Зиверт

Св,Sv

Отображение фоновой радиации в отеле в Нараха, Япония, с указанием мощности дозы в микрозивертах в час, через пять лет после катастрофы на Фукусиме.

## Общие сведения

### Величина

Эквивалентная доза ионизирующего излучения

## Преобразования

### Единицы СГС (Не СИ)

100 бэр

**Зи́верт** (русское обозначение: **Зв**; международное: **Sv**) — единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ), используется в радиационной безопасности с 1979 года.

## Описание

Зиверт — это количество энергии, поглощённое килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощённой дозе фотонного (рентгеновского или гамма) излучения в 1 Гр. В качестве образцового источника излучения принимают рентгеновское излучение с граничной энергией 180 кэВ.

Через другие единицы измерения СИ зиверт выражается следующим образом:

1 Зв = 1 Дж/кг = 1 м²/с² (для излучений с коэффициентом качества, равным 1,0).
Единица названа в честь шведского учёного Рольфа Зиверта. В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы *зиверт* пишется со строчной буквы, а её обозначение «Зв» — с заглавной.

Равенство зиверта и грея показывает, что эквивалентная доза и поглощённая доза имеют одинаковую *размерность*, но не означает, что эффективная доза *численно* равна поглощённой дозе. При определении эквивалентной дозы учитываются физические свойства излучения, при этом эквивалентная доза равна поглощенной дозе, умноженной на коэффициент качества излучения, зависящий от вида излучения и характеризующий биологическую *активность* того или иного вида излучения. Так, для альфа-частиц коэффициент качества равен 20, и это означает, что при *равном* количестве энергии излучения, поглощённой в единице массы органа или ткани, биологический эффект альфа-частиц окажется в *двадцать раз более сильным*, чем эффект гамма-излучения.

При определении эффективной дозы учитывается вклад различных органов и тканей в общий ущерб, причиняемый здоровью человека ионизирующим излучением. Эффективная доза равна эквивалентной дозе, умноженной на взвешивающий тканевый коэффициент, зависящий от вклада того или иного органа в ущерб, причиняемый при облучении отдельных органов или тканей организму в целом. Эквивалентная доза имеет большое значение для радиобиологии, в то время как эффективная доза является одной из основных величин, применяемых для гигиенического нормирования уровня радиационного воздействия.

Также существует (устаревшая) внесистемная единица измерения эквивалентной дозы — **бэр** (биологический эквивалент рада, до 1954 года — рентгена, англ. REM — roentgen equivalent man). 100 бэр равны 1 зиверту.

## Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

## Величины внешних доз

Когда зиверт используется для представления случайных эффектов внешнего ионизирующего излучения на ткани человека, полученные дозы облучения на практике измеряются радиометрическими приборами и дозиметрами и называются рабочими величинами. Чтобы соотнести эти фактические полученные дозы с вероятными последствиями для здоровья, были разработаны защитные величины для прогнозирования вероятных последствий для здоровья с использованием результатов крупных эпидемиологических исследований. Следовательно, это потребовало создания ряда различных количеств доз в рамках согласованной системы, разработанной МКРУ совместно с МКРЗ.
Величины внешних доз и их взаимосвязи показаны на прилагаемой диаграмме. ICRU в первую очередь отвечает за величины рабочих доз, основанные на применении метрологии ионизирующего излучения, а МКРЗ в первую очередь отвечает за защитные величины, основанные на моделировании поглощения дозы и биологической чувствительности человеческого организма.

### Физические величины

Это непосредственно измеряемые физические величины, в которых не учитывается биологическое воздействие. Поток излучения - это количество частиц излучения, попадающих на единицу площади в единицу времени, керма - это ионизирующее воздействие на воздух гамма-лучей и рентгеновских лучей, которое используется для калибровки прибора, а поглощенная доза - это количество энергии излучения, приходящееся на единицу массы рассматриваемого вещества или ткани.

### Эксплуатационные количества

Рабочие величины измеряются на практике и являются средством прямого измерения поглощения дозы в результате воздействия или прогнозирования поглощения дозы в измеряемой среде. Таким образом, они используются для практического контроля дозы, предоставляя оценку или верхний предел для значения защитных величин, связанных с облучением. Они также используются в практических правилах и руководствах.

Калибровка индивидуальных и площадных дозиметров в фотонных полях выполняется путем измерения столкновения "свободной воздушной кермы в воздухе" в условиях вторичного электронного равновесия. Затем вычисляется соответствующее рабочее количество с использованием коэффициента преобразования, который связывает воздушную керму с соответствующим рабочим количеством. Коэффициенты преобразования для фотонного излучения опубликованы ICRU.

Простые (неантропоморфные) "фантомы" используются для соотнесения рабочих величин с измеренным облучением на открытом воздухе. Фантом сферы ICRU основан на определении материала ICRU, эквивалентного ткани из 4 элементов, который на самом деле не существует и не может быть изготовлен. Сфера ICRU представляет собой теоретическую сферу "тканевого эквивалента" диаметром 30 см, состоящую из материала с плотностью 1 г · см3 и массовым составом 76,2% кислорода, 11,1% углерода, 10,1% водорода и 2,6% азота. Этот материал максимально приближен к тканям человека по своим абсорбционным свойствам. Согласно МКРЗ, ICRU "sphere phantom" в большинстве случаев адекватно приближается к человеческому телу в отношении рассеяния и ослабления рассматриваемых полей проникающего излучения. Таким образом, излучение определенного потока энергии будет иметь примерно такое же отложение энергии внутри сферы, как и в эквивалентной массе человеческой ткани.

