מאמר זה מוקדש לנושא מינון קרינה נקלט (i-tion), קרינה מייננת וסוגיה. הוא מכיל מידע על מגוון, טבע, מקורות, שיטות חישוב, יחידות של מינון קרינה נקלט ועוד הרבה יותר.
המושג של מנת קרינה נספגת
מינון קרינה הוא ערך המשמש מדעים כמו פיזיקה ורדיוביולוגיה על מנת להעריך את מידת ההשפעה של קרינה מייננת על רקמות של אורגניזמים חיים, תהליכי חייהם, וגם על חומרים. מה נקרא מינון הקרינה הנקלט, מה ערכה, צורת החשיפה ומגוון הצורות? הוא מוצג בעיקר בצורה של אינטראקציה בין המדיום לקרינה המייננת, ונקרא אפקט היינון.
למינון הקרינה הנקלט יש שיטות ויחידות מדידה משלו, והמורכבות והמגוון של התהליכים המתרחשים בעת חשיפה לקרינה גורמים למגוון מינים מסוים בצורות המינון הנקלט.
צורה מייננת של קרינה
קרינה מייננת היא זרםסוגים שונים של חלקיקים יסודיים, פוטונים או שברים הנוצרים כתוצאה מביקוע אטומי ומסוגלים לגרום ליינון בחומר. קרינה אולטרה סגולה, כמו צורת האור הנראית, אינה שייכת לסוג זה של קרינה, והיא גם אינה כוללת קרינה מסוג אינפרא אדום ונפלטת על ידי רצועות רדיו, הקשורה לכמות האנרגיה הקטנה שלהן, שאינה מספיקה ליצירת אטומי ו יינון מולקולרי במצב הקרקע.
סוג קרינה מייננת, אופייה ומקורותיה
ניתן למדוד את המינון הנקלט של קרינה מייננת ביחידות SI שונות, ותלוי באופי הקרינה. סוגי הקרינה המשמעותיים ביותר הם: קרינת גמא, חלקיקי בטא של פוזיטרונים ואלקטרונים, נויטרונים, יון (כולל חלקיקי אלפא), רנטגן, אלקטרומגנטי גל קצר (פוטונים באנרגיה גבוהה) ומיאון.
אופי מקורות הקרינה המייננת יכול להיות מגוון מאוד, למשל: ריקבון רדיונוקלידים המתרחש באופן ספונטני, תגובות תרמו-גרעיניות, קרניים מהחלל, רדיונוקלידים שנוצרו באופן מלאכותי, כורים מסוג גרעיני, מאיץ חלקיקים אלמנטרי, ואפילו X מכשיר קרן.
איך פועלת קרינה מייננת
בהתאם למנגנון שבו חומר וקרינה מייננת מתקשרים, ניתן להבחין בזרימה ישירה של חלקיקים מסוג טעון וקרינה הפועלת בעקיפין, במילים אחרות,שטף פוטון או פרוטון, שטף חלקיקים ניטרלי. מכשיר ההיווצרות מאפשר לך לבחור את הצורות הראשוניות והמשניות של קרינה מייננת. קצב מינון הקרינה הנקלט נקבע בהתאם לסוג הקרינה אליה נחשף החומר, למשל, השפעת המינון האפקטיבי של הקרניים מהחלל על פני כדור הארץ, מחוץ למקלט, היא 0.036 μSv/h. כמו כן, יש להבין שסוג מדידת מינון הקרינה והאינדיקטור שלה תלויים בסכום של מספר גורמים, אם כבר מדברים על קרניים קוסמיות, זה תלוי גם בקו הרוחב של המין הגיאומגנטי ובמיקום המחזור של אחת עשרה שנים של פעילות סולארית.
טווח האנרגיה של חלקיקים מייננים נע בין כמה מאות וולט אלקטרונים ל-1015-20 אלקטרונים וולט. קילומטראז' וחדירה יכולים להשתנות מאוד, החל מכמה מיקרומטרים ועד לאלפי קילומטרים או יותר.
