Sievert

Sievert
Fukushima felaketinden beş yıl sonra, Naraha, Japonya'daki bir oteldeki arka plan radyasyonunun, saat başına mikrosiever cinsinden doz hızını göstermesi
Birim bilgileri
Birim sistemi	SI türevi birimler
Birim	İyonlaştırıcı radyasyonun sağlığa etkisi (Eşdeğer doz)
Sembol	Sv
Adlı sonra	Rolf Maximilian Sievert
Birim dönüşümleri
1 Sv ...	... eşittir ...
SI temel birimi	m2⋅s−2
Kütle tarafından emilen enerji	J⋅kg−1
CGS birimleri (SI olmayan)	100 rem

Sievert (sembolü: Sv), Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) türetilmiş bir iyonize radyasyon dozu birimidir ve düşük iyonize radyasyon seviyelerinin insan vücudu üzerindeki sağlık üzerindeki etkisinin bir ölçüsüdür. Sievert, dozimetri ve radyasyondan korunma açısından önemlidir ve ismini radyasyon dozu ölçümü ve radyasyonun biyolojik etkileri üzerine araştırmalar yapan İsveçli bir tıbbi fizikçi olan Rolf Maximilian Sievert'ten almıştır.

Sievert, vücut dışındaki kaynaklardan dış radyasyon riskini temsil eden eşdeğer doz ve etkili doz gibi radyasyon dozu miktarları ve solunan veya yutulan radyoaktif maddelerden dolayı iç ışınlama riskini temsil eden taahhüt edilmiş doz gibi maddeler için kullanılır. Sievert, radyasyon dozu değerlendirmesi için radyasyona bağlı kanser ve genetik hasar olasılığı olarak tanımlanan stokastik sağlık riskini temsil etmeyi amaçlar. Bir sievert, doğrusal olmayan eşiksiz modeline dayanarak sonuçta %5.5'lik bir şans kanseri yaşar.

Stokastik sağlık riskini göz önünde bulundurmak için, hesaplanan miktarları radyasyon tipine ve biyolojik içeriğe bağlı olarak, fiziksel emilen dozu eşdeğer doza ve etkin doza dönüştürmek için hesaplanır. Radyasyondan korunma ve dozimetri değerlendirme uygulamaları için Uluslararası Radyolojik Koruma Komisyonu (ICRP) ve Uluslararası Radyasyon Brimleri ve Ölçümleri Komisyonu (ICRU), bunları hesaplamak için kullanılan önerileri ve verileri yayınladı. Bunlar sürekli gözden geçirilmektedir ve değişiklikler bu organların resmi "Raporlarında" önerilmektedir.

Geleneksel olarak, sievert, akut radyasyon sendromu gibi meydana gelmesi kesin olan akut doku hasarının ciddiyeti olan deterministik etkiler üreten yüksek doz radyasyon oranları için kullanılmaz; Bu etkiler, birim gray (Gy) tarafından ölçülen fiziksel miktar emilen dozla karşılaştırılır.

Tanım

Sievert'in CIPM tanımı

Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi (CIPM) tarafından verilen SI tanımı şöyle diyor:

"H miktarının eşdeğer H miktarı, ICRU tarafından doğrusal enerji aktarımının bir fonksiyonu olarak tanımlanan iyonlaştırıcı radyasyonun emilen D dozunun ve boyutsuz faktör Q'nun (kalite faktörü) carpımıdır"

H = Q × D

Q'nin değeri CIPM tarafından ayrıca tanımlanmamıştır, ancak bu değeri sağlamak için ilgili ICRU tavsiyelerinin kullanılmasını gerektirir.

CIPM ayrıca “emilen doz D ve doz eşdeğeri H arasında herhangi bir karışıklık riskini önlemek için, ilgili birimler için özel adların kullanılması gerektiğini, yani kilogram başına joule yerine gray adının kullanılması gerektiğini söyler. emilen doz D birimi için ve eşdeğer H birimi birimi için kilogram başına joule yerine sievert ismi "için.

