Эквивалентная доза - Equivalent dose

Эквивалентная доза
Общие символы
ЧАС
Единица СИзиверт
Прочие единицы
рентген-эквивалент человека
В Базовые единицы СИJ ⋅кг−1

Эквивалентная доза это доза количество ЧАС представляющий стохастический последствия для здоровья низких уровней ионизирующего излучения на человеческом теле, что представляет собой вероятность радиационно-индуцированный рак и генетические повреждения. Он выводится из физической величины поглощенная доза, 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

Чтобы можно было учитывать стохастический риск для здоровья, выполняются расчеты для преобразования физической величины поглощенной дозы в эквивалентную дозу, детали которой зависят от типа излучения. Для приложений в радиационная защита и дозиметрия оценка, Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) и Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) опубликовали рекомендации и данные о том, как рассчитать эквивалентную дозу из поглощенной дозы.

Эквивалентная доза обозначается МКРЗ как «предельное количество»; для определения пределов воздействия, чтобы гарантировать, что «вероятность возникновения стохастических последствий для здоровья сохраняется ниже неприемлемых уровней и что реакции тканей избегаются».[1][2][3] Это расчетное значение, поскольку эквивалентную дозу практически невозможно измерить, и цель расчета - получить значение эквивалентной дозы для сравнения с наблюдаемыми последствиями для здоровья.[4]

Расчет

Связь величин внешней "защитной" дозы СИ

Эквивалентная доза ЧАСТ рассчитывается с использованием среднего поглощенная доза депонируется в ткани тела или органе Т, умноженный на весовой коэффициент излучения Wр которое зависит от типа и энергии излучения R.

Весовой коэффициент излучения представляет собой относительная биологическая эффективность излучения и изменяет поглощенную дозу, чтобы учесть различные биологические эффекты различных типов и энергии излучения.

МКРЗ установила весовые коэффициенты излучения для определенных типов излучения в зависимости от их относительная биологическая эффективность, которые показаны в сопроводительной таблице.[5]

Расчет эквивалентной дозы от поглощенной дозы;

куда,

ЧАСТ эквивалентная доза в зивертах (Зв), поглощенная тканью T
DТ, Р - поглощенная доза в серых тонах (Гр) в ткани T от излучения типа R
Wр - весовой коэффициент излучения, определенный нормативными актами.

Так, например, поглощенная доза 1 Гр альфа-частицами приведет к эквивалентной дозе 20 Зв, а эквивалентная доза излучения, 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 излучения.[6] При этом учитывается вклад различного биологического действия различных типов излучения.

Весовые коэффициенты излучения Wр (ранее назывался Q-фактором)
используется для представления относительная биологическая эффективность
согласно отчету 103 МКРЗ[6]
РадиацияЭнергияWр (ранее Q)
рентгеновские лучи, гамма излучение,
бета-частицы, мюоны		 1
нейтроны<1 МэВ2,5 + 18,2 · э- [ln (E)] ² / 6
1 МэВ - 50 МэВ5,0 + 17,0 · э- [ln (2 · E)] ² / 6
> 50 МэВ2,5 + 3,25 · э- [ln (0,04 · E)] ² / 6
протоны, заряжено пионы 2
альфа-частицы,
Продукты ядерного деления,
тяжелый ядра		 20

История

Концепция эквивалентной дозы была разработана в 1950-х годах.[7] В своих рекомендациях 1990 г. МКРЗ пересмотрены определения некоторых величин радиационной защиты и даны новые названия для пересмотренных величин.[8] Некоторые регулирующие органы, в частности Международный комитет мер и весов (CIPM) и США Комиссия по ядерному регулированию продолжают использовать старую терминологию коэффициентов качества и эквивалента дозы, даже несмотря на то, что основные расчеты изменились.[9]

Будущее использование

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

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 в качестве более подходящей величины для ограничения детерминированных эффектов для хрусталика глаза, кожи, рук и ног.[10]

Эти предложения должны будут пройти следующие этапы:

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

Единицы

В Единица СИ меры эквивалентной дозы зиверт, определяемый как один Джоуль на кг.[11] В Соединенных Штатах рентгеновский эквивалент человека (rem), равный 0,01 зиверта, все еще широко используется, хотя регулирующие и консультативные органы поощряют переход на зиверт.[12]

Связанные количества

Ограничение расчета эквивалентной дозы

Эквивалентная доза ЧАСТ используется для оценки стохастического риска для здоровья из-за внешних радиационных полей, которые равномерно проникать сквозь 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, дополнительное количество дозы называется эффективная доза необходимо использовать для учета различной чувствительности различных органов и тканей к радиации.

