Радиация невидима, но опасна. Как измерить незримое? С помощью дозиметров и радиометров. Но что означают цифры приборов? Давайте разберемся!
Единицы измерения радиации: обзор
Существует несколько основных единиц измерения радиации:
- Зиверт (Sv) - используется для измерения эквивалентной и эффективной дозы ионизирующего излучения в системе СИ
- Рентген (R) - единица экспозиционной дозы гамма-излучения
Между собой эти единицы связаны следующим соотношением: 1 Sv = 1 J/kg = 100 бэр. То есть "зиверт в рентген" можно перевести так: 1 зиверт = 100 бэров = 100 рентгенов.
Каждая единица имеет свою область применения. Зиверт чаще используется в радиобиологии для оценки воздействия радиации на живые организмы. Рентген больше распространен в промышленности для измерения уровней радиации в различных материалах и на производстве.
История вопроса: от Рентгена до Зиверта
История измерения радиоактивности началась в 1895 году, когда немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл новый вид излучения. Он назвал его "X-strahlen" - "Х-лучи" - по аналогии с математическим символом неизвестной величины. Это открытие стало началом исследований радиации.
Первые рентгеновские снимки, сделанные Рентгеном, показали кости человеческой руки без кожных покровов - поистине сенсационное открытие!
В 1928 году рентген был принят в качестве единицы дозы ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СГСЭ).
А еще через 25 лет, в 1953 году, шведский радиолог Рольф Зиверт предложил ввести новую единицу - "röntgen equivalent man" или "биологический эквивалент рентгена". Эта величина получила название бэр в честь автора.
И наконец, в 1975 году на основе бэра была утверждена новая единица зиверт - также в честь Рольфа Зиверта. С тех пор зиверт является одной из основных единиц измерения радиации в системе СИ.
| 1895 | Открытие Х-лучей (рентгеновского излучения) |
| 1928 | Рентген принят как единица измерения дозы радиации |
| 1953 | Предложен бэр (биологический эквивалент рентгена) |
| 1975 | Утвержден зиверт как единица СИ |
Таким образом, единицы измерения радиации прошли долгий путь развития: от открытия Х-лучей до современного стандарта - зиверта.
Физический смысл единиц
Чтобы понять, рентгены и зиверты - в чем разница, давайте разберемся в физическом смысле этих единиц.
Зиверт характеризует энергию ионизирующего излучения, поглощенную единицей массы биологической ткани. 1 зиверт - это такая же величина энергии, какая выделяется при облучении 1 кг ткани дозой в 1 грей (1 Гр) гамма-излучения.
В то время как рентген отражает ионизирующее воздействие на воздух. Это доза облучения, необходимая для создания 1 кулона электричества из 1 кг сухого воздуха.
Таким образом, разница в том, что зиверт оценивает биологическое действие радиации, а рентген - физическое.
Измерение радиации на практике
Для измерения радиации в быту и на производстве используются специальные приборы:
- Счетчики Гейгера
- Дозиметры
- Радиометры
Они регистрируют ионизирующие частицы и на основании их количества рассчитывают уровень радиации. Показания приборов могут выражаться как в зивертах, так и в рентгенах.
Пересчет показаний приборов
Зачастую результаты измерений выражаются не в зивертах или рентгенах, а в их дольных единицах - миллизивертах (мЗв) и миллирентгенах (мР):
- 1 Зв = 1000 мЗв
- 1 Р = 1000 мР
Это связано с тем, что зиверт и рентген - слишком большие величины для измерения обычных бытовых уровней радиации. А вот милли- и микро- кратные к ним в самый раз.
Применение единиц в документах
В официальных документах и нормативах чаще используется зиверт и производные от него единицы (миллизиверт, микрозиверт). Это объясняется тем, что зиверт более точно описывает биологический эффект облучения.
Например, нормативы облучения персонала АЭС и населения после радиационных аварий устанавливаются в зивертах и миллизивертах.
Влияние радиации на здоровье
Как уже говорилось, зиверт позволяет точнее оценить биологическое воздействие радиации. А как именно облучение влияет на здоровье человека?
Существует прямая зависимость между дозой облучения и тяжестью негативных последствий. Чем выше полученная доза, выраженная в зивертах, тем выше вероятность развития лучевой болезни, онкологических и генетических заболеваний.
Риск лучевой болезни
При дозе выше 1 Зв острое радиационное поражение проявляется в виде рвоты, диареи, кровотечений. Это называется лучевой болезнью. При дозе в 4-6 Зв наступает смерть в 50% случаев.
Риск онкозаболеваний
Даже малые дозы радиации могут привести к онкологическим заболеваниям. Риск развития рака увеличивается примерно на 5% на каждый 1 Зв хронического облучения.
Генетические нарушения
Облучение также повышает вероятность генетических мутаций. Их последствия могут проявиться не сразу, а через поколение в виде врожденных уродств или патологий.
Защита от излучения
Чтобы минимизировать вред от радиации используются средства коллективной и индивидуальной защиты:
- Укрытия, экраны из свинца
- Спецодежда, очки, маски
- Противорадиационные препараты
После радиационных аварий проводится йодная профилактика и выселение людей из опасной зоны. Это позволяет минимизировать последствия облучения.
Допустимая доза
Существуют предельно допустимые нормы облучения для населения и персонала. Например, для населения это 1 мЗв в год. А персонал АЭС может получать до 20 мЗв за год.
Такие нормативы позволяют контролировать уровень облучения и свести риски к приемлемому уровню.
Перспективы использования радиации
Несмотря на риски, радиация активно применяется в мирных целях. Ключевым направлением является ядерная энергетика, дающая до 10% мировой выработки электроэнергии. При соблюдении норм безопасности эта отрасль позволяет получать колоссальные объемы энергии.
Радиационный гормезис
Перспективным направлением считается радиационный гормезис - явление повышения устойчивости биологических объектов к повреждающим факторам под влиянием малых доз радиации. Гормезис пытаются использовать для лечения и профилактики заболеваний.
Радиотерапия
Высокие дозы радиации применяют для лечения онкологических заболеваний. Метод называется лучевая или радиотерапия. Опухолевые ткани получают облучение, разрушающее раковые клетки.
Радиоизотопы
Радиоактивные изотопы используются в медицине для диагностики и терапии многих заболеваний. Они позволяют проводить сложные исследования, которые невозможны другими методами.
Будущее области
В будущем появятся новые данные о действии радиации на человека, что позволит уточнить допустимые нормы. Возможно пересмотрятся некоторые ограничения с учетом гормезиса.
Также будут развиваться технологии защиты и лечения с использованием изотопов. Ядерная медицина станет привычной в клинической практике. А ядерная энергетика увеличит свою долю в мировом балансе.
