Радиан представляет собой единицу поглощенной дозы излучения , определяется как 1 рад = 0,01 Гр = 0,01 Дж / кг. [1] Первоначально она была определена в единицах СГС в 1953 году как доза, при которой один грамм вещества поглощает 100 эрг энергии . Материалом, поглощающим излучение, может быть ткань человека, силиконовые микрочипы или любая другая среда (например, воздух, вода, свинцовая защита и т. Д.).
рад | |
---|---|
Система единиц | CGS единиц |
Единица | Поглощенная доза ионизирующего излучения |
Символ | рад |
Конверсии | |
1 рад в ... | ... равно ... |
Базовые единицы СИ | 0,01 Дж ⋅ кг −1 |
Единицы СИ | 0,01 Гр |
CGS | 100 эрг / г |
Он был заменен серым цветом (Гр) в производных единицах СИ, но все еще используется в Соединенных Штатах, хотя в главе 5.2 руководства по стилю для авторов Национального института стандартов и технологий США «настоятельно не рекомендуется» . [2] Связанная единица, рентген , используется для количественной оценки радиационного облучения . F-фактор может быть использован для преобразования между радиан и рентгенов.
Воздействие на здоровье
Доза менее 100 рад обычно не вызывает никаких немедленных симптомов, кроме изменений крови. Доза от 100 до 200 рад, доставленная на все тело менее чем за сутки, может вызвать острый лучевой синдром (ОЛБ), но обычно не приводит к летальному исходу. Дозы от 200 до 1000 рад, введенные за несколько часов, вызовут серьезное заболевание с плохим прогнозом в верхней части диапазона. Доза облучения всего тела более 1000 рад почти всегда приводит к летальному исходу. [3] Терапевтические дозы лучевой терапии часто назначаются и хорошо переносятся даже в более высоких дозах для лечения дискретных, четко определенных анатомических структур. Такая же доза, вводимая в течение более длительного периода времени, с меньшей вероятностью вызовет ОЛБ. Пороговые значения дозы примерно на 50% выше для мощностей дозы 20 рад / ч и даже выше для более низких мощностей дозы. [4]
Международная комиссия по радиологической защите поддерживает модель риски для здоровья в зависимости от поглощенной дозы и других факторов. Эта модель рассчитывает эффективную дозу облучения , измеренную в бэр , которая является более репрезентативной для стохастического риска, чем поглощенная доза в рад. В большинстве сценариев использования электростанций, где в радиационной среде преобладают рентгеновские или гамма- лучи, равномерно воздействующие на все тело, 1 рад поглощенной дозы дает 1 бэр эффективной дозы. [5] В других ситуациях эффективная доза в бэр может быть в тридцать раз выше или в тысячи раз ниже поглощенной дозы в рад.
Материальные эффекты
Микроэлектроника на основе кремния разрушается под воздействием радиации. Радиационно-стойкие компоненты, предназначенные для военных или ядерных применений, могут выдерживать до 100 Мрад (1 МГр). [6]
Металлы ползут, твердеют и становятся хрупкими под воздействием радиации.
Пищевые продукты и медицинское оборудование можно стерилизовать радиацией.
Примеры доз
25 | рад: | самая низкая доза, вызывающая клинически наблюдаемые изменения крови |
200 | рад: | местная доза при появлении эритемы у людей |
400 | рад: | LD 50 всего тела при остром лучевом синдроме у человека |
1 | крад: | LD 100 всего тела при остром лучевом синдроме у человека [7] |
От 1 до 20 | крад: | типичная радиационная стойкость обычных микрочипов |
От 4 до 8 | крад: | типичная доза лучевой терапии , применяемая местно |
10 | крад: | смертельная доза для всего тела в аварии , вызванной критичностью в Вуд-Ривер-Джанкшн в 1964 г. [8] |
1 | Мрад: | типичный допуск радиационно-стойких микрочипов |
История
В 1930-е годы рентген был наиболее часто используемой единицей радиационного облучения. Эта единица устарела и больше не имеет четкого определения. Один рентген вносит 0,877 рад в сухом воздухе, 0,96 рад в мягких тканях [9] или где-то от 1 до более 4 рад в кости в зависимости от энергии луча. [10] Все эти преобразования в поглощенную энергию зависят от ионизирующей энергии стандартной среды, что неоднозначно в последнем определении NIST. Даже если стандартная среда полностью определена, энергия ионизации часто точно не известна.