Связь с ожидаемой дозой

Хотя эквивалентная доза используется для стохастических эффектов внешнего излучения, аналогичный подход используется для внутреннего или ожидаемая доза. 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 Т(т) представляет собой 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 интеграции в годах.[13]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 ".[14]

Эквивалентная доза V эквивалент дозы

Нет путаницы между эквивалентная доза и эквивалент дозы. Действительно, это одни и те же концепции. Хотя определение CIPM гласит, что линейная функция передачи энергии ICRU используется при расчете биологического эффекта, ICRP в 1990 г. [15] разработали «защитные» величины доз, названные эффективный и эквивалент дозы, которые рассчитываются на основе более сложных вычислительных моделей и отличаются отсутствием фразы эквивалент дозы на их имя.

До 1990 г. МКРЗ использовала термин «эквивалент дозы» для обозначения поглощенной дозы в точке, умноженной на коэффициент качества в этой точке, где коэффициент качества был функцией линейная передача энергии (ПОЗВОЛЯТЬ). 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, для которых используется Q для расчета, и следующие определения определены как таковые ICRU и ICRP:

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

В США есть и другие величины доз с другими названиями, которые не являются частью системы количеств МКРЗ.[16]

Использование старых факторов

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

В Международный комитет мер и весов (CIPM) и США Комиссия по ядерному регулированию продолжать использовать старую терминологию коэффициентов качества и эквивалента дозы. Коэффициенты качества NRC не зависят от линейной передачи энергии, хотя и не всегда равны весовым коэффициентам излучения ICRP.[9] По определению NRC, эквивалент дозы - это «произведение дозы, поглощенной тканью, фактора качества и всех других необходимых модифицирующих факторов в интересующем месте». Однако из их определения эквивалента эффективной дозы очевидно, что «все другие необходимые модифицирующие факторы» исключают весовой фактор ткани.[17]Весовые коэффициенты излучения для нейтронов также различаются между NRC США и ICRP - см. Прилагаемую диаграмму.

Отчеты дозиметрии

Кумулятивная эквивалентная доза от внешнего облучения всего тела обычно сообщается работникам атомной энергетики на регулярной основе. дозиметрия отчеты.

В США обычно сообщают о трех различных эквивалентных дозах:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф 112
  2. ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф B50
  3. ^ «В 1991 году Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) [7] рекомендовала пересмотренную систему ограничения дозы, включая указание первичных предельные количества в целях радиационной защиты. Эти защитные величины практически не поддаются измерению »- Отчет МАГАТЭ по безопасности 16.
  4. ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф B64
  5. ^ Публикация 103 МКРЗ, глоссарий
  6. ^ а б «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.». Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 103. 37 (2–4). 2007. ISBN  978-0-7020-3048-2. Архивировано из оригинал 16 ноября 2012 г.. Получено 17 мая 2012.
  7. ^ Clarke, R.H .; Ж. Валентин (2009). «История МКРЗ и эволюция ее политики» (PDF). Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 109. 39 (1): 75–110. Дои:10.1016 / j.icrp.2009.07.009. Получено 12 мая 2012.
  8. ^ "Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 1990 г.". Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 60. 21 (1–3). 1991. ISBN  978-0-08-041144-6. Получено 17 мая 2012.
  9. ^ а б 10 CFR 20.1004. Комиссия по ядерному регулированию США. 2009 г.
  10. ^ «Использование эффективной дозы», Джон Харрисон. 3-й Международный симпозиум по системе радиологической защиты, октябрь 2015 г., Сеул.[1]
  11. ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN  92-822-2213-6, в архиве (PDF) из оригинала на 2017-08-14
  12. ^ Комиссия по ядерному регулированию. «Правила NRC: определения §34.3». Правительство США. Получено 2007-03-14.
  13. ^ Публикация 103 МКРЗ - Глоссарий.
  14. ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф 140
  15. ^ Публикация 60 МКРЗ опубликована в 1991 г.
  16. ^ - «Запутанный мир дозиметрии излучения» В архиве 2016-12-21 в Wayback Machine - М.А. Бойд, Агентство по охране окружающей среды США, 2009. Отчет о хронологических различиях между дозиметрическими системами США и МКРЗ.
  17. ^ 10 CFR 20.1003. Комиссия по ядерному регулированию США. 2009 г.

внешняя ссылка

  • 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.