Введение в радиационную медицину. Радиоактивность, закон радиоактивного распада. Дозиметрия и радиометрия. Радиационный фон земли. Уровни облучения населения от разных источников радиационного фона, страница 3

ЭФФЕКТИВНАЯ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ  ДОЗА  - сумма произведений эквивалентных доз ткани или органа на соответствующий взвешивающий коэффициент.

По рекомендации МКРЗ взвешивающий коэффициент назван тканевым весовым множителем ( ), он представляет относительный вклад данного  органа  или ткани в полный ущерб из-за стохастических эффектов при равномерном облучении всего тела.  Соответственно МКРЗ предлагает сейчас называть ЭЭД просто эффективной дозой (E).

E =

т.е. это сумма взвешенных эквивалентных доз во всех тканях и органах тела.

Тканевой весовой множитель для ККМ,  легких и толстого кишечника равен 0.12, для половых желез - 0.20.

При облучении отдельного человека - доза индивидуальная.  При облучении групп или популяций людей используют понятие  коллективных доз:

коллективная эквивалентная доза (S ) относится к определенному органу или ткани;

коллективная эффективная доза (S) относится в целом  к  облученной популяции.

S =

S =

Коллективные дозы используют для оценки лучевой  нагрузки  на популяцию и риска развития последствий действия ионизирующих излучений.

РАДИАЦИОННЫЙ ФОН.

Ионизирующие излучения от природных источников,  а  также  от

RN, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека, создают радиационный фон (РФ).  РФ воздействует на все население земного  шара,  в  настоящее время имеет относительно постоянный уровень. В прошлом он претерпевал неоднократно резкие изменения.

РФ имеет 2 составляющих:

-естественный РФ

-техногенно усиленный РФ.

Оба компонента РФ участвуют в формировании ЭЭД облучения  человека как за счет внешнего, так и за счет внутреннего облучения.

В среднем,  ЭЭД от различных источников РФ оценивается в 3.6 мЗВ в год.

ЕРФ - совокупность ИИ от источников внеземного и земного происхождения.

Источники ИИ внеземного происхождения:

1) первичное космическое  излучение,  которое  в  окрестности

Земли состоит из а) галактического космического излучения, б) солнечных космических лучей.

Средняя энергия космических частиц около 10^+8 - 10^+9 эВ.

Первичное космическое  излучение состоит в основном из протонов (90%) и альфа-частиц; встречаются ядра лития, бериллия и бора.

Поток  электронов  составляет  около 1.5%  потока всех космических частиц; позитронов в 5 раз меньше.

Магнитное поле  Земли  заметно влияет на первичное излучение, препятствуя вхождению в атмосферу малоэнергетических частиц.

В магнитном  поле  Земли существуют "ловушки",  т.е.  области пространства, характеризующиеся тем, что заряженные частицы не могут ни влетать в них извне,  ни вылетать из них. Магнитные ловушки являются естественным резервуаром для накопления заряженных частиц

(в основном протонов и электронов). Такие зоны называют радиационными поясами Земли.

Первичное космическое  излучение  взаимодействует  (а точнее, поглощается) с  атмосферой,  в  результате  формируется  вторичное космическое излучение (которое состоит из пионов,  протонов, нейтронов,  мюонов,  электронов и фотонов) и космогенные радионуклиды, воздействующих на человека.  Интенсивность вторичного космического излучения зависит от толщины атмосферы:

космическое излучение на уровне моря примерно в 100 раз менее интенсивно,  чем на границе атмосферы и состоит в основном из мюонов; Сев. и Южн. полюсы получают больше ИИ, чем экваториальные области (за счет магнитного поля Земли).

При воздействии  космических  лучей на атмосферу в ее верхних слоях происходят различные ядерные реакции,  в результате чего образуется  14  космогенных радионуклидов.  Основное значение из них имеют:

Н-3, С-14, Р-32, S-35, которые включаются в круговорот веществ, попадают в организм и обуславливают внутреннее облучение;

Be-7, Na-22 и Na-24 участвуют,  в основном,  в формировании ЭЭД за счет внешнего облучения.

В целом,  за  счет источников космического излучения человек, живущий на уровне моря,  получает в год 0.315 мЗв/год,  в т.ч.  за счет внешнего  облучения 0.3 мЗв/год и за счет внутреннего облучения 0.015 мЗв/год.

Источники ИИ земного происхождения представляют собой  радионуклиды 2 групп:

а)RN, входящие в радиоактивные ряды;

б)RN, не входящие в радиоактивные ряды.  Сюда в основном входят 11 долгоживущих RN (период полураспада от 10^7 до 10^15  лет), в т. ч. К-40, Rb-87.

Радиоактивный ряд - это последовательность радионуклидов, образующихся  в  результате альфа- или бета-распада предыдущего элемента.  Наиболее долгоживущие изотопы  называются  начальными  для каждого из радиоактивных рядов.

Существует 4 радиоактивных ряда и 4 их родоначальника:

- ториевый ряд - Th-232 - Т 1/2 = 1.4*10^+10 лет;

- 2 урановых ряда - U-238 - Т 1/2 = 4.5*10^+9 лет и U-235 Т 1/2 = 7*10^+8 лет;

нептуниевый ряд - Np-232 - Т 1/2 = 2.2*10^+6 лет.

В настоящий  момент:  TH-232  почти  весь  сохранился,  U-238

распался лишь частично,  а U-235 распался большей частью  (т.е.  в настоящий  момент  в  земной коре U-238>U-235 в 140 раз),изотоп Np

распался практически весь.

В процессе  превращения этих элементов в качестве промежуточных продуктов распада образуются радиоактивные изотопы радия,  радона, полония, висмута, свинца,которые формируют значительную дозу облучения человека.

Уровни земной  радиации  неодинаковы  для разных мест земного шара и зависят от концентрации RN в том или  ином  участке  земной коры.

Повышенным содержанием  RN  характеризуются  породы  вулканического происхождения - гранит,  базальт; гораздо меньше RN в осадочных породах (известняк, песчаник). Повышенным содержанием радионуклидов уранового ряда отличается территория Скандинавских стран и Англии.