Адиационная экология или радиоэкология
Единицы измерения радиоактивности и дозы
жүктеу/скачать 2,18 Mb.
|
| 1.6 Единицы измерения радиоактивности и дозы
Первоначальной единицей измерения количества радиоактивности была единица Кюри (Ки), которая сначала была определена как соответствующая одному грамму радия—226, а позже была определена как: 1 кюри = 3,7 ≈ 1010 радиоактивных распадов в секунду [точно]. В Международной системе единиц (СИ) беккерель (Бк) заменил кюри, где 1 беккерель = 1 радиоактивный распад в секунду = 2,703 ≈ 10-11 Ди. Величина радиационного облучения указывается в терминах дозы облучения. Существуют две важные категории доз: 1. Поглощенная доза, иногда также известная как физическая доза, определяется количеством энергии, депонированной в единице массы в тканях человека или других средах. Первоначальная единица измерения - рад [100 эрг/г]; в настоящее время она широко заменяется единицей СИ, серой (Гр) [1 Дж/кг], где 1 серая = 100 рад. 2. Биологическая доза, иногда также известная как эквивалент дозы, выражается в единицах бэр или, в системе СИ, зиверт (Зв). Эта доза отражает тот факт, что биологический ущерб, наносимый частицей, зависит не только от общей накопленной энергии, но также и от скорости потери энергии на единицу расстояния, пройденного частицей (или “линейной передачи энергии”). Например, альфа-частицы наносят гораздо больший урон на единицу вложенной энергии, чем электроны. Этот эффект может быть представлен, в грубых общих чертах, коэффициентом качества Q. В широком диапазоне энергий падения Q принимается равным 1,0 для электронов (а также для рентгеновских лучей и гамма-излучения лучи, оба из которых производят электроны) и 20 для альфа-частиц. Для нейтронов принятый коэффициент качества варьируется от 5 до 20, в зависимости от энергии нейтронов. Биологическое воздействие определяется эквивалентом дозы H, который является произведением поглощенной дозы D и коэффициента качества Q: H = Q D. Единицей измерения эквивалента дозы является бэр, если поглощенная доза выражена в радах, и зиверт (Зв), если поглощенная доза выражена в серых тонах. Таким образом, 1 Зв = 100 бэр. Как обсуждается ниже, 1 бэр - это примерно средняя доза, полученная за 3 года воздействия естественной радиации. 1 Св находится в нижней части диапазона доз, которые при приеме в течение короткого периода времени могут вызвать заметные симптомы лучевой болезни. Эквивалент дозы - это еще не вся история. Если облучается только часть тела, доза должна быть снижена с соответствующим весовым коэффициентом, если она должна отражать общий риск. Дисконтированная доза называется эквивалентом эффективной дозы или просто эффективной дозой, выраженной в ремах или зивертах. Радиоактивность в природной среде Радиоактивные ядра, или радионуклиды, встречающиеся в природе на Земле, могут быть сгруппированы в три ряда, возглавляемые ураном—238, ураном-235 и торием-232, плюс несколько изолированные ядра, испускающие бета-частицы, наиболее заметны калий-40 и рубидий-87. Средние концентрации этих нуклидов приведены в таблице 4. Таблица 4 - Периоды полураспада и среднее содержание природных радионуклидов.
Наиболее интересной из серии является серия урана-238, которая распадается по цепочке, содержащей 8 альфа-распадов и 6 бета-распадов до свинца-206. Эта цепочка включает в себя самые долгоживущие изотопы радия и радона: радий-226 и радон-222 соответственно. В каждой из трех цепочек родительское ядро имеет гораздо больший срок службы, чем любое из потомков. Таким образом, устанавливается устойчивое состояние, в котором для данного образца материала каждый элемент серии обладает одинаковой активностью - за исключением отклонений, вызванных различия в химических свойствах, которые приводят к тому, что различные элементы переносятся с разной скоростью в данный образец материала или из него. Включая все последующие распады, общая активность в сериях тория-232 и урана-238, очень грубо, в десять раз превышает активность, указанную только для тория-232 и урана-238. Таким образом, для каждой из серий общая активность в земной коре составляет в среднем примерно 30 000 Ки/км3. Для обеих серий вместе взятых и включающих вклады калия-40 и рубидия-87, общая активность в земной коре составляет в среднем около 100 000 Ки/км3. В океанах также наблюдается значительное количество радиоактивности, причем калий-40 доминирует в самом океане, а торий-232 относительно более важен в океанских отложениях. Для океанов в целом (1,4×1021 литра) общая активность составляет около 4×1011 Ки для калия-40 и 1×109 Ки для урана-238. Калий-40 также присутствует в значительных количествах в организме человека, особенно в мышечной ткани. В дополнение к этим древним радионуклидам и их потомкам, некоторые радионуклиды постоянно производятся космическими лучами. Наиболее заметным из них является углерод 14, образующийся при взаимодействии нейтронов космических лучей с азотом в атмосфере. Таблица 5 - Средние дозы облучения в Соединенных Штатах, 1980-1982 годы (эффективная доза в год).
жүктеу/скачать 2,18 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|