Как найти дозу радиации

Радиация окружает нас и пронизывает – она исходит как от естественных источников, таких как солнце, так и от созданных человеком объектов. К сожалению, многие люди не очень хорошо себе представляют, чем именно она является и насколько может быть опасна. Что такое радиационное излучение, для чего нужна норма радиации, и какова смертельная доза радиации для человека, расскажет вам эта статья.

Что такое радиационное излучение?

С точки зрения физики излучение – это энергия, которая передается на расстояние в виде электромагнитных волн или элементарных частиц. Радиационное, или ионизирующее отличается от прочих видов излучения тем, что переносит достаточно энергии для того, чтобы разрушить связи электронов в атомах, и тем самым создавать из атомов ионы – электрически заряженные частицы – откуда и возникает его название.

В отличие от неионизирующего излучения (к примеру, видимого света или радиоволн), энергия которого недостаточна для ионизации атома, радиационное излучение зачастую наносит вред живым организмам. Когда ионизирующее излучение взаимодействует с тканями человека, оно может вызвать повреждения клеток и молекул ДНК, что приводит к мутациям и потенциально повышает риск развития рака или даже приводит к смерти вследствие отказа органов.

Оно классифицируется по типу частиц, которые в нем задействованы, а также по его энергии и интенсивности. Рентгеновские, космические и гамма-лучи – это высокоэнергетическое ионизирующее излучение. Оно может проникать глубоко в организм и приводить к повреждению живых тканей. Низкоэнергетическое ионизирующее воздействие, такое как альфа- и бета-излучение, можно остановить листом бумаги или даже несколькими сантиметрами воздуха, но при вдыхании или проглатывании источника этого излучения все же может нанести вред живым тканям.

Источники излучения могут быть природными, такими как, например, космические лучи и газ радон, а также искусственными: медицинское оборудование, атомные электростанции и некоторые промышленные и исследовательские установки. Радиация широко используется в различных областях человеческой деятельности, включая медицину, промышленность и научные исследования, но обращаться с ним нужно осторожно, чтобы предотвратить ненужное облучение и минимизировать потенциальный риск для здоровья.

Какие бывают нормы и дозы радиационного излучения?

Нормы и дозы облучения радиацией используются в промышленности и медицине. Они регулируют количество энергии, получаемой людьми в процессе работы с источниками ионизирующего излучения. Эти нормы и дозы могут различаться в соответствии со сферами человеческой деятельности.

Для определения количества радиации используются особые физические величины: зиверт (Зв) и грей (Гр).

• Зиверт – это единица измерения дозы радиации, используемая в международной системе. При ее определении учитываются вид излучения и его биологическое воздействие на человеческий организм. В зивертах измеряют эквивалентная доза, то есть воздействия ионизирующего излучения на человека.
• Грей – это единица измерения поглощенной радиоактивной дозы с точки зрения количества энергии. Один грей эквивалентен одному джоулю энергии, поглощенной на килограмм вещества. Также существует внесистемная единица измерения – рентген (Р). Она используется для измерения количества ионизирующего излучения в воздухе, в частности, количества энергии рентгеновского или гамма-излучения.

В общем случае пределы воздействия радиации устанавливаются различными организациями и правительствами для ограничения воздействия, которому могут подвергаться люди без неоправданного риска для их здоровья. Например, годовой предел облучения для работников атомной промышленности обычно составляет около 50 миллизивертов (мЗв), а предел облучения населения в целом – около 1 мЗв в год, более высокие значения считаются высокой дозой радиации. Говоря о том, сколько микрорентген в час – норма для человека, – следует иметь в виду, что в различных регионах планеты различается уровень естественного радиационного фона. Для большинства населенных мест средний уровень этого показателя составляет около 300 миллирентген в год, или примерно 34 микрорентгена в час.

