Современная система дозиметрических величин и ее практическое применение

1. Лекция 4 Современная система дозиметрических величин и ее практическое применение

Обеспечение радиационной безопасности
персонала при эксплуатации АЭС
Лекция 4
Современная система
дозиметрических величин и ее
практическое применение

2. Содержание

Введение
4.1. Физические основы
эквидозиметрических величин
4.2. Величины для оценки вероятности
развития эффектов излучения
4.3. Величины для определения требований
к состоянию радиационной
безопасности
4.4. Величины для демонстрации
соответствия условий использования
источников требованиям обеспечения
радиационной безопасности
Заключение
2

3. Введение

Цель защиты предотвращать возникновение
детерминированных эффектов у отдельных лиц путем
поддержания доз на уровне ниже соответствующего
порога и обеспечивать, чтобы принимались все
разумные меры с целью уменьшения возникновения
стохастических эффектов у населения в настоящее
время и в будущем.
Цель безопасности обеспечить защиту отдельных
лиц, общества и окружающей среды от нанесения им
вреда путем создания и поддержания эффективных
средств защиты против радиологических опасностей,
связанных с источниками.
Цель дозиметрии характеризовать условия
облучения в терминах физических величин,
необходимых для использования в оценках риска.
3

4.

4.1. Физические основы
эквидозиметрических величин
4

5. Радиационный риск

Риск – вероятность возникновения
определенного эффекта.
Рассматриваются следующие
эффекты:
детерминированные;
стохастические (регистрируемые);
стохастические (необнаруживамые).
5

6. Риск фатальных эффектов

6

7. Концепция дозы излучения

Эффект
Плотность
передачи энергии
Ионизация
7

8. Поглощенная доза в органе

Средняя поглощенная
доза в органе или
ткани –
физическая основа
эквидозиметрических
величин
DT ,R
T ,R
mT
- концентрация энергии,
переданной ионизирующим
излучением ткани органа
8

9. Доза в органе

DT
Доза в
органе Т
Все тело
Органы
дыхания
Щитовидная
железа
9

10. Органы дыхания

10

11. Условный человек

Масса органа, г
Взрослый
Щитовидная
железа
Легкое
Печень
Толстый
кишечник
Красный
костный
мозг
Все тело
5 лет
1 год
20
3.4
1.8
1 200
300
150
1 800
370
570
120
330
50
1 170
340
150
73000 19000 1000011

12. Характеристики качества излучения

Эффект
RBET,R
wR
QR(L)
Конкретный эффект в
органе T от действия
излучения вида R
Любой стохастический
эффект излучения
вида R в любом органе
Зависимость «wR –
качество излучения»
Излучение
Испущенное
источником
Испущенное
источником
Действующее
в точке
12

13. 4.2. Величины для оценки вероятности развития эффектов излучения

14. Опыт реагирования на аварии

14

15. Риск развития детерминированных эффектов

(t ), RBE }
PT ,R 1 exp BT { ,D
T ,R
T ,R
Определяется
длительностью облучения, ;
историей облучения, представленной
зависимостью мощности дозы
облучения органа-мишени от времени t
Для оценки риска недостаточно информации
о накопленной дозе
15

16. ОБЭ - взвешенная доза

Величина:
Назначение:
Определение:
ОБЭ – взвешенная доза, ADT
оценка развития
детерминированных эффектов
при облучении органа T
ОБЭ – взвешенная доза –
произведение дозы в органе на
коэффициент ОБЭ излучения
AD T DT ,R RBET ,R
R
Единица:
грэй-эквивалент (Гр-экв)
16

17. Коэффициент относительной биологической эффективности

Эффект: орган
Пневмония:
альвеолярный
отдел органов
дыхания
Кишечный
синдром:
тонкий/
толстый
кишечник
Облучение
RBET,R
Фотоны
Нейтроны
Внутреннее: бетаВнутреннее: альфаФотоны
Нейтроны
Внутреннее: бета-
1
3
1
7
1
3
1
Внутреннее: альфа-
0
17

18. Оценивание детерминированных эффектов излучения

ADT
18

19. Изучение смертности от радиогенного рака

47 лет наблюдения (1950-1997)
Обнаружено: 9 335 фатальных
твердых раков
Ожидалось: ~8 895 фатальных
твердых раков
~440 раков (5%)
можно связать с
действием
радиации
19

20. Риск развития стохастических эффектов

PT ,R (g, s, t ) rT (a, s) [1 FT (DT ,R ,RBET ,R ) T (t, g, s)]
• rT(a,s) – фоновая частота возникновения рака
рассматриваемого типа Т у людей возраста a и
пола s, при этом a = t+g;
• FT(DT,R,RBET,R) – функция, определяющая дозовую
зависимость риска возникновения радиогенного
рака при воздействии излучения вида R;
• ζT(t,g,s) – функция, которая описывает влияние на
частоту возникновения радиогенного рака фактора
времени t, прошедшего после облучения,
возраста человека g в момент облучения и его
пола s.
20

