Тест

Единицы измерения радиоактивности и доз ионизирующего

излучения

В октябре 1960 г. в Париже Генеральная конференция по мерам и весам приняла
Международную систему единиц, сокращенно обозначаемуюSI (SystemInternational),в русском
варианте СИ (Система интернациональная). Она была введена в СССР с 1 января 1963 г. в качестве
государственного стандарта (ГОСТ).

В соответствии с Международной системой единиц с 1 июля 1964 г. в СССР введены единицы
измерения в области радиоактивности и ионизирующего излучения, которые должны применяться
во всех областях науки и техники. До 1980 г. ГОСТ допускал применение внесистемных единиц. В
научно-технической литературе эти единицы встречаются до сих пор, поэтому необходимо знать и
те и другие, а также соотношения между ними.

Количество радиоактивного вещества измеряется не только единицами массы (грамм,
миллиграмм и т. п.), но и активностью, которая равна числу ядерных превращений (распадов) в
единицу времени. Чем больше ядерных превращений испытывают атомы данного вещества в
секунду, тем больше его активность. Поскольку скорость распада радионуклидов различна,
одинаковое весовое количество радиоактивных изотопов имеет разную активность.

Единицей активности в СИ служит распад в секунду (расп/с). Этой единице присвоено
наименование беккерель — Бк(Bq), 1 Бк = 1 расп/с.

Наиболее употребительной внесистемной международной единицей является кюри - Ки(Cu), 1
Ки = 3,7- 10¹⁰Бк, что соответствует активности 1 г радия. Массы радионуклидов, соответствующие
единице активности, обратно пропорциональны скорости их распада.

Кюри очень большая величина, поэтому обычно употребляют дольные единицы:

пикокюри, 1 пКи = 1 • 10^-12Ки = 3,7 • 10^-2Бк,

нанокюри, 1 нКи = 1 • 10^-9Ки = 3,7 • 10 Бк,

микрокюри, 1 мкКи = 1 • КГ Ки = 3,7 • 10⁴Бк,

миликюри, 1 мКи = 1 • 10^-3Ки = 3,7 • 10⁷Бк,

килокюри, 1 кКи = 1 • 10³Ки = 3,7 • 10¹³,

мегакюри, 1 МКи = 1 • 10⁶Ки = 3,7 • 10¹⁶Бк.

Беккерель, напротив, очень маленькая величина, поэтому часто употребляют кратные единицы:

килобеккерель, 1 кБк = 10³Бк,

мегабеккерель, 1 МБк = 10^бБк,

гигабеккерель, 1 ГБк = 10⁹Бк,

терабеккерель, 1 ТБк = 10¹²Бк,

петабеккерель, 1 ПБк = 10¹⁵Бк,

эксабеккерель, 1 ЭБк = 10¹⁸Бк.

Приставки и множители для образования десятичных кратных и дольных единиц представлены в
таблице. Присоединение двух приставок к простому наименованию единицы не допускается. Для пересчета
числовых значений активности, выраженных в беккерелях, в кюри и наоборот, используют специальные

Пример к табл. 3: пересчитать, чему будет соответствовать во внесистемных единицах
активность, равная 59 кБк. Из таблицы следует, что 59 кБк = 1594 нКи, или около 1,6 мкКи.

Пример к табл. 4: пересчитать, чему будет соответствовать в СИ активность, равная 8,3 мкКи.
Из таблицы следует, что 83 мкКи = 3071 кБк, поэтому 8,3 мкКи = 307,1 кБк.

В 1946 г. американские ученые Э. Кондон и Л. Куртис предложили новую единицу активности
— резерфорд, 1 Рд = 106 расп/с. Несмотря на удобство этой единицы при расчетах, она не была
признана международной и в литературе встречается редко.

Для практических целей удобно использовать коэффициенты перевода одних единиц измерения
активности в другие, приведенные в табл. 5.

Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется величиной удельной
активности, т. е. активностью, приходящейся на единицу массы. Единицами концентрации
являются Ки/т, мКи/г, кБк/кг и т. п. Объемная концентрация в жидких или газообразных веществах
обычно выражается в Ки/м³, Бк/л (см³, мл и т. д.). Встречаются и менее известные и редко
используемые в настоящее время внесистемные единицы эман и махе:

1 эман = 1 • 10¹⁰ Ки/л воздуха или воды = 3,7 Бк/л,

1 махе = 3,64 эман = 3,64 • 10¹⁰ Ки/л = 13,47 Бк/л,

1 эман = 0,275 махе.