Однако для определенных экстремальных случаев (ядерный взрыв, ликвидации аварии на атомном объекте и т.п.) нормы могут значительно отличаться в большую сторону. Определение того, при какой дозе человеческий организм может продолжать функционировать, занимало вооруженные силы многих стран во второй половине ХХ века, поскольку перспектива ядерной войны была вполне реальной. Штабам требовалось не только знать, какая доза радиации смертельна для человека, но и на какую боеспособность войск можно рассчитывать после обмене атомными ударами. Многие результаты этих исследований до сих пор засекречены.

Отдельным пунктом в системе норм получения радиации являются контрольные уровни медицинской диагностики. Она активно используется в медицине для изучения человеческого тела: поскольку разные ткани человеческого тела имеют различную проницаемость для ионизирующего излучения, врачи могут «просвечивать» пациентов, получая картину строения внутренних органов. Его использование позволяет делать флюорографию и делать кт. Контрольные уровни доз, получаемых пациентами, необходимо отслеживать для того, чтобы не нанести этими процедурами вред.

Следует отметить, что воздействие радиации, даже при низких уровнях, может представлять потенциальный риск для здоровья, поэтому критически важно соблюдать соответствующие меры безопасности и рекомендации при работе с источниками радиации или вблизи них.

Как измеряют уровень радиации?

Уровни радиации измеряются с помощью различных приборов, в зависимости от типа и интенсивности измеряемого излучения. Вот некоторые распространенные приборы, используемые для измерения ее уровня:

• Счетчик Гейгера – это портативное устройство, которое обнаруживает ионизирующее излучение путем измерения электрического заряда, создаваемого им при прохождении через заполненную газом камеру.
• Дозиметр – это устройство, измеряющее накопленную дозу ионизирующего излучения, полученную человеком за определенное время. Его часто носят работники отраслей, использующих ионизирующее излучение, таких как атомные электростанции и медицинские учреждения.
• Детектор радиации – это портативное устройство, используемое для измерения уровня показателя в окружающей среде. Оно обычно используется спасателями и персоналом аварийных служб для оценки потенциальной радиационной опасности в случае ядерной аварии или другой чрезвычайной ситуации.
• Жидкостный сцинтилляционный счетчик – это устройство, используемое для измерения радиоактивности низкого уровня в жидкостях. Он работает путем обнаружения света, образующегося при взаимодействии радиоактивных частиц с жидким сцинтилляционным материалом.
• Радиационный термометр – это прибор, измеряющий температуру объекта на основе количества излучения, которое он испускает. Он обычно используется в промышленных условиях для измерения температуры материалов при высоких температурах.

Что считается смертельной дозой радиации?

Доза радиации, необходимая для наступления смерти, зависит от множества факторов, включая тип, продолжительность облучения и чувствительность человека. Однако в целом однократное воздействие дозы радиации более 1 000 миллизивертов (мЗв) считается потенциально смертельной дозой для человека.

Воздействие доз радиации от 100 до 1 000 мЗв может вызвать лучевую болезнь, которая включает такие симптомы, как тошнота, рвота и усталость, но часто поддается лечению. Однако облучение в дозах свыше 1 000 мЗв может вызвать серьезные повреждения органов и систем организма, включая костный мозг, желудочно-кишечный тракт и центральную нервную систему. В тяжелых случаях полученная доза радиации может привести к смерти в течение нескольких дней или недель после облучения. Говоря о том, сколько микрорентген опасно для человека, следует иметь в виду, что в большинстве современных мегаполисов воздействие ионизирующего излучения на население доходит до 100 миллирентген в год (что эквивалентно 1 миллизиверту или 100 микрозивертам в год), и этот уровень считается вполне безопасным.

Как радиация влияет на организм человека?

Радиация может воздействовать на организм человека различными способами, в зависимости от типа, продолжительности и интенсивности облучения.

• Во-первых, высокоэнергетическое излучение может вызвать повреждение молекул ДНК, что приводит к мутациям, которые могут увеличить риск развития рака и других проблем со здоровьем как у облученного, так и у его потомства.
• Во-вторых, воздействие высоких уровней радиации может убивать клетки организма, что приводит к повреждению тканей и возможному отказу органов. Воздействие ионизирующего излучения в течение длительного периода времени может повысить риск развития некоторых видов рака, таких как лейкемия, рак щитовидной железы и рак легких. В любом случае острое радиационное воздействие может вызвать такие симптомы, как тошнота, рвота и усталость – это явление известно как «лучевая болезнь».