Özetle: Gray - miktar D - Absorbe edilen doz 1 Gy = 1 joule/kilogram - fiziksel bir miktardır. 1 Gy, bir kg madde veya doku için bir joule radyasyon enerjisi deposudur.

Sievert - miktar H - Doz eşdeğeri 1 Sv = 1 joule/kilogram - biyolojik bir etki. Sievert, bir kilogram insan dokusunda bir joule radyasyon enerjisi birikiminin eşdeğer biyolojik etkisini temsil eder. Emilen doza eşdeğerlik Q ile gösterilir.

Sievert’in ICRP tanımı

Sievert'in ICRP tanımı şöyledir:

"Sievert, SI birimine eşdeğer doz, etkili doz ve operasyonel doz miktarlarının özel adıdır. Birim kilogram başına joule'dir."

Sievert, bu makalede açıklanan ve ICRP ve ICRU tarafından geliştirilen ve tanımlanan uluslararası radyolojik koruma sisteminin bir parçası olan birkaç doz miktarı için kullanılır.

Dış doz miktarları

Sievert, dış iyonlaştırıcı radyasyonun insan dokusu üzerindeki stokastik etkilerini temsil etmek için kullanıldığında, alınan radyasyon dozları pratikte radyometrik araçlar ve dozimetreler tarafından ölçülür ve operasyonel miktarlar olarak adlandırılır. Alınan bu gerçek dozu olası sağlık etkileri ile ilişkilendirmek için, büyük epidemiyolojik çalışmaların sonuçlarını kullanarak olası sağlık etkilerini tahmin etmek için koruma miktarları geliştirilmiştir. Sonuç olarak, bu ICRP ile çalışan ICRU tarafından geliştirilen uyumlu bir sistem içinde birkaç farklı doz miktarının yaratılmasını gerektirmiştir.

Dış doz miktarları ve ilişkileri ilişikteki diyagramda gösterilmiştir. ICRU, iyonlaştırıcı radyasyon metrolojisinin uygulanmasına dayanan operasyonel doz miktarlarından öncelikle sorumludur ve ICRP, doz alımının modellenmesine ve insan vücudunun biyolojik duyarlılığına bağlı olarak koruma miktarlarından sorumludur.

Adlandırma kuralları

ICRU / ICRP doz miktarlarının belirli amaçları ve anlamları vardır, ancak bazıları ortak kelimeleri farklı bir sırayla kullanır. Örneğin, eşdeğer doz ve doz eşdeğeri arasında bir karışıklık olabilir.

Her ne kadar CIPM tanımı, ICRU’nun lineer enerji transfer fonksiyonunun (Q) biyolojik etkinin hesaplanmasında kullanıldığını belirtmesine rağmen, 1990’da ICRP, daha karmaşık hesaplama modellerinden hesaplanan ve daha karmaşık hesaplama modellerinden hesaplanan "koruma" doz miktarlarını etkili ve eşdeğer dozu geliştirmiştir. adında eşdeğer doz ifadesi bulunmaması ile ayırt edilir. Yalnızca hesaplama için hala Q kullanan operasyonel doz miktarları, doz eşdeğerini ifade eder. Bununla birlikte, koruma miktarları ile uyum sağlamak için operasyonel doz tanımlarında değişiklik yaparak bu sistemi basitleştirmek için ortak ICRU/ICRP önerileri vardır. Bunlar Ekim 2015’te 3. Uluslararası Radyolojik Koruma Sempozyumu’nda özetlenmiştir eğer uygulanırsa, "göz merceğine dozu" ve "yerel cilde dozu" eşdeğer dozlar olarak ekleyerek operasyonel nicelikleri daha mantıklı hale getirecektir.

ABD'de ICRP isimlendirmesinin bir parçası olmayan farklı adlandırılmış doz miktarları vardır.

Fiziksel özellikler

Bunlar, biyolojik etkiler için bir karşılık bırakılmayan doğrudan ölçülebilir fiziksel niceliklerdir. Radyasyon akıcılığı, birim zaman başına birim alana çarpan radyasyon parçacıklarının sayısıdır, kerma, gama ışınlarının ve X ışınlarının havası üzerindeki iyonlaştırıcı etkidir ve alet kalibrasyonu için kullanılır ve emilen doz, birim kütle başına biriken radyasyon enerjisi miktarıdır. Söz konusu madde veya dokuda.

