Эквивалентная доза
| эквивалентная доза | |
|---|---|
Общие символы | ЧАС |
| И объединились | зиверт |
Другие подразделения | рентгеновский эквивалент человека |
| В базовых единицах СИ | J ⋅ kg −1 |
Эквивалентная доза – это дозы величина H, представляющая стохастические последствия для здоровья низких уровней ионизирующего излучения на организм человека, что отражает вероятность радиационно-индуцированного рака и генетических повреждений. Он рассчитывается на основе физической величины поглощенной дозы , но также учитывает биологическую эффективность излучения, которая зависит от типа и энергии излучения. В системе СИ единицей измерения является зиверт (Зв).
Приложение
[ редактировать ]
Для учета стохастического риска для здоровья проводятся расчеты по преобразованию физической величины поглощенной дозы в эквивалентную дозу, детали которой зависят от типа излучения. Для применений в радиационной защите и дозиметрической оценке 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 определяется МКРЗ как «ограничивающее количество»; определить пределы воздействия, чтобы гарантировать, что «возникновение стохастических последствий для здоровья не превышает неприемлемых уровней и чтобы избежать тканевых реакций». [1] [2] [3] Это расчетное значение, поскольку эквивалентную дозу невозможно измерить на практике, а цель расчета состоит в том, чтобы получить значение эквивалентной дозы для сравнения с наблюдаемыми последствиями для здоровья. [4]
Расчет
[ редактировать ]
Эквивалентная доза H T рассчитывается путем умножения средней поглощенной дозы, попавшей в ткань или орган T тела, на весовой коэффициент радиации W R , который зависит от типа и энергии радиации R.
Весовой коэффициент радиации представляет собой относительную биологическую эффективность радиации и изменяет поглощенную дозу с учетом различных биологических эффектов различных типов и энергий радиации.
МКРЗ присвоила весовые коэффициенты радиации определенным типам радиации в зависимости от их относительной биологической эффективности , которые показаны в прилагаемой таблице. [5]
Расчет эквивалентной дозы на основе поглощенной дозы;
где
- H T — эквивалентная доза в зивертах (Зв), поглощенная тканью T,
- D T,R — поглощенная доза в греях (Гр) в ткани T при излучении типа R и
- W R — весовой коэффициент излучения, определенный нормативными актами.
Так, например, поглощенная альфа-частицами доза в 1 Гр приведет к эквивалентной дозе в 20 Зв, а эквивалентная доза радиации, по оценкам, будет иметь тот же биологический эффект, что и равное количество поглощенной дозы гамма-лучей, что составляет учитывая весовой коэффициент 1.
Чтобы получить эквивалентную дозу для сочетания видов и энергий излучения, берется сумма по всем видам энергетических доз радиации. [6] При этом учитывается вклад различного биологического эффекта разных типов радиации.
| Радиация | Энергия | W R (ранее Q) |
|---|---|---|
| рентгеновские лучи , гамма-лучи , бета-частицы , мюоны | 1 | |
| нейтроны | < 1 МэВ | 2,5 + 18,2 е −[ln(E)]²/6 |
| 1...50 МэВ | 5,0 + 17,0 е −[ln(2·E)]²/6 | |
| > 50 МэВ | 2,5 + 3,25 е −[ln(0,04·E)]²/6 | |
| протоны , заряженные пионы | 2 | |
| альфа-частицы , деление продукты , тяжелые ядра | 20 |
История
[ редактировать ]Концепция эквивалентной дозы была разработана в 1950-х годах. [7] В своих рекомендациях 1990 года МКРЗ пересмотрела определения некоторых величин радиационной защиты и предоставила новые названия пересмотренным величинам. [8] Некоторые регулирующие органы, в частности Международный комитет мер и весов (CIPM) и Комиссия по ядерному регулированию США , продолжают использовать старую терминологию факторов качества и эквивалента дозы, даже несмотря на то, что основные расчеты изменились. [9]
Будущее использование
[ редактировать ]На 3-м Международном симпозиуме МКРЗ по системе радиологической защиты в октябре 2015 года Целевая группа 79 МКРЗ представила доклад на тему «Использование эффективной дозы как величины радиологической защиты, связанной с риском».
