Принципиальными задачами обеспечения радиационной безопасности и фундаментальной основой радиационной гигиены являются:
• предотвращение проявления любых детерминированных эффектов путем удержания доз облучения ниже соответствующих порогов;
• использование всех разумных мер и осуществление соответствующих мероприятий для того, чтобы максимально снизить вероятность проявления стохастических эффектов с учетом социальных и экономических условий.
Дозы ионизирующего излучения. При оценке условий радиационной безопасности, кроме характеристики активности источника ионизирующего излучения, необходимо знать, каковы степень и характер его воздействия на окружающую среду и человека.
При этом один и тот же источник может вызывать патологические изменения различной тяжести в зависимости от сопутствующих условий воздействия, например времени воздействия, расстояния до объекта, наличия защитных экранов, характера среды. В любом случае эффект воздействия определяется той энергией, которая передается от источника рассматриваемому объекту.
Результатом воздействия ионизирующих излучений на облучаемые объекты являются физико-химические или биологические изменения этих объектов. Примерами таких изменений могут служить нагрев тела, фотохимическая реакция рентгеновской пленки, изменение биологических показателей живого организма и т.д.
В связи с этим необходимо рассмотреть ряд энергетических характеристик ионизирующего излучения, которыми определяется эффект действия.
Характер лучевых поражений биологических объектов, в том числе и человека, при воздействии ионизирующих излучений в первую очередь зависит от поглощенной энергии. В связи с этим вводится такое понятие, как поглощенная доза. Поглощенная доза (H) — это величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу.
Единицами поглощенной дозы в системе СИ является грей (Гр). Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.
Однако исторически первой эмпирически предложенной дозой, характеризующей только рентгеновское и гамма-излучение, была экспозиционная доза. Экспозиционная доза — количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения по их ионизирующему действию, выраженная электрическим зарядом одного знака, образованным в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия.
В международной системе СИ единицей является кулон/кг — экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения, которая создает в 1 килограмме сухого воздуха ионы, несущие заряд величиной в 1 кулон каждого знака. Внесистемной единицей является рентген (Р) — такая экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения, которая создает в 1 см3 сухого воздуха ионы, несущие заряд в 1 электростатическую единицу каждого знака. 1 Р = 0,285 мКл/кг.
Поскольку для ионизации воздуха необходима определенная энергия, то между экспозиционной и поглощенной дозами существует численное соотношение: 1 Р = 0,877 рад, т.е. для создания в 1 см3 воздуха заряда в 1 электростатическую единицу необходима поглощенная доза в 0,877 рад. Определенное неудобство использования для расчетов экспозиционной дозы обусловлено ограничением ее применения только для рентгеновского и гамма-излучения. Поэтому при расчете доз всех видов ионизирующего излучения используются единицы поглощенной дозы.
Следует также отметить разную степень поражающего действия различных видов излучения на организм человека, обусловленную особенностями их физических свойств и прежде всего различным уровнем линейной передачи энергии (ЛПЭ). В радиационной защите поэтому используется взвешивающий коэффициент (WR), показывающий, во сколько раз надо уменьшить поглощенную дозу любого вида излучения, чтобы получить тот же биологический эффект для человека, что и от такой же поглощенной дозы рентгеновского или гамма-излучения.
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения необходимы при расчете эквивалентной дозы:
• фотоны любых энергий, электроны и мюоны любых энергий -1;
• нейтроны энергий менее 10 кэВ, нейтроны более 20 МэВ, протоны, кроме протонов отдачи, энергии более 2 МэВ — 5;
• нейтроны энергий от 10 до 100 кэВ и от 2 до 20 МэВ — 10;
• нейтроны энергий от 100 кэВ до 2 МэВ, альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра — 20.
Эквивалентная доза (HT R) — это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения.
Единица поглощенной дозы в системе СИ называется зиверт (Зв). Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр.
