Физика в быту

1 Зв – это энергия излучения, поглощённая одним килограммом биологической ткани, при которой её воздействие эквивалентно поглощенной дозе рентгеновского излучения 1 Дж/кг.

Единица введена в 1963 году и названа в честь шведского специалиста в области дозиметрии и радиационной безопасности Рольфа Максимилиана Зиверта.

Для сопоставления единицы «зиверт» с единицей «рентген» можно приблизительно принять 1 Зв = 100 Р.

Наконец, есть ещё эффективная эквивалентная доза. Дело в том, что чувствительность разных органов к ионизирующим излучениям различна. Наиболее уязвимы половые железы, затем идут красный костный мозг, лёгкие, желудок и толстый кишечник. Это значит, что при облучении одной и той же дозой лёгкие могут пострадать сильнее, чем, скажем, щитовидная железа. Для каждого органа вводится свой коэффициент радиационного риска. Эквивалентную дозу умножают на коэффициент радиационного риска каждого из органов, а затем всё суммируют – получается эффективная эквивалентная доза. Она рассматривается как мера риска возникновения отдалённых последствий облучения. Измеряется также в зивертах. В дальнейшем мы будем иметь ввиду именно эффективную эквивалентную дозу, которую для краткости зачастую будем называть просто дозой.

1 Зв – это весьма большая доза. В нормальной жизни мы сталкиваемся с дозами порядка миллизивертов (1 мЗв = 0,001Зв).

Мощность дозы – это доза, поглощаемая за единицу времени: секунду, час или год. Обычно она измеряется в микрозивертах в час (мкЗв/ч, где 1 мкЗв = 0,001 мЗв).

Для измерения доз ионизирующего излучения служат различные дозиметры. Бытовой дозиметр регистрирует гамма-излучение и β-частицы (электроны). Шкалы дозиметров градуируются в единицах дозы (мЗв) или мощности дозы (мкЗв/ч). Для регистрации альфа-излучения обычные дозиметры не годятся, так как альфа-частицы не могут пройти через окошко измерителя; тут нужны гораздо более дорогие альфа-радиометры.

Теперь, когда мы вооружены единицами измерения, можно говорить о степени вредоносности облучения при тех или иных эквивалентных эффективных дозах.

Воздействие больших и средних доз облучения

Действие ионизирующих излучений на живые ткани никак не связано с их нагреванием, в отличие от действия неионизирующих излучений. Даже смертельная доза радиации, если перевести переданную тканям энергию в тепло, нагрела бы тело лишь на тысячные доли градуса. В основе действия радиации на живые ткани лежит процесс ионизации молекул, приводящий к образованию химически активных радикалов. Они вступают в реакции с органическими молекулами клеток, вызывая химические изменения, в результате которых функционирование клетки нарушается. Наиболее чувствительны к облучению ядра клеток, а самые опасные последствия связаны с повреждением ДНК.

Ежегодно каждая клетка тела испытывает по крайней мере одно радиационное повреждение. Но организм умеет с ними справляться. Считается, что примерно 90 % радиационных повреждений восстанавливается.

Если доза радиации превысит определённый порог (порядка 500 мЗв), может развиться иммунодефицитное состояние, возрастает риск онкологии. Но не только. Большие дозы могут вызывать болезни сердца, инсульты, нарушение пищеварения и респираторные заболевания.

При единовременном облучении потенциально опасными считаются дозы, начиная примерно с 50 мЗв (0,05 Зв). Если облучаться постепенно, в течение года, то потенциально опасны дозы более 200 мЗв в год.

Влияние средних и больших доз радиации довольно хорошо изучено: чем больше доза, тем больше хромосомных повреждений и больше риск заболеваний. Эта простая линейная зависимость работает при дозах выше 300 мЗв. Влияние радиации при таких дозах носит накопительный характер.

Смертельной считается доза 5–6 Зв, полученная за короткий промежуток времени. Большинство людей такая доза убивает, но кто-то выживает, так как все отличаются по своей радиационной устойчивости. Так, некоторые ликвидаторы, работавшие в подвалах Чернобыля, получили дозы до 10 Зв, но остались живы. Вероятно, повышенная радиорезистентность отдельных индивидов имеет генетическую природу.