- Загальні відомості
- Одиниці для вимірювання поглинутої дози опромінення
- Еквівалентна доза опромінення
- зіверт
- банановий еквівалент
- ефективна доза
- Вплив радіації на організм
- Радіація під час авіаперельотів
- Радіація в медицині
- Радіація в харчовій промисловості
- процес опромінення
- Проблеми з опроміненням харчових продуктів
- Вимірювання радіації
Неіонізуюче сонячне випромінювання. Парк Ретрей Марш (англ. Rattray Marsh). Міссіссога, Онтаріо, Канада.
Загальні відомості
Знаки, що попереджають про радіацію
Випромінювання буває іонізуючим і неіонізуючих. У цій статті мова піде про перший тип випромінювання, про його використання людьми, і про шкоду, яку воно приносить здоров'ю. Поглинена доза відрізняється від експозиційної дози тим, що вимірюється загальна кількість енергії, поглиненої організмом або речовиною, а не міра іонізації повітря в результаті наявності іонізуючого випромінювання в навколишньому середовищі.
Значення поглиненої і експозиційної дози схожі для матеріалів і тканин, які добре поглинають радіацію, але не всі матеріали - такі, тому часто поглинена і експозиційна дози радіації відрізняються, так як здатність предмета або тіла поглинати радіацію залежить від матеріалу, з якого вони складаються. Так, наприклад, лист свинцю поглинає гамма-випромінювання значно краще, ніж лист алюмінію тієї ж товщини.
Прилад для вимірювання гамма-радіації Гамма Сапієнс (англ. Gamma Sapiens) для смартфонів Андроїд
Одиниці для вимірювання поглинутої дози опромінення
Одна з найбільш широко використовуваних одиниць виміру поглиненої дози радіації - грей. Один грей (Гр) - доза радіації при поглинанні одним кілограмом матерії одного джоуля енергії. Це дуже велика кількість радіації, набагато більше, ніж зазвичай отримує людина під час опромінення. Від 10 до 20 Гр - смертельна доза для дорослої людини. Тому часто використовують десяті (децігреі, 0,1 Гр), соті (сантігрей, 0,01 Гр) і тисячні (мілліграм, 0,001 Гр) гріючи, поряд з більш маленькими одиницями. Один Гр - це 100 рад, тобто один радий дорівнює сантігрей. Незважаючи на те, що радий - застаріла одиниця, вона часто застосовується і зараз.
Кількість радіації, яке поглинає тіло, не завжди визначає кількість шкоди, що завдається тілу іонізуючим випромінюванням. Щоб визначити шкоду для організму, часто використовують одиниці еквівалентної дози.
Стоматологічні рентгенівські знімки
Еквівалентна доза опромінення
Одиниці для вимірювання поглинутої дози опромінення часто використовують в науковій літературі, але більшість неспеціалістів погано з ними знайомі. У ЗМІ частіше використовують одиниці еквівалентної дози опромінення. З їх допомогою легко пояснити, як радіація впливає на організм в цілому і на тканини зокрема. Одиниці еквівалентної дози опромінення допомагають скласти більш повну картину про шкоду радіації, так як при їх обчисленні враховують ступінь пошкодження, що наноситься кожним видом іонізуючого випромінювання.
Шкода, що наноситься тканин і органів тіла різними типами іонізуючого випромінювання, обчислюють за допомогою величини відносної біологічної ефективності іонізуючих випромінювань. Якщо на два однакових тіла діє випромінювання одного типу з однаковою інтенсивністю, то відносна ефективність і еквівалентна доза - рівні. Якщо ж типи радіаційного випромінювання різні, то і ці дві величини - різні. Наприклад, шкода, що наноситься бета-, гамма- або рентгенівськими променями - в 20 разів слабкіше, ніж шкода від опромінення альфа-частинками. Варто зауважити, що альфа-промені приносять шкоди організму тільки в тому випадку, якщо джерело випромінювання потрапив всередину організму. За межами організму вони практично безпечні, так як енергії альфа-променів не вистачає навіть для подолання верхнього шару шкіри.
Еквівалентну дозу опромінення обчислюють, помноживши поглинену дозу опромінення на коефіцієнт біологічної ефективності радіоактивних частинок, для кожного виду радіації. У прикладі, наведеному вище, цей коефіцієнт для бета-, гамма- і рентгенівських променів дорівнює одиниці, а для альфа-променів - двадцяти. Приклад одиниць еквівалентної дози радіації - банановий еквівалент і зіверт.