При неравномерном облучении всего тела оценка ущерба здоровью проводится с помощью эффективной дозы. Эффективная доза (Е) — это величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентных доз в органах на соответствующие взвешивающие коэффициенты, характеризующие их радиочувствительность:
E = Σ WT . HT
где WT — взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т, показывающий чувствительность последних к ионизирующему излучению; НТ — эквивалентная доза в органе или ткани Т.
Взвешивающие коэффициенты (WT) для различных органов и тканей составляют: гонады — 0,20; печень — 0,05;
костный мозг (красный) — 0,12;
пищевод — 0,05;
толстый кишечник — 0,12;
щитовидная железа — 0,05;
легкие — 0,12;
кожа — 0,01;
желудок — 0,12;
клетки костных поверхностей — 0,01; мочевой пузырь — 0,05; остальные — 0,05; грудная железа — 0,05.
Для оценки стохастических эффектов воздействия ионизирующих излучений на персонал или население используется понятие эффективная коллективная доза, которая определяется как сумма средних эффективных доз в подгруппе людей, умноженных на число людей в соответствующей группе. Единицей коллективной дозы является человеко-зиверт (чел-Зв).
Важной характеристикой влияния ионизирующего излучения на человека является мощность дозы, то есть доза, отнесенная к единице времени.
Для обеспечения радиационной безопасности при нормальной эксплуатации источников излучения необходимо руководствоваться следующими основными принципами:
• непревышение допустимого предела индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;
• запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучением;
• поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.
Гигиенические нормативы дифференцированы для разных групп облучаемых лиц (табл. 5.1). Выделяют следующие категории и группы лиц, подвергающихся облучению:
• категория «персонал» (группа А — лица, работающие с техногенными источниками; группа Б — лица, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия техногенных источников);
• категория «все население», включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
Для облучаемых предусмотрено 3 класса нормативов:
• основные пределы доз (ПД — величина годовой эффективной или эквивалентной дозы, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы);
• допустимые уровни многофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления внутрь организма или одного вида внешнего излучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и др.;
• контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.), которые устанавливает администрация учреждения по согласованию с органами Роспотребнадзора. Их численные значения должны учитывать достигнутый в учреждении оптимальный
уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого предела доз и не будет повышаться в каждом следующем году по сравнению с предыдущим.
Таблица 5.1. Основные пределы доз, мЗв/год
Примечание.
* Допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.
** Основные пределы доз, как и все остальные допустимые производные уровни персонала группы Б, равны 1/4 значений для персонала группы А. Эквивалентная доза в коже относится к среднему значению в слое толщиной 5 мг/см2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см2. На ладонях толщина покровного слоя — 40 мг/см2. *** Относится к дозе на глубине 300 мг/см2.
**** Относится к среднему по площади в 1 см2 значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см2. На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см2. Указанным пределом допускается облучение всей кожи человека при условии, что в пределах усредненного облучения любого 1 см2 площади кожи этот предел не будет превышен. Предел дозы при облучении кожи лица обеспечивает непревышение предела дозы на хрусталик от бета-частиц.
Сотрудники радиологических отделений больниц, работающие непосредственно с источниками ионизирующего излучения, а также рентгенологи относятся к категории «персонал», группа А. Вспомогательный персонал, работающий в сфере воздействия источников ионизирующего излучения, но непосредственно не контактирующий с ними, относится также к категории «персонал», но группа Б. Согласно этой классификации, для персонала группы
А допускается предел дозы 20 мЗв в год, для вспомогательного персонала (группа Б) — 5 мЗв в год.
В соответствии с целью медицинского облучения населения принципы контроля и ограничения радиационных воздействий в медицине основаны на получении необходимой и полезной диагностической информации или терапевтического эффекта при минимально возможных уровнях облучения. При этом не устанавливаются пределы доз, но используются принципы обоснования назначения радиологических медицинских процедур и оптимизации мер защиты пациентов.
При проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований практически здоровых лиц годовая эффективная доза облучения этих лиц не должна превышать 1 мЗв.