В 1940 году британский физик Луи Гарольд Грей , изучавший влияние нейтронного повреждения на человеческие ткани, вместе с Уильямом Валентином Мейнердом и Джоном Ридом опубликовал работу, в которой единица измерения была названа « грамм-рентген » (символ: gr. ), определяемое как «количество нейтронного излучения, которое дает приращение энергии в единице объема ткани, равное приросту энергии, произведенной в единице объема воды одним рентгеном излучения» [11] . Было обнаружено, что эта единица эквивалентна 88 эрг в воздухе. Это ознаменовало переход к измерениям, основанным на энергии, а не на заряде.
Физический эквивалент Рентгена (репутация), введенный Гербертом Паркером в 1945 г. [12], представлял собой поглощенную энергетическую дозу в ткани до учета относительной биологической эффективности . Репутация по-разному определяется как 83 или 93 эрг на грамм ткани (8,3 / 9,3 мГр ) [13] или на см ткани. [14]
В 1953 году ICRU рекомендовал рад, равный 100 эрг / г, в качестве новой единицы поглощенного излучения [15], но затем способствовал переходу на серый цвет в 1970-х годах.
Международный комитет мер и весов (МКМВ) не принял использование радиан. С 1977 по 1998 год в переводах брошюры SI, сделанной NIST США, говорилось, что CIPM временно согласился на использование рад (и других радиологических единиц) с единицами SI с 1969 года. [16] Однако единственные связанные решения CIPM показаны в Приложение относится к кюри в 1964 году и радиану (символ: рад) в 1960 году. В брошюрах NIST значение рад переопределено как 0,01 Гр. Текущая брошюра CIPM исключает рад из таблиц единиц, не относящихся к системе СИ, принятых для использования с системой СИ. [17] В 1998 году американский NIST пояснил, что он предоставляет свою собственную интерпретацию системы SI, в соответствии с которой он принимает рад для использования в США с SI, признавая, что CIPM этого не делает. [18] NIST рекомендует определять рад по отношению к единицам СИ в каждом документе, где используется эта единица. [19] Тем не менее, использование радара по-прежнему широко распространено в США, где он по-прежнему является отраслевым стандартом. [20] Хотя Комиссия США по ядерному регулированию по- прежнему допускает использование единиц кюри , рад и бэры рядом единиц СИ, [21] Европейский союз требует , чтобы его использование для «общественного здравоохранения ... цели» быть прекращены путем 31 декабря 1985 г. [22]
В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и не в системе СИ:
Количество | Ед. изм | Символ | Вывод | Год | Эквивалентность СИ |
---|---|---|---|---|---|
Активность ( А ) | беккерель | Бк | с −1 | 1974 г. | Единица СИ |
кюри | Ci | 3,7 × 10 10 с −1 | 1953 г. | 3,7 × 10 10 Бк | |
Резерфорд | Rd | 10 6 с −1 | 1946 г. | 1000000 Бк | |
Экспозиция ( X ) | кулон на килограмм | Кл / кг | С⋅кг −1 воздуха | 1974 г. | Единица СИ |
рентген | р | esu / 0,001293 г воздуха | 1928 г. | 2,58 × 10-4 Кл / кг | |
Поглощенная доза ( D ) | серый | Гр | Дж ⋅ кг −1 | 1974 г. | Единица СИ |
эрг на грамм | эрг / г | эрг⋅g −1 | 1950 | 1.0 × 10-4 Гр | |
рад | рад | 100 эрг⋅г −1 | 1953 г. | 0,010 Гр | |
Эквивалентная доза ( H ) | зиверт | Sv | Дж⋅кг −1 × Вт R | 1977 г. | Единица СИ |
рентген-эквивалент человека | rem | 100 эрг⋅г −1 x Вт R | 1971 г. | 0,010 Зв | |
Эффективная доза ( Е ) | зиверт | Sv | Дж⋅кг −1 × Вт R × Вт T | 1977 г. | Единица СИ |
рентген-эквивалент человека | rem | 100 эрг⋅г −1 × Вт R × Вт T | 1971 г. | 0,010 Зв |
Смотрите также
- Беккерель
- Кюри (единица)
- Радиация
- Серый (единица)
- Рентген (единица)
- Рентген-эквивалент человека (бэр)
- Зиверт
- Порядок величины (единица)
Рекомендации
- ^ Международное бюро мер и весов (2008). Национальный институт стандартов и технологий США (ред.). Международная система единиц (СИ) (PDF) . Специальная публикация NIST 330. Департамент торговли, Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 1 сентября 2018 года .