Operasyonel büyüklükler

Operasyonel miktarlar pratikte ölçülür ve maruz kalmadan kaynaklanan doz alımını doğrudan ölçmenin veya ölçülmüş bir ortamda doz alımını tahmin etmenin aracıdır. Bu şekilde, bir maruziyetle ilgili koruma miktarlarının değeri için bir tahmin veya üst limit sağlayarak pratik doz kontrolü için kullanılırlar. Ayrıca pratik düzenlemeler ve rehberlikte de kullanılır.

Foton alanlarındaki bireysel ve alan dozimetrelerinin kalibrasyonu, sekonder elektron dengesi koşulları altında "havada hava serbest havanın" çarpışması ölçülerek gerçekleştirilir. Ardından, hava kerması ile ilgili işlem miktarını ilişkilendiren bir dönüşüm katsayısı uygulanarak uygun işlem miktarı elde edilir. Foton radyasyonu için dönüşüm katsayıları ICRU tarafından yayınlanır.

Basit (antropomorfik olmayan) "fantomlar", operasyonel miktarları ölçülen serbest hava ışınlamasıyla ilişkilendirmek için kullanılır. ICRU küre hayali, gerçekten mevcut olmayan ve üretilemeyen bir ICRU 4 element doku eşdeğeri materyalin tanımına dayanır. ICRU küresi 1 g · cm⁻³ yoğunluğa sahip bir malzemeden ve %76.2 oksijen, %11.1 karbon, %10.1 hidrojen ve %2.6 azot içeren bir kütlesel bileşimden oluşan teorik 30 cm çapında "doku eşdeğeri" bir küredir. Bu malzeme emme özelliklerinde insan dokusuna en yakın olanı olarak belirtilir. ICRP'ye göre, ICRU "küre fantomu" çoğu durumda, insan vücudunu, göz önünde bulunduran nüfuz edici radyasyon alanlarının saçılması ve zayıflaması bakımından yeterince yaklaştırır. Böylece, belirli bir enerji akışının radyasyonu, kabaca küre içindeki insan dokusunun eşdeğer kütlesinde olduğu gibi aynı enerji birikimine sahip olacaktır.

İnsan vücudunun geri saçılmasını ve emilmesini sağlamak için, "slab fantomu", tüm vücut dozimetrelerinin pratik kalibrasyonu için insan gövdesini temsil etmek için kullanılır. Döşeme fantomu, insan gövdesini temsil etmek için 300 mm x 300 mm x 150 mm derinliğindedir.

Operasyonel niceliklerin tanımını değiştirmek amacıyla Ekim 2015'teki 3. Uluslararası Radyolojik Koruma Sempozyumu'nda açıklanan ortak ICRU / ICRP önerileri, mevcut kalibrasyon fantomlarının veya referans radyasyon alanlarının mevcut kullanımını değiştirmez.

Koruma miktarları

Koruma miktarları hesaplanmış modellerdir ve ICRP'de "stokastik sağlık etkilerinin oluşmasının kabul edilemez seviyelerin altında tutulmasını ve doku reaksiyonlarının önlenmesini" sağlamak için maruz kalma sınırlarını belirlemek için "sınırlayıcı miktarlar" olarak kullanılır. Bu miktarlar pratikte ölçülemez, ancak değerleri insan vücudunun iç organlarına dış doz modelleri kullanılarak, antropomorfik fantomlar kullanılarak türetilir. Bunlar, vücudun kendi kendini koruma ve radyasyonun iç saçılması gibi bir takım karmaşık etkileri hesaba katan, vücudun 3B hesaplama modelleridir. Hesaplama organ tarafından emilen dozla başlar ve daha sonra radyasyon ve doku ağırlıklandırma faktörleri uygular.

Koruma miktarları pratik olarak ölçülemediğinden, pratik radyasyon enstrümanı ve dozimetre yanıtlarıyla ilişkilendirmek için operasyonel miktarlar kullanılmalıdır.

