Sivert: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
m r2.7.1) (robot Dodaje: ta:ஃசீவெர்ட் |
Sievert - nadopunio |
||
Redak 1:
[[Datoteka:Radioactive.svg|mini|desno|250px|Znak za opasnost od radioaktivnosti]]
'''Sievert''' (skraćeno '''Sv''') je [[SI izvedene jedinice|SI izvedena]] [[mjerna jedinica]] kojima se izražava [[ekvivalentna doza]] [[ionizirajuće zračenje|ionizirajućeg zračenja]]. Naziv nosi po [[Švedska|švedskom]] [[fizika|fizičaru]] i [[liječnik]]u [[Rolf Sievert|Rolfu Sievertu]], koji je poznat po svojim radovima na mjerenju doziranja radijacije zajedno sa svojim istraživanjem o biološkim efektima [[radioaktivnost]]i i zaštitu od zračenja.
Ekvivalentna doza za tkivo se računa tako da se apsorbirana doza množi sa faktorom Q, koji ovisi od vrste radijacije, i sa drugim faktorom N, koji ovisi od svih ostalih bitnih faktora. <ref> [http://personal.unizd.hr/~mdzela/nastava/KTF.pdf] "Ionizirajuće zračenje u biosferi", Mile Dželalija, Kemijsko-tehnološki fakultet, Sveučilište u Splitu, 2011.</ref>
==Doze ionizirajućeg zračenja==
Doze ionizirajućeg zračenja označavaju količinu predane [[energija|energije]] ionizirajućeg zračenja određenoj [[masa|masi]] [[Kemijska tvar|tvari]]. Naime, ionizirajuća zraka prolazeći kroz tvar se sudara s [[atom]]ima i predaje im svoju energiju, što za posljedicu ima [[Ionizacija|ionizaciju]] atoma, odnosno [[molekula]].
====Apsorbirana doza====
[[Apsorbirana doza]] (skraćeno doza; D) je količina energije ionizirajućeg zračenja koju apsorbira tvar na koju zračenje djeluje. Apsorbirana doza se označava u Gy (grej; Gy = J/kg). Jedan [[grej]] (Gy) predstavlja 1 J ([[džul]]) energije koju je ionizirajuće zračenje predalo 1 [[kilogram]]u (kg) tvari. Učinci ovise ponajviše o apsorbiranoj energiji i osobinama tvari koja je energiju apsorbirala. Radi poznavanja povijesti i proučavanja povijesnih knjiga valja navesti da je prije uvođenja [[Međunarodni sustav mjernih jedinica|SI jedinica]], jedinica za apsorbiranu dozu bila '''rad''' ([[Engleski jezik|engl]]. ''Radiation Absorbed Dose'''). Pri tome 1 Gy = 100 rad. Dakle rad je 100 puta manja jedinica od Gy. Apsorbirana doza se može mjeriti na više načina, no u praksi se ne mjeri, nego se podatak o apsorbiranoj dozi dobiva poznavanjem ili određivanjem ekspozicije. <ref> [http://www.radiobiologija.vef.unizg.hr/skripta/RAD11-20.htm] "Jedinica radioaktivnosti", www.radiobiologija.vef.unizg.hr, 2011.</ref>
===Ekspozicija===
Ekspozicija je zbroj [[Električni naboj|električnih naboja]] svih [[ion]]a istog naboja stvorenih u jedinici mase tvari pri prolasku rendgenskih ili gama zraka. Kratica za ekspoziciju je X, a jedinica za ekspoziciju je C/kg ([[kulon]] po [[kilogram]]u). C/kg je ona količina rendgenskih ili gama zračenja koja će u kg tvari (zraku) stvoriti ione ukupnog naboja od 1 kulon. Jedinica ekspozicije izvan SI sustava je [[rendgen]] (R); 1C/kg = 3867 R.
'''Brzina ekspozije''' je ekspozicija po jedinici vremena i izražava se kao (C/kg)/s = C/(kgs).
===Ekvivalentna doza ili dozni ekvivalent===
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 ([[sievert]], Sv = J/kg).
