Ekvivalentna doza

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Znak za opasnost od radioaktivnosti

Ekvivalentna doza ili dozni ekvivalent ionizirajućeg zračenja je uvedena jer apsorbirana doza, u različitim uvjetima, ne izražava dovoljno precizno težinu štetnih učinaka ionizirajućeg zračenja na organizam. 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). [1]

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:

rem = rad X RBE,

odnosno: rendgen equivalent for men = radiation absorbed dose X Relative Biological Effectiveness.

Okvirno, male doze zračenja su do 0,2 Gy 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. [2]

Faktor kvalitete Q[uredi VE | uredi]

Ako neka čestica preda 3,5 MeV pri 1 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)

Pojednostavljeni izraz za ekvivalentnu dozu[uredi VE | uredi]

Danas je izraz za ekvivalentnu dozu pojednostavljen:

H = W_R \cdot D.

Težinski faktor (ponekad se naziva i faktor kvalitete) se određuje ovisno o vrsti radioaktivnog zračenja i energetskom području zračenja:

H_T = \sum_R W_R \cdot D_{T,R}\ ,

gdje je:

HT - ekvivalentna doza apsorbirana nekim tkivom T
DT,R - apsorbirana doza u tkivu T zbog vrste radijacije R
WR - težinski faktor koji se određuje na osnovu sljedeće tablice
Vrsta radijacije i razina energije WR
elektroni, mioni, fotoni (sve razine energija) 1
protoni i električni nabijeni pioni 2
alfa-čestice, fisioni fragmenti, teški ioni 20
neutroni
(kao funkcija linijskog prijenosa energije L u keV/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.

Primjeri ekvivalentnih doza[uredi VE | uredi]

Jednodnevne ekvivalentne doze[uredi VE | uredi]

Simptomi ekvivalentnih doza primljenih u jednom danu: [3]

  • 0 do 0,25 Sv: nema simptoma;
  • 0,25 do 1 Sv: neki ljudi osjete mučninu i gubitak apetita; nastaju ostećenja koštane srži, limfnih čvorova i slezene;
  • 1 do 3 Sv: srednja do teška mučnina, gubitak apetita, 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), proljevi, ljuštenje kože, sterilnost i smrt ako se ne liječi;
  • 6 do 10 Sv: svi gornji simptomi i dodatno ostećenje središnjeg živčanog sustava; najvjerovatnija smrt;
  • iznad 10 Sv: oduzetost (paraliza) i smrt

Primjeri jednostrukih ekvivalentnih doza[uredi VE | uredi]

  • zubna radiografija: 0,005 mSv [4]
  • prosječna ekvivaletna doza unutar 16 km udaljenosti od nesreće na otoku Tri milje: 0,08 mSv za vrijeme nesreće [5]
  • mamografija – jednostruko izlaganje (srednja ekvivalentna doza): 2 mSv [6]
  • mamografija – cjelokupno izlaganje (s promjenjivom ekvivalentnom dozom): 2 mSv
  • računalna tomografija mozga ili CT mozga: 0,8 do 5 mSv [7]
  • računalna tomografija prsnog koša ili CT prsnog koša: 6 do 18 mSv
  • rendgensko proučavanje probavnih organa: 14 mSv
  • preporuka Međunarodnog povjereništva za radiološku zaštitu (engl. International Commission on Radiological Protection) kao granica za dobrovoljno sudjelovanje u nuklearnim nesrećama: 500 mSv [8]
  • 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[uredi VE | uredi]

Primjeri ekvivalentnih doza primljenih u jednom satu:

Godišnja ekvivalentna doza[uredi VE | uredi]

Primjeri ekvivalentnih doza primljenih u jednoj godini:

