Дозиметрія

Визначення і загальна характеристика

ДОЗИМЕ́ТРІЯ (від грец. δόσις — дава­н­ня, частина, порція і …метрія) — роз­діл прикладної ядерної фізики, що ви­вчає фізичні процеси, які характеризують дію іонізуючих ви­промінювань (ІВ) на речовину або біо­логічні обʼєкти, та роз­робляє методи ви­значе­н­ня доз. Знаходить практичне за­стосува­н­ня у матеріало­знавстві, біо­логії, аналізі ризиків та нормуван­ні шкідл. впливів (радіац. гігієна). Дозу ІВ використовують для оцінки впливу ІВ, інтер­претації результатів дослідж. «доза–ефект» та оцінки ризику виникне­н­ня від­далених ефектів радіації, нормува­н­ня без­печ. рівнів опроміне­н­ня. За класифікацією Між­нар. комісії з радіац. одиниць і вимірювань роз­різняють дозиметр. величини фіз. (ті, що можна виміряти фіз. методами), величини для радіац. захисту (за якими здійснюють нормува­н­ня без­печ. рівнів дії ІВ) та робочі, або операц. (які можна вимірювати з метою на­ближе­н­ня величин для захисту). До фіз. величин належать по­глинена доза (питома енергія ви­промінюва­н­ня, по­глинена одиницею маси речовини), керма (сумарна кінетична енергія усіх вторин. частинок, що утворилися у речовині завдяки дії ІВ) та флюенс (щільність потоку) частинок. Одиницею по­глиненої дози та керми є грей (1 Гр = 1 Дж/кг). Величинами для радіац. захисту є еквівалентна доза (враховує різну біол. ефективність різних видів ви­промінюва­н­ня і дорівнює добутку по­глиненої дози у біол. тканині на від­повід. радіац. ваговий фактор w_R) та ефективна доза (враховує різну чутливість окремих тканин і органів та складає зважену суму еквівалент. доз у окремих органах, по­множених на від­повід­ні тканин­ні вагові фактори w_T); одиницею дозового еквівалента й ефектив. дози є зіверт (Зв). У одиницях величин для радіац. захисту встановлено ліміти опроміне­н­ня всього тіла (ліміт ефектив. дози) та окремих органів — кришталика ока, шкіри, кистей і стоп (ліміти еквівалент. дози). Операц. величини використовують для на­ближ. оцінки індивід. доз (індивід. дозовий еквівалент Нр(d) на за­даній глибині d) та оцінки радіац. полів на робочих місцях (направлена еквівалентна доза H′(0,07,Ω) та амбієнтна еквівалентна доза H*(10) на глиб. 10 мм). Поруч із сучас. дозиметр. величинами подекуди використовують за­старілі величини й одиниці, серед яких — величина екс­позиц. дози (вимірюється у рентґенах Р та характеризує іонізацію у сухому повітрі) й одиниці по­глиненої дози рад (1 рад = 0,01 Гр), еквівалент. дози (біол. еквівалент рентґена 1 бер = 0,01 Зв). Сучасні величини дозового еквівалента й ефектив. дози від­різняються від величин-попередників (еквівалент. дози та ефектив. еквівалент. дози) значе­н­нями вагових факторів w_R та w_T, а також набором органів і тканин, що враховуються при ви­значен­ні ефектив. дози. Роз­різняють Д. зовн. та внутр. опроміне­н­ня (залежно від роз­ташува­н­ня джерела ви­промінюва­н­ня), ретро­спективну, поточну (включно з дозиметр. контролем професій. опроміне­н­ня) і про­гнозну (залежно від часу, коли від­бувається опроміне­н­ня), клінічну та професій. опроміне­н­ня (залежно від контингенту й об­ставин опроміне­н­ня), індивід. й колективну або середньо­групову (залежно від потреб у ви­значен­ні доз), Д. гамма-, бета- і нейтрон. ви­промінюва­н­ня (залежно від виду ви­промінюва­н­ня). До арсеналу дозиметр. методів належать ядерно-фіз. (вимірюва­н­ня ви­промінювань), радіохім., роз­рахункові (за допомогою радіоекол. і біо­фіз. моделей, ви­значе­н­ня пере­носу ви­промінюва­н­ня методом Монте-Карло), біол. (біол. Д.) тощо. В остан­ні роки особливої актуальності набули про­блеми Д. потенцій. опроміне­н­ня (дози майбут. поколінь, спричинені сучас. похова­н­нями радіо­актив. від­ходів), ретро­спективної (оцінка доз у випадках, коли саме опроміне­н­ня від­бувалося без дозиметр. контролю, напр., під час радіац. аварії чи терорист. атак), ви­значе­н­ня доз на біоту (біол. елементи екосистем).

