Завдання для студентів на практичне заняття №10 «Дозиметрія іонізуючого випромінювання. Методи реєстрації іонізуючих випромінювань »
Мета заняття. Закріпити знання отримані на лекції на тему «Дозиметрія іонізуючого випромінювання». Використовувати ці знання для вирішення завдань по даній темі.
Питання теорії (вихідний рівень)
Поглинена, експозиційна, еквівалентна дози. Зв'язок між ними і одиниці їх виміру. Ефективна еквівалентна доза, коефіцієнти радіаційного ризику, колективна доза.
Пристрій дозиметрів і радіометрів. Визначення потужності експозиційної дози. Природний радіаційний фон. Методи розрахунку поглиненої і еквівалентної доз при зовнішньому опроміненні.
Біологічний і ефективний періоди напіввиведення радіонуклідів з організму. Закон зміни активності радіонуклідів в організмі. Методи розрахунку еквівалентної дози внутрішнього опромінення при одноразовому надходженні радіонуклідів в організм.
Методи розрахунку поглиненої і еквівалентної доз, отриманих при безперервному надходженні радіонуклідів в організм
Лічильники радіоактивного випромінювання людини.
Вивчення дозиметричної і радіометричної апарату-ри.
1.Ответіть на питання.
Завдання по темі для відповідей у дошки і самостійного рішення.
Тілом масою т = 60 кг протягом 6 годин була поглинена енергія Е = 1 Дж Знайдіть поглинену дозу і потужність дози в одиниця СІ і у позасистемних одиницях.
В m = 10 г тканини поглинається 109 α-частинок з енергією близько Е = 5 МеВ. Знайдіть поглинену та еквівалентну дози. Коефіцієнт якості k для α-частинок дорівнює 20.
Потужність експозиційної дози γ-випромінювання на відстані r = 1 м від точкового джерела становить Р = 2,15х10-7 Кл / кг. Визначте мінімальну відстань від джерела, на якому можна щодня працювати по 6 год без захисту. Гранично допустимої еквівалентною дозою при професійному опроміненні счітать- 5-10-2Дж / кг протягом року. Поглинання γ-випромінювання повітрям не вчи-ють.
Середня потужність експозиційної дози опромінення в рент-геновском кабінеті дорівнює 6,45- 10-12 Кл / (кг-с). Лікар на-ходиться протягом дня 5 ч в цьому кабінеті. Яка його доза опромінення за 6 робочих днів?
У скільки разів енергія, поглинена 1 см? м'язової тканини при дозі опромінення в 1 р, буде перевищувати енергію, поглинену 1 еж3 повітря, якщо ефективні атомні номери (порядковий но-заходів елемента, 1 г якого поглинає ту ж енергію випромінювання, що і 1 г складного речовини при одина-кових умовах опромінення ) тканини і повітря при-мірно рівні?
Чому по дозі, яка вимірюється в повітрі, для рентгенівського або γ-випромінювання, можна приблизно судити про енергію, поглиненої тканинами організму?
2 г живої тканини поглинули 1010 протонів з енергією 4 МеВ. Висловити поглинену енергію в радах і берах. Відносна біологічна ефекти-вність (ОБЕ) протонів дорівнює 10.
Для людини смертельна доза при опромінення-ченіі всього тіла рентгенівськими або γ-променями 600 rad. Чи є визначальним чинником у припиненні життєвих процесів в організмі теп-ловое дію випромінювання? Питому теплоємність тіла в середньому вважати рівною 3,33 кДж / (кг * град).
Дозиметр на відстані х від препарату дає показання Р, а показання цього дозуюч-метра на відстані г від зразкового препарату, що містить М грам-еквівалентів радію, так само Р0. Визначити активність препарату 27Со60 в грам-еквівалентах радію.
Яку дозу створює препарат активністю 10 г-екв радію за 20 хв на відстані 1 м?
На якій відстані від препарату 27Со60 активністю 200 МКюрі необхідно перебувати, що-б доза за 6-годинний робочий день не перевищувала допустиму? Іонізаційна постійна кобальту 13,5 р-см2 / (ч-МКюрі).
Визначити активність радіоактивного пре-Параті 11Na24, якщо дозиметр, розташований на відстані 40 см від нього, протягом 30 хв показав дозу 0,25 р. Іонізаційна постійна натрію 18 р-см2 / (ч-МКюрі).
Визначити, у скільки разів збільшилася до-за на поверхні поля опромінення при рентгенотерапії, якщо опромінення помилково вироблялося з відстані 30 см замість розрахункового 40 см.