Enstrümanlar ve dozimetri cevabı

Bu, ortam dozu gama monitörü veya kişisel bir dozimetre gibi elde edilen gerçek bir okumadır. Bu enstrümanlar, onları ulusal bir radyasyon standardına göre izleyen radyasyon metrolojisi teknikleri kullanılarak kalibre edilir ve böylece bunları operasyonel bir miktarla ilişkilendirir. Aletlerin ve dozimetrelerin okumaları, aşırı doz alımını önlemek ve radyasyon güvenliği mevzuatını yerine getirmek için doz alım kayıtlarını sağlamak için kullanılır; İngiltere'deki gibi, İyonlaştırıcı Radyasyon Düzenlemeleri 1999.

Koruma dozu miktarlarının hesaplanması

Sievert, dış radyasyon korumasında eşdeğer doz (dış kaynaklı, tüm vücuda maruz kalma etkileri, tek biçimli bir alanda) ve etkili dozda (ışınımların vücut parçalarına bağlı olarak) kullanılır.

Bu doz miktarları radyasyonun stokastik sağlık etkilerini temsil etmek üzere tasarlanan emilen dozun ağırlıklı ortalamalarıdır ve sievert kullanımı, emilen doz ölçümüne veya hesaplamaya (gri renkle ifade edilir) uygun ağırlıklandırma faktörlerinin uygulandığını belirtir.

ICRP hesaplaması, koruma miktarlarının hesaplanmasını sağlamak için iki ağırlıklandırma faktörü sağlar.

1. Radyasyon tipi R için spesifik olan radyasyon faktörü WR - Bu, tüm vücut için veya ayrı ayrı organlar için olabilen eşdeğer HT dozunun hesaplanmasında kullanılır.
2. Işınımdaki doku tipi T için spesifik olan doku ağırlık faktörü WT. Bu, üniform olmayan ışınım için etkili bir doz E'ye ulaşmak üzere katkıda bulunan organ dozlarını hesaplamak için WR ile kullanılır.

Tüm vücut aynı şekilde ışınım alırsa, sadece radyasyon ağırlıklandırma faktörü WR kullanılır ve etkili doz tüm vücut eşdeğer dozuna eşittir. Fakat bir vücudun ışınlanması kısmi veya tek tip değilse, doku faktörü WT her bir organ veya doku için dozu hesaplamak için kullanılır. Bunlar daha sonra etkili dozu elde etmek için toplanır. İnsan vücudunun üniform ışınım alması durumunda, bunlar 1'e toplanır, ancak kısmi veya düzgün olmayan ışınım durumunda, ilgili organlara bağlı olarak daha düşük bir değere toplanırlar; düşük genel sağlık etkisini yansıtır. Hesaplama işlemi aşağıdaki diyagramda gösterilmektedir. Bu yaklaşım, tamamen veya kısmi ışınımı ve radyasyon tipini veya tiplerini hesaba katarak, tüm vücuda biyolojik risk katkısını hesaplar. Bu ağırlıklandırma faktörlerinin değerleri, insan popülasyonu için elde edilenlerin ortalamalarına dayanarak, en hassas hücre tipleri için gözlenen deneysel değerlerin büyüklüğünden daha büyük olacak şekilde konservatif olarak seçilir.

Radyasyon tipi ağırlık faktörü W_R

Farklı radyasyon tipleri aynı biriken enerji için farklı biyolojik etkilere sahip olduğundan, düzeltici radyasyon ağırlık faktörü olan WR, radyasyon tipine ve hedef dokuya bağlı olan, eşdeğer dozu belirlemek üzere birim gride ölçülen emilen dozu dönüştürmek için uygulanır. Sonuç birim sievert olarak verilir.

