Введение

Физика здоровья, также называемая наукой о радиационной защите, – это профессия, посвященная защите людей и окружающей среды от потенциальных радиационных опасностей, при этом обеспечивающая возможность использования полезных свойств радиации. Специалисты по физике здоровья обычно должны иметь четырехлетнюю степень бакалавра и квалификационный опыт, подтверждающий профессиональное знание теории и применения принципов радиационной защиты и смежных наук. Специалисты по физике здоровья в основном работают на объектах, где используются или производятся радионуклиды или другие источники ионизирующего излучения (например, рентгеновские аппараты); к таким объектам относятся научно-исследовательские учреждения, промышленность, образование, медицинские учреждения, атомная энергетика, военная сфера, охрана окружающей среды, контроль за соблюдением государственных норм, а также дезактивация и вывод из эксплуатации. Комбинация образования и опыта для специалистов по физике здоровья зависит от конкретной области их деятельности.

Операционная физика здоровья

Подраздел операционной физики здоровья, также называемый прикладной физикой здоровья в более ранних источниках, сосредоточен на полевых работах и практическом применении знаний в области физики здоровья к реальным ситуациям, а не на фундаментальных исследованиях.

Медицинская физика

Область физики здоровья связана с областью медицинской физики, и обе они схожи тем, что специалисты в обеих областях опираются на схожие фундаментальные науки (например, физику излучений, биологию и т.д.). Однако, специалисты по физике здоровья сосредоточены на оценке и защите здоровья человека от воздействия радиации, в то время как медицинские физики и специалисты по медицинской физике поддерживают использование радиации и других технологий, основанных на физике, врачами для диагностики и лечения заболеваний.

Приборы радиационной защиты

Практическое измерение ионизирующего излучения необходимо для радиационной безопасности. Оно позволяет оценивать эффективность защитных мероприятий и определять дозу облучения, которую человек мог получить или получил фактически. Обеспечение такими приборами обычно регулируется законодательством. В Великобритании это – Положения об ионизирующем излучении 1999 года. Измерительные приборы для радиационной защиты бывают стационарными (установленными в фиксированном положении) и портативными (ручными или переносными).

Установленные приборы

Установленные приборы размещаются в точках, которые, как известно, важны для оценки общей радиационной обстановки на территории. К ним относятся стационарные радиационные мониторы территории, гамма-интерлок мониторы, мониторы контроля выхода персонала и мониторы контроля радиоактивного загрязнения воздуха. Монитор территории измеряет фоновое излучение, как правило, рентгеновское, гамма-излучение или нейтронное; это излучения, которые могут создавать значительные уровни радиации на расстоянии более десятков метров от источника, охватывая, таким образом, большую площадь. Интерлок мониторы используются для предотвращения непреднамеренного облучения персонала, блокируя доступ в зону с повышенным уровнем радиации. Мониторы контроля радиоактивного загрязнения воздуха измеряют концентрацию радиоактивных частиц в атмосфере, чтобы предотвратить их попадание в легкие персонала. Мониторы контроля выхода персонала используются для контроля работников, покидающих зону с контролируемым или потенциально загрязненным статусом. Они могут быть выполнены в виде ручных мониторов, поисковых зондов для контроля одежды или мониторов облучения всего тела. Эти приборы контролируют поверхность тела и одежды работников на предмет наличия радиоактивного загрязнения. Как правило, они измеряют альфа-, бета- или гамма-излучение, либо их комбинации. Национальная физическая лаборатория Великобритании опубликовала руководство по передовой практике через свой Форум по метрологии ионизирующего излучения, касающееся обеспечения таким оборудованием и методологии расчета пороговых значений срабатывания сигнализации.

Переносные приборы

Переносные приборы бывают ручными или транспортируемыми. Ручные приборы обычно используются в качестве дозиметров для детальной проверки объекта или человека, или для оценки территории, где отсутствуют стационарные измерительные приборы. Они также могут применяться для контроля персонала при выходе из зоны или для проверки загрязнения персонала в полевых условиях. Как правило, они измеряют альфа-, бета- или гамма-излучение, либо их комбинации. Транспортируемые приборы – это, как правило, приборы, которые могли бы быть установлены стационарно, но временно размещаются на территории для обеспечения непрерывного мониторинга в местах возможного возникновения опасности. Такие приборы часто устанавливаются на тележки для облегчения их развертывания и используются во временных оперативных ситуациях.