Dakle:
::H = D x Q x N
gdje je: ''H'' - ekvivalentna doza ili dozni ekvivalent u Sv ([[sievert]]; 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.
Povijesti radi, potrebno je spomenuti staru jedinicu za dozni ekvivalent. To je bio '''rem''' (engl. ''Rentgen Equivalent for Men''). 1Sv = 100 rem ili rem je sto puta manja jedinica od Sv. <ref> "Radiation: Risks and Realities" [http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/402-k-07-006.pdf], publisher=U.S. Environmental Protection Agency, 2011., author=Office of Air and Radiation</ref>
Okvirno, male doze zračenja su do 0,2 Gy [[Gama-čestica|gama zračenja]]. Kada se radi o učincima malih doza ionizacijskog zračenja, nije dovoljno poznavati samo D, nego treba znati o kojoj vrsti ionizacijskog zračenja se radi. Naime, učinci neće biti isti ukoliko je D ista, a različito je ionizacijsko zračenje, jer je različit linearni prijenos energije, pa je različit Q.
====Faktor kvalitete Q====
Ako neka čestica preda 3,5 M[[eV]] pri 1 [[metar|mikrometar]] prijeđenog puta, onda će njen faktor kvaliteta biti 1. Ukoliko više energije predaje Q će biti veći i obrnuto.
::Q =1 (LPE = 5,6 x 10-7 J/m)
Efektivni faktor kvalitete (G) za pojedine vrste zračenje iznosi:
* rendgensko zračenje, gama-zračenje, beta-čestice, elektroni, pozitroni: G = 1
* termalni neutron: G = 3
* neutroni nepoznate energije: G = 10
* protoni: G = 10
* alfa-čestice: G = 10
Ako smo u prvi organizam unijeli radionuklid, gama-čestice doze 1 Gy, a u drugi organizam unijeli radionuklid [[alfa-čestica|alfa-čestice]] iste doze (1 Gy) učinci će biti veći (oko 10 puta!) kod životinje koja je apsorbirala 1 Gy alfa-čestice.
===Efektivna ekvivalentna doza===
Efektivna ekvivalentna doza – EED (H = Σ W<sub>t</sub> H<sub>t</sub>) se odnosi za pojedina [[Tkivo|tkiva]]. H<sub>t</sub> je srednja ekvivalentna doza u tkivu ''t''. Svatko tkivo ima svoju ekvivalentnu dozu. W<sub>t</sub> je težinski faktor, odnosno faktor rizika za tkivo ''t''. W<sub>t</sub> 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; [[karcinom]]i, [[leukemija]], [[Genetika|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: Wt =1
* [[jajnik]], [[testis]]: W<sub>t</sub> = 0,25 (25%)
* [[koštana srž]]: W<sub>t</sub> = 0,12 (12%)
* površina [[kost]]iju: W<sub>t</sub> = 0,03 (3%)
* [[štitna žlijezda]]: W<sub>t</sub> = 0,03 (3%)
* [[Dojka|grudi]]: Wt = 0,15 (15%)
* [[pluća]]: Wt = 0,12 (12%)
* ostala [[tkivo|tkiva]]: Wt = 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 [[jod]]om-131 i ako je samo štitna žlijezda primila dozu od i 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.
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]] [[Hrana|hranom]], [[voda|vodom]], [[zrak]]om 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.