21. Эквивалентная доза

Назначение:
оценить вероятность развития
стохастического эффекта в
результате облучения органа T
Определение: произведение средней
поглощенной дозы облучения
органа на взвешивающий
коэффициент излучения:
HT DT ,R w R
T ,R
Единица:
зиверт (Зв)
21

22. Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения

Излучение
Фотоны
wR
1
Электроны и
позитроны
1
Протоны
5
Альфачастицы
20
Излучение
wR
Нейтроны
En < 10 кэВ
5
10 – 100 кэВ 10
100 кэВ – 2 МэВ 20
2 – 20 МэВ 10
En > 20 МэВ
5
22

23. Характеристика облучения для оценивания стохастических эффектов

HT
23

24. 4.3. Величины для определения требований к состоянию радиационной безопасности

25. Эффективная доза

Назначение:
радиационное нормирование
Определение: произведение эквивалентных доз
облучения органов и
взвешивающих коэффициентов
ткани :
E HT w T
T
Единица:
зиверт (Зв)
25

26. Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов

Ткань/Орган
Гонады
Красный
костный мозг
Толстый
кишечник
Легкое
Молочная
железа
Пузырь
Желудок
wT
Ткань/Орган
wT
0.20
0.12
Печень
Пищевод
0.05
0.05
0.12
Щитовидная
железа
Вся кожа
Костные
поверхности
Остальные
Всего
0.05
0.12
0.05
0.05
0.12
0.01
0.01
0.05
1.0
26

27. Коллективная эффективная доза

Величина: коллективная эффективная
доза, S
Цель: оценка коллективного ущерба в
денежном выражении
Определение:
S
N
E
i
i 1
Единица: человеко-зиверт (чел-Зв)
27

28. Интегральная характеристика условий облучения

E
28

29. 4.4. Величины для демонстрации соответствия условий использования источников требованиям обеспечения радиационной безопасности

30. Определение индивидуальной дозы

Работнику
приписывается
величина дозы,
которую
получил бы
«стандартный
человек»,
выполняющий
ту же работу в
тех же
условиях.
30

31. Демонстрация соответствия

Годовая эффективная доза
соответствует сумме
индивидуального эквивалента дозы
внешнего облучения за календарный год
и
ожидаемой эффективной дозы
внутреннего облучения от поступления
радионуклидов за тот же период:
E HP (10) IInh eInh( )
I
Ing
e ( )
Ing
31

32. Величины радиологического мониторинга

Операционные дозиметрические величины,
используемые в мониторинге при
нормальной эксплуатации источника
излучения (в условиях малых доз):
- эквивалент дозы, Н;
- амбиентный эквивалент дозы, Н*(d);
- индивидуальный эквивалент дозы, Hp(d).
32

33. Тело человека в поле излучения

Тело облученного
человека искажает
поле ионизирующего
излучения,
падающего на него.
Первичное и
искаженные поля
излучения имеют
различные
дозиметрические
характеристики.
K
HP(d)
H*(d)
E
X
ADT
Вакуум
HT
Тело
человека
33

34. Контроль внешнего облучения

ОПЕРАЦИОННЫЕ
ВЕЛИЧИНЫ
амбиентный эквивалент
дозы, H*(d)
индивидуальный
эквивалент дозы, Hp(d)
ИЗМЕРЕНИЕ
НОРМИРУЕМЫЕ
ВЕЛИЧИНЫ
эквивалентная доза в
органе, HT
эффективная доза, E
СРАВНЕНИЕ С ПРЕДЕЛОМ
34

35. Эквивалент дозы

Величина: эквивалент дозы, H
Цель: оценка облучения человека в
поле внешнего изучения в
терминах измеряемых величин
для радиологического
мониторинга
Определение
H DR QR
R
Единица СИ: зиверт (Зв)
35

36. Коэффициент качества излучения

Коэффициент качества излучения
определяется как функция от линейной
передачи энергии L в жидкой воде
Q(L)
Диапазон ЛПЭ,
кэВ/мкм в воде
1
L 10
0.32 L- 2.2
10 L 100
300/(L)1/2
100 L
36

37. Коэффициент ожидаемой эффективной дозы

Назначение:
демонстрация соответствия
требованиям обеспечения
радиационной безопасности в
случае внутреннего облучения
Определение: произведение временных
интегралов мощностей
эквивалентных доз облучения
органов и wТ при поступлении 1 Бк:
e( ) w T hT (t )dt
T
Единица:
0
зиверт на беккерель (Зв/Бк)
37

38. Система дозиметрических величин

38

39. Заключение

39