Эквивалентная доза за время полета

Измерение дозы радиации

Эквивалентная доза за время полета (ЭДП) — это неформальная единица измерения воздействия ионизирующего излучения . Выраженная в единицах времени полета (т. е. секундах полета, минутах полета, часах полета), одна единица времени полета приблизительно эквивалентна радиологической дозе, полученной за ту же единицу времени, проведенного в авиалайнере на крейсерской высоте . ЭДП предназначена в качестве общеобразовательной единицы, позволяющей лучше понять радиологическую дозу путем преобразования дозы, обычно представленной в зивертах, в единицы времени. ЭДП предназначена только как учебное упражнение и не является официально принятой мерой дозы.

История

Концепция эквивалентной дозы за время полета — это творение Ульфа Штамера, канадского профессионального инженера, работающего в области транспортировки радиоактивных материалов. Впервые она была представлена на постерной сессии ^[1] на 18-м Международном симпозиуме по упаковке и транспортировке радиоактивных материалов (PATRAM), состоявшемся в Кобе , префектура Хёго , Япония , где постер получил премию Аоки за выдающуюся постерную презентацию. ^[2] В 2018 году статья о FED ^[3] появилась в рецензируемом журнале The Physics Teacher .

Использование

Эквивалентная доза за время полета — это неформальное измерение, поэтому любые эквивалентности обязательно являются приблизительными. Было обнаружено, что полезно предоставить контекст между радиационными дозами, полученными от различных повседневных действий и медицинских процедур.

Расчет дозы

FED соответствует времени, проведенному в самолете, летящем на высоте, необходимой для получения соответствующей дозы радиации. FED рассчитывается путем деления известной дозы (обычно в миллизивертах) на среднюю мощность дозы (обычно в миллизивертах в час) на высоте 10 000 м, типичной крейсерской высоте для коммерческого авиалайнера.

FED={\frac {{мЗв}_{доза}}{{0,004{\frac {мЗв}{ч}}}_{крейсерская высота}}}

В то время как радиационная доза на крейсерских высотах меняется в зависимости от широты , для расчетов FED радиационная мощность дозы на высоте 10 000 м была стандартизирована как 0,004 мЗв/ч ^[4] , что примерно в 15 раз больше средней мощности дозы на поверхности Земли . Используя эту методику, FED, полученная от панорамного стоматологического рентгеновского снимка 0,01 мЗв , приблизительно эквивалентна 2,5 часам полета; FED, полученная от употребления одного банана , приблизительно равна 1,5 минутам полета; а FED, полученная каждый год от естественного фонового излучения (2,4 мЗв/год ^[5] ), приблизительно эквивалентна 600 часам полета.

Радиологическое облучение и его пределы

Для сравнения ниже приведен список видов деятельности (включая общие медицинские процедуры) и их предполагаемые радиологические воздействия. Также включены нормативные пределы профессиональной дозы для населения и работников радиационной сферы. Элементы этого списка представлены в виде изображений на прилагаемых иллюстрациях.