מבוא למינון החשיפה
אפקט היינון נחשב למאפיין העיקרי של צורת האינטראקציה של קרינה עם המדיום. בתקופה הראשונית של היווצרות דוסימטריית קרינה נחקרה בעיקר קרינה, שגליה האלקטרומגנטיים נמצאים בגבולות שבין קרינת אולטרה סגול וגמא, בשל העובדה שהיא נפוצה באוויר. לכן, רמת יינון האוויר שימשה מדד כמותי לקרינה לשדה. מדד זה הפך לבסיס ליצירת מנת חשיפה שנקבעה על ידי יינון האוויר פנימהתנאים של לחץ אטמוספרי רגיל, בעוד שהאוויר עצמו חייב להיות יבש.
מינון הקרינה הנקלט בחשיפה משמש כאמצעי לקביעת אפשרויות המייננות של קרני רנטגן וקרני גמא, מראה את האנרגיה המוקרנת, אשר לאחר שעברה טרנספורמציה הפכה לאנרגיה קינטית של חלקיקים טעונים בשבריר של מסת האוויר באטמוספירה.
יחידת המינון הנספגת מסוג החשיפה היא ה-coulomb, רכיב ה-SI, חלקי ק"ג (C/kg). סוג יחידת המדידה הלא מערכתית הוא רונטגן (P). תליון אחד/ק"ג מתאים ל-3876 רונטגנים.
כמות שנצרכה
מינון הקרינה הנקלט, כהגדרה ברורה, הפך הכרחי לאדם בשל מגוון צורות החשיפה האפשריות לקרינה מסוימת על רקמות של יצורים חיים ואפילו מבנים דוממים. בהרחבה, הטווח הידוע של סוגי קרינה מייננת הראה שמידת ההשפעה וההשפעה יכולה להיות מגוונת מאוד ואינה כפופה להגדרה הרגילה. רק כמות מסוימת של אנרגיית קרינה נספגת מהסוג המיינן יכולה לגרום לשינויים כימיים ופיזיקליים ברקמות ובחומרים החשופים לקרינה. עצם המספר הדרוש להפעלת שינויים כאלה תלוי בסוג הקרינה. המינון הנספג של i-nia נוצר בדיוק מסיבה זו. למעשה, מדובר בכמות אנרגיה שנספגה ביחידת חומר ומתאימה ליחס בין האנרגיה מסוג מייננת שנספגה לבין המסה של הנושא או העצם הבולעים קרינה.
מדוד את המינון הנספג באמצעות היחידה האפורה (Gy) - חלק בלתי נפרד ממערכת ה-C. אפור אחד הוא כמות המינון שמסוגלת להעביר ג'אול אחד של קרינה מייננת ל-1 קילוגרם מסה. ראד היא יחידת מדידה לא מערכתית, בערך 1 Gy מתאים ל-100 ראד.
מינון נספג בביולוגיה
הקרנה מלאכותית של רקמות של בעלי חיים וצמחים הוכיחה בבירור שסוגי קרינה שונים, בהיותם באותו מינון נספג, יכולים להשפיע על הגוף ועל כל התהליכים הביולוגיים והכימיים המתרחשים בו בדרכים שונות. זה נובע מההבדל במספר היונים שנוצרו על ידי חלקיקים קלים וכבדים יותר. עבור אותו נתיב לאורך הרקמה, פרוטון יכול ליצור יותר יונים מאלקטרון. ככל שהחלקיקים נאספים יותר כתוצאה מיינון, כך תהיה ההשפעה ההרסנית של הקרינה על הגוף חזקה יותר, בתנאים של אותו מינון נספג. בהתאם לתופעה זו, השוני בעוצמת ההשפעות של סוגי קרינה שונים על רקמות, הוכנס לשימוש ייעוד המינון המקביל של הקרינה. מינון שווה ערך לקרינה נספגת הוא כמות הקרינה המתקבלת בגוף, המחושבת על ידי הכפלת המינון הנקלט וגורם ספציפי הנקרא גורם היעילות הביולוגי היחסי (RBE). אבל זה מכונה לעתים קרובות גם גורם האיכות.