Это включало предложение прекратить использование эквивалентной дозы в качестве отдельной защитной величины. Это позволит избежать путаницы между эквивалентной дозой, эффективной дозой и эквивалентной дозой, а также использовать поглощенную дозу в Гр как более подходящую величину для ограничения детерминированных эффектов на хрусталик глаза, кожу, руки и ноги. [10]
Эти предложения должны будут пройти следующие этапы:
- Обсуждение в комитетах МКРЗ
- Пересмотр отчета целевой группой
- Повторное рассмотрение комитетами и главной комиссией
- Общественное обсуждение
Единицы
[ редактировать ]Единицей в системе СИ измерения эквивалентной дозы является зиверт , определяемый как один Джоуль на кг . [11] В Соединенных Штатах до сих пор широко используется рентгеновский эквивалент человека (бэр), равный 0,01 зиверту, хотя регулирующие и консультативные органы поощряют переход на зиверт. [12]
Сопутствующие количества
[ редактировать ]Ограничение расчета эквивалентной дозы
[ редактировать ]Эквивалентная доза HT равномерно используется для оценки стохастического риска для здоровья, обусловленного внешними полями радиации, проникающими через все тело . Однако необходимы дальнейшие корректировки, когда поле применяется только к частям тела или неравномерно для измерения общего стохастического риска для здоровья организма. Для этого необходимо использовать дополнительную величину дозы, называемую эффективной дозой, чтобы принять во внимание различную чувствительность различных органов и тканей к радиации.
Связь с ожидаемой дозой
[ редактировать ]В то время как эквивалентная доза используется для стохастических эффектов внешнего облучения, аналогичный подход используется для внутренней или ожидаемой дозы . МКРЗ определяет эквивалентную величину дозы для индивидуальной ожидаемой дозы, которая используется для измерения эффекта вдыхаемых или проглатываемых радиоактивных материалов. Ожидаемая доза от внутреннего источника представляет такой же эффективный риск, как и такое же количество эквивалентной дозы, равномерно поступившей на все тело от внешнего источника.
Ожидаемая эквивалентная доза , HT ( t ) — временной интеграл мощности эквивалентной дозы в конкретной ткани или органе, которую получит человек после поступления радиоактивного материала в организм Эталонного лица, где s — время интегрирования. в годах. [13] Это относится конкретно к дозе в конкретной ткани или органе, аналогично внешней эквивалентной дозе.
МКРЗ заявляет: «Радионуклиды, включенные в организм человека, облучают ткани в течение периодов времени, определяемых их физическим периодом полураспада и биологическим удержанием в организме. Таким образом, они могут вызывать дозы в тканях организма в течение многих месяцев или лет после поступления. Необходимость регулирования воздействия радионуклидов и накопления дозы радиации в течение длительных периодов времени привела к определению величин ожидаемой дозы». [14]
Эквивалентная доза V эквивалентная доза
[ редактировать ]Не существует путаницы между эквивалентной дозой и эквивалентом дозы . Действительно, это одни и те же понятия. Хотя в определении CIPM говорится, что функция линейной передачи энергии ICRU используется при расчете биологического эффекта, ICRP в 1990 г. [15] разработали «защитные» дозы, называемые эффективной и эквивалентной дозой, которые рассчитываются на основе более сложных вычислительных моделей и отличаются отсутствием фразы «эквивалентная доза» в названии .
До 1990 года МКРЗ использовала 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», данное МКРЗ, представляет собой среднюю дозу, воздействующую на орган или ткань, а вместо коэффициентов качества используются весовые коэффициенты радиации.
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
- направленный эквивалент дозы
- индивидуальный эквивалент дозы
В США существуют еще дозы с разными названиями, которые не являются частью системы величин МКРЗ. [16]
Использование старых факторов
[ редактировать ]
Международный комитет мер и весов (CIPM) и Комиссия по ядерному регулированию США продолжают использовать старую терминологию факторов качества и эквивалента дозы. Факторы качества NRC не зависят от линейной передачи энергии, хотя и не всегда равны весовым коэффициентам излучения ICRP. [9] Определение эквивалента дозы, данное NRC, — это «произведение поглощенной дозы в тканях, коэффициента качества и всех других необходимых модифицирующих факторов в интересующем месте». Однако из их определения эффективного эквивалента дозы становится очевидным, что «все другие необходимые модифицирующие факторы» исключают тканевый весовой коэффициент. [17] Весовые коэффициенты радиации для нейтронов также различаются в NRC США и ICRP – см. прилагаемую диаграмму.
