(Далі по тексту Методичних вказівок…) Поглинута доза (D), яка визначається як відношення середньої енергії, яка передається іонізуючим випроміненням (∆ω) в елементарному об’ємі до маси речовини в цьому об’ємі (∆m): D=∆ω/∆m, що в системі Сі є одиницею поглинутої дози, яка позначається як грей (Гр). Грей дорівнює поглинутій дозі іонізуючого випромінювання, при якій речовині масою 1 кг передається енергія випромінювання 1 Дж (1Гр = 1Дж/кг). Застосовують часто похідні одиниці: мікрогрей (1мкГр = 10^-6 Гр), мілігрей (1мГр = 10^-3 Гр), сантігрей (1сГр = 10^-2 Гр), кілогрей ((1кГр = 10^3 Гр), мегагрей (1МГр = 10^6 Гр). Позасистемна одиниця поглинутої дози – рад. Рад відповідає 100 ерг енергії любого виду іонізуючого випромінювання в 1г опроміненої речовини. 1рад=100ерг=10^-2 Дж/кг=10^-2Гр; 1Гр=100рад. Якщо сума кінетичних енергій, які уносяться з елементарного об’єму зарядженими частками, утвореними в його межах дорівнює енергії, яка цьому об’єму передається зарядженими частками, що утворилися за його межами, то говорять о наявності умов рівноваги заряджених часток. В цих умовах поглинута доза D дорівнює кермі К в цій точці середовища. Керма – відношення суми початкових кінетичних енергій ∆Ек усіх заряджених часток, утворених опосередковано іонізуючим випромінюванням в елементарному об’ємі, до маси ∆m речовини в цьому об’ємі: К=∆Ек/∆m. В загальному випадку поглинута доза і керма не рівні, так як керма характеризує виділену в певному об’ємі речовини енергію вторинних заряджених часток, а поглинута доза – енергію випромінювання, яка поглинається цим об’ємом. Одиниці вимірювання керми і потужності керми не відрізняються від таких для поглинутої дози і її потужності. Експозиційна доза (х) фотонного випромінювання – відношення сумарного заряду ∆Q усіх іонів одного знаку, створених в повітрі, коли усі електрони і позитрони, вивільнені фотонами в елементарному обємі повітря з масою ∆m, повністю зупиняться в повітрі, до маси повітря в цьому обємі: Х=∆Q /∆m. Термін експозиційна доза встановлений тільки для фотонного випромінювання з енергією від 1кеВ до 3 МеВ. Одиниця експозиційної дози в Сі є кулон на кілограм (Кл/кг). Ця одиниця експозиційної дози, при якій усі електрони і позитрони, які вивільнені фотонами в повітрі масою 1кг, утворюють іони, які несуть електричний заряд 1 Кл кожного знаку. Позасистемною одиницею експозиційної дози – рентген (Р), визначається по іонізаційній дії рентгенівського і γ-випромінювання на повітря. 1Р – це експозиційна доза рентгенівського або γ-випромінювання, при якій відповідне їм корпускулярне випромінювання (тобто електрони) утворюють в 1 см^3 повітря при нормальних умовах таку кількість іонів, що їх сумарний заряд дорівнює одній електростатичній одиниці кількості електрики кожного знаку. При цьому мається на увазі, що заряджені частки, які утворились в 1 см^3 повітря, витратять усю отриману енергію на іонізацію. Дозі 1 Р відповідає утворення 2,06·10^9 пар іонів в 1 см^3 повітря (при 0 градусах Цельсія і 760 мм рт.ст.). На створення такої кількості іонів необхідно витратити енергію, яка дорівнює 88ерг/г. Таким чином 88 ерг/г є кінетичним еквівалентом рентгена. Між одиницями рентген і кулон існує таке співвідношення: 1Кл/кг = 3,88·10^3 P; 1Р = 2,58·10^-4 Кл/кг.