Руководство по применению

В Соединенном Королевстве HSE опубликовала руководство для пользователей по выбору подходящего прибора для измерения радиации в зависимости от конкретной задачи. Руководство охватывает все технологии приборов для измерения ионизирующего излучения и представляет собой полезное сравнительное пособие.

Поглощенная доза

Основные единицы не учитывают степень повреждения вещества (особенно живых тканей), вызванного ионизирующим излучением. Это связано, прежде всего, с количеством переданной энергии, а не с зарядом. Это величина называется поглощённой дозой. Грей (Gy), с единицами измерения Дж/кг, является единицей СИ для поглощённой дозы и представляет собой количество излучения, необходимое для передачи 1 джоуля энергии 1 килограмму любого вещества. Рад (поглощённая доза излучения) – соответствующая устаревшая единица, равная 0,01 Дж, переданным 1 кг вещества. 100 рад = 1 Грей.

Эквивалентная доза

Равные дозы различных типов или энергий излучения вызывают разную степень повреждения живых тканей. Например, 1 Гр альфа-излучения вызывает примерно в 20 раз больше повреждений, чем 1 Гр рентгеновского излучения. Поэтому эквивалентная доза была введена для приблизительной оценки биологического эффекта излучения. Она рассчитывается путем умножения поглощенной дозы на весовой коэффициент WR, который различается для каждого типа излучения (см. таблицу в разделе «Относительная биологическая эффективность»#Стандартизация). Этот весовой коэффициент также называется Q (коэффициент качества) или RBE (относительная биологическая эффективность излучения). Сиверт (Зв) — это единица эквивалентной дозы в системе СИ. Хотя она имеет те же единицы измерения, что и у Грея (Дж/кг), она измеряет иное. Для данного типа и дозы излучения, приложенного к определенной части тела определенного организма, она измеряет величину дозы рентгеновского или гамма-излучения, приложенной ко всему телу организма, при которой вероятности возникновения рака в обоих сценариях, согласно текущей статистике, одинаковы. Рем (рентгеновский эквивалент для человека) — традиционная единица эквивалентной дозы. 1 зиверт = 100 рем. Поскольку рем — относительно большая единица, типичная эквивалентная доза измеряется в миллиремах (мрем), 10⁻³ рем, или в микрозивертах (мкЗв), 10⁻⁶ Зв. 1 мрем = 10 мкЗв. Единицей, иногда используемой для низких доз излучения, является BRET (время эквивалента фонового излучения). Это количество дней воздействия среднегодового фонового излучения, эквивалентное полученной дозе. Эта единица не стандартизирована и зависит от значения, используемого для средней дозы фонового излучения. Используя значение UNSCEAR 2000 года (ниже), одна единица BRET равна примерно 6,6 мкЗв. Для сравнения, средняя «фоновая» доза естественного излучения, получаемая человеком в день, согласно оценке UNSCEAR 2000 года, составляет 6,6 мкЗв (660 мкрем). Однако местные уровни воздействия различаются: среднегодовое значение в США составляет около 3,6 мЗв (360 мрем), а в небольшом районе Индии — до 30 мЗв (3 рем). Летальная доза радиации для всего тела человека составляет около 4–5 Зв (400–500 рем).

История

В 1898 году Общество Рентгена (в настоящее время Британский институт радиологии) создало комитет по изучению повреждений, вызванных рентгеновским излучением, тем самым положив начало дисциплине радиационной безопасности.

Количества, связанные с излучением

В следующей таблице представлены величины радиации в единицах СИ и внесистемных единицах. Хотя Комиссия по ядерному регулированию США допускает использование единиц Кюри, рад и рем наряду с единицами СИ, директивы Европейского Союза об единицах измерения требовали прекращения использования этих единиц в "целях охраны здоровья населения" к 31 декабря 1985 года.