Эквивалентная доза

Эквивале́нтная до́за (E, H_T,R) характеризует биологический эффект облучения организма ионизирующим излучением.

Эквивалентная доза равна поглощённой дозе в ткани или органе, умноженной на взвешивающий коэффициент[Комм. 1] данного вида излучения (W_R), отражающий способность излучения повреждать ткани организма:

${\displaystyle H_{T,R}={W_{R}D_{R}},}$

где ${\displaystyle H_{T,R}}$ — эквивалентная доза,

${\displaystyle W_{R}}$ — взвешивающий коэффициент излучения.

${\displaystyle D_{R}}$ — поглощённая доза.

При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.

${\displaystyle H_{T,R}=\sum _{R}^{}{W_{R}D_{R}}.}$

Взвешивающий коэффициент гамма-излучения для биологической ткани по определению принимается равным единице, поэтому эквивалентная доза при облучении гамма-излучением численно равна поглощённой дозе. Взвешивающий коэффициент рентгеновского излучения, бета-частиц и мюонов также принимается равным единице. Согласно рекомендациям МКРЗ, взвешивающий коэффициент протонов и заряженных пионов равен 2, а альфа-частиц, осколков деления и тяжёлых ионов — 20. Взвешивающий коэффициент для нейтронов задан непрерывным спектром и определяется в зависимости от их кинетической энергии E_n:

• для E_n < 1 МэВ: ${\displaystyle W_{R}=2{,}5+18{,}2\cdot \exp \left(-{\frac {\ln ^{2}E_{n}}{6}}\right),}$
• для E_n от 1 до 50 МэВ: ${\displaystyle W_{R}=5{,}0+17{,}0\cdot \exp \left(-{\frac {\ln ^{2}(2E_{n})}{6}}\right),}$
• для E_n > 50 МэВ: ${\displaystyle W_{R}=2{,}5+3{,}25\cdot \exp \left(-{\frac {\ln ^{2}(0{,}04\cdot E_{n})}{6}}\right)}$

(в этих формулах E_n выражена в МэВ)[2]. Для низкоэнергетичных нейтронов (E_n менее 10 кэВ) W_R равен 2,5. Максимальный взвешивающий фактор 20,7 достигается для энергии нейтронов 1 МэВ.

Взвешивающий фактор для нейтронов в зависимости от их кинетической энергии. Взвешивающий фактор, рекомендованный в настоящее время Международной Комиссией по радиационной защите[2], обозначен как ICRP 103

В Международной системе единиц (СИ) эквивалентная доза измеряется (также как и поглощённая доза) в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), то есть эквивалентная и поглощённая дозы имеют одинаковую размерность. Однако единица измерения эквивалентной дозы имеет специальное название — зиверт (Зв, Sv), отличающееся от единицы измерения поглощённой дозы, имеющей название грей[3][4].

Используется также внесистемная единица эквивалентной дозы — бэр (аббревиатура от «биологический эквивалент рентгена», англ. rem (roentgen equivalent man). 1 бэр = 0,01 Зв.

Скорость накопления эквивалентной дозы называется мощностью эквивалентной дозы и измеряется в Зв/с (а также в Зв/час, Зв/год и т. д.). Например, среднемировая мощность эффективной дозы, накапливаемая при облучении от естественных источников на душу населения, равна 2,4 мЗв/год[5][6].

Эквивалентная доза не учитывает различную биологическую чувствительность органов и тканей к облучению. Дополнительный учёт этого фактора приводит к более сложной концепции эффективной дозы.