В певній точці середовища, опроміненій рентгенівським або γ-випромінюванням в умовах рівноваги заряджених часток, експозиційна доза Х пов’язана з поглинутою дозою D в речовині таким співвідношенням: D=f·Х, де f – перехідний множник, який залежить від хімічного складу речовини і енергії фотонного випромінювання. Перехідний множник f від поглинутої до експозиційної дози для фотонів з енергіями від 10 кеВ до 2 МеВ в умовах рівноваги заряджених часток Енергія фотонів; Вода; Мязи; Кістки рад/Р 10 кеВ 0,91 0,92 3,46 50 кеВ 0,90 0,93 3,52 100 кеВ 0,95 0,96 1,45 400 кеВ 0,97 0,96 0,93 1000 кеВ 0,97 0,96 0,93 2000 кеВ 0,97 0,96 0,93
Якщо опромінене середовище – повітря, то при любій енергії фотонів перехідний множник f=0,87 рад/Р, що свідчить про те, що експозиційна доза 1Р відповідає поглинута доза в повітрі 0,87 рад (8,7·10^-3 Гр). При опромінені живих організмів, зокрема, людини, виникають біологічні ефекти, величина яких визначає ступінь радіаційної небезпеки. Для даного виду випромінювання радіаційні ефекти, які спостерігаються, в більшості випадків пропорційні поглинутій дозі. Однак при одній і тій же поглинутій дозі в тканинах і органах біологічний ефект стає різним для різних видів іонізуючого випромінювання. Це означає, що знання величини поглинутої дози є недостатнім для оцінки ступеня радіаційної небезпеки. Прийнято порівнювати біологічні ефекти, спричинені любими видами іонізуючих випромінювань з біологічними ефектами, спричиненими рентгенівським і γ-випромінюванням. Коефіцієнт, який показує в скільки разів радіаційна небезпека для рентгенівського випромінювання, при однаковій поглинутій дозі в тканинах організма, називається коефіцієнтом якості ( Q). Цей коефіцієнт предназначений для врахування мікророзподілу поглинутої дози на величину шкідливого біологічного ефекту. Він є безрозмірною величиною, яка залежить від ЛПЕ заряджених часток у воді.
Залежність коефіцієнта якості від ЛПЕ ЛПЕ у воді: нДж/м 0,56 1,1 3,7 8,5 28 кеВ/мкм 3,5 7,0 23 53 175 Q 1 2 5 10 20 Коефіцієнт якості вибирається на основі значень коефіцієнта відносної біологічної ефективності (ВБЕ). Але значення Q не відповідають значенням ВБЕ по цілому ряду спостерігаємих шкідливих ефектів дії іонізуючого випромінювання (наприклад, при стохастичному ефекті при низькому рівні поглинутої дози і нестохастичному ефекті при великій поглинутій дозі у людини). Значення Q при різних видах іонізуючого випромінювання при хронічному опроміненні усього тіла: Вид випромінювання ВБЕ Рентгенівське і γ-випромінювання 1 Електрони і позитрони, β-випромінювання 1 Протони з енергією Е˂10 МеВ 10 Нейтрони з енергією Е˂20 кеВ 3 Нейтрони з енергією Е= 0,1-10 МеВ 10 ℒ-випромінювання з Е˂10 МеВ 20 Важкі ядра віддачі 20
Коефіцієнт відносної біологічної ефективності – відношення поглинутих доз контрольного Dк і досліджуваного Dд іонізуючих випромінювань, які спричинюють однаковий рівень біологічного ефекту при інших однакових умовах: ВБЕ= Dк/Dд Якщо два види іонізуючого випромінювання викликають ефект однакового ступеня або природи, то ВБЕ визначити не можна. ВБЕ залежить від якості випромінювання, а також від рівня і характеру ефекту. В якості контрольного випромінювання використовується рентгенівське випромінювання з енергією фотонів 200 кеВ, яке створює вторинні електрони з середнім показником ЛПЕ, рівним 3 кеВ/мкм води. Для контрольного випромінювання коефіцієнт ВБЕ дорівнює 1. ВБЕ є функцією ЛПЕ і залежить від типу спостерігаємого біологічного ефекту. Для конкретної біологічної реакції живого організму ВБЕ свідчить про те, в скільки разів біологічна дія даного виду випромінювання перевищує контрольне. Так, наприклад, якщо один і той же ефект викликає контрольне випромінювання дозою 1Гр і швидкі нейтрони дозою 0,1Гр то для останніх ВБЕ = 1/0,1=10, що свідчить про те, що швидкі нейтрони за даною біологічною реакцією в 10 разів ефективніше рентгенівського випромінювання. Поняття ВБЕ (відносної біологічної ефективності) застосовується лише в радіобіології. Для врахування шкідливих ефектів біологічного впливу різних іонізуючих випромінювань (при хронічному опроміненні малими дозами, що не перевищують п’яти гранично-допустимих доз на рік) в радіаційній безпеці використовується поняття еквівалентна доза. Еквівалентна доза (Н) іонізуючого випромінювання уведена для оцінки радіаційної небезпеки хронічного опромінення людини випромінюванням довільного складу (не визначених видів?). Ця величина визначається як добуток поглинутої дози на середній коефіцієнт якості (Q) іонізуючого випромінювання в елементарному об’ємі біологічної тканини стандартного складу: Н=D· Q Так як еквівалентна доза уведена для оцінки небезпеки опромінення живих організмів в полі різноманітних випромінювань, то вона і визначається сумою добутку поглинутої дози Dn n-видів випромінювання і відповідного коефіцієнта якості випромінювання Q, тобто: Н=∑_(i+1)^n▒D i· Q i, де індекс i відноситься до компонент випромінювання різної якості (при перенесені сюди цієї формули з формату Word вона стала спотвореною) Одиниця еквівалентної дози в системі Сі – зіверт (Зв). Зіверт – така кількість енергії любого виду іонізуючого випромінювання, яке поглинуте в 1кг біологічної тканини, при якому спостерігається такий же біологічний ефект, як при поглинутій дозі 1 Гр контрольного рентгенівського або γ-випромінювання (в якості контрольного приймають випромінювання з граничною енергією 180 кеВ).