Radyasyon ağırlıklandırma faktörleri W_R
bağıl biyolojik etkinliği temsil etmek için kullanılır ICRP raporuna göre 103

Radyasyon	Enerji (E)	WR (eskiden Q)
x-rays, gamma rays, beta particles, muons		1
nötron	< 1 MeV	2.5 + 18.2·e−[ln(E)]²/6
	1 MeV - 50 MeV	5.0 + 17.0·e−[ln(2·E)]²/6
	> 50 MeV	2.5 + 3.25·e−[ln(0.04·E)]²/6
protonlar, yüklü piyonlar		2
alfa parçacığı, Nükleer fisyon ürünü, ağır çekirdek		20

Eşdeğer doz, bir organ veya doku üzerinde kütle ortalaması alınarak emilen enerjinin radyasyonun türüne ve enerjisine uygun bir radyasyon ağırlıklandırma faktörü ile çarpılmasıyla hesaplanır. Radyasyon tipleri ve enerjileri karışımı için eşdeğer dozu elde etmek için, tüm radyasyon enerjisi dozu tipleri üzerinde bir miktar alınır.

$H_{T}=\sum _{R}W_{R}\cdot D_{T,R}\$

burda

H_T, doku T tarafından emilen eşdeğer dozdur.

D_T,R, doku T'de radyasyon tipi R tarafından emilen dozdur.

W_R, düzenleme tarafından tanımlanan radyasyon ağırlık faktörüdür.

Böylece, örneğin, alfa parçacıkları tarafından absorbe edilmiş 1 Gy dozu, 20 Sv'lik bir eşdeğer doza yol açacaktır.

Bu bir paradoks gibi görünebilir. Bu, olay radyasyon alanının joule içindeki enerjisinin 20 kat arttığını ve böylece enerjinin korunumu yasalarını ihlal ettiğini gösterir. Ancak bu durum böyle değil. Sievert, yalnızca absorbe edilmiş alfa parçacıklarının bir gri- sinin, absorbe edilmiş x-ışınlarının gri bir biyolojik etkisinin yirmi katına neden olacağı gerçeğini iletmek için kullanılır. Olay tarafından absorbe edilen radyasyon tarafından sağlanan gerçek enerji yerine, sievert kullanırken ifade edilen bu biyolojik bileşendir.

Doku tipi ağırlık faktörü W_T

İkinci ağırlıklandırma faktörü, doku faktörü W_T'dir, ancak sadece bir vücudun tek tip bir ışınım varsa kullanılır. Vücudun tek tip ışınıma maruz kalması durumunda, etkili doz tüm vücut eşdeğer dozuna eşittir ve sadece radyasyon ağırlık faktörü WR kullanılır. Ancak kısmi veya tek tip vücut ışıması varsa, hesaplamanın aldığı bireysel organ dozlarını hesaba katması gerekir, çünkü her organın ışımaya duyarlılığı doku tipine bağlıdır. Bu organlardan elde edilen toplam doz, tüm vücut için etkili bir doz verir. Doku ağırlıklandırma faktörü, bu bireysel organ dozu katkılarını hesaplamak için kullanılır.

W_T için ICRP değerleri burada gösterilen tabloda verilmiştir.

Farklı organlar için ağırlıklandırma faktörleri

Organlar	Doku ağırlıklandırma faktörleri
	ICRP26 1977	ICRP60 1990	ICRP103 2007
Gonads	0.25	0.20	0.08
kırmızı kemik iliği	0.12	0.12	0.12
Kolon	—	0.12	0.12
Akciğer	0.12	0.12	0.12
Mide	—	0.12	0.12
göğüs	0.15	0.05	0.12
Mesane	—	0.05	0.04
Karaciğer	—	0.05	0.04
yemek borusu	—	0.05	0.04
Tiroid	0.03	0.05	0.04
cilt	—	0.01	0.01
Kemik yüzeyi	0.03	0.01	0.01
Tükürük bezleri	—	—	0.01
Beyin	—	—	0.01
Vücudun kalanı	0.30	0.05	0.12
Toplam	1.00	1.00	1.00

Etkin doz hakkındaki makale hesaplama yöntemini verir. Absorbe edilen doz ilk önce radyasyon tipi için eşdeğer dozu verecek şekilde ve daha sonra radyasyonu alan doku için düzeltilir. Kemik iliği gibi bazı dokulara radyasyona karşı özellikle hassastır, bu yüzden temsil ettikleri vücut kütlesinin oranına göre orantısız olarak büyük olan bir ağırlıklandırma faktörü verildi. Sert kemik yüzeyi gibi diğer dokular radyasyona karşı özellikle duyarsızdır ve orantısız olarak düşük bir ağırlıklandırma faktörü verilmiştir.

