9. Измерване на вътрешни радиационни опасности

Радиоактивното вещество, попаднало в човешкото тяло, генерира дози радиация за различни органи и тъкани на човешкото тяло. При радиационната защита е важно да можете да оцените нивото на опасност, свързано с входящо радиоактивно вещество. Много по-трудно е да се направи това за опасност от вътрешна радиация, отколкото за опасност от външна радиация. Ефектът от радиацията върху отделните органи на тялото е трудно да се определи, тъй като хората имат различни анатомични (ръст и телосложение), физиологични (честота и дълбочина на дишане) и метаболитни (скорост на храносмилане) характеристики. В този раздел ще научите какви допускания се правят, за да се оцени нивото на вътрешните радиационни опасности.

1.1 ICRP Standard Man и Asian Standard Man, МААЕ

Съществува голямо разнообразие от човешки анатомични, физиологични и метаболитни параметри. За целите на радиационната защита ICRP в Публикация 23 дефинира терминаСтандартен човек за описание на човешките параметри. Стандартният човек е избран да представя средния човек в широк диапазон от параметри и е предназначен да се използва като модел за изчисления и сравнения на присъщите ефекти на йонизиращото лъчение. В момента данните се актуализират, като се използват резултати от популационни проучвания в Европа и Северна Америка. Приложение A дава някои характеристики на стандартния човек.

Стандартният човек обаче не е достатъчно добър модел на типично азиатско население, така че Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) идентифицира съответните характеристики на азиатския стандартен човек.

1.2 Биологичен и ефективен полуживот

Когато и да се случиприемането на радиоактивно вещество, важно е да имате представа колко дълго това вещество се задържа в тялото, за последваща оценка на опасността. Както беше обсъдено в Модул 1.3 Йонизиращо лъчение и радиоактивен разпад, радиоактивните материали се разпадат експоненциално с течение на времето. Също така трябва да се отбележи, че физиологичните процеси, протичащи в човешкото тяло (например уриниране и дефекация), определят отделянето на радиоактивни вещества от тялото, докато промяната в съдържанието на радиоактивно вещество също се описва с експоненциална зависимост. За да изчислим ефективната скорост, с която радиоактивният материал се разпада и елиминира от тялото, трябва да комбинираме двете скорости: радиоактивно разпадане и биологично отделяне от тялото. В радиационната защита терминътконстанта на ефективно елиминиране (leff) се използва за описание на скоростта на разпадане и елиминиране на радиоактивни вещества от тялото. Математическата дефиниция на този термин е дадена във Формула 1.

leff=lr+lb[1]

където leff е ефективната деривационна константа,

lr е константата на радиоактивния разпад,

lb е константата на биологичната екскреция.

Формула 1 може да бъде свързана с ефективен, биологичен и радиоактивен полуразпад и полуразпад (и следователно време), като се има предвид, че константата на радиоактивно разпадане може да бъде записана като:

където lr е константата на радиоактивния разпад,

Tr е времето на полуразпад на радиоактивното вещество,

ln2 = loge2 = 0,693

Тъй като ефективната константа на разпадане и екскреция и константата на биологична екскреция могат да бъдат записани по същия начин, формула 1 може да бъде представена катоФормула 2:

1 =1 + 1 [2]

Tr е времето на полуразпад на радионуклида (т.е. времето, необходимо на активността на радионуклида в тялото да намалее наполовина от първоначалната си стойност поради радиоактивно разпадане).

Tb е биологичният полуживот на радионуклида от тялото (т.е. времето, необходимо за намаляване на активността на радионуклида в тялото до половината от първоначалната му стойност поради биологично елиминиране).

Така, ако стойностите на Tr и Tb са известни, тогава Teff може да се изчисли от формула 2.

Времето на полуразпад е физическа константа, която зависи от радионуклида. Биологичният полуживот (и следователно ефективният полуживот) зависи от химичната и физическата природа на радиоактивното замърсяване и анатомичната, физиологичната и метаболитната природа на индивида. Ако радиоактивното вещество е химически подобно на други химични елементи на тялото, то може да ги замени. Например, стронцият е химически подобен на калция, така че стронций-90 може да замести калция в костите. Физическата форма на замърсяване е също толкова важна, тъй като определя една от важните характеристики на веществото, като разтворимостта, която пряко влияе върху процеса на неговото усвояване от човешкото тяло.

Пример 1 илюстрира как Формула 2 може да се използва за изчисляване на ефективния полуживот на радиоактивно замърсяване от тялото.

Пример 1

Въпрос

Изчислете ефективния полуживот на кобалт-60, ако полуживотът е 1,9 x 103 дни, а биологичният полуживот е 10 дни.

Отговор

Използване на формула 2:

Teff 1,9 x 10 3 10

Teff = 9,95 дни (приблизително 10 дни)

От Пример 1може да се види, че ако биологичният полуживот и полуживотът се различават значително, тогава стойността на ефективния полуживот се определя от по-малката от наличните стойности.

Таблица 2 дава примери за радиоактивен, биологичен и ефективен полуживот и полуживот на елиминиране за различни радионуклиди.

Период на полуразпад, биологичен и ефективен полуживот за някои радионуклиди

(дни)