==Primjeri ekvivalentnih doza==
===Jednodnevne ekvivalentne doze===
Simptomi ekvivalentnih doza primljenih u jednom danu: <ref> [http://www.niehs.nih.gov/health/assets/docs_f_o/energy-good-bad.pdf] "Nuclear Energy: the Good, the Bad, and the Debatable", publisher=National Institutes of Health </ref>
* 0 do 0,25 Sv: nema simptoma;
* 0,25 do 1 Sv: neki ljudi osjete mučninu i gubitak apetita; nastaju ostećenja [[Koštana srž|koštane srži]], [[Limfni čvor|limfnih čvorova]] i [[Slezena|slezene]];
* 1 do 3 Sv: srednja do teška mučnina, gubitak apetita, [[Zaraza|zaraze]] (infekcije); teža ostećenja koštane srži, limfnih čvorova i slezene; oporavak nije siguran
* 3 do 6 Sv: teška mučnina, gubitak apetita, unutarnja krvarenja, zaraze (infekcije), [[proljev]]i, ljuštenje [[Koža|kože]], sterilnost i [[smrt]] ako se ne liječi;
* 6 do 10 Sv: svi gornji [[simptom]]i i dodatno ostećenje [[Središnji živčani sustav|središnjeg živčanog sustava]]; najvjerovatnija smrt;
* iznad 10 Sv: oduzetost ([[paraliza]]) i smrt
===Primjeri jednostrukih ekvivalentnih doza===
* [[zub]]na [[Radiologija|radiografija]]: 0,005 mSv <ref> "Computed Tomography — an Increasing Source of Radiation Exposure", 2007., Brenner David J., Hall Eric J., journal=New England Journal of Medicine </ref>
* prosječna ekvivaletna doza unutar 16 [[metar|km]] udaljenosti od [[Nesreća na otoku Tri milje|nesreće na otoku Tri milje]]: 0,08 mSv za vrijeme nesreće <ref> [http://www.ans.org/pi/resources/sptopics/tmi/whathappened.html] 2011., "What Happened and What Didn't in the TMI-2 Accident", publisher=American Nuclear Society </ref>
* [[mamografija]] – jednostruko izlaganje (srednja ekvivalentna doza): 2 mSv <ref> [http://www.breastcancer.org/symptoms/testing/new_research/20100121b.jsp] "Radiation Benefit of Digital Mammogram Not Clear", publisher=Breastcancer.org </ref>
* mamografija – cjelokupno izlaganje (s promjenjivom ekvivalentnom dozom): 2 mSv
* [[računalna tomografija]] [[Mozak|mozga]] ili CT mozga: 0,8 do 5 mSv <ref> Van Unnik J.G., Broerse J.J., Geleijns J., Jansen J.T., Zoetelief J., Zweers D.: "Survey of CT techniques and absorbed dose in various Dutch hospitals", journal=The British journal of radiology, 1997.</ref>
* računalna tomografija [[Prsni koš|prsnog koša]] ili CT prsnog koša: 6 do 18 mSv
* [[Rendgenske zrake|rendgensko]] proučavanje [[Ljudska probava|probavnih organa]]: 14 mSv
* preporuka Međunarodnog povjereništva za radiološku zaštitu ([[Engleski jezik|engl]]. ''International Commission on Radiological Protection'') kao granica za dobrovoljno sudjelovanje u [[Nuklearna nesreća|nuklearnim nesrećama]]: 500 mSv <ref> International Commission on Radiological Protection: "1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection - ICRP Publication 60", 1991.</ref>
* preporuka Međunarodnog povjereništva za radiološku zaštitu (engl. ''International Commission on Radiological Protection'') kao granica prilikom spašavanja preživjelih i teško nastradalih: 1000 mSv = 1 Sv
===Jednosatna ekvivalentna doza===
Primjeri ekvivalentnih doza primljenih u jednom satu:
* prosječna pojedinačna ekvivalentna doza zbog '''pozadinskog zračenja''': 0,23 μSv/h (0,00023mSv/h);