  • najveća dozvoljena ekvivalentna doza za javnost stvorena bilo kakvom ljudskom aktivnošću: 1 mSv/godinu [13]
  • ekvivalentna doza za stanovanje u blizini nuklearnih elektrana: 0,0001–0,01 mSv/godinu [14] [15]
  • ekvivalentna doza za stanovanje u blizini termoelektrana na ugljen: 0,0003 mSv/godinu
  • ekvivalentna doza kod spavanja (8 sati) u blizini druge osobe: 0,02 mSv/godinu
  • ekvivalentna doza zbog kozmičkog zračenja (iz atmosfere) na razini mora: 0,24 mSv/godinu
  • ekvivalentna doza zbog kozmičkog zračenja (s površine Zemlje): 0,28 mSv/godinu
  • ekvivalentna doza zbog prirodne radioaktivnosti (kalij-40, ugljik-14) ljudskog tijela: 0,40 mSv/godinu
  • ekvivalentna doza u blizini zgrade Kongresa SAD-a (granit): 0,85 mSv/godinu [16]
  • prosječna pojedinačna ekvivalentna doza zbog pozadinskog zračenja: 2 mSv/godinu (1,5 mSv/godinu u Australiji, 3 mSv/godinu u SAD i Zagreb 1,14 mSv/godina)
  • ekvivalentna doza zbog atmosferskog utjecaja (uglavnom radon): 2 mSv/godinu [17]
  • ukupna ekvivalentna doza u SAD: 6,2 mSv/godinu [18]
  • let zrakoplovom na liniji New York-Tokio (za posadu): 9 mSv/godinu
  • trenutna prosječna ekvivalentna doza za radnike u nuklearnim elektranama: 20 mSv/godinu
  • prosječna ekvivalentna doza zbog pozadinskog zračenja u nekim dijelovima Irana, Indije i Europe: 50 mSv/godinu
  • ekvivalentna doza zbog pušenja 30 cigareta na dan: 60 do 160 mSv/godinu [19]
  • prosječna ekvivalentna doza u gradu Ramsaru (Iran): 260 mSv/godinu.

Neki primjeri ekvivalentne doze[uredi VE | uredi]

  • 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; [20]
  • granična ekvivalentna doza u blizini rudnika uranija i nuklearnih elektrana je obično 1 mSv/godinu;
  • granična ekvivalentna doza za radnike za vrijeme nesreće u nuklearnoj elektrani Fukushima I: 250 mSv [21]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. [1] "Ionizirajuće zračenje u biosferi", Mile Dželalija, Kemijsko-tehnološki fakultet, Sveučilište u Splitu, 2011.
  2. [2] "Jedinica radioaktivnosti", www.radiobiologija.vef.unizg.hr, 2011.
  3. [3] "Nuclear Energy: the Good, the Bad, and the Debatable", publisher=National Institutes of Health
  4. "Computed Tomography — an Increasing Source of Radiation Exposure", 2007., Brenner David J., Hall Eric J., journal=New England Journal of Medicine
  5. [4] 2011., "What Happened and What Didn't in the TMI-2 Accident", publisher=American Nuclear Society
  6. [5] "Radiation Benefit of Digital Mammogram Not Clear", publisher=Breastcancer.org
  7. 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.
  8. International Commission on Radiological Protection: "1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection - ICRP Publication 60", 1991.
  9. [6] "State of the reactor, Fukushima No. 1 nuclear power plant, Mar 15, 2011 (Tuesday) - 03 July 2011 (Sun)]", atmc.jp/plant.
  10. [7] www.stuk.fi
  11. [8] www.abc.net.au
  12. [9] www.heraldsun.com.au
  13. [10] "Radiation and Safety", publisher=International Atomic Energy Agency, 2011.
  14. [11] "Radiation Risks and Realities", publisher=EPA
  15. [12] "Everyday exposures to radiation", publisher=PBS
  16. [13] "Radiation at FUSRAP Sites"
  17. [14] "Radiation fears after Japan blast", publisher=BBC, 2011.
  18. [15] "Radiation Exposure: The Facts vs. Fiction", publisher= University of Iowa Hospitals & Clinics
  19. [16] www.ors.od.nih.gov
  20. [17] "Nuclear Radiation and Health Effects, 2010., World nuclear Association.
  21. [18] "Last Defense at Troubled Reactors: 50 Japanese Workers", publisher=The New York Times, Keith Bradsher, Hiroko Tabuchi, 2011.