Эквивалентная доза - Equivalent dose

эквивалентная доза
Общие символы
ЧАС
Единица СИ зиверт
Прочие единицы
рентген-эквивалент человека
В базовых единицах СИ Дж кг −1

Эквивалентная доза - это величина дозы H, представляющая стохастические последствия для здоровья низких уровней ионизирующего излучения на теле человека, которые представляют вероятность радиационно-индуцированного рака и генетических повреждений. Он выводится из физической величины поглощенной дозы , но также учитывает биологическую эффективность излучения, которая зависит от типа и энергии излучения. В системе единиц СИ единицей измерения является зиверт (Зв).

Заявление

Величины доз внешнего облучения, используемые в радиационной защите и дозиметрии

Для учета стохастического риска для здоровья выполняются расчеты для преобразования физической величины поглощенной дозы в эквивалентную дозу, детали которой зависят от типа излучения. Для применений в радиационной защите и оценке дозиметрии Международная комиссия по радиологической защите (ICRP) и Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) опубликовали рекомендации и данные о том, как рассчитать эквивалентную дозу из поглощенной дозы.

Эквивалентная доза обозначена МКРЗ как «предельное количество»; для определения пределов воздействия, чтобы гарантировать, что «вероятность возникновения стохастических последствий для здоровья сохраняется ниже неприемлемых уровней и чтобы избежать реакций со стороны тканей». Это расчетное значение, поскольку эквивалентную дозу практически невозможно измерить, и цель расчета - получить значение эквивалентной дозы для сравнения с наблюдаемыми последствиями для здоровья.

Расчет

Взаимосвязь величин внешней "защитной" дозы СИ

Эквивалентная доза H T рассчитывается с использованием средней поглощенной дозы, депонированной в ткани или органе тела T, умноженной на весовой коэффициент излучения W R, который зависит от типа и энергии излучения R.

Весовой коэффициент излучения представляет относительную биологическую эффективность излучения и изменяет поглощенную дозу с учетом различных биологических эффектов различных типов и энергий излучения.

МКРЗ установила весовые коэффициенты радиации для определенных типов радиации в зависимости от их относительной биологической эффективности , которые показаны в прилагаемой таблице.

Расчет эквивалентной дозы от поглощенной дозы;

где

H T   - эквивалентная доза в зивертах (Зв), поглощенная тканью T,
D T, R   - поглощенная доза в серых тонах (Гр) в ткани T от излучения типа R и
W R   - весовой коэффициент излучения, определенный нормативными требованиями.

Так, например, поглощенная доза 1 Гр альфа-частицами приведет к эквивалентной дозе 20 Зв, а эквивалентная доза радиации, по оценкам, будет иметь такой же биологический эффект, как и такое же количество поглощенной дозы гамма-лучей, что составляет учитывая весовой коэффициент 1.

Чтобы получить эквивалентную дозу для сочетания видов излучения и энергий, суммируются все типы энергетических доз радиации. При этом учитывается вклад различного биологического действия различных типов излучения.

Весовые коэффициенты излучения W R (ранее называвшиеся Q-фактором),
используемые для представления относительной биологической эффективности
согласно отчету 103 МКРЗ
Радиация Энергия W R (ранее Q)
рентгеновские лучи , гамма-лучи ,
бета-частицы , мюоны
  0 1
нейтроны <1 МэВ 2,5 + 18,2 · e - [ln (E)] ² / 6
1 ... 50 МэВ 5,0 + 17,0 · e - [ln (2 · E)] ² / 6
> 50 МэВ 2,5 + 3,25 · e - [ln (0,04 · E)] ² / 6
протоны , заряженные пионы   0 2
альфа-частицы , продукты деления
, тяжелые ядра
  20

История

Концепция эквивалентной дозы была разработана в 1950-х годах. В своих рекомендациях 1990 г. МКРЗ пересмотрела определения некоторых величин радиационной защиты и дала новые названия для пересмотренных величин. Некоторые регулирующие органы, в частности Международный комитет мер и весов (CIPM) и Комиссия по ядерному регулированию США, продолжают использовать старую терминологию коэффициентов качества и эквивалента дозы, даже несмотря на то, что основные расчеты изменились.

Будущее использование

На 3-м Международном симпозиуме МКРЗ по системе радиологической защиты в октябре 2015 года целевая группа 79 МКРЗ сообщила об «использовании эффективной дозы в качестве связанной с риском величины радиологической защиты».

Это включало предложение прекратить использование эквивалентной дозы в качестве отдельной защитной величины. Это позволило бы избежать путаницы между эквивалентной дозой, эффективной дозой и эквивалентом дозы и использовать поглощенную дозу в Гр как более подходящую величину для ограничения детерминированных эффектов для хрусталика глаза, кожи, рук и ног.