Потреба у точному ви­значен­ні доз ІВ виникла у звʼязку з від­кри­т­тям рентґенів. променів (1895) та радіоактивності (1896) і була зумовлена тим, що у перших дослідників радіо­активності й пацієнтів, які отримали рентґенів. процедури, виявлено радіац. ураже­н­ня. Перші спроби ви­значе­н­ня доз опроміне­н­ня за допомогою рентґенів. плівки здійснив 1902 англ. учений В. Рол­лінз. 1921–22 незалежно у Великій Британії та США створ. комісії для ви­значе­н­ня без­печ. рівнів опроміне­н­ня при роботі з джерелами ІВ, а 1928 на 2-му Між­нар. радіол. кон­гресі у Стокгольмі створ. Між­нар. комісію з захисту від рентґенів. ви­промінюва­н­ня та радію (від 1950 — Між­нар. комісія з радіол. захисту, МКРЗ). Окрім роз­робки методів ви­значе­н­ня доз, Комісія встановлювала допустимі ліміти доз, по­ступово знижуючи їх від бл. 1,5 мЗв на добу (1931) до 20 мЗв на рік (1990). Знач. роз­витку Д. набула із роз­горта­н­ням від серед. 1940-х рр. про­грам зі створе­н­ня ядер. зброї, коли до контакту із джерелами ІВ були залучені багатотисячні колективи у США, СРСР, Великій Британії, Франції та ін. країнах. Система радіац. захисту і методи ви­значе­н­ня доз набули заг.-світ. характеру. Про­блемами Д. у між­нар. мас­штабі нині опікуються 2-й комітет МКРЗ та Між­нар. комісія з радіац. одиниць і вимірювань (МКРО), також увагу приділяють МАГАТЕ, Між­нар. організація стандартів та ін.

В Україні перші дослідж. у галузі радіац. гігієни роз­почато на поч. 1960-х рр. з ініціативи Д. Калюжного в НДІ заг. і комунал. гігієни (нині Ін­ститут гігієни та мед. екології АМНУ), де була створ. лаб. радіац. гігієни під керівництвом І. Мухіна. Окремі аспекти Д. ви­вчали також радіол. під­роз­діли обл. СЕС МОЗ УРСР та Центру екол. про­блем ядер. енергетики Ін­ституту ядер. дослідж. АН УРСР (Київ), діяли дозиметр. лаб. на АЕС. Проте до 1986 в Україні не існувало повного комплексу дозиметр. дослідж., які б охоплювали усі аспекти цієї науки, в СРСР осн. кадровий і тех. потенціал та наук. школи у галузі Д. були зосереджені на теренах РФ, зокрема в Ін­ституті біо­фізики МОЗ СРСР (Москва), Ленінгр. ін­ституті радіац. гігієни (нині С.-Петербург) та окремих під­роз­ділах при обʼєктах ядер. комплексу СРСР. Отож, на початковому після аварії на ЧАЕС етапі осн. роботи з дозиметр. су­проводу та радіац. захисту насел. здійснювали фахівці рос. н.-д. установ. Ситуація змінилася на­прикінці 1986, коли у Києві був засн. Всесоюз. наук. центр радіац. медицини АМН СРСР (нині Наук. центр радіац. медицини АМНУ), до структури якого включено від­діл Д. та радіац. гігієни під керівництвом І. Ліхтарьова, котрий створив однойм. наук. школу (серед вихованців — В. Чумак, О. Бондаренко, Л. Ковган); від перших років існува­н­ня у Центрі працювали також І. Лось, В. Рєпін, В. Корзун, О. Пере­возников. У стислий термін укр. наук. школа отримала всесвітнє ви­зна­н­ня, зокрема у таких галузях як ретро­спективна Д. (В. Чумак, С. Шолом, М. Пілінська), Д. внутр. опроміне­н­ня (В. Берковський), про­гноз доз (І. Ліхтарьов, Л. Ковган). Наукові праці укр. дозиметристів публікують у провід. між­нар. профільних журналах («Health Physics», «Radiation Research», «Radiation Protection Dosimetry», «Radiation Measurements»), результати дослідж. використовують Наук. комітет з дії атом. радіації ООН, МАГАТЕ, ВООЗ, крім того, укр. екс­пертів залучають до роботи у даних організаціях, у МКРЗ (чл. її 2-го комітету кілька каденцій був І. Ліхтарьов, нині — В. Берковський) та МКРО. Серед вагомих досягнень укр. вчених у галузі Д. — роз­робки у напрямі ретро­спективної Д. та рекон­струкції доз, зокрема від­новле­н­ня індивід. доз субʼєктів мас­штаб. епідеміол. дослідж. (спільні укр.-амер. дослідж. виникне­н­ня лейкемії та катаракти в учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС, дослідж. раку щитоподіб. залози), проведе­н­ня заг.-укр. дозиметр. паспортизації територій, уражених внаслідок аварії на ЧАЕС, роз­робка Норм радіац. без­пеки НРБУ-97 та НРБУ Д-2000. Окрім наук. про­блем Д., велике значе­н­ня для України як держави, де активно використовують джерела ІВ та ядерні технології, мають прикладні про­блеми, зокрема під­несе­н­ня на якісно новий сучас. рівень Д. професій. опроміне­н­ня. Роз­вʼязати ці про­блеми покликана Єдина держ. система контролю та обліку індивід. доз, роз­робле­н­ня якої (зокрема держ. дозового реєстру) через від­сутність держ. фінансува­н­ня станом на 2008 призупинено.

Літ.: Хайн Дж., Браунелл Г. Радиацион­ная дозиметрия / Пер. с англ. Москва, 1958; Environmental Protection Agency. Occupational Dose Exposure to Ionizing Radiation in the United States. Vienna, 1984; J. T. Turner. Atoms, Radiation and Radiation Protection. New York, 1986 (3rd ed. — Weinheim, 2007); Biological dosimetry: chromosomal aberration analysis for dose assessment // Technical Reports Series. Vienna, 1986. № 260; Иванов В. И. Курс дозиметрии: Учеб. 4-е изд. Москва, 1988; Загальнодозиметрична паспортизація населених пунктів України, які за­знали радіо­активного за­брудне­н­ня після Чорнобильської аварії. К., 1997; V. Chumak. Physical dosimetry of Chornobyl cleanup workers // Health Physics. 2007. Vol. 93, № 5.

В. В. Чумак

Завантажити статтю