Список радиологических облучений из различных источников
Активность	Тип события	Доза	ФРС
Аэропорт рентгеновское сканирование всего тела	единственное число	0,00001 мЗв ^[6]	9 секунд полета
Один час пребывания на солнце	единственное число	0,00004 мЗв ^[5]	36 секунд полета
Бытовой дымовой извещатель	ежегодный	0,00008 мЗв ^[7]	1,2 минуты полета
Проживание рядом с атомной электростанцией	ежегодный	0,00009 мЗв ^[7]	1,3 минуты полета
Съесть один банан	единственное число	0,0001 мЗв ^[8]	1,5 минуты полета
Проживание рядом с угольной электростанцией	ежегодный	0,0003 мЗв ^[7]	4,5 минуты полета
Коронки или вставные зубы	ежегодный	0,0007 мЗв ^[7]	10,5 минут полета
Сканирование костей или рентген конечностей (руки)	единственное число	0,001 мЗв ^[9]	15 минут полета
Один час полета на самолете	единственное число	0,004 мЗв ^[4]^[10]^[11]^[12]	1 летный час
Рентгенограмма зубов (внутриротовая) или колена	единственное число	0,005 мЗв ^[9]	1,2 летных часа
Рентгенограмма зубов (панорамная) или плеча	единственное число	0,01 мЗв ^[9]	2,5 летных часа
Спать рядом с кем-то	ежегодный	0,02 мЗв ^[13]	5 летных часов
Сканирование костей с помощью КТ	единственное число	0,04 мЗв ^[9]	10 летных часов
Проживание в каменном или кирпичном здании	ежегодный	0,07 мЗв ^[7]	17,5 летных часов
Рентген грудной клетки или черепа	единственное число	0,1 мЗв ^[9]	25 летных часов
Курение сигарет (1/2 пачки в день)	ежегодный	0,18 мЗв ^[14]	45 летных часов
Рентген шейного отдела позвоночника	единственное число	0,2 мЗв ^[9]	50 летных часов
Маммограмма	единственное число	0,4 мЗв ^[9]	100 летных часов
Рентгенография таза	единственное число	0,6 мЗв ^[9]	150 летных часов
Рентген брюшной полости или тазобедренного сустава	единственное число	0,7 мЗв ^[9]	175 летных часов
Предельная доза для населения	предел	1 мЗв ^[15]	250 летных часов
Рентген поясничного отдела позвоночника	единственное число	1,5 мЗв ^[9]	375 летных часов
Фоновая радиация в Торонто , Калифорния	ежегодный	1,6 мЗв ^[5]	400 летных часов
КТ головного мозга	единственное число	2 мЗв ^[9]	500 летных часов
Фоновая радиация - средний показатель в мире	ежегодный	2,4 мЗв ^[5]	600 летных часов
Летный экипаж	ежегодный	3 мЗв ^[4]^[10]^[11]^[12]^[16]	750 летных часов
КТ шеи или КТ с подсчетом кальция	единственное число	3 мЗв ^[9]	750 летных часов
Фоновая радиация в Виннипеге , Калифорния	ежегодный	4 мЗв ^[5]	1000 летных часов
Торакальная ангиография сердца	единственное число	5 мЗв ^[9]	1250 летных часов
КТ органов малого таза или грудной клетки	единственное число	6 мЗв ^[9]	1500 летных часов
Бариевая клизма	единственное число	8 мЗв ^[9]	2000 летных часов
Средний рабочий, занимающийся восстановлением Фукусимы	единственное число	12 мЗв ^[17]	3000 летных часов
Абдоминальная ангиография или аортография	единственное число	12 мЗв ^[9]	3000 летных часов
Коронарная ангиопластика или установка стента	единственное число	15 мЗв ^[9]	3750 летных часов
Коронарная ангиография	единственное число	16 мЗв ^[9]	4000 летных часов
Предельная годовая доза облучения для работников радиационной сферы	предел	20 мЗв ^[18]	5000 летных часов
Предельно допустимая годовая доза облучения работника	предел	50 мЗв ^[15]	12 500 летных часов
Эмболизация тазовых вен	единственное число	60 мЗв ^[9]	15 000 летных часов
Трансъюгулярное внутрипеченочное портосистемное шунтирование	единственное число	70 мЗв ^[9]	17 500 летных часов
Астронавт в 6-месячной миссии на МКС	единственное число	72 мЗв ^[19]	18 000 летных часов
Самая низкая известная острая доза, вызывающая рак	единственное число	100 мЗв ^[20]^[21]	25 000 летных часов