Эти предложения должны будут пройти следующие этапы:

  • Обсуждение в комитетах МКРЗ
  • Редакция отчета целевой группой
  • Повторное рассмотрение комитетами и главной комиссией
  • Общественные консультации

Единицы измерения

Единица СИ измерения для эквивалентной дозы является зиверт , определяется как один джоуль за кг . В США до сих пор широко используется рентгеновский эквивалент человека (бэр), равный 0,01 зиверта, хотя регулирующие и консультативные органы поощряют переход на зиверт.

Связанные количества

Ограничение расчета эквивалентной дозы

Эквивалентная доза H T используется для оценки стохастического риска для здоровья из-за полей внешнего излучения, которые равномерно проникают через все тело . Однако требуются дальнейшие корректировки, когда поле применяется только к части (частям) тела или неравномерно для измерения общего стохастического риска для здоровья тела. Чтобы сделать это возможным, необходимо использовать дополнительную величину дозы, называемую эффективной дозой , чтобы учесть изменяющуюся чувствительность различных органов и тканей к радиации.

Связь с ожидаемой дозой

В то время как эквивалентная доза используется для стохастических эффектов внешнего излучения, аналогичный подход используется для внутренней или ожидаемой дозы . МКРЗ определяет величину эквивалентной дозы для индивидуальной ожидаемой дозы, которая используется для измерения воздействия вдыхаемых или проглоченных радиоактивных материалов. Ожидаемая доза от внутреннего источника представляет такой же эффективный риск, как и такое же количество эквивалентной дозы, равномерно примененной ко всему телу от внешнего источника.

Ожидаемая эквивалентная доза , H T ( t ) - это интеграл по времени от мощности эквивалентной дозы в конкретной ткани или органе, которая будет получена человеком после попадания радиоактивного материала в организм Контрольным лицом, где s - время интегрирования. годами. Это относится конкретно к дозе в конкретной ткани или органе, как и к эквивалентной дозе внешнего облучения.

В МКРЗ говорится: «Радионуклиды, попавшие в организм человека, облучают ткани в течение периодов времени, определяемых их физическим периодом полураспада и их биологическим удерживанием в организме. Таким образом, они могут вызывать дозы в тканях тела в течение многих месяцев или лет после поступления. Необходимость регулирования облучения радионуклидами и накопления дозы облучения в течение продолжительных периодов времени привела к определению ожидаемых величин доз ".

Эквивалентная доза V эквивалент дозы

Нет никакой путаницы между эквивалентной дозой и эквивалентом дозы . В самом деле, это одни и те же концепции. Хотя определение CIPM гласит, что линейная функция передачи энергии ICRU используется для расчета биологического эффекта, ICRP в 1990 году разработала «защитные» величины дозы, названные эффективной и эквивалентной дозой, которые рассчитываются на основе более сложных вычислительных моделей и различаются между собой. не имея в названии фразы « эквивалент дозы» .

До 1990 г. в МКРЗ использовался термин «эквивалент дозы» для обозначения поглощенной дозы в точке, умноженной на коэффициент качества в этой точке, где коэффициент качества был функцией линейной передачи энергии (ЛПЭ). В настоящее время определение «эквивалентной дозы» МКРЗ представляет собой среднюю дозу на орган или ткань, и вместо факторов качества используются весовые коэффициенты излучения.

Фраза эквивалент дозы используется только для тех случаев, когда для расчета используется Q, и следующие определения определены как таковые ICRU и ICRP:

  • амбиентный эквивалент дозы
  • эквивалент направленной дозы
  • эквивалент индивидуальной дозы

В США существуют и другие величины доз, называемые по-разному, которые не являются частью количественной системы МКРЗ.

Использование старых факторов

Весовой коэффициент излучения для нейтронов со временем пересматривался и отличается для NRC США и ICRP.

Международный комитет мер и весов (МК) и США Комиссия по ядерному регулированию продолжают использовать старую терминологию факторов качества и эквивалентную дозу. Коэффициенты качества NRC не зависят от линейной передачи энергии, хотя и не всегда равны весовым коэффициентам излучения ICRP. Определение эквивалента дозы NRC - это «произведение дозы, поглощенной тканью, фактора качества и всех других необходимых модифицирующих факторов в интересующем месте». Однако из их определения эквивалентной эффективной дозы очевидно, что «все другие необходимые модифицирующие факторы» исключают весовой фактор ткани. Весовые коэффициенты излучения для нейтронов также различаются в NRC США и ICRP - см. Прилагаемую диаграмму.

Отчеты дозиметрии

Кумулятивная эквивалентная доза от внешнего облучения всего тела обычно сообщается работникам атомной энергетики в регулярных дозиметрических отчетах.

В США обычно сообщают о трех различных эквивалентных дозах:

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки

  • Эквивалент дозы - глоссарий Европейского ядерного общества
  • [2] - «Запутанный мир дозиметрии излучения» - М.А. Бойд, Агентство по охране окружающей среды США. Учет хронологических различий между дозиметрическими системами США и МКРЗ.