Величина смертельной дозы радиации может быть различна в зависимости от нескольких факторов, таких как тип радиации, продолжительность и интенсивность облучения, а также возраст и общее состояние здоровья человека. Однако можно привести несколько общих примеров смертельных доз радиации для человека:

• Острое облучение всего тела в дозе 1 000 миллизивертов (мЗв) и более способно вызвать лучевую болезнь, которая при отсутствии лечения может привести к летальному исходу.
• Воздействие дозы в 3 000 мЗв в течение короткого периода времени неизбежно вызывает лучевую болезнь в острой форме и потенциально приводит к смерти в течение нескольких недель.
• Доза в 5 000 мЗв вызывает быстрое развитие лучевой болезни, и без медицинской помощи человек умирает в течение нескольких дней или недель.
• Доза в 10 000 мЗв и выше вызывает быстрое и тяжелое развитие лучевой болезни, так что смерть может наступить в течение нескольких часов после облучения.

В отечественной литературе часто встречается определение смертельных доз радиации для человека в рентгенах, однако в настоящее время такая методика считается устаревшей.

Отдельно опасно ионизирующее излучение для беременных. Воздействие высоких уровней радиации во время беременности может увеличить риск развития врожденных дефектов и других проблем развития плода.

Даже если уровень радиации остается небольшим, это не означает, что он безопасен. Воздействие низких уровней в течение длительного периода времени может повысить риск развития долгосрочных последствий для здоровья, таких как катаракта, сердечно-сосудистые заболевания и рак.

ВАЖНО! Помните, что смертельной может стать любая доза радиации, превышающая уровень естественного облучения, если подвергаться воздействию в течение длительного времени или не принимать мер защиты.

Смертельная доза радиации – примеры

История знает несколько хорошо задокументированных примеров смерти людей от высоких доз радиации.

• Самый известный случай — атомные бомбардировки японских городов Хиросима и Нагасаки. В 1945 году США сбросили на них две атомные бомбы, что унесло жизни более чем 200 000 человек – сперва от разрушений и пожаров, а позже от ожогов и лучевой болезни. В тот момент люди знали о радиации еще очень мало, и почти не могли облегчить участь тех, кто умирал от смертельных доз радиации.
• Также широко известна Чернобыльская катастрофа. В 1986 году на атомной электростанции в Чернобыле произошел взрыв реактора и пожар, в результате чего в окружающую среду было выброшено огромное количество радиоактивных материалов. В результате этой катастрофы сразу погибли десятки человек, а еще многие умерли в последующие годы из-за воздействия радиации.
• Авария на АЭС «Токаймура»: в 1999 году на заводе по переработке ядерного топлива в Японии произошла авария, вызвавшая выброс большого количества радиации в окружающее пространство. Двое работников завода умерли от острой лучевой болезни, а многие другие подверглись воздействию высоких уровней радиации.
• Авария в Гоянии: в 1987 году из заброшенного медицинского учреждения в бразильском городе Гоянии по неосторожности был выброшен источник радиоактивного цезия-137. В результате аварии погибли четыре человека, а многие случайные люди подверглись облучению и сильно пострадали.

Вопросы и ответы

Какие методы применяются для защиты от радиационного излучения?

Использование экранирующих материалов, таких как свинец или бетон, для блокировки или уменьшения воздействия радиации, а также ограничение количества времени, проводимого в непосредственной близости от источника.

Какие существуют примеры ионизирующего излучения?

Примерами ионизирующего излучения являются рентгеновские лучи, гамма-лучи и такие частицы, как альфа- и бета-частицы.

Какие существуют примеры неионизирующего излучения?

Примерами неионизирующего излучения являются радиоволны, микроволны, видимый, инфракрасный и ультрафиолетовый свет.

Радиационное излучение невидимо, а потому многие люди склонны недооценивать его опасность. Надеемся, эта статья позволит читателям чуть лучше понять, насколько в действительности любой источник радиации опасен для человека.