יחידות מינון נספג מסוג שווה ערך נמדדות ב-SI, כלומר sieverts (Sv). Sv אחד שווה למתאיםמינון של כל קרינה שנספגת בק ג אחד של רקמה ממקור ביולוגי וגורמת להשפעה השווה להשפעה של 1 Gy של קרינה מסוג פוטון. Rem - משמש כאינדיקטור מדידה מחוץ למערכת של המינון הביולוגי (שווה ערך) הנספג. 1 Sv מתאים למאה rems.
צורת מנה יעילה
מינון אפקטיבי הוא אינדיקטור לגודל, המשמש כמדד לסיכון להשפעות ארוכות טווח של חשיפה אנושית, חלקי הגוף הפרטיים שלו, מרקמות ועד איברים. זה לוקח בחשבון את הרגישות האישית שלו לרדיו. מינון הקרינה הנקלט שווה למכפלת המינון הביולוגי בחלקי הגוף לפי גורם שקלול מסוים.
לרקמות ואיברים אנושיים שונים יש רגישות שונה לקרינה. חלק מהאיברים עשויים להיות בעלי סיכוי גבוה יותר מאחרים לפתח סרטן באותו ערך שווה ערך למינון נספג, למשל, בלוטת התריס נוטה פחות לפתח סרטן מאשר הריאות. לכן, אדם משתמש במקדם סיכון הקרינה שנוצר. CRC הוא אמצעי לקביעת המינון של i-ion המשפיע על איברים או רקמות. האינדיקטור הכולל של מידת ההשפעה על הגוף של מינון יעיל מחושב על ידי הכפלת המספר המתאים למינון הביולוגי ב-CRC של איבר מסוים, רקמה.
המושג של מינון קולקטיבי
יש מושג של מנת ספיגה קבוצתית, שהוא סכום של קבוצה בודדת של ערכי מינון יעיל בקבוצת נבדקים מסוימת למשך זמן מסויםפער. ניתן לבצע חישובים עבור כל התנחלויות, עד מדינות או יבשות שלמות. לשם כך, הכפל את המינון היעיל הממוצע ואת המספר הכולל של הנבדקים שנחשפו לקרינה. מינון נספג זה נמדד באמצעות man-sievert (man-Sv.).
בנוסף לצורות לעיל של מינונים נספגים, יש גם: מחויבות, סף, קולקטיבי, ניתן למניעה, מקסימום מותר, מינון ביולוגי של קרינה מסוג גמא-נייטרון, מינימום קטלני.
חוזק החשיפה למינון ויחידות מדידה
אינדיקטור של עוצמת הקרינה - החלפת מינון מסוים בהשפעת קרינה מסוימת ביחידת מדידה זמנית. ערך זה מאופיין בהבדל במינון (שווה ערך, נספג וכו') חלקי יחידת הזמן. יש הרבה יחידות ייעודיות.
מינון הקרינה הנקלט נקבע לפי הנוסחה המתאימה לקרינה מסוימת וסוג כמות הקרינה הנספגת (ביולוגית, נספגת, חשיפה וכו'). ישנן דרכים רבות לחישובן, המבוססות על עקרונות מתמטיים שונים, ונעשה שימוש ביחידות מדידה שונות. דוגמאות ליחידות מדידה הן:
- תצוגה אינטגרלית - קילוגרם אפור ב-SI, מחוץ למערכת נמדד בראד גרמים.
- צורה מקבילה - sievert ב-SI, נמדד מחוץ למערכת - ב-rems.
- תצוגת תצוגה - קולומב-קילוגרם ב-SI, נמדד מחוץ למערכת - ב-roentgens.
ישנן יחידות מדידה אחרות המתאימות לצורות אחרות של מנת קרינה נספגת.
מסקנות
בניתוח מאמרים אלה, אנו יכולים להסיק שישנם סוגים רבים של הפליטה המייננת ביותר והן של צורות ההשפעה שלה על חומרים חיים ודוממים. כולם נמדדים, ככלל, במערכת היחידות SI, וכל סוג מתאים למערכת מסוימת וליחידת מדידה שאינה מערכתית. המקור שלהם יכול להיות המגוון ביותר, טבעי ומלאכותי, ולקרינה עצמה יש תפקיד ביולוגי חשוב.