* ekvivalentna doza na dan 25. maja 2011., za vrijeme nesreće na [[Nuklearna elektrana Fukushima 1|nuklearnoj elektrani Fukushima I]]: 1,6 μSv/h (14 mSv/godinu); te isti dan u [[Tokio|Tokiju]]: 0,062 μSv/h (0,54 mSv/godinu)
* najveća zabilježena ekvivalentna doza za vrijeme nesreće u nuklearnoj elektrani Fukushima I: 266 Sv/h (u okruženju [[nuklearni reaktor|nuklearnog reaktora]] I na dan 3. srpnja 2011.) <ref> [http://atmc.jp/plant/rad/?n=1] "State of the reactor, Fukushima No. 1 nuclear power plant, Mar 15, 2011 (Tuesday) - 03 July 2011 (Sun)]", [http://atmc.jp/plant atmc.jp/plant].</ref>
* najveća zabilježena ekvivalentna doza u [[Finska|Finskoj]] za vrijeme [[Černobilska katastrofa|Černobilske nesreće]]: 5 µSv/h <ref> [http://www.stuk.fi/sateilyvaara/en_GB/esim_annos/] www.stuk.fi </ref>
* mjerenja nakon nesreće na nuklearnoj elektrani Fukushima I: veća od 10 Sv/h (unutar [[Ventilator|ventilacionog]] otvora između nuklearnog reaktora I i II ([[mjerni instrument]] je mogao mjeriti samo do 10 Sv/h !) <ref> [http://www.abc.net.au/news/2011-08-02/radiation-levels-spike-at-fukushima-nuclear-power/2820930?section=world] www.abc.net.au </ref> <ref> [http://www.heraldsun.com.au/news/breaking-news/record-high-radiation-at-japan-nuke-plant/story-e6frf7jx-1226106280508] www.heraldsun.com.au </ref>
===Godišnja ekvivalentna doza===
Primjeri ekvivalentnih doza primljenih u jednoj godini:
* najveća dozvoljena ekvivalentna doza za javnost stvorena bilo kakvom ljudskom aktivnošću: 1 mSv/godinu <ref> [http://www.iaea.org/Publications/Booklets/Radiation/radsafe.html] "Radiation and Safety", publisher=International Atomic Energy Agency, 2011.</ref>
* ekvivalentna doza za stanovanje u blizini [[nuklearna elektrana|nuklearnih elektrana]]: 0,0001–0,01 mSv/godinu <ref> [http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/402-k-07-006.pdf] "Radiation Risks and Realities", publisher=EPA </ref> <ref> [http://www.pbs.org/wgbh/pages/frontline/shows/reaction/interact/facts.html] "Everyday exposures to radiation", publisher=PBS </ref>
* ekvivalentna doza za stanovanje u blizini [[Termoelektrane|termoelektrana]] na [[ugljen]]: 0,0003 mSv/godinu
* ekvivalentna doza kod [[Spavanje|spavanja]] (8 sati) u blizini druge osobe: 0,02 mSv/godinu
* ekvivalentna doza zbog [[Kozmičke zrake|kozmičkog zračenja]] (iz [[Zemljina atmosfera|atmosfere]]) na [[Razina mora|razini mora]]: 0,24 mSv/godinu
* ekvivalentna doza zbog kozmičkog zračenja (s površine [[Zemlja|Zemlje]]): 0,28 mSv/godinu
* ekvivalentna doza zbog prirodne radioaktivnosti ([[kalij]]-40, [[ugljik-14]]) [[Tijelo (biologija)|ljudskog tijela]]: 0,40 mSv/godinu
* ekvivalentna doza u blizini zgrade [[Kongres Sjedinjenih Američkih Država|Kongresa SAD-a]] ([[granit]]): 0,85 mSv/godinu <ref> [http://www.lrb.usace.army.mil/fusrap/docs/fusrap-fs-radfusrap.pdf] "Radiation at FUSRAP Sites"</ref>
* prosječna pojedinačna ekvivalentna doza zbog pozadinskog zračenja: 2 mSv/godinu (1,5 mSv/godinu u [[Australija|Australiji]], 3 mSv/godinu u [[SAD]] i [[Zagreb]] 1,14 mSv/godina)
* ekvivalentna doza zbog atmosferskog utjecaja (uglavnom [[radon]]): 2 mSv/godinu <ref> [http://www.bbc.co.uk/news/health-12722435] "Radiation fears after Japan blast", publisher=BBC, 2011.</ref>
