Keamanan radiasi. Dosimetri radiasi pengion.

Proses utama yang memulai serangkaian transformasi fisika dan kimia dalam zat yang terkena radiasi dan menyebabkan efek radiasi yang diamati adalah penyerapan energi radiasi pengion.

Oleh karena itu, pertama-tama, perlu membandingkan efek yang diamati dengan jumlah energi yang diserap, yang dicirikan oleh dosis yang diserap. Dosis yang diserap (D) adalah jumlah energi radiasi pengion yang diserap dalam satuan massa zat yang diradiasi:

D = dE/dm (1)

di mana: dE adalah energi rata-rata yang ditransfer oleh radiasi pengion ke suatu zat yang terletak di volume dasar, dm adalah massa zat dalam volume ini.

Energi dapat dirata-ratakan pada volume tertentu, dalam hal ini dosis rata-rata sama dengan total energi yang ditransfer ke volume dibagi dengan massa volume tersebut. Dalam satuan SI, dosis yang diserap diukur dalam joule per kilogram (J/kg) dan memiliki nama khusus, Gray (Gy) .

1 Gy = 1 J/kg

Satuan non-sistemik rad masih digunakan. Dalam transkripsi bahasa Inggris, satuannya adalah rad (radiation adsorbed dose).

1 rad = 0,01 Gy

Berbagai jenis radiasi pengion memiliki efek biologis yang berbeda dengan dosis serapan yang sama. Untuk menilai kemungkinan kerusakan pada kesehatan manusia dalam kondisi iradiasi kronis di bawah pengaruh berbagai jenis radiasi, konsep dosis ekivalen diperkenalkan.

Dosis ekivalen (HT,R) adalah dosis yang diserap oleh organ atau jaringan dikalikan dengan faktor pembobotan yang sesuai untuk jenis radiasi tertentu, WR:

HT,R = WR*DT,R (2)

di mana: DT,R adalah dosis rata-rata yang diserap dalam organ atau jaringan T , WR adalah faktor pembobotan untuk radiasi R. Satuan dosis ekivalen adalah Sievert ( Sv) [Satuan non-sistemik rem (ekuivalen biologis dari roentgen) , transkripsi bahasa Inggris rem (ekuivalen roentgen pada manusia)

1 rem = 0,01 Sv

Faktor pembobotan untuk masing-masing jenis radiasi dalam menghitung dosis ekuivalen (WR) memperhitungkan efektivitas relatif berbagai jenis radiasi dalam menimbulkan efek biologis. Sebelumnya, faktor-faktor tersebut juga disebut faktor kualitas. Tabel 1 menunjukkan faktor pembobotan untuk berbagai jenis radiasi.

Untuk menilai risiko terjadinya konsekuensi jangka panjang dari penyinaran seluruh tubuh manusia dan organ serta jaringannya, dengan mempertimbangkan radiosensitivitasnya, digunakan dosis efektif. Dosis efektif (E) adalah jumlah perkalian dosis ekivalen pada organ dan jaringan dengan faktor pembobotan yang sesuai:

E=ΣT(WT*HT,R) (3)

HT,R - dosis ekivalen dalam T organ atau jaringan, WT - faktor pembobotan untuk T organ atau jaringan. Satuan dosis efektif - Sievert (Sv) .

Saat ini, dosis setara digunakan untuk menilai risiko radiogenik, dan dosis efektif digunakan untuk mengatur penyinaran saat memastikan keselamatan radiasi.

Faktor pembobotan (WR) untuk berbagai jenis radiasi. Tabel 1

Faktor pembobotan (WT) untuk jaringan dan organ dalam menghitung dosis efektif. Tabel 2

Kerma (energi kinetik yang dilepaskan dalam materi) digunakan sebagai ukuran kuantitatif interaksi radiasi pengion tidak langsung (γ-kuanta, neutron) dengan materi.

K = dE/dm (4)

dE adalah total energi kinetik partikel bermuatan yang dilepaskan dalam volume dasar; dm adalah massa volume ini. Satuannya adalah Gray (Gy). Untuk γ-kuanta berenergi rendah (E<10 MeV), kerma kira-kira sama dengan dosis yang diserap; namun, untuk foton berenergi lebih tinggi, kerma dan dosis yang diserap mulai berbeda. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa elektron berenergi tinggi sekunder dapat meninggalkan volume penyerapan, dan beberapa di antaranya juga dapat kehilangan sebagian energi melalui bremsstrahlung. Energi ini diperhitungkan dalam kerma dan tidak diperhitungkan dalam dosis yang diserap.

Dosis paparan juga umum digunakan sebagai karakteristik kuantitatif sinar-X dan radiasi γ. Dosis paparan dihitung sebagai muatan partikel sekunder (dQ) yang terbentuk dalam massa materi (dm) dengan perlambatan total semua partikel bermuatan:

X=dQ/dm (5)

Satuan dosis paparan dalam sistem SI adalah coulomb/kg [C/kg]. Satuan dosis paparan non-SI yang paling dikenal adalah Roentgen (R). Roentgen adalah dosis paparan sinar-X dan radiasi γ yang menghasilkan muatan total ion dengan tanda yang sama dalam satu satuan elektrostatik listrik dalam 1 cm3 udara pada suhu 0°C dan tekanan 760 mm Hg. Dosis paparan 1 R setara dengan 2,08*109 pasangan ion. Hubungan antara satuan dosis paparan adalah sebagai berikut: 1R=2,58*10-4 C/kg atau 1 C/kg=3,88*103 R.

Tabel berikut menunjukkan hubungan antara satuan SI dan satuan non-sistemik yang ditarik dari peredaran di bidang keselamatan radiasi.