Визначити потужність дози у-випромінювання, що створюється .точечним джерелом 27Со60 актив-ністю 800 мг / екв радію на відстані 20 см.
Іонізація, створювана космічними лу-чами на рівні моря на 50 ° північної широти, 2,74 пар іонів / (см3- сек). Визначити дозу опромінення (в р) за тиждень. Порівняти цю дозу з гранично до-допустимих, що дорівнює 0,1 р.
Визначити потужність дози випромінювання препарату 27Со60, створювану їм на відстані 1,5 м, якщо з дня випуску препарату активністю 2 кюрі пройшло 40 місяців. γ-Постійна кобальту 13,5 р-см1! (ч-МКюрі).
Потужність дози γ-випромінювання на відстані 50 см від точкового джерела становить 0,1 р / хв. Скільки часу протягом робочого дня можна на-ходиться на відстані 10 м від джерела, якщо пре-но допустима доза за робочий день не повинна перевищувати 17 мр?
Довести, що при виконанні співвідношення Mt / (kR2) <20 (М — активность радиоактивного препарата, мг-экв радия; t — время работы, ч; R — рас-стояние до источника, м; k — число, указывающее, во сколько раз ослабляется излучение при наличии экрана) предельно допустимая доза γ-облучения для человека (0,017 р в день) не будет превышена.
Потужність дози, створювана віддаленим джерелом γ-випромінювання енергією 1 МеВ, складаючи-ет 0,1 р! Хв. Визначити товщину залізні екрани-на, що знижує потужність дози до рівня 6 мр / год.
Джерело γ-випромінювання (енергія фотонів 1, () МеВ) знаходиться в свинцевому контейнері. Пот-ність дози випромінювання у його зовнішніх стінок 0,2 мр / сек. Визначити, на скільки слід повели-чить товщину стінок контейнера, щоб за 45 хв транспортування доза випромінювання на поверхні упаковки не перевищувала гранично допустиму, рав-ву в даному випадку 7,5 мр
Визначити товщину свинцевого екрану, необхідного для захисту лаборанта, що працює з джерелом 2? С60 активністю 400 мг-екв радію, гс. т відстань від джерела 1 м, а час роботи I '/. Енергію γ-випромінювання кобальту вважати рівною 1,2 МеВ.
розділ ядерної фізики та вимірювальної техніки, в якому випромінюють величини, що характеризують дію іонізуючого випромінювання на речовини, а також методи і прилади для їх вимірювання називають дозиметрією.
Дозиметрія іонізуючого випромінювання. Поглинена доза.
Дозиметрією називають розділ ядерної фізики та вимірювальної техніки, в якому випромінюють величини, що характеризують дію іонізуючого випромінювання на речовини, а також методи і прилади для їх вимірювання Спочатку розвиток дозиметрії було обумовлено необхідністю врахування дії рентгенівських променів на людину.
Іонізуюче випромінювання впливає на речовину тільки тоді, коли воно взаємодіє з частинками, що входять до складу цієї речовини. Тому частина випромінювання, яка проходить дана речовина (без поглинання) дії на нього не робить.
Основною характеристикою дії іонізуючого випромінювання на речовину є енергія іонізуючого випромінювання, поглиненого одиницею маси речовини за час опромінення. Цю характеристику називають поглиненою дозою ізлученіяДn.
Одиницею вимірювання поглинутої дози в СІявляется 1 Дж / кг. Позасистемна одиниця поглиненої дози 1 рад (radiation absorbed dose)
(1 рад = 10 -2 Дж / кг = 100 ерг / г).
Поглинена доза залежить як від природи і властивостей випромінювання (від енергії частинок), так і від природи речовини, в якому воно поглинається.
Безпосереднє вимірювання поглинає дози в речовині, в глибині тканин живого організму важко. Тому оцінюють поглинену тілом дозу по іонізуючого дії випромінювання в повітрі, що оточує тіло.
Вводять в зв'язку з цим експозиційну дозу До. яка є мірою іонізації повітря рентгенівськими і -променями. Одиницею експозиційної дози в системі СІ є / Кл / кг. На практиці застосовують рентген.
Рентген є експозиційна доза рентгенівського ілі-випромінювання, при якій в результаті повної іонізації в / см3сухого повітря (при 00С і 760 мм рт.ст.) утворюються іони. Несучі заряд в одну електростатичну од. кількості електрики кожного знака.
