ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ

Общие понятия о единицах измерения радиоактивности

Исторически первой общепринятой единицей радиоактивности была принята: радиоактивность 1 грамма химически чистого радия, которая была названа в честь супругов М. и П. Кюри Радиоактивность 1 г Ra = 1 Кюри (Ки), англоязычное – Ci.

Позднее, за единицу радиоактивности (активности) было принято количество радиоактивных превращений (распадов) в единицу времени

Единица, характеризующая 1 распад радионуклида в 1 сек. была названа в честь французского физика А. Беккереля - Беккерелем (Бк), англоязычное – Bq.

Так как 1 г Ra давал 3, 7*10 10 распадов в сек., то между Ки и Бк установлено соотношение: 1 Ки = 3,7*10 10 Бк, или 1 Бк = 2,7* Ки

Радиоактивность некоторых других элементов относительно радия: 1 г 235 U = 2,1*10 -6 Kи, 1 г 235 U = 2,1*10 -6 Kи, 1 г 137 Cs = 87 Kи, 1 г 137 Cs = 87 Kи, 1г 131 I = 1,2*10 5 Ки, 1г 131 I = 1,2*10 5 Ки, 1 г 232 Th= 1,1*10 -7 Kи, 1 г 232 Th= 1,1*10 -7 Kи, 1 г 239 Рu = 6,1*10 -2 Ки, 1 г 239 Рu = 6,1*10 -2 Ки, 1 г 60 Co = 1,1*10 -3 Kи, 1 г 60 Co = 1,1*10 -3 Kи, 1 г 14 С = 4,6 Ки, 1 г 14 С = 4,6 Ки, 1 г 87 Rb = 8,5*10 -8 Kи, 1 г 87 Rb = 8,5*10 -8 Kи, 1 г 90 Sr =145 Kи, 1 г 90 Sr =145 Kи, 1 г 40 К = 6,8*10 -6 Ки и т.п. 1 г 40 К = 6,8*10 -6 Ки и т.п.

Единицы активности 1 Бк и 1 Ки имеют кратные и дольные значения. например: Единицы активности 1 Бк и 1 Ки имеют кратные и дольные значения. например: 1 мкKи = Kи, 1 кБк = 10 3 Бк, 1 МКи = 10 6 Ки, 1 пКи = Ки и т.д.

Десятичные приставки

Активность радионуклида прямо пропорциональна его количеству, поэтому количество радиоактивного вещества можно измерить, определив его активность в Бк/кг, Ки/л и т.д.

Существуют понятия: удельная активность удельная активность площадная активность площадная активность объемная концентрация

Удельная активность - это активность единицы массы вещества, т.е. Ки/г; Бк/кг; пКи/г и т.д. Удельная активность - это активность единицы массы вещества, т.е. Ки/г; Бк/кг; пКи/г и т.д. Площадная активность - это радиоактивность вещества, приходящаяся на 1 ед. площади, т.е. Ки/м 2 ; Ки/км 2 ; Бк/м 2 и т. д. Площадная активность - это радиоактивность вещества, приходящаяся на 1 ед. площади, т.е. Ки/м 2 ; Ки/км 2 ; Бк/м 2 и т. д.

Для перехода от удельной активности в Бк/кг, Бк/г и т.д. к площадной в Бк/м 2, в Ки/км 2 и т.д. необходимо знать плотность вещества

Расчёт может вестись по разным формулам. Так, В.М. Гавшин и др. (1994) предлагает следующий вариант: Расчёт может вестись по разным формулам. Так, В.М. Гавшин и др. (1994) предлагает следующий вариант: Р = A*d*h*10 7, где Р - площадной запас радионуклидов в Бк/км 2 ; А - активность почвы, Бк/кг; d - объёмный вес пробы, г/см 3 ; h - глубина ячейки параллелепипеда отбираемой пробы, см.; или по формуле Р = 0,27A*d*h мКи/км 2.

Характеризуя радиоактивность какого-либо материала, необходимо конкретно указывать, о каком радионуклиде идет речь

При оценке соответствия строительных и некоторых других материалов радиационно - гигиеническим нормативам введено понятие суммарная эффективная удельная активность радионуклида (Ас): Ac=АRa + 1,31 АTh + 0,085 АK, где АRa, АTh, АK - удельная активность соответствующих радионуклидов. где АRa, АTh, АK - удельная активность соответствующих радионуклидов.