зіверт
У зіверт вимірюють кількість енергії, поглиненої тілом або тканинами певної маси під час радіаційного випромінювання. Для опису шкоди, який радіація завдає людям і тваринам, також зазвичай використовують зіверт. Наприклад, смертельна доза радіації для людей - 4 зіверт. Людини при такій дозі радіації іноді можна врятувати, але тільки якщо негайно почати лікування. При 8 зіверт смерть неминуча, навіть з лікуванням. Зазвичай люди отримують набагато менші дози, тому часто використовують мілізіверт і мікрозіверта. 1 мілізіверт дорівнює 0,001 зіверт, а 1 мікрозіверта - 0,000001 зіверт.
банановий еквівалент
Доза одного бананового еквівалента дорівнює 0,1 мікрозіверта
У банановому еквіваленті вимірює дозу радіації, яку людина отримує, коли з'їдає один банан. Цю дозу також можна виразити в зіверт - один банановий еквівалент дорівнює 0,1 мікрозіверта. Банани використовують тому, що в них міститься радіоактивний ізотоп калію, калій-40. Цей ізотоп зустрічається і в деяких інших продуктах. Деякі приклади вимірювань в банановому еквіваленті: рентген у стоматолога еквівалентний 500 бананів; мамограма - 4000 бананів, а смертельна доза радіації - 80 мільйонам бананів.
Не всі згодні з використанням бананового еквівалента, так як радіація різних ізотопів по-різному впливає на організм, тому порівнювати ефект калію-40 з іншими ізотопами - не зовсім правильно. Також, кількість калію-40 регулюється організмом, тому коли його кількість в організмі збільшується, наприклад, після того, як людина з'їла кілька бананів, організм виводить зайву калій-40, щоб підтримувати баланс кількості калію-40 в організмі постійним.
ефективна доза
Описані вище одиниці використовують, щоб визначити кількість радіації, яке подіяло нема на організм в цілому, а на певний орган. При опроміненні різних органів ризик захворювання на рак - різний, навіть якщо поглинена доза опромінення - однакова. Тому, щоб дізнатися шкоду, завдану організму в цілому, якщо опромінений тільки певний орган, використовують ефективну дозу радіації.
Ефективну дозу знаходять, множачи поглинену дозу опромінення на коефіцієнт тяжкості радіаційного опромінення для цього органу або тканини. Дослідники, які розробили систему обчислення ефективної дози, використовували інформацію не тільки про ймовірність раку при опроміненні, а й про те, як коротшатиме і погіршиться життя пацієнта через опромінення і супутнього йому раку.
Як і еквівалентну дозу, ефективну дозу також вимірюють в зіверт. Важливо пам'ятати, що коли говорять про радіацію, яка вимірюється в зіверт, мова може йти або про ефективну, або про еквівалентній дозі. Іноді це зрозуміло з контексту, але не завжди. Якщо про зіверт згадують в ЗМІ, особливо в контексті про аварії, катастрофи, і нещасні випадки, пов'язаних з радіацією, то найчастіше мається на увазі еквівалентна доза. Дуже часто у тих, хто пише про такі проблеми в ЗМІ, недостатньо інформації про те, які ділянки тіла вражені або будуть вражені радіацією, тому і обчислити еквівалентну дозу неможливо.
Знак, що попереджає про іонізуючої радіації
Вплив радіації на організм
Іноді можна оцінити збиток, що наноситься організму радіацією, знаючи поглинену дозу опромінення в греях. Наприклад, радіацію, якій піддається пацієнт під час локальної променевої терапії, вимірюють саме в греях. У цьому випадку також можна визначити, як вплине таке локалізоване опромінення на організм в цілому. Загальна кількість поглиненої радіації протягом радіотерапії зазвичай високо. Коли ця величина перевищує 30 Гр, то можливо пошкодження слинних і потових, а також інших залоз, що викликає сухість у роті, і інші неприємні побічні ефекти. Загальні дози, що перевищують 45 Гр, руйнують волосяні фолікули, що призводить до необоротного випадання волосся.
Важливо пам'ятати, що навіть коли загальна доза поглиненої радіації досить висока, ступінь пошкодження тканин і внутрішніх органів залежить від загальної кількості часу поглинання радіації, тобто від інтенсивності поглинання. Так, наприклад, доза в 1 000 радий або 10 Гр смертельна, якщо отримана протягом декількох годин, але вона може навіть не викликати променеву хворобу, якщо отримана протягом більш тривалого часу.
