Эквивалентная доза (Н)

Для оценки биологического воздействия ионизирующего излучения в задачах радиационной безопасности при хроническом облучении человека малыми дозами (нс превышающими пяти пределов годовой дозы при облучении всего тела человека) основной величиной является эквивалентная доза. Эквивалентная доза — это произведение поглощенной дозы в биологической ткани на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения (w).

Выражение (2.18) соответствует одному виду излучения, а в поле смешанного излучения имеем

где й> - взвешивающий коэффициент для излучения i-типа, Ц — поглощенная доза от этого типа излучения. Взвешивающий коэффициент излучения учитывает характер распределения энергии, переданной веществу, вдоль траектории частицы. Выражения (2.18) и (2.19) указывают на то, что при одной и той же поглощенной дозе эквивалентная доза (следовательно, и величина биологического воздействия) у различных видов излучения может быть разной.

Единица эквивалентной дозы в СИ — зиверт (Зв). 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани на взвешивающий коэффициент излучения равно 1 Дж/кг. Внесистемная единица измерения эквивалентной дозы — бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр. Взвешивающий коэффициент излучения w — безразмерная величина, по надо помнить, что при умножении на эту величину мы переходим от поглощенной дозы (Гр, рад) к эквивалентной дозе (Зв, бэр).

Зиверт — единица измерения эквивалентной дозы любого вида излучения в биологии ткани, которое создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рен тгеновского излучения. Образцовое рентгеновское излучение — это рентгеновское излучение с напряжением генерации 180−250 кВ и со средней ЛПЭ для воды, равной 3 кэВ/мкм. Единица зиверт имеет одинаковую размерность с единицей грей (L1 Т'2), но это единицы разных физических величин. 1 Дж/кг = 1 Гр лишь применительно к поглощенной дозе (или керме), а 1 Дж/кг = 1 Зв, когда определяется величина эквивалентной дозы.

Рассмотрим теперь, что понимают под взвешивающим коэффициентом излучения. Мерой отличия воздействия разных видов излучения па биологический объект при одной и той же поглощенной дозе служит коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ). Под ОБЭ излучения понимают отношение поглощенной дозы образцового рентгеновского излучения к поглощенной дозе данного вида излучения, вызывающего такой же биологический эффект. ОБЭ зависит от вида и энергии излучения, а его значения определяются в специальных экспериментах. Эти значения являются основой для установления предельно допустимых уровней облучения и норм радиационной безопасности. Величина ОБЭ зависит не только от вида ионизирующего излучения, но и от ряда других факторов, например, от вида облучаемого животного, от критерия, используемого для оценки биологического эффекта, возникающего вслед за облучением. Международная комиссия по радиологическим единицам и измерениям (МКРЕ) предложила термин ОБЭ использовать только для сравнительной оценки действия различных видов излучений в радиобиологии.

Для целей радиационной безопасности используют не ОБЭ, а взвешивающий (средний) коэффициент для данного вида излучения (средний коэффициент качества — старое название) w — регламентированная (усредненная) величина ОБЭ в условиях хронического облучения в диапазоне малых доз, которая устанавливается специальной комиссией на основе всех данных по определению ОБЭ. Из курса дозиметрии известно, что ОБЭ (следовательно, и взвешивающий коэффициент излучения) зависит от линейной передачи энергии (ЛПЭ) ионизирующих частиц и, по существу, связывает зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека с ЛПЭ излучения. ЛПЭ определяется как энергия, переданная ионизирующей частицей веществу на единице пути в заданной окрестности ее траектории. При этом учитываются только такие потери энергии, в которых вторичные электроны приобретают энергию меньше некоторого порога. ЛПЭ отличается от тормозной способности вещества, которая учитывает любые потери энергии без условия их локализации вблизи траектории частицы.

Отметим, что ЛПЭ определяется только для заряженных частиц, но взвешивающий коэффициент излучения определен для всех частиц (в том числе и для нейтронов, и для фотонов). Поэтому, когда говорят о величине w для косвенно ионизирующего излучения, то в этом случае ЛПЭ определяется всеми заряженными частицами, образованными этим излучением на единице пути.

Таблица 2.1.

Значения взвешивающих коэффициентов излучения

Значения взвешивающего коэффициента излучения определяют зависимость биологического эффекта, усредненного по различным органам и тканям организма, от вида и энергии излучения [12]. Они являются функцией ЛПЭ данного вида излучения в воде. Для ЛПЭ менее 10 кэВ/мкм w = 1. Значения w по НРБ- 99/2009 для различных видов излучения приведены в табл. 2.1.

Зависимость ОБЭ и взвешивающего коэффициента излучения от ЛПЭ позволяет интерполировать значения w для других энергий, для которых нет экспериментальных данных по ОБЭ.