيتها للإشعاع، يتم استخدام الجرعة الفعالة. الجرعة الفعالة (E) هي مجموع حاصل ضرب الجرعة المكافئة في الأعضاء والأنسجة بواسطة عوامل الترجيح المقابلة:

E=ΣT(WT*HT,R) (3)

HT,R - الجرعة المكافئة في العضو أو الأنسجة T، WT - عامل الترجيح للعضو أو الأنسجة T. وحدة الجرعة الفعالة - سيفرت (Sv) .

في الوقت الحالي، يتم استخدام الجرعات المكافئة لتقييم المخاطر الإشعاعية، ويتم استخدام الجرعة الفعالة لتنظيم الإشعاع عند ضمان السلامة الإشعاعية.

عوامل الترجيح (WR) لأنواع مختلفة من الإشعاع. الجدول 1

عوامل الترجيح (WT) للأنسجة والأعضاء في حساب الجرعة الفعالة. الجدول 2

يتم استخدام الكيرما (الطاقة الحركية المنطلقة في المادة) كمقياس كمي لتفاعل الإشعاع المؤين غير المباشر (γ-quanta، النيوترونات) مع المادة.

ك = ديسيلتر/دسم (4)

dE هي الطاقة الحركية الكلية للجسيمات المشحونة المنطلقة في حجم أولي؛ dm هي كتلة هذا الحجم. والوحدة هي جراي (Gy). بالنسبة لكميات جاما منخفضة الطاقة (E<10 MeV)، تكون الكيرما مساوية تقريبًا للجرعة الممتصة؛ ومع ذلك، بالنسبة للفوتونات ذات الطاقة الأعلى، تبدأ الكيرما والجرعة الممتصة في الاختلاف. ويرجع هذا إلى حقيقة أن الإلكترونات الثانوية عالية الطاقة يمكن أن تترك الحجم الممتص، ويمكن لبعضها أيضًا أن تفقد بعض الطاقة من خلال إشعاع الكبح. تؤخذ هذه الطاقة في الاعتبار في الكيرما ولا تؤخذ في الاعتبار في الجرعة الممتصة.

تُستخدم جرعة التعرض أيضًا بشكل شائع كخاصية كمية للأشعة السينية والإشعاع جاما. يتم حساب جرعة التعرض على أنها شحنة الجسيمات الثانوية (dQ) المتكونة في كتلة المادة (dm) مع التباطؤ الكامل لجميع الجسيمات المشحونة:

X=dQ/dm (5)

وحدة جرعة التعرض في النظام الدولي للوحدات هي كولومب/كجم [C/kg]. وأشهر وحدة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات لجرعة التعرض هي رونتجن (R). رونتجن هو جرعة التعرض للأشعة السينية والإشعاع غاما التي تخلق شحنة إجمالية من الأيونات من نفس العلامة في وحدة كهروستاتيكية واحدة من الكهرباء في 1 سم3 من الهواء عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وضغط 760 مم زئبق. جرعة التعرض التي تبلغ 1 R تقابل 2.08*109 زوج أيوني. والعلاقة بين وحدات جرعة التعرض هي كما يلي: 1R=2.58*10-4 C/kg أو 1 C/kg=3.88*103 R.

يوضح الجدول العلاقات بين وحدات النظام الدولي للوحدات والوحدات غير النظامية التي تم سحبها من التداول في مجال السلامة الإشعاعية.