Експозиційна доза в 1 Рентген відповідає освіті 2,0810 9 пар іонів в 0,001293г сухого повітря 1Р = 2,5810 -4 Кл / кг.
Потужність дози.
Дозу (поглинену та експозиційну), віднесену до одиниці часу, називають потужністю дози.
ДП - Поглинена доза випромінювання - відношення енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої облучаемой середовищем, до маси цього середовища.
Позасистемна - радий
Грей - одиниця поглиненої і еквівалентної доз іонізуючого випромінювання в «СІ», рівна 1 Дж / кг (названа на честь англійського вченого С. Грея - 1670-1736 рр.)
Радий - позасистемна одиниця поглиненої дози випромінювання, що дорівнює 0,01Дж / кг = 0,01Гр.
Експозиційна і еквівалентна дози.
ДО-Експозиційна доза випромінювання - характеристика ионизационной здатності рентгенівського і -випромінювання, яка вимірюється по іонізації повітря.
«СІ» - Кулон / кг (Кл / кг)
Позасистемна - рентген (Р)
Рентген - позасистемна одиниця експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювання, що дорівнює 258 мкКл / кг (названа на честь німецького фізика В.К. Рентгена - 1845-1923).
ДЕД-Еквівалентна доза випромінювання - поглинена доза випромінювання міра Дп. помножена на середній коефіцієнт k якості випромінювання для біологічної тканини стандартного складу і на модифікує фактор N - твір коефіцієнтів, яке в даний час приймається рівним одиниці:
де j - індекс виду і енергії випромінювання.
3іверт (3в) У «СІ» - Грей (Гр)
Позасистемна - бер (біологічний еквівалент рентгена)
1 БЕР = 0,01Гр (3в)
Стандартний склад м'якій біологічній тканині приймається наступним (по масі): 10,1% водню, 11,1% вуглецю, 2,6% азоту, 76,2% кисню.
Коефіцієнт якості випромінювання k призначений для обліку впливу мікрораспределенія поглиненої енергії на розмір шкідливого біологічного ефекту. Він є функцією лінійної передачі даного випромінювання в воді:
і вибирається на основі наявних значень коефіцієнта відносної біологічної ефективності ВБЕ. Однак значення k не відповідають ВБЕ по ряду спостережуваних шкідливих ефектів, наприклад стохастическому ефекту при низькому рівні поглиненої дози і нестохастична ефекту при великій дозі у людини.
Коефіцієнт ВБЕ - відношення поглиненої дози Д0 зразкового випромінювання. викликає певний біологічний ефект, до поглиненої дози Д розглянутого випромінювання, що викликає той же самий біологічний ефект.
Як зразкового випромінювання використовують рентгенівське випромінювання з напругою генерування 180 - 250 кВ і з середньою ЛПЕ, що дорівнює 3 кеВ / мкм води.
Інтегральна доза випромінювання - загальна доза іонізуючого випромінювання, поглинена всією масою опромінюється тіла або середовища.
«СІ» - Джоуль (Дж), Кулон (Кл)
Позасистемні - грам · радий (г · рад), грам · рентген (г · Р).
Відповідно одиницею потужності дози є: для поглинання - Вт / кг і рад / с; для експозиційної дози - А / кг, Р / год або мкР / с.
Між поглиненими і експозиційними дозами існує наступна зв'язок:
гдеf- перехідний коефіцієнт, що залежить від речовини, що опромінюється та енергії фотонів. Для воздухаf = 0,88 і мало залежить від енергії фотонів.
Для води і м'яких тканин тіла людини f = 1, отже, поглинена доза в рядах чисельно дорівнює відповідній дозі в рентгенах. Це і обумовлює зручність і використання позасистемних одиниць - радий і рентген. Для кісткової тканини f зменшується зі збільшенням енергії фотонів
Колективна еквівалентна доза
Колективна еквівалентна доза - сума індивідуальних Дi еквівалентних доз у цієї групи людей: S = Дi Р I де Р I - число осіб в даній групі. отримали еквівалентну дозу Дi. Може бути визначена також так.
де Р (D) dD - число осіб в даній групі. отримали еквівалентну дозуна все тіло або на окремий орга в діапазоні дози від D до dD.
Фон за рахунок природних радіоактивних джерел (космічні промені, радіоактивність надр, води, радіоактивність ядер, що входять до складу людського тіла та ін.) Відповідає приблизно дозі 125 мбер. Гранично допустимої еквівалентною дозою при професійному опроміненні є 5 бер за рік. Летальною дозою від -випромінювань вважається 600 бер.