Для характеристики радиоактивного загрязнения территории используют основные единицы
активности, отнесенные к единице площади: Ки/км² или Бк/м², 1 Ки/км² = 3,7-10⁴ Бк/м².
Этими единицами измеряют плотность радиоактивного загрязнения.

Для количественной характеристики содержания стронция-90 в различных биологических
объектах иногда применяется стронциевая единица. Стронций является химическим аналогом
кальция, поэтому при расчетах удобно пользоваться величиной, характеризующей отношение
стронция-90 к кальцию в исследуемом биологическом объекте (почве, растительности, пищевых
продуктах, костной ткани и т. д.). Одна стронциевая единица (с. е.) соответствует концентрации 1
пКи (37 мБк) стронция-90 на 1 г кальция. Аналогично для количественной характеристики цезия-
137, являющегося химическим аналогом калия, употребляется цезиевая единица. Одна цезиевая
единица (ц. е.) соответствует концентрации 1 пКи (37 мБк) цезия-137 на 1 г калия. В литературе
иногда упоминается тритиевая единица (т. е.), 1 т. е. = 3,26 пКи/л (120,6 мБк/л).

Стронциевая единица, цезиевая единица и тритиевая единица также не предусмотрена
Международной системой единиц.

Важнейшее свойство ядерного излучения — его способность вызывать ионизацию атомов и
молекул, в связи с чем его называют ионизирующим излучением. Биологическое действие
ионизирующего излучения на организм обусловлено ионизацией и возбуждением атомов и молекул
биологической среды. В результате взаимодействия излучения с биологической средой живому
организму передается определенная величина энергии. Часть поступающего излучения, которая
пронизывает облучаемый объект (без поглощения), не оказывает на него действия.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше
энергии оно передаст тканям. Для характеристики этого показателя используется понятие
поглощенной дозы, т. е. величины энергии, поглощенной единицей массы (объема) облучаемого
вещества.

Организм может получить дозу от любого источника ионизирующего излучения независимо от
того, находится ли он вне организма (внешнее облучение) или внутри него в результате попадания с
пищей, водой или воздухом (внутреннее облучение). Расчет дозы зависит от размера облученного
участка и его расположения в организме, количества организмов, подвергшихся облучению,
продолжительности облучения.

Поскольку поглощенная энергия расходуется на ионизацию атомов и молекул, составляющих
вещество, для ее измерения необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся при
облучении. Однако измерить ионизацию непосредственно в глубине тканей живого организма
очень трудно. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-
излучения, действующего на объект, определяют т. н. экспозиционную дозу, которая характеризует
ионизационную способность рентгеновского и гамма-излучения в воздухе. Зная величину
экспозиционной дозы, можно с помощью соответствующих коэффициентов рассчитать значение
поглощенной дозы. Экспозиционную дозу определяют по ионизирующему действию излучения в
определенной массе воздуха и только если энергия рентгеновского и гамма-излучения находится в
диапазоне от десятков кэВ до 3 МэВ.

За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц принят кулон на
килограмм — Кл/кг(C/kg),т. е. такая экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения, при
которой сопряженная корпускулярная эмиссия в килограмме сухого воздуха производит ионы,
несущие заряд в один кулон электричества каждого знака. На практике часто применяется принятая
в 1928 г. внесистемная единица рентген - Р(R), 1 Р = 2,58 • 10^-4Кл/кг. Рентген - это поглощенная
энергия (0,114 эрг/см³), которая в 1 см³ воздуха при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст.
приводит к образованию 2,08 • 10⁹пар ионов, несущих суммарный заряд в 1 электростатическую
единицу электричества каждого знака. При дозе ионизирующего излучения в воздухе, равной 1 Р,
поглощенная энергия в воздухе в расчете на 1 г составляет 88 эрг, а в мягких тканях в расчете на 1 г

92—97 эрг.

В начале 1950-х гг. стало очевидно, что единица рентген не может обеспечить решение всех
метрологических и практических задач радиологии и необходима универсальная (для всех видов
ионизирующего излучения) единица для определения физического эффекта облучения в любой
среде, в частности, в биологических тканях. Такой единицей стал рад - внесистемная междуна-
родная единица поглощенной дозы.