Дозиметрические отчеты
[ редактировать ]Кумулятивная эквивалентная доза, полученная в результате внешнего облучения всего тела, обычно сообщается работникам атомной энергетики в регулярных отчетах о дозиметрии .
В США обычно сообщают о трех различных эквивалентных дозах:
- эквивалент глубокой дозы , (ДДЕ)
- эквивалент малой дозы (SDE)
- эквивалент дозы для глаз
См. также
[ редактировать ]- Банановый эквивалент дозы
- Беккерель
- Счетов в минуту
- Кюри
- Серый (единица измерения)
- Установки ионизирующего излучения
- Ионизационная камера
- Рад (единица измерения)
- Рентген (единица измерения)
- Рентгеновский эквивалент человека
- Зиверт
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Публикация МКРЗ 103, параграф 112.
- ^ Публикация МКРЗ 103, параграф B50.
- ^ «В 1991 году Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) [7] рекомендовала пересмотренную систему ограничения дозы, включая указание основных ограничивающих величин для целей радиационной защиты. Эти защитные величины по существу неизмеримы» - Отчет МАГАТЭ по безопасности 16
- ^ Публикация МКРЗ 103, параграф B64.
- ^ Публикация МКРЗ 103, глоссарий.
- ^ Jump up to: а б «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.» . Анналы МКРЗ . Публикация МКРЗ 103. 37 (2–4). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2 . Архивировано из оригинала 16 ноября 2012 года . Проверено 17 мая 2012 г.
- ^ Кларк, Р.Х.; Дж. Валентин (2009). «История МКРЗ и эволюция ее политики» (PDF) . Анналы МКРЗ . Публикация МКРЗ 109. 39 (1): 75–110. дои : 10.1016/j.icrp.2009.07.009 . S2CID 71278114 . Проверено 12 мая 2012 г.
- ^ Веннарт, Дж. (1991). «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 года» . Анналы МКРЗ . Публикация МКРЗ 60. 21 (1–3): 199. Бибкод : 1991JRP....11..199V . дои : 10.1088/0952-4746/11/3/006 . ISBN 978-0-08-041144-6 . S2CID 250822587 . Проверено 17 мая 2012 г.
- ^ Jump up to: а б 10 С.Ф.Н. 20.1004 . Комиссия по ядерному регулированию США. 2009.
- ^ «Использование эффективной дозы», Джон Харрисон. 3-й Международный симпозиум по системе радиологической защиты, октябрь 2015 г., Сеул. [1]
- ^ Международная система единиц (PDF) (9-е изд.), Международное бюро мер и весов, декабрь 2022 г., ISBN 978-92-822-2272-0
- ^ Комиссия по ядерному регулированию. «Правила NRC: §34.3 Определения» . Правительство Соединенных Штатов . Проверено 14 марта 2007 г.
- ^ Публикация МКРЗ 103 - Глоссарий.
- ^ Публикация МКРЗ 103, параграф 140.
- ^ Публикация 60 МКРЗ, опубликованная в 1991 г.
- ^ - «Запутанный мир радиационной дозиметрии». Архивировано 21 декабря 2016 г. в Wayback Machine - М. А. Бойд, Агентство по охране окружающей среды США, 2009 г. Отчет о хронологических различиях между дозиметрическими системами США и МКРЗ.
- ^ 10 С.Ф.Н. 20.1003 . Комиссия по ядерному регулированию США. 2009.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Эквивалент дозы - глоссарий Европейского ядерного общества
- [2] - «Запутанный мир радиационной дозиметрии» - М.А. Бойд, Агентство по охране окружающей среды США. Отчет о хронологических различиях между дозиметрическими системами США и МКРЗ.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