Чтобы обеспечить обратное рассеяние и поглощение человеческого тела, "фантом плиты" используется для представления человеческого туловища для практической калибровки дозиметров всего тела. Фантом плиты размером 300 × 300 × 150 мм представляет собой человеческий торс.

Совместные предложения МКРУ/МКРЗ, изложенные на 3-м Международном симпозиуме по радиологической защите в октябре 2015 года, по изменению определения рабочих величин не изменят нынешнее использование калибровочных фантомов или эталонных полей излучения.

### Защитные величины

Защитные величины рассчитываются моделями и используются в качестве "предельных величин" для определения пределов воздействия для обеспечения, по словам МКРЗ, "того, чтобы возникновение случайных последствий для здоровья оставалось ниже неприемлемых уровней и чтобы избежать тканевых реакций".Эти величины не могут быть измерены на практике, но их значения получены с использованием моделей внешней дозы для внутренних органов человеческого тела, с использованием антропоморфных фантомов. Это трехмерные вычислительные модели тела, которые учитывают ряд сложных эффектов, таких как самозащита тела и внутреннее рассеяние излучения. Расчет начинается с дозы, поглощенной органом, а затем применяются коэффициенты взвешивания излучения и ткани.

Поскольку защитные величины практически не могут быть измерены, необходимо использовать рабочие величины, чтобы связать их с практическими характеристиками радиационного прибора и дозиметра.

### Показания прибора и дозиметрии

Это фактические показания, полученные, например, с помощью гамма-монитора амбиентной дозы или персонального дозиметра. Такие приборы калибруются с использованием методов радиационной метрологии, которые отслеживают их в соответствии с национальным стандартом радиации и, таким образом, соотносят их с рабочей величиной. Показания приборов и дозиметров используются для предотвращения поглощения чрезмерной дозы и для обеспечения учета поглощения дозы в соответствии с законодательством о радиационной безопасности; например, в Великобритании, Правила ионизирующего излучения 1999.

## Влияние на здоровье

Ионизирующее излучение оказывает детерминированное и случайное воздействие на здоровье человека. Детерминированные (острые тканевые эффекты) события происходят с определенностью, и в результате у каждого человека, получившего одну и ту же высокую дозу, возникают проблемы со здоровьем. Случайные (вызывающие рак и генетические) события по своей сути случайны, при этом большинство людей в группе никогда не проявляют каких-либо причинно-следственных негативных последствий для здоровья после воздействия, в то время как неопределенное случайное меньшинство проявляет, часто с возникающими в результате незначительными негативными последствиями для здоровья, которые можно наблюдать только после больших подробных эпидемиологических исследований.

Использование зиверта подразумевает, что рассматриваются только случайные эффекты, и, чтобы избежать путаницы, детерминированные эффекты обычно сравниваются со значениями поглощенной дозы, выраженными единицей СИ грей (Гр).

### Стохастические эффекты

Стохастические эффекты - это те, которые возникают случайным образом, такие как рак, вызванный радиацией. Консенсус ядерных регуляторов, правительств и НКДАР ООН заключается в том, что заболеваемость раком вследствие ионизирующего излучения может быть смоделирована как линейно возрастающая с эффективной дозой со скоростью 5,5% на зиверт. Это известно как линейная беспороговая модель (модель LNT). Некоторые утверждают, что эта модель LNT в настоящее время устарела и должна быть заменена порогом, ниже которого естественные клеточные процессы организма восстанавливают повреждения и / или заменяют поврежденные клетки. Существует общее мнение, что риск намного выше для младенцев и плодов, чем для взрослых, выше для людей среднего возраста, чем для пожилых, и выше для женщин, чем для мужчин, хотя количественного консенсуса по этому поводу нет.

### Детерминированные эффекты

Это график, показывающий влияние фракционирования дозы на способность гамма-лучейвызывать гибель клеток. Синяя линия для клеток, которым не дали шанса восстановиться; облучение было проведено за один сеанс. Красная линия для клеток, которым было позволено некоторое время постоять и восстановиться с перерывом в доставке, придающим радиорезистентность.
Детерминированные (острое повреждение тканей) эффекты, которые могут привести к острому лучевому синдрому, возникают только в случае острой высокой дозы (≈ 0,1 Гр) и высокой мощности дозы (≈ 0,1 Гр /ч) и обычно измеряются не с использованием единицы зиверт, а с использованием единицы грей (Гр). Модель детерминированного риска потребует иных весовых коэффициентов (пока не установленных), чем те, которые используются при расчете эквивалентной и эффективной дозы.