Если в материале определялась концентрация урана, а не радия, то вместо АRa подставляется содержание равновесного урана, тогда расчётная формула будет иметь вид: Аc = АU *3,4* ,31 АTh, + 0,085 АK

Для ориентировочной оценки необходимо знать переход от мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в мкР/ч к площадной загрязненности почв (Ки/км 2 ). Для ориентировочной оценки необходимо знать переход от мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в мкР/ч к площадной загрязненности почв (Ки/км 2 ). Эта сугубо ориентировочная оценка должна учитывать весь энергетический спектр радионуклидов

М. Эйзенбад (1967) указывает, что для продуктов деления, со средней энергией гамма - квантов 0,7 Мэв (цезий барий – 137m) площадной активности 1 Ки/км 2 на высоте 0,9 м, будет соответствовать мощность экспозиционной дозы 10 мкР/ч.

Соотношение между весовыми содержаниями естественных радионуклидов, находящихся в состоянии радиоактивного равновесия, и удельной активностью приведено на рис. Ориентировочно, при условии радиоактивного равновесия, можно считать, что: рис. 1мг/кг U = 12,6 Бк/кг; 1мг/кг Th = 4,07 Бк/кг; 1%К = 313 Бк/кг 40К.

Объемная концентрация радиоактивности - количество распадов в единицу времени, отнесенное к объему вещества, т.е. Kи/л, Ки/м 3, Бк/л, Бк/м 3 и т.п.

Первоначально объемная концентрация радона измерялась в эманах и махе - единицах: 1 эман = Kи/л = 220 расп/мин*л ; 1 махе = 3,64 эман = 3,64* Kи/л = 780 расп/мин*л

Понятие об ионизирующей радиации и дозах. Единицы измерения

В процессе распада радиоактивных ядер образуются потоки γ - квантов, α и β -частиц, способных ионизировать вещественную среду (воздух, воду, биологические клетки и др.) и сообщать веществу дополнительную энергию

Разные виды излучений обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Количество поглощенной при этом энергии и образовавшихся пар ионов являются определенным интегрированным показателем величины радиоактивности вещества и измеряются различными физическими методами (например, по ионизации воздуха)

Если при воздействии γ - квантов (фотонное излучение) в см 3 воздуха при нормальных условиях (н.у.) происходит его ионизация с образованием 2,08*10 9 пар ионов, что соответствует электрическому заряду в 1 Кулон (1 К), то говорят, что экспозиционная доза γ- излучения соответствует 1 Рентгену (1 Р). Отсюда появился широко распространённый термин - ионизирующее излучение

Экспозиционная доза, отнесенная ко времени, получила название мощности экспозиционной дозы (X) и измеряется в системе СИ в амперах на кг (а/кг), а во внесистемных единицах в Р/с, Р/ч и т.п.

Переход от единиц активности вещества, выраженного, например, в мкКи к мощности экспозиционной дозы γ-излучения данного радионуклида в Р/ч, осуществляется при помощи Переход от единиц активности вещества, выраженного, например, в мкКи к мощности экспозиционной дозы γ-излучения данного радионуклида в Р/ч, осуществляется при помощи гамма - постоянных (справочная величина), характерных для каждого радиоизотопа гамма - постоянных (справочная величина), характерных для каждого радиоизотопа

Гамма - постоянная любого радионуклида равна мощности экспозиционной дозы гамма - излучения нуклида в рентгенах за час, которая создаётся точечным изотропным гамма - источником активностью 1 мКюри на расстоянии 1 см. Единица измерения гамма - постоянной Р*см 2 /ч*мКюри Например, от источника Ra-226 активностью 1 мКи на расстоянии 1 см создаётся мощность экспозиционной дозы γ-излучения в 9,36 Р/ч («Справочник по дозиметрии», 1974). От аналогичного источника цезия ,1 Р/ч, лантана ,14 Р/ч и т.д.

Поглощенная доза (D)- это энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. Поглощенная доза (D)- это энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. В СИ она измеряется единицей Грей (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг Ранее пользовались для оценки поглощенной дозы единицей рад.: Ранее пользовались для оценки поглощенной дозы единицей рад.: 1 рад = 0,01 Гр

Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, называется Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, называется мощность поглощенной дозы мощность поглощенной дозы измеряется в Гр/ч, Гр/с, мГр/ч, рад/с, рад/год и т.д. измеряется в Гр/ч, Гр/с, мГр/ч, рад/с, рад/год и т.д. 1P экспозиционной дозы (по всему спектру γ - излучения до энергии 3 МэВ) соответствует поглощенной дозе в биологической ткани в 0,93 рад, т.е. 1P около 0,93 рад, или 1P = 0,0093 Гр, тогда как в воздухе 1P = 0,88 рад. 1P экспозиционной дозы (по всему спектру γ - излучения до энергии 3 МэВ) соответствует поглощенной дозе в биологической ткани в 0,93 рад, т.е. 1P около 0,93 рад, или 1P = 0,0093 Гр, тогда как в воздухе 1P = 0,88 рад.

