Mjerne jedinice ionizirajućeg zračenja

Mjerne jedinice ionizirajućeg zračenja su standardne mjerne jedinice za mjerenje ionizirajućeg zračenja, ukljućujući mjerne jedinice za aktivnost radioaktivnog uzorka, kao i doze ionizirajućeg zračenja koje ozrači neku materiju, pogotovo ljude. Trenutno su važeće SI mjerne jedinice zamijenile neke starije mjerne jedinice.

Znak za opasnost od radioaktivnosti.

Primjer modernog osobnog dozimetra (Radex RD1503).

Penkala dozimetar za direktno očitavanje.

Aktivnost radioaktivnog uzorka

Podrobniji članak o temi: Aktivnost radioaktivnog izvora

Kada govorimo o aktivnosti radioaktivnog uzorka ili onda obično mislimo na ukupnu radioaktivnost, a ona je izražena brojem raspada atomske jezgre u jedinici vremena.

SI mjerna jedinica: 1 bekerel (Bq) = 1 raspad u sekundi

Mjerna jedinica izvan SI (starija): 1 kiri (Ci) = 3,7 10¹⁰ raspada u sekundi

Pretvaranje: 1 Ci = 3,7 10¹⁰ Bq

Ekspozicija

Podrobniji članak o temi: Ekspozicija (zračenje)

Ekspozicija je zbroj električnih naboja svih iona istog naboja stvorenih u jedinici mase tvari pri prolasku rendgenskih ili gama zraka. Kratica za ekspoziciju je X.

Jedinica ekspozicije izvan SI sustava je rendgen (R); 1C/kg = 3867 R.

Pretvaranje: 1 rendgen (R) = 258 mikrokulona po kilogramu (µC/kg)

ili 1C/kg = 3867 R

Apsorbirana doza

Podrobniji članak o temi: Apsorbirana doza

Apsorbirana doza (skraćeno doza; D) je količina energije ionizirajućeg zračenja koju apsorbira tvar na koju zračenje djeluje.

SI mjerna jedinica: 1 grej (Gy) = 1 J/kg; 1 grej (Gy) predstavlja 1 J (džul) energije koju je ionizirajuće zračenje predalo 1 kilogramu (kg) tvari.

Mjerna jedinica izvan SI (starija): 1 rad = 0,01 Gy; prije uvođenja SI jedinica, jedinica za apsorbiranu dozu bila rad (engl. Radiation Absorbed Dose).

Pretvaranje: 1 Gy = 100 rad ili 1 rad = 0,01 Gy

Ekvivalentna doza

Podrobniji članak o temi: Ekvivalentna doza

Kako apsorbirana doza, u različitim uvjetima, ne izražava dovoljno precizno težinu štetnih učinaka zračenja na organizam, uveden je pojam ekvivalentne doze (ekvivalentan - jednakomjeran, istog značaja). Ekvivalentna doza ili dozni ekvivalent (H, eng. RBE – Relative Biological Effectiveness) je jednaka umnošku apsorbirane doze (D), faktora kvaliteta (Q), i proizvoda ostalih čimbenika (N).

Jedinica za ekvivalentnu dozu je Sv (sivert, Sv = J/kg).

Dakle:

H = D x Q x N

gdje je: H - ekvivalentna doza ili dozni ekvivalent u Sv (sivert; Sv = J/kg), D - apsorbirana doza Gy (grej; Gy = J/kg), Q - faktor kvalitete je faktor kojim trebamo pomnožiti apsorbiranu dozu (D) kako bi saznali kolika je šteta nanesena ozračenim jedinkama bilo kojom vrstom ionizirajućeg zračenja. Q ovisi o linearnom prijenosu energije (LPE) pojedinih vrsta zraka, N - proizvod svih ostalih modifikacijskih čimbenika, za sada se uzima N = 1. Vrijednosti Q iznose:

• rendgensko zračenje, gama zračenje ili beta-čestice: Q = 1
• alfa-čestice: Q = 20
• neutroni nepoznate energije: Q = 10 (ako znamo energiju neutron, za više detalja vrijednosti Q treba pogledati u dokumentu 10 CFR 20.1004).

SI mjerna jedinica: 1 sivert (Sv) = 1 J/kg; 1 sivert predstavlja umnožak grej x Q

Mjerna jedinica izvan SI (starija): 1 rem je umnožak rad x Q, a sto puta je manja jedinica od Sv.

Pretvaranje: 1 Sv = 100 rem ili 1 rem = 0,01 Sv

Efektivna ekvivalentna doza

Efektivna ekvivalentna doza ili EED (H = Σ W_t H_t) se odnosi za pojedina tkiva. H_t je srednja ekvivalentna doza u tkivu t. Svatko tkivo ima svoju ekvivalentnu dozu. W_t je težinski faktor, odnosno faktor rizika za tkivo t. W_t predstavlja udio štetnosti stohastičkih učinaka koja se razvija u tkivu t, a u odnosu na cijeli organizam. Zračenje uz odmah vidljive učinke izaziva i kasne učinke koji se mogu iskazati i više godina nakon prestanka zračenja. To su stohastički učinci (eng. stochastic – koji se ne može predvidjeti) - kasne promjene nastale kao posljedica zračenja; karcinomi, leukemije, genetske promjene. Pri tome se ne radi o velikim dozama zračenja koje mogu izazvati vidljiva oštećenja, već o malim dozama.

Kada je ozračeno cijelo tijelo onda je rizik (štetnost) od stohastičkih učinaka 1 (100%). Faktor rizika – težinski faktor za pojedine dijelove tijela (ICRP 1977.):

• cijelo tijelo: W_t =1
• jajnik, testis: Wt = 0,25 (25%)
• koštana srž: W_t = 0,12 (12%)
• površina kostiju: W_t = 0,03 (3%)
• štitna žlijezda: W_t = 0,03 (3%)
• prsni koš: W_t = 0,15 (15%)
• pluća: W_t = 0,12 (12%)
• ostala tkiva: W_t = 0,30 (30%)

Na primjer ako cijelo tijelo (sva tkiva) budu kontaminirana zračenjem intenziteta 1 Sv, rizik od stohastičkih učinaka će biti 1 (100%). A, ako se čovjek pijući mlijeko kontaminirao s jodom-131 i ako je samo štitna žlijezda primila ekvivalentnu dozu od 1 Sv, šteta (opasnost od štete) će biti takva kao da je cijeli organizam primio dozu od 0,03 Sv. Tu smo dozu dobili tako da dozu kontaminacije štitnjače pomnožimo s težinskim faktorom W_t.

Za svaki organizam je potrebno izračunati ekvivalentnu dozu. Ekvivalentna doza potpunije pokazuje kolika je stvarna opasnost od šteta koje zračenje izaziva (ekvivalentna doza = doza zračenja x faktor kvalitete zračenja). Ekvivalentna doza se odnosi samo na vanjsko zračenje. ICRP (engl. International Commission for Radioactivity Protection) preporuke za granice ekvivalentnih doza na godinu:

• profesionalno ozračenje: 50 mSv
• ozračenje pojedinca: 5 mSv
• ozračenje stanovništva: 1 mSv

Efektivna ekvivalentna doza je veća jer se radionuklidi unose u organizam hranom, vodom, zrakom i ugrađuju se u tijelo. Neki radionuklidi se ugrade u kosti, neki u pluća; svaki dio tijela je ozračen, ali ne jednako. Postoji pravilnik o zaštiti od ionizacijskog zračenja koji je donijela ICRP.