15 февраля 2023

Радиация или ионизирующее излучение

Это вид излучения, который для человека не заметен, но постоянно присутствует в окружающей его среде в виде радиационного фона, в воздухе, строительных материалах, продуктах и т.д. или в виде излучения непосредственно от самих источников ионизирующего излучения (радиоактивные изотопы).

В настоящее время для контроля за радиационной обстановкой и воздействия радиации на биологическую среду выпускаются, как бытовые дозиметры, профессиональные дозиметры так и специальное дозиметрическое оборудование для фиксации малых доз радиации.

Гамма- или рентгеновское излучение образует в среде определенное количество ионов. Так как поглощенная энергия расходуется на ионизацию среды, то для измерения ее необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся под действием излучения. Однако измерить число пар ионов непосредственно в глубине тканей живого организма сложно. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-излучения, действующего на объект, определяют сначала экспозиционную дозу в воздухе, а затем расчетным путем определяют поглощенную дозу для тканей и органов организма.

Экспозиционную дозу определяют по ионизирующему действию излучения в определенной массе воздуха и только при значениях энергии рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне от десятков килоэлектронвольт до трех мегаэлектронвольт.

Экспозиционная доза

Это количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия.

Экспозиционная доза рассчитывается только для рентгеновского и гамма-излучения, ибо только кванты этих излучений достаточно долгопробежные и могут создавать равномерное наружное облучение.
Альфа- и бета-излучения короткопробежные, большая их часть поглощается одеждой и кожей, и не представляют большой опасности для внутренних органов.

За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят один кулон электрического заряда в одном килограмме облучаемого воздуха.
Кл/кг, это такая экспозиционная доза рентгеновских и гамма-лучей, под действием которой в 1 кг сухого воздуха образуется число пар ионов, суммарный заряд каждого знака которых равен одному кулону. Это число составляет 6,24х1018 пар ионов.

На практике до сих пор применяют внесистемную единицу экспозиционной дозы – рентген.

Рентген (Р), единица экспозиционной дозы, при которой в 1 см³ воздуха (0,001293г) при нормальных условиях (00 С и 1013 ГПА) образуется 2,082 х 109 пар ионов. Обычно используют производные рентгена – дробные доли: миллирентген – мР (тысячные доли рентгена), микрорентген – мкР (миллионные доли рентгена (мкР = 10-6 Р, мР = 10-3 Р).

При определении действия радиации на какую-либо среду (особенно при облучении живого организма) необходимо учитывать не только общую дозу, но и время, за которое она получена. Поэтому вводится понятие мощность дозы.

Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации)

Это доза, отнесенная к единице времени: Р/ч, мР/ч, мкР/ч.
В Международной системе единиц мощность экспозиционной дозы выражается в Кл/кг х с или А/кг (ампер на кг).

Взаимосвязь между единицами экспозиционной дозы следующая:

• 1 Кл/кг = 3876Р;
• 1 Р = 2,58 х 10 -4 Кл/кг.

Эквивалентная доза

Поглощенная доза облучения, которая учитывает особенности действия любого вида ионизирующего излучения на биологическую ткань (или орган) человека.
Использовать само понятие эквивалентной дозы можно только для целей радиационной безопасности человека и в отношении низких доз облучения.
При более высоких дозах следует применять понятие поглощенной дозы.

Эффективная доза

Величина ионизирующего излучения, используемая, как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом возникновения в них отдаленных неблагоприятных эффектов излучения.

Единицы измерения эквивалентной и эффективной дозы:

• Единица в системе СИ, Дж/кг, зиверт (Зв);
• Внесистемная единица, бэр, рэм

Взаимосвязь между единицами эквивалентной и эффективной дозы следующая:

• 1 Зв = 100 бэр

При радиационном контроле (оценке радиационной опасности обстановки), как правило используются понятия эффективной и эквивалентной дозы.

В оценке воздействия радиации на биологические объекты, как правило используется понятие поглощенной дозы.