Единица рад (англ.rad -radiationabsorbeddose) - поглощенная доза любого вида иони-
зирующего излучения, при которой в 1 г массы вещества поглощается энергия излучения, равная
100 эрг, 1 рад = 100 эрг/г = 10^-2Дж/кг.

За единицу поглощенной дозы в Международной системе единиц принят джоуль на килограмм
(Дж/кг), т. е. такая поглощенная доза, при которой в 1 кг массы облученного вещества поглощается
1 Дж энергии излучения. Этой единице присвоено наименование грей - Гр(Gy), 1 Гр = 1 Дж/кг =
100 рад.

В лучевой терапии часто используют понятие интегральной дозы, т. е. энергии, суммарно
поглощенной во всем объеме объекта. Интегральная доза измеряется в джоулях, 1 Гр • кг = 1 Дж. Но
эта величина не учитывает того, что биологические эффекты при облучении живых организмов
зависят не только от дозы, но и от качества излучения, которое определяется линейной плотностью
ионизации (линейная передача энергии — ЛПЭ). Чем выше плотность ионизации, тем больше
степень биологического повреждения. Для учета этого явления был введен коэффициент качества к.
Для рентгеновского, бета- и гамма-излученияk = 1. Для альфа-излученияk = 20, для нейтронного

излучения к = 10. Доза, учитывающая биологическую эффективность ионизирующего излучения,
называется эквивалентной поглощенной дозой и равна поглощенной дозе, умноженной на
соответствующий коэффициент качества.

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр(rem)— биологический эквивалент
рентгена, 1 бэр = 1 • 10^-2Дж/кг. В СИ единица эквивалентной дозы — зиверт — Зв(Sv),1 Зв = 100
бэр.

Из определения следует, что при к =1эквивалентная доза, равная 1Зв, реализуется при
поглощенной дозе 1 Гр. Если к Ф 1, эквивалентная доза 1 Зв создается при поглощенной дозе,
равной 1 Гр/к.

Как правило, эквивалентную дозу используют только для целей радиационной безопасности до
значений, не превышающих 0,25 Зв (25 бэр), при кратковременном воздействии излучения на
биологический объект.

Следует учитывать также, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны к
излучению, чем другие. Напр., при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака легких
более вероятно, чем рака щитовидной железы, а облучение половых желез особенно опасно
вследствие риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей также
следует рассчитывать с разными коэффициентами (0,12 — для красного костного мозга; 0,03 — для
костной ткани; 0,03 — для щитовидной железы; 0,15 — для молочной железы; 0,12 — для легких;
0,25 — для яичников; 0,30 — для других тканей).

Умножив эквивалентные дозы всех органов и тканей на соответствующие коэффициенты и
просуммировав их, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект
облучения для организма, которая также измеряется в зивертах.

Приведенные выше понятия описывают дозу, получаемую человеком индивидуально.
Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы для данной группы людей за
данный промежуток времени, придем к понятию коллективной (популяционной) эффективной
эквивалентной дозы, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв). Коллективную эффективную
эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного
источника за все время его действия, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной
эквивалентной дозой. Такая иерархия на первый взгляд может показаться слишком сложной, однако
она представляет собой логически последовательную систему и позволяет рассчитывать
согласующиеся или сопоставимые друг с другом дозы ионизирующего излучения.

В биологическом отношении важно знать не просто дозу ионизирующего излучения, которую
получил облучаемый объект, а дозу, полученную в единицу времени. Чем больше мощность дозы,
тем быстрее растет доза излучения.

Для экспозиционной дозы в СИ единица мощности дозы — ампер на килограмм

(А/кг), внесистемная единица — рентген в час (Р/ч) или рентген в минуту (Р/мин) и ее
производные, напр. микрорентген в час (мкР/ч), миллирентген в минуту (мР/мин). Для
поглощенной дозы соответственно — грей в секунду (Гр/с), рад в секунду (рад/с), а для
эквивалентной — зиверт в секунду (Зв/с), бэр в секунду (бэр/с). Соотношение между единицами СИ
и внесистемными единицами измерения представлено в таблице 6.