Дозиметрические характеристики поля излучения. Дозовые характеристики, однозначно характеризующие радиационный эффект, страница 10

Постепенно замедляясь, нейтрон может попасть из одного энергетического диапазона в другой, и следовательно, испытывать другой вид взаимодействия. Таким образом, длина релаксации может меняться.

Специфика взаимодействия нейтронов с биологической тканью

К радиационным эффектам приводят вторичные частицы.

Тканевая формула:  (C₆H₄₀O₁₈N)_n - приближенный химический состав мягкой ткани.

Самый легкий элемент - водород - по числу атомов занимает первое место среди всех элементов ткани.

Формирование дозы в биологической ткани

Медленные нейтроны. Замедление до 0,025 МэВ на водороде. Появляются ядра отдачи, энергия которых поглощается. Также происходит захват нейтронов.

¹Н(n,g)²H      E_g = 2,2 МэВ;

¹⁴N(n,p)¹⁴C   E_p = 0,62 МэВ - протоны почти сразу будут терять свою энергию (¹⁴C – радиоуглерод - b-излучатель).

Почти 100% вклад в дозу обеспечивается E_g и E_p. Причем вклад E_g на 20% больше.

Быстрые нейтроны. Основной вклад - упругое рассеяние.

Средняя энергия отдачи:

.

Ядра отдачи будут вносить основной вклад в тканевую дозу. Доза будет формироваться на поверхности - доза первого соударения:

, где j - плотность потока нейтронов;

      t  - время:

s_i - парциальное сечение захвата.

На практике применяют полуэмпирическую формулу (точность ~ 20%):

 , Гр   (0,5ё5 Мэв)

Промежуточные нейтроны. Энергия промежуточных нейтронов такова, что будут присутствовать механизмы реакций как на быстрых, так и на медленных нейтронах. Поэтому возникают сложности с их дозиметрией. В дозу в биологической ткани для промежуточных нейтронов велик.

Распределение тканевой дозы внутри биологического объекта при внешнем облучении

Существуют модели человека - фантомы - в каждой точке которых Z_эфф соответствует биологической ткани. Нейтронная доза распределяется по глубине биологической ткани неравномерно. Максимум расположен на расстоянии от поверхности 0,3 см - для быстрых нейтронов и 4 см - для промежуточных. При внешнем облучении нейтронами определить дозу сложно, т.к. неизвестно, где находится максимум дозы. Таким образом, нужно анализировать и прогнозировать риск.

Поглощенная доза биологической ткани:

D_ТК = D_ро + D_ЯО + D_ЗЧ + D_g

Эквивалентная доза биологической ткани:

H_ТК = w_pЧD_ро + w_ЯОЧ D_ЯО + w_ЗЧЧD_ЗЧ + w_gЧD_g ,

где w - коэффициент качества.

; 

.

Можно получить функциональную зависимость коэффициента качества для нейтронов, если найти отношение d_экв / d_ТК.

Важным является то, что если зависимость от энергии нейтронов заложена в градуировке прибора, то показания прибора от энергии зависеть не будут. Было проделано немало не очень удачных попыток детектирования нейтронов, пока не обнаружили, что если на водородосодержащий блок перпендикулярно его поверхности направить флюенс нейтронов, создающих единичную эквивалентную дозу, то на некоторой глубине (~ 15 см) внутри блока концентрация тепловых нейтронов окажется постоянной и практически независящей от энергии падающих нейтронов.

Чем больше энергия, тем более пологая кривая. Чем меньше энергия, тем более круто концентрация растет, а затем резко падает. В точке d » 15 см концентрация практически постоянна. На этом эффекте создаются всеволновые детекторы нейтронов.

Действие радиации на живые организмы

Каждому  биологическому виду свойственна своя мера чувствительности к действию ионизирующей радиации, которая характеризует его радиочувствительность. Степень радиочувствительности сильно варьируется в пределах оного вида (индивидуальная радиочувствительность), а для определённого индивидуума зависит также от возраста и пола, даже в одном организме различные клетки и ткани очень сильно различаются по радиочувствительности.

Последствия облучения человека ионизирующим излучением

Вид	Полулетальная доза, D50
Обезьяны (человек)	2,5 ё 6 Гр
Крысы	7 ё 9 Гр
Рыбы	8 ё 20 Гр
Насекомые	до 100 Гр
Растения	до 1000 Гр
Микроорганизмы	300 ё 500 Гр
Одноклеточные	1000 ё 3000 Гр