(Моя особиста (не методична) думка: така еквівалентна доза, як зіверт, яка по факту майже ніяк не характеризує перенесення зарядів і їх утворення в опроміненій речовині, у фактичних умовах забруднення, які склалися внаслідок Чорнобильської катастрофи, для жителів, які проживають на ураженій території, по факту і існуючому принципу обрахунку, - по споживанню продукції місцевого вирощування, - лише картоплі і молока, які ніби-то утворюють 90% еквівалентної дози по 137-Cs, є показником, який "натягнутий на вуші через жопу". Блін, як я не культурно написав, і нічого кращого не зробив і не запропонував. Якась інтуіція підказує мені, що при внутрішньому опроміненні ізотопами важче заліза, і включаючи ізотопи заліза, зіверт, взагалі є не коректною величиною по сукупності радіобіологічних ефектів і хімічної токсичної дії важких ізотопів. Поняття відносної біологічної ефективності (ВБЕ) і лінійна передача енергії (ЛПЕ), які не можуть бути зафіксовані в реальному часі або можуть бути зафіксовані лише для одного виду випромінювання, яке, за робочими параметрами дозиметра-радіометра, більш характерне для контрольного випромінювання (200 кеВ) і дає сприятливий "контрольний" результат на який більшість приладів розрахована, в кіцевовому підсумку дає "контрольне" визначення, яке більш характерне для детектора, а не для людини, яка проживає в умовах хронічного опромінення "малими", а по факту, - не визначеними дозами. Дозиметрія є дуже складною міжгалузевою дисципліною і практичною діяльністю, яка пов'язана з інтенсивним фізичним і розумовим навантаженням, як у процесі отримання даних, так і при їх оброблені, інтерпритації та узагальнені, і тільки тоді її результати можуть мати вигляд наукової праці, а не шарлатанства. Якщо рівень наукового розвитку і наукової свідомості став достатнім для розуміння понять квантової теорії поля і спеціальної теорії відносності, то про дозиметрію потрібно розмірковувати так: якщо ми визначаємо енергію опромінення в елементарному об'ємі в конкретний момент часу, то у нас, при цьому, втрачається точність вимірювання координат цього квантового енергетичного ефекту, а якщо ми визначаємо точно координати квантового енергетичного ефекту, то ми втрачаємо точність для визначення його енергетичної причинності (сутності, причинно-наслідкового зв'язку) радіаційно-іонізаційних явищ. А, фізичний стан об'єкта опромінення, при цьому взагалі не визначається, чомусь, за замовченням прийнято вважати, що фізичний стан опроміненого об'єкту характеризується тільки його радіаційно-іонізаційними характеристиками, що з точки зору фізіології людини безглуздо, а з точки зору фізіопатології та патолого-фізіології представляється злочинним. Тобто стає зрозумілим, що на практиці, визначення одиниці Зіверт з квантової точки зору, навіть як фізичного поняття є обмеженим і недостатнім: або не можна визначити енергетичний спектр усіх видів іонізуючого випромінювання в навколишньому природному середовищі в реальному часі або втрачається інформація про координати конкретних радіаційних іонізаційних явищ. Тоді як достовірно визначити індивідуальну еквівалентну дозу, яка буде не для "контрольного" випромінювання-опромінення", а для реального? Знову і опять, - крім картографування і постійного моніторингу, поліпшення методик вимірювань та удосконалення приладів, інших практичних шляхів немає. Такі системи "дистанційного зондування землі", як застосування БПЛА та штучного інтелекту, викликають, особисто у мене, тільки не цензурні матерні асоціації для такої "практичної" і "розрахункової" діяльності. Якщо подумати, то, з точки зору дозиметриста, БПЛА, як пристрій для орієнтування на місцевості та розвідки маршруту роботи, в практичних польових умовах тільки забирає робочий час та створює умови для отримання додаткових дозових навантажень, крім цього додаткова інформація, яка може бути їм отримана в польових умовах, відволікає від основної роботи та створює додаткове інформаційне навантаження, яке не передбачене основною програмою польових робіт, тоб-то збільшує ймовірність оперативно-тактичних помилок. Крім цього, теоретично, у умовах застосування зброї масового ураження з електромагнітним імпульсом, усі БПЛА в зоні поширення такого імпульсу, крім спеціальних захисних споруд, стають хламом ні для чого не придатним, а ті, які обладнані хімічними джерелами струму та бойовим озброєнням, стають вибухо-пожежо-небезпечними об'єктами вторинного ураження. автор особистої "не методичної думки" - радіоеколог, медичний психолог, 28.09.2023.
|