Биологический эффект воздействия ионизирующего излучения зависит от вида излучения, энергии частиц и гамма - квантов. Так, альфа-частица с энергией 4 МэВ проходит 31 мкм биологической ткани, а с энергией 10 Мэв -130 мкм

Излучения, испускаемые радионуклидами, различаются по эффективности и по способности повреждать биологические системы. Излучения, испускаемые радионуклидами, различаются по эффективности и по способности повреждать биологические системы. Существует понятие - относительная биологическая эффективность (ОБЭ) излучения. Существует понятие - относительная биологическая эффективность (ОБЭ) излучения. ОБЭ того, или иного вида излучения выражается по отношению к дозе условно принятого стандартного типа излучения. Главный фактор влияющий на ОБЭ - распределение ионизации и возбуждений по следу (треку) движения заряженной частицы

Для интегрированной характеристики процессов ионизации и возбуждения введён термин «линейная потеря энергии» (ЛПЭ). Для интегрированной характеристики процессов ионизации и возбуждения введён термин «линейная потеря энергии» (ЛПЭ). ЛПЭ выражается в среднем количестве переданной частицей энергии, измеренной в единицах кэВ на микрометр пробега в веществе (кэВ/мкм). Частицы с высокой ЛПЭ являются более повреждающими на единицу дозы (Гр), чем излучение с низкой ЛПЭ ЛПЭ выражается в среднем количестве переданной частицей энергии, измеренной в единицах кэВ на микрометр пробега в веществе (кэВ/мкм). Частицы с высокой ЛПЭ являются более повреждающими на единицу дозы (Гр), чем излучение с низкой ЛПЭ

Для учёта степени воздействия радиоактивного излучения на биологические ткани существует понятие коэффициента качества (КК) излучения или фактор качества (ФК) излучения. Для учёта степени воздействия радиоактивного излучения на биологические ткани существует понятие коэффициента качества (КК) излучения или фактор качества (ФК) излучения. КК (ФК) находится в прямой зависимости от ЛПЭ излучения (табл.). КК (ФК) находится в прямой зависимости от ЛПЭ излучения (табл.).табл. Если КК γ- излучения принять за 1, то для β - излучения он будет составлять - 10, для α - излучения с энергией < 10 МэВ - 20, для тепловых нейтронов - 3. Если КК γ- излучения принять за 1, то для β - излучения он будет составлять - 10, для α - излучения с энергией < 10 МэВ - 20, для тепловых нейтронов - 3.

Линейная потеря энергии и коэффициент качества некоторых видов излучения

Поглощенная доза излучения (D), рассчитанная с учётом КК, получила название эквивалентная доза (Н). Н = D*KK

Ранее, для этих целей применялся термин биологический эквивалент рентгена ( бэр ). Он является показателем того, что при дозе 1 бэр данного вида излучения возникает такой же биологический эффект, как и при поглощённой дозе в 1 рад образцового излучения. Для приближённых расчётов можно считать, что для γ-излучения: 1 бэр = ~ 1 раду = ~ 0,93 P 1 бэр = ~ 1 раду = ~ 0,93 P

В настоящее время рекомендуется в качестве единицы измерения эквивалентной дозы использовать единицу Зиверт (Зв). В настоящее время рекомендуется в качестве единицы измерения эквивалентной дозы использовать единицу Зиверт (Зв). 1 БЭР = 0, 01 Зв. Соответственно мощность эквивалентной дозы будет измеряться в Зв/ч, мкЗв/ч и т.д. Соответственно мощность эквивалентной дозы будет измеряться в Зв/ч, мкЗв/ч и т.д.

Соотношение между применяемой единицей мощности дозы γ -излучения в мкР/ч и мкЗв/ч таково: Соотношение между применяемой единицей мощности дозы γ -излучения в мкР/ч и мкЗв/ч таково: 1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч или 1 мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч или 100 мкР/ч = 1 мкЗв/ч, для излучения с КК = мкР/ч = 1 мкЗв/ч, для излучения с КК = 1 Мощность поглощённой дозы 1Гр/ч соответствует мощности эквивалентной дозы 1 Зв/ч при КК = 1 (гамма или рентгеновское излучение), но 1 Гр/ч от альфа-излучения будет соответствовать 20 Зв/ч от гамма - излучения. Мощность поглощённой дозы 1Гр/ч соответствует мощности эквивалентной дозы 1 Зв/ч при КК = 1 (гамма или рентгеновское излучение), но 1 Гр/ч от альфа-излучения будет соответствовать 20 Зв/ч от гамма - излучения.

Доза облучения человека в зависимости от времени пребывания в гамма-поле с определенной мощностью дозы (по Сивенцову, 1993)