Навчально-тренувальний реактивний літак «L-29 Дельфін», побудований на заводі «Аеро» в 1960-х і використовувався у військово-повітряних силах країн, Варшавського Договору. Фестиваль «Крила і колеса» 2009 року (англ. Wings and Wheels) в Торонто, Канада.
Радіація під час авіаперельотів
Чим більше висота над рівнем моря, тим вище рівень радіації, так як космічна радіація сильніше, ніж земна. На Землі вона - 0,06 мікрозіверта на годину, але на висотах польоту на крейсерській швидкості вона збільшується приблизно в 100 разів, тобто до 6 мікрозівертів на годину.
Загальну еквівалентну дозу радіації можна знайти наступним чином. Згідно з інформацією на сайті Канадських авіаліній Air Canada, в середньому їх пілоти проводять в повітрі приблизно 80 годин на місяць або 960 годин на рік. Стільки ж в середньому проводять бортпровідники в Аерофлоті, згідно їх вебсайту. Помноживши цей годинник на рівень радіації, отримуємо 5760 мікрозівертів, тобто 5,76 мілізіверта на рік. Це трохи нижче опромінення, отриманого під час комп'ютерної томографії грудної клітини (7 мілізіверт). Опромінення, що отримується пілотами - десята частина максимально допустимої річної дози, яку можуть отримати працівники на небезпечних виробництвах в США.
Ці цифри засновані на радіації на висотах польоту з крейсерською швидкістю, проте експозиційна доза, отримана насправді, може відрізнятися в залежності від того, на яких висотах літає той чи інший пілот. Також, правила безпеки відрізняються в різних країнах, і пілоти можуть перебувати в повітрі більше, або менше, залежно від правил їх авіакомпанії. Ця доза - тільки радіація, отримана під час роботи, але пілоти, як і всі люди, посмикати додаткового опромінення в повсякденному житті. Для жителів Північної Америки ця додаткова радіація - близько 4 мілізіверт на рік.
Будь-яке опромінення, зокрема космічне, підвищує ризик захворювання на рак. Ризик є і для дітей, якщо до їх зачаття батько або мати піддавалися впливу радіації. Також існує ризик, якщо мати ще ненародженої дитини під час вагітності працювала пілотом або бортпровідником. Таке опромінення збільшує ймовірність дитячого раку, а також аномалій в розвитку і психіці.
Радіація в медицині
Радіацію використовують в медицині і харчовій промисловості. З її допомогою знищують ДНК і клітини бактерій, вірусів, а також ракові клітини.
Крім описаної вище локалізованої променевої терапії, радіацію використовують для стерилізації медичних інструментів і приміщень. Їх піддають опроміненню, щоб знищити бактерії і віруси. Зазвичай інструменти упаковують в герметичні пакети, щоб вони залишалися стерильними і після стерилізації. Занадто великі дози радіації руйнують матеріали, навіть метал, тому дози радіації строго обмежені.
Опромінена птах. Міжнародний знак «радура».
Радіація в харчовій промисловості
Властивість радіації руйнувати ДНК використовують у харчовій промисловості, для дезінфекції продуктів харчування і збільшення терміну їх зберігання. Радіація вбиває або робить нездатними до розмноження ряд мікроорганізмів, наприклад кишкову паличку. У деяких країнах заборонено опромінення деяких або всіх продуктів харчування, в той час як в інших країнах - навпаки вимагають, щоб продукти харчування, в цю країну імпортовані, були опромінені. Наприклад, в США така вимога - до всіх овочів і фруктів, особливо - до фруктів з тропічних країн. Перед експортом їх опромінюють, щоб запобігти поширенню дрозофіл.
Опромінення продуктів харчування також уповільнює деякі біохімічні процеси за участю ферментів. При цьому зростання або достигання фруктів і овочів стає більш повільним, що продовжує термін зберігання продуктів. Це зручно, наприклад, при транспортуванні продуктів харчування на великі відстані і дозволяє продуктам довше зберігатися на складах або в магазинах.
процес опромінення
У харчовій промисловості найчастіше використовується радіоізотоп кобальту, кобальт-60. Дослідники в області опромінення продуктів харчування постійно працюють над тим, щоб знайти оптимальний рівень радіації, досить високий, щоб убити мікроорганізми, але такий, при якому збережуться смакові якості продуктів. На даний момент більшу частину продуктів опромінюють дозою до 10 кГр (або 10 000 Гр), але ця доза може бути від 1 до 30 кГр, в залежності від продукту.