### Пределы дозы МКРЗ

МКРЗ рекомендует ряд пределов для поглощения дозы в таблице 8 отчета 103. Эти ограничения являются "ситуационными", для запланированных, чрезвычайных и существующих ситуаций. В этих ситуациях ограничения даны для следующих групп:

* Планируемое воздействие – пределы, установленные для профессиональных, медицинских и общественных
* Чрезвычайное воздействие – пределы, установленные для профессионального и общественного воздействия
* Существующее воздействие – Все лица, подвергшиеся воздействию

Для профессионального облучения предел составляет 50 мЗв в течение одного года с максимумом 100 мЗв в течение последовательного пятилетнего периода, а для населения - в среднем 1 мЗв (0,001 Зв) эффективной дозы в год, не включая медицинское и профессиональное облучение.

Для сравнения, естественный уровень радиации внутри Капитолия Соединенных Штатов таков, что человеческое тело получило бы дополнительную мощность дозы 0,85 мЗв / год, близкую к нормативному пределу, из-за содержания урана в гранитной структуре. Согласно консервативной модели МКРЗ, у человека, который провел 20 лет в здании капитолия, был бы один дополнительный шанс из тысячи заболеть раком, сверх любого другого существующего риска (рассчитанного как: 20 а · 0,85 мЗв / а · 0,001 Зв / мЗв · 5,5% / Зв≈ 0,1%). Однако этот "существующий риск" намного выше; у среднего американца был бы 10%-ный шанс заболеть раком в течение того же 20-летнего периода, даже без какого-либо воздействия искусственного излучения (см. Естественная эпидемиология рака и заболеваемость раком).). Эти оценки, однако, не учитывают естественные механизмы восстановления каждой живой клетки, которые развивались в течение нескольких миллиардов лет воздействия химических и радиационных угроз окружающей среды, которые были выше в прошлом и преувеличены эволюцией кислородного метаболизма.

## Примеры мощности дозы

Все преобразования между часами и годами предполагали непрерывное присутствие в постоянном поле, без учета известных колебаний, периодического облучения и радиоактивного распада. Преобразованные значения указаны в круглых скобках. "/ a" - это "в год", что означает в год. "/ h" означает "в час".

Примечания к примерам:

1. В отмеченных цифрах преобладает фиксированная доза, которая постепенно превращалась в эффективную дозу в течение длительного периода времени. Следовательно, истинная острая доза должна быть ниже, но стандартная практика дозиметрии заключается в том, чтобы учитывать зафиксированные дозы как острые в год поступления радиоизотопов в организм.
2. **^** Мощность дозы, получаемая экипажами самолетов, сильно зависит от коэффициентов взвешивания излучения, выбранных для протонов и нейтронов, которые со временем менялись и остаются спорными.
3. Отмеченные цифры исключают любую зафиксированную дозу от радиоизотопов, попавших в организм. Следовательно, общая доза облучения была бы выше, если бы не использовалась защита органов дыхания.

## История

Зиверт происходит от рентгеновского эквивалента man (rem), который был получен из единиц CGS. Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) способствовала переходу на когерентные единицы СИ в 1970-х годах и объявила в 1976 году, что планирует разработать подходящую единицу для эквивалентной дозы.МКРЗ опередил ICRU, введя sievert в 1977 году

Зиверт был принят Международным комитетом мер и весов (CIPM) в 1980 году, через пять лет после принятия грея. Затем, в 1984 году, CIPM выпустила объяснение, рекомендующее, когда следует использовать зиверт, а не серый. Это объяснение было обновлено в 2002 году, чтобы приблизить его к определению МКРЗ эквивалентной дозы, которое изменилось в 1990 году. В частности, МКРЗ ввела эквивалентную дозу, переименовала коэффициент качества (Q) в коэффициент взвешивания излучения (Wr) и убрала еще один весовой коэффициент "N" в 1990 году. В 2002 году CIPM аналогичным образом исключил весовой коэффициент "N" из своего объяснения, но в остальном сохранил другую старую терминологию и символы. Это объяснение появляется только в приложении к брошюре СИ и не является частью определения зиверта.

## Примечания

1. **^** Не путайте со свердрупом или сведбергом, двумя не-СИ единицами, которые иногда используют один и тот же символ.

## Примечания

1. ↑ Голубев, 1986, с. 68, 77.
2. ↑ Голубев, 1986, с. 77−79.
3. ↑ Голубев, 1986, с. 68.

## Литература

* *Голубев, Б. П.* Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений : Учебник для ВУЗов / Под ред. д. т. н. проф. Е. Л. Столяровой. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Энергоатомиздат, 1986. — 464 с. : ил. — ББК 31.4. — Шаблон:УДК.
* *International Committee for Weights and Measures.* Table 3. Coherent derived units in the SI with special names and symbols : [англ.] // Le Système international d’unités (SI) : The International System of Units (SI) : [фр.] : [арх. 3 октября 2006] / Bureau International des Poids et Mesures. — 8th ed. — Paris : Stedi Media, 2006. — 180 p. —  (недоступная ссылка).
* Шаблон:Из КНЭ

## Ссылки

* *Munroe, Randall* Radiation Dose Chart (англ.) (PNG). *xkcd*. — [Таблица влияния излучения на организм человека].