Özetle, her ışınım organa veya vücudun dokusuna doku ağırlıklı dozların toplamı, vücut için etkili doza eklenir. Etkili doz kullanımı, vücut ışınım boyutuna bakılmaksızın alınan genel dozun karşılaştırılmasını sağlar.

Doz örnekleri

Günlük yaşamda önemli radyasyon dozlarına sıkça rastlanmaz. Aşağıdaki örnekler göreceli büyüklüklerin gösterilmesine yardımcı olabilir; Bunların sadece örnek olması amaçlanmıştır, olası radyasyon dozlarının kapsamlı bir listesi değildir. Bir "akut doz", kısa ve sonlu bir süre zarfında meydana gelen bir dozdur, "kronik bir doz" ise, bir doz oranı ile daha iyi tarif edilmesi için uzun bir süre devam eden bir dozdur.

Doz örnekleri

• 98 nSv: muza eşdeğer doz, tipik bir muzdan gelen radyasyon ölçüsünü gösteren açıklayıcı bir radyasyon dozu birimi
• 250 nSv: ABD'de tek bir havaalanı güvenlik taramasından etkin doz sınırı
• 5–10 μSv: bir dizi dental radyografi
• 400–600 μSv: 2007'de güncellenen ağırlıklandırma faktörlerini kullanan, iki görünümlü mamogram
• 1 mSv: ABD 10 CFR § 20.1301 (a) (1) halkın bireysel üyeleri için doz limiti, yıllık toplam etkin doz eşdeğeri, yıllık
• 1.5–1.7 mSv: uçuş görevlileri için yıllık doz
• 2-7 mSv: baryum floroskopi, örn. Baryum öğünü, 2 dakikaya kadar, 4-24 spot görüntü
• 10–30 mSv: tek tam vücut için BT taraması
• 68 mSv: Fukushima I nükleer kazalarına en yakın yaşayan tahliyelere maksimum doz tahmini
• 80 mSv: Uluslararası Uzay İstasyonu'nda 6 aylık konaklama
• 160 mSv: Bir yıl boyunca akciğerlere kronik doz, çoğunlukla Polonium-210 ve Lead-210 inhalasyonu nedeniyle günde 1.5 paket sigara
• 250 mSv: Mars'a 6 aylık yolculuk - kozmik ışınlardan kaynaklanan radyasyona karşı çok zor
• 500 mSv: ABD 10 C.F.R. § 20.1201 (a) (2) (ii) mesleki doz limiti, cilde eşdeğer sığ doz, yıllık
• 670 mSv: Fukushima Acil Durumuna cevap veren bir çalışan tarafından alınan en yüksek doz
• 1 Sv: NASA astronotları için kariyeri boyunca izin verilen maksimum radyasyona maruz kalma
• 4-5 Sv: Doz çok kısa bir sürede alınırsa 30 gün içinde %50 risk taşıyan bir insanı öldürmek için gerekli doz (LD50/30)
• 4.5–6 Sv: Goiânia kazası sırasında ölümcül akut dozlar
• 5.1 Sv: 1945 kritik kazasında Harry Daghlian'a aldığı ölümcül akut doz
• 10 ila 17 Sv: Tokaimura nükleer kazası sırasında ölümcül akut dozlar. Kazayı takiben 17 Sv alan Hisashi Ouchi 83 gün hayatta kaldı.
• 21 Sv: 1946 kritik kazasında Louis Slotin aldığı ölümcül akut doz
• 36 Sv: 1958'de Cecil Kelley aldığı ölümcül akut doz, ölüm 35 saat içinde meydana geldi.
• 54 Sv: 1961'de Sovyet denizaltı K-19'da reaktör soğutma sistemi başarısız olduktan sonra Boris Korchilov reaktöre koruma olmadan çalışması gerektiren işte ölümcül akut doz alımı