Для стерилізації продуктів таким способом використовують гамма-або рентгенівські промені, а також опромінення потоком електронів. Їду, в основному запаковану, подають на конвеєрній стрічці через приміщення, де відбувається опромінення. Цей процес нагадує дезінфекцію медичних інструментів. Різні типи іонізуючого випромінювання проникає в продукти харчування на різну глибину, тому тип іонізуючого випромінювання залежить від виду опромінюються продуктів. Наприклад, гамбургери опромінюють пучком електронів, а якщо потрібна більш глибока проникність, наприклад, для дезінфекції м'яса птиці, використовують рентгенівські промені.
Проблеми з опроміненням харчових продуктів
При опроміненні продуктів харчування вони не стають радіоактивними, тому основна проблема - не в цьому. Багато проти опромінення продуктів тому, що для цього необхідно виготовити, безпечно перевезти, а також безпечно експлуатувати радіаційні ізотопи. Це не завжди виходить, тому в новинах іноді можна побачити повідомлення з різних країн про неполадки, аварії, витоки радіоактивних речовин та інших проблемах на підприємствах, де проводиться опромінення продуктів харчування.
Інша проблема в тому, що повсюдне використання опромінення продуктів харчування може привести до зниження санітарних вимог на м'ясокомбінатах та інших підприємствах, де обробляють і виробляють продукти харчування. Критики вважають, що навіть зараз опромінення призводить до того, що комбінати харчування замінюють їм належну обробку продуктів харчування, а також до того, що споживачі втрачають пильність і не дотримуються правил безпеки при приготуванні страв. Опромінення також може погіршити поживні властивості їжі, так як воно вбиває корисну мікрофлору, потрібну для здорової роботи шлунка, і руйнує вітаміни. Деякі вчені також вважають, що радіація збільшує відсоток канцерогенних і токсичних речовин в їжі.
Радіометр «Терра»
У багатьох країнах дозволено опромінення тільки спецій і сушених трав. Однак атомна промисловість лобіює опромінення продуктів харчування, щоб розширити опромінення м'яса, зерна, фруктів та овочів і продати більше використовуваних для цього радіоізотопів.
Країни, в яких дозволено опромінення харчових продуктів, зазвичай вимагають від виробників, щоб ті друкували на упаковці опромінених продуктів зображений на ілюстрації символ Radura, або іншим способом вказувати, що продукт піддавався опроміненню. Проблема в тому, що законодавства деяких країн, наприклад США, не вимагають цю інформацію, якщо оброблений таким чином продукт - складова частина напівфабрикату (наприклад, оброблене м'ясо всередині пельменів). Також часто не вимагають від ресторанів повідомляти покупців, що кухарі використовують такі продукти. В результаті споживачі втрачають право вибору, чи купувати їм продукти, оброблені радіацією. До того ж, опромінення - дорога процедура, і продукти, оброблені таким способом, коштують дорожче, ніж необроблені.
Вимірювання радіації
Від людей, які під час роботи піддаються впливу радіації, зазвичай вимагають, щоб вони носили дозиметри. Це спеціальні пристрої, які визначають загальну сумарну дозу радіації, а також повідомляють користувачам, коли ця доза перевищує дозволену. Деякі люди використовують на роботі дозиметри для власної безпеки. Це космонавти, працівники атомних електростанцій, лікарі, що займаються радіотерапією або радіоізотопної діаностіка, а також ті, хто займається дезактивацією. Сумарні дози зазвичай вимірюються в зіверт. Незважаючи на суворі правила в роботі з радіоактивними речовинами, в деяких країнах до недавнього часу або не проводили суворий контроль їх дотримання, або до цих пір ці правила не дотримуються. Наприклад, учасники подій з ліквідації наслідків вибуху на Чорнобильській АЕС згадують, що добові дози ліквідаторів, записані в облікові книги, були засновані не на свідченнях дозиметрів, а на зразкових оцінках радіації на ділянці, куди ліквідатори були спрямовані в цей день працювати. Це призводило до запису неправильних доз, так як навіть на одному маленькому ділянці рівні радіації можуть сильно відрізнятися.
література
Автор статті: Kateryna Yuri
Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолій Золотков
Ви маєте труднощі в перекладі одиниці виміру з однієї мови на іншу? Колеги готові вам допомогти. Опублікуйте питання в TCTerms і протягом декількох хвилин ви отримаєте відповідь.