* ukupna ekvivalentna doza u [[SAD]]: 6,2 mSv/godinu <ref> [http://www.uihealthcare.com/topics/medicaldepartments/cancercenter/prevention/preventionradiation.html] "Radiation Exposure: The Facts vs. Fiction", publisher= University of Iowa Hospitals & Clinics </ref>
* let [[zrakoplov]]om na liniji [[New York]]-[[Tokio]] (za posadu): 9 mSv/godinu
* trenutna prosječna ekvivalentna doza za [[radnik]]e u nuklearnim elektranama: 20 mSv/godinu
* prosječna ekvivalentna doza zbog pozadinskog zračenja u nekim djelovima [[Iran]]a, [[Indija|Indije]] i [[Europa|Europe]]: 50 mSv/godinu
* ekvivalentna doza zbog [[Pušenje|pušenja]] 30 [[cigareta]] na dan: 60 do 160 mSv/godinu <ref> [http://www.ors.od.nih.gov/sr/drs/training/GRS/Pages/sectionf.aspx] www.ors.od.nih.gov </ref>
===Neki primjeri ekvivalentne doze===
* mjerilo za iseljenje iz opasnog područja nakon Černobilske nesreće: 350 mSv/ljudskom život;
* trenutna prosječna ekvivalentna doza za radnike u nuklearnim elektranama je 20 mSv/godinu, u prosjeku za 5 godina, ali najveća dopuštena ekvivalentna doza je 50 mSv u jednoj godini; <ref> [http://www.world-nuclear.org/info/inf05.html] "Nuclear Radiation and Health Effects, 2010., [http://www.world-nuclear.org World nuclear Association].</ref>
* granična ekvivalentna doza u blizini [[rudnik]]a [[uranij]]a i nuklearnih elektrana je obično 1 mSv/godinu;
* granična ekvivalentna doza za radnike za vrijeme nesreće u nuklearnoj elektrani Fukushima I: 250 mSv <ref> [http://www.nytimes.com/2011/03/16/world/asia/16workers.html] "Last Defense at Troubled Reactors: 50 Japanese Workers", publisher=The New York Times, Keith Bradsher, Hiroko Tabuchi, 2011.</ref>
==Povijest==
Ekvivalentna doza se prije računala prema izrazu:
::H = D x Q x N
gdje je: ''H'' - ekvivalentna doza ili dozni ekvivalent u Sv ([[sievert]]; 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.
Danas je taj izraz pojednostavljen: <ref> [http://www.icrp.org/docs/ICRP_Publication_103-Annals_of_the_ICRP_37(2-4)-Free_extract.pdf] ,2011. "The 2007 Recommendations", publisher=International Commission on Radiological Protection </ref>
:<math>H = W_R \cdot D</math>.
Težinski faktor (ponekad se naziva i faktor kvalitete) se određuje ovisno o vrsti radioaktivnog zračenja i energetskom području zračenja:
:<math>H_T = \sum_R W_R \cdot D_{T,R}\ ,</math>
gdje je:
:''H<sub>T</sub>'' - ekvivalentna doza apsorbirana nekim [[tkivo]]m ''T''
:''D<sub>T,R</sub>'' - apsorbirana doza u tkivu ''T'' zbog vrste radijacije ''R''
:''W<sub>R</sub>'' - težinski faktor koji se određuje na osnovu slijedeće tablice
{| class="wikitable"
!colspan="2" | Vrsta radijacije i razina energije !! ''W<sub>''R''</sub>
|-
|colspan="2" | [[elektron]]i, [[mion]]i, [[foton]]i (sve razine energija)
| 1
|-
|colspan="2" | [[proton]]i i električni nabijeni [[pion]]i
| 2
|-
|colspan="2" | [[alfa-čestica|alfa-čestice]], [[nuklearna fisija|fisioni fragmenti]], teški [[ion]]i
| 20
|-
|rowspan="3" | [[neutron]]i<br>(kao funkcija linijskog prijenosa energije ''L'' u k[[eV]]/μm)
| ''L'' < 10 || 1
|-
| 10 ≤ ''L'' ≤ 100 || 0,32·''L'' − 2.2
|-
| ''L'' > 100 || 300 / korijen(''L'')
|}
Tako bi na primjer apsorbirana doza od 1 Gy zbog [[alfa-čestica]] bila jednaka kao ekvivalentna doza od 20 Sv. Najveća vrijednost se dobije 30 Sv, uslijed djelovanja neutrona s L = 100 keV/μm.
== Izvori ==
{{izvori|3}}
== Vanjske poveznice ==
| |||