Seguridad radiológica. Dosimetría de radiaciones ionizantes.

El proceso primario que inicia una secuencia de transformaciones físicas y químicas en la sustancia irradiada y conduce a los efectos de radiación observados es la absorción de energía de radiación ionizante.

Por tanto, en primer lugar, es necesario comparar los efectos observados con la cantidad de energía absorbida, que se caracteriza por la dosis absorbida. La dosis absorbida (D) es la cantidad de energía de radiación ionizante absorbida por unidad de masa de cualquier sustancia irradiada:

D = dE/dm (1)

donde: dE es la energía media transferida por la radiación ionizante a una sustancia ubicada en un volumen elemental, dm es la masa de la sustancia en este volumen.

La energía se puede promediar sobre cualquier volumen dado, en cuyo caso la dosis promedio es igual a la energía total transferida al volumen dividida por la masa de ese volumen. En unidades del SI, la dosis absorbida se mide en julios por kilogramo (J/kg) y tiene un nombre especial, Gray (Gy) .

1 Gy = 1 J/kg

Todavía se utiliza la unidad no sistémica rad . En la transcripción inglesa es rad (radiation adsorbed dose).

1 rad = 0,01 Gy

Los distintos tipos de radiación ionizante tienen diferentes efectos biológicos con la misma dosis absorbida. Para evaluar los posibles daños a la salud humana en condiciones de irradiación crónica bajo la influencia de diferentes tipos de radiación, se introdujo el concepto de dosis equivalente.

La dosis equivalente (HT,R) es la dosis absorbida en un órgano o tejido multiplicada por el factor de ponderación apropiado para un tipo de radiación determinado, WR:

HT,R = WR*DT,R (2)

donde: DT,R es la dosis media absorbida en un órgano o tejido T , WR es el factor de ponderación de la radiación R. La unidad de dosis equivalente es el Sievert ( Sv) [Unidad no sistémica rem (equivalente biológico de roentgen) , transcripción inglesa rem (equivalente de roentgen en el hombre)]

1 rem = 0,01 Sv

Los factores de ponderación para los distintos tipos de radiación a la hora de calcular la dosis equivalente (WR) tienen en cuenta la eficacia relativa de los distintos tipos de radiación a la hora de inducir efectos biológicos. Anteriormente, también se denominaban factores de calidad. En la tabla 1 se muestran los factores de ponderación para los distintos tipos de radiación.

Para evaluar el riesgo de que se produzcan consecuencias remotas de la radiación en todo el cuerpo humano y en cada uno de sus órganos y tejidos, teniendo en cuenta su radiosensibilidad, se utiliza la dosis efectiva. La dosis efectiva (E) es la suma de los productos de la dosis equivalente en órganos y tejidos por los factores de ponderación correspondientes:

E=ΣT(WT*HT,R) (3)

HT,R - dosis equivalente en órgano o tejido T, WT - factor de ponderación para órgano o tejido T. Unidad de dosis efectiva - Sievert (Sv) .

Actualmente, se utilizan dosis equivalentes para evaluar el riesgo radiogénico y la dosis efectiva se utiliza para regular la irradiación a la hora de garantizar la seguridad radiológica.

Factores de ponderación (WR) para diferentes tipos de radiación. Tabla 1

Factores de ponderación (WT) de los tejidos y órganos para el cálculo de la dosis efectiva. Tabla 2

Kerma (energía cinética liberada en la materia) se utiliza como medida cuantitativa de la interacción de la radiación ionizante indirecta (γ-cuantos, neutrones) con la materia.

K = dE/dm (4)

dE es la energía cinética total de las partículas cargadas liberadas en un volumen elemental; dm ​​es la masa de este volumen. La unidad es Gray (Gy). Para los γ-quanta de baja energía (E<10 MeV), el kerma es aproximadamente igual a la dosis absorbida; sin embargo, para los fotones de mayor energía, el kerma y la dosis absorbida comienzan a diferir. Esto se debe al hecho de que los electrones secundarios de alta energía pueden abandonar el volumen absorbente, y algunos de ellos también pueden perder algo de energía a través de la radiación de frenado. Esta energía se tiene en cuenta en el kerma y no en la dosis absorbida.

La dosis de exposición también se utiliza comúnmente como una característica cuantitativa de los rayos X y la radiación gamma. La dosis de exposición se calcula como la carga de partículas secundarias (dQ) formadas en la masa de materia (dm) con la desaceleración completa de todas las partículas cargadas:

X = dQ/dm (5)

La unidad de dosis de exposición en el sistema SI es el culombio/kg [C/kg]. La unidad de dosis de exposición no perteneciente al SI más conocida es el roentgen (R). Un roentgen es una dosis de exposición a rayos X y radiación gamma que crea una carga total de iones del mismo signo en una unidad electrostática de electricidad en 1 cm3 de aire a una temperatura de 0 °C y una presión de 760 mm Hg. Una dosis de exposición de 1 R corresponde a 2,08*109 pares de iones. La relación entre las unidades de dosis de exposición es la siguiente: 1R = 2,58*10-4 C/kg o 1 C/kg = 3,88*103 R.

La tabla muestra las relaciones entre las unidades SI y las unidades no sistémicas retiradas de circulación en el campo de la seguridad radiológica.