- ^ «Руководство NIST по единицам СИ - глава 5.2. Единицы, временно принятые для использования с СИ» . Национальный институт стандартов и технологий.
- ^ Последствия ядерного оружия , Revised изд., Министерство обороны США 1962, стр. 592-593
- ^ «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.» . Летопись МКРЗ . Публикация МКРЗ 103. 37 (2–4). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2. Проверено 17 мая 2012 года .
- ^ «Преобразование рад в бэр, Общество физиков здоровья» . Архивировано из оригинального 26 июня 2013 года .
- ^ Введение в радиационно-стойкие полупроводниковые приборы и схемы
- ^ Анно, GH; Янг, RW; Блум, РМ; Мерсье, младший (2003). «Дозировка-зависимость для острой летальности ионизирующего излучения». Физика здоровья . 84 (5): 565–575. DOI : 10.1097 / 00004032-200305000-00001 . PMID 12747475 . S2CID 36471776 .
- ^ Goans, RE; Вальд, Н. (1 января 2005 г.). «Радиационные аварии с полиорганной недостаточностью в США». Британский журнал радиологии : 41–46. DOI : 10.1259 / BJR / 27824773 .
- ^ «ПРИЛОЖЕНИЕ E: Рентген, РАД, РЗМ и другие единицы» . Руководство Принстонского университета по радиационной безопасности . Принстонский университет . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ Спраулс, Перри. «Величины и единицы излучения» . Физические принципы медицинской визуализации, 2-е изд . Проверено 10 мая 2012 года .
- ^ Гупта, SV (19 ноября 2009 г.). «Луи Гарольд Грей» . Единицы измерения: прошлое, настоящее и будущее: Международная система единиц . Springer. п. 144. ISBN 978-3-642-00737-8. Проверено 14 мая 2012 .
- ^ Cantrill, ST; HM Parker (1945-01-05). «Доза толерантности» . Аргоннская национальная лаборатория: Комиссия по атомной энергии США . Проверено 14 мая 2012 года . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Даннинг, Джон Р .; и другие. (1957). Глоссарий терминов в области ядерной науки и технологий . Американское общество инженеров-механиков . Проверено 14 мая 2012 года .
- ^ Бертрам, В. А. Низкое пиво (1950). Клиническое использование радиоактивных изотопов . Томас . Проверено 14 мая 2012 года .
- ^ Guill, JH; Мотефф, Джон (июнь 1960). «Дозиметрия в Европе и СССР» . Документы третьего совещания Тихоокеанского региона - Материалы в ядерных приложениях - Техническая публикация Американского общества № 276 . Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии - третье совещание Американского общества по испытанию материалов в Тихоокеанском регионе, октябрь 1959 г., Сан-Франциско, 12–16 октября 1959 г. Балтимор: ASTM International. п. 64. LCCN 60-14734 . Проверено 15 мая 2012 года .
- ^ Международное бюро мер и весов (1977 г.). Национальное бюро стандартов США (ред.). Международная система единиц (СИ) . Специальная публикация NBS 330. Министерство торговли, Национальное бюро стандартов. п. 12 . Проверено 18 мая 2012 года .
- ^ Международное бюро мер и весов (2006 г.), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN 92-822-2213-6, архивировано (PDF) из оригинала на 2017-08-14
- ^ Лайонс, Джон В. (1990-12-20). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц для Соединенных Штатов». Федеральный регистр . Управление Федерального реестра США. 55 (245): 52242–52245.
- ^ Хебнер, Роберт Э. (1998-07-28). «Метрическая система измерения: Интерпретация Международной системы единиц для Соединенных Штатов» (PDF) . Федеральный регистр . Управление Федерального реестра США. 63 (144): 40339 . Проверено 9 мая 2012 года .
- ^ Справочник по радиационным эффектам , 2-е издание, 2002, Эндрю Холмс-Зидл и Лен Адамс
- ^ 10 CFR 20.1004 . Комиссия по ядерному регулированию США. 2009 г.
- ^ Совет Европейских сообществ (1979-12-21). «Директива Совета 80/181 / EEC от 20 декабря 1979 г. о сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения, и об отмене Директивы 71/354 / EEC» . Проверено 19 мая 2012 года .