Смотрите также

Ссылки

^ Штамер, У. 11–16 сентября 2016 г. Эквивалентная доза за время полета — концепция контекстуализации радиологической дозы. 18-й Международный симпозиум по упаковке и транспортировке радиоактивных материалов (PATRAM). Кобе, Хёго, Япония.
^ Организация по управлению ядерными отходами (2016). Инженер получает награду за лучший постер. Получено 10 декабря 2021 г.
^ Штамер, У. (24.10.2018). «Использование времени пролета для контекстуализации радиологической дозы». The Physics Teacher . 56 (8): 508–511. doi : 10.1119/1.5064556 . S2CID 125730267 . Получено 28.04.2022 .
^ abc Фридберг, В.; Коупленд К. (2011). «Ионизирующее излучение в атмосфере Земли и в околоземном пространстве» Гражданский аэрокосмический медицинский институт, Федеральное управление гражданской авиации, DOT/FAA/AM- 11/9.
^ abcde Grasty, RL; LaMarre, JR (2004-02-01). "Годовая эффективная доза от естественных источников ионизирующего излучения в Канаде". Radiation Protection Dosimetry . 108 (3): 215–226. doi :10.1093/rpd/nch022. PMID 15031443. Получено 28.04.2022 .
^ "Отчет AAPM № 217 Доза радиации от сканеров в аэропортах" (PDF) . Американская ассоциация физиков в медицине . Июнь 2013 г. . Получено 26 апреля 2022 г. .
^ abcde «Рассчитайте свою дозу радиации». Агентство по охране окружающей среды США. 3 октября 2014 г. Получено 26 апреля 2022 г.
^ Мэнсфилд, Г. (1995-03-08). «Банановый эквивалент дозы». RadSafe — Международный список рассылки по радиационной защите (физика здоровья) . Получено 28 апреля 2022 г.
^ abcdefghijklmnopqrst Меттлер, ФА; Худа, В.; Йошизуми, ТТ; Махеш, М. (2008). «Эффективные дозы в радиологии и диагностической ядерной медицине: каталог». Радиология . 248 (1): 254–63. doi :10.1148/radiol.2481071451. PMID 18566177 . Получено 26.04.2022 .
^ ab Reitz, G. (1993-05-01). «Радиационная среда в стратосфере». Дозиметрия радиационной защиты . 48 (1): 5–29. doi :10.1093/oxfordjournals.rpd.a081837 . Получено 28.04.2022 .
^ ab Shea, MA; Smart, DF (август 2001 г.). Комментарий к дозе галактического излучения для экипажей самолетов. 27-я Международная конференция по космическим лучам. Bibcode : 2001ICRC...10.4071S.
^ ab Bennett, LGI; Lewis, BJ; Bennett, MJ; McCall, MJ; Bean, M (2013). «Обзор воздействия космической радиации на пилотов Air Canada в условиях максимальной галактической радиации в 2009 году». Radiation Measurements . 49 (1): 103–108. doi :10.1016/j.radmeas.2012.12.004 . Получено 28.04.2022 .
^ Борхэм, Д. (27 октября 2010 г.). «Здоровье человека и биологические эффекты трития в питьевой воде». Слайд 16. Получено 2022-04-26 .
^ "Отчет № 160 – Воздействие ионизирующего излучения на население Соединенных Штатов". Национальный совет по радиационной защите и измерениям . 3 марта 2009 г. Получено 26 апреля 2022 г.
^ ab МКРЗ, Международная комиссия по радиологической защите. «Пределы доз». МКРПедия . МКРЗ . Получено 26 апреля 2022 г.
^ Бейли, С. (2000). «Воздействие радиации на членов экипажа – обзор» (PDF) . Nuclear News . 43 (1): 32–40 . Получено 26.04.2022 .
^ Программа ООН по окружающей среде (2016). Радиационные эффекты и источники. Программа ООН по окружающей среде. doi :10.18356/b1749f17-en. ISBN 9789210599597.
^ "Директива 2013/59/Евратом - защита от ионизирующего излучения". Европейское агентство по безопасности и гигиене труда . Европейское агентство по безопасности и гигиене труда . Получено 26 апреля 2024 г.
^ Cucinotta, FA (1 января 2007 г.). «Дозы облучения органов космической радиации для астронавтов в прошлых и будущих миссиях» (PDF) . Сервер технических отчетов NASA . Получено 26 апреля 2022 г. .
^ "Влияние радиации на здоровье". Канадская комиссия по ядерной безопасности. 3 февраля 2014 г. Получено 2022-04-26 . Однако исследования, проведенные на сегодняшний день, не смогли показать какого-либо увеличения случаев рака или других заболеваний у людей, хронически подвергавшихся воздействию радиации в дозах ниже примерно 100 мЗв.
^ "Backgrounder on Biological Effects of Radiation". Biological Effects of Radiation . United States Nuclear Regulatory Commission. 2020-07-08 . Получено 2022-04-28 . Данные показывают, что высокие дозы радиации могут вызывать рак. Но нет данных, позволяющих установить четкую связь между раком и дозами ниже примерно 10 000 мбэр (100 мЗв – в 100 раз больше предела NRC).

[1] Штамер, У. 11–16 сентября 2016 г. Эквивалентная доза за время полета — концепция контекстуализации радиологической дозы. 18-й Международный симпозиум по упаковке и транспортировке радиоактивных материалов (PATRAM). Кобе, Хёго, Япония.

[2] Организация по управлению ядерными отходами (2016). Инженер получает награду за лучший постер. Получено 10 декабря 2021 г.

[3] Штамер, У. (24.10.2018). «Использование времени пролета для контекстуализации радиологической дозы». The Physics Teacher . 56 (8): 508–511. doi : 10.1119/1.5064556 . S2CID 125730267 . Получено 28.04.2022 .

[Friedberg-4] Фридберг, В.; Коупленд К. (2011). «Ионизирующее излучение в атмосфере Земли и в околоземном пространстве» Гражданский аэрокосмический медицинский институт, Федеральное управление гражданской авиации, DOT/FAA/AM- 11/9.

[Grasty-5] Grasty, RL; LaMarre, JR (2004-02-01). "Годовая эффективная доза от естественных источников ионизирующего излучения в Канаде". Radiation Protection Dosimetry . 108 (3): 215–226. doi :10.1093/rpd/nch022. PMID 15031443. Получено 28.04.2022 .

[6] "Отчет AAPM № 217 Доза радиации от сканеров в аэропортах" (PDF) . Американская ассоциация физиков в медицине . Июнь 2013 г. . Получено 26 апреля 2022 г. .

[epa-7] «Рассчитайте свою дозу радиации». Агентство по охране окружающей среды США. 3 октября 2014 г. Получено 26 апреля 2022 г.

[8] Мэнсфилд, Г. (1995-03-08). «Банановый эквивалент дозы». RadSafe — Международный список рассылки по радиационной защите (физика здоровья) . Получено 28 апреля 2022 г.

[Mettler-9] qrst Меттлер, ФА; Худа, В.; Йошизуми, ТТ; Махеш, М. (2008). «Эффективные дозы в радиологии и диагностической ядерной медицине: каталог». Радиология . 248 (1): 254–63. doi :10.1148/radiol.2481071451. PMID 18566177 . Получено 26.04.2022 .

[Reitz-10] Reitz, G. (1993-05-01). «Радиационная среда в стратосфере». Дозиметрия радиационной защиты . 48 (1): 5–29. doi :10.1093/oxfordjournals.rpd.a081837 . Получено 28.04.2022 .

[Shea-11] Shea, MA; Smart, DF (август 2001 г.). Комментарий к дозе галактического излучения для экипажей самолетов. 27-я Международная конференция по космическим лучам. Bibcode : 2001ICRC...10.4071S.

[Bennett-12] Bennett, LGI; Lewis, BJ; Bennett, MJ; McCall, MJ; Bean, M (2013). «Обзор воздействия космической радиации на пилотов Air Canada в условиях максимальной галактической радиации в 2009 году». Radiation Measurements . 49 (1): 103–108. doi :10.1016/j.radmeas.2012.12.004 . Получено 28.04.2022 .

[13] Борхэм, Д. (27 октября 2010 г.). «Здоровье человека и биологические эффекты трития в питьевой воде». Слайд 16. Получено 2022-04-26 .

[14] "Отчет № 160 – Воздействие ионизирующего излучения на население Соединенных Штатов". Национальный совет по радиационной защите и измерениям . 3 марта 2009 г. Получено 26 апреля 2022 г.

[RPR-15] МКРЗ, Международная комиссия по радиологической защите. «Пределы доз». МКРПедия . МКРЗ . Получено 26 апреля 2022 г.

[16] Бейли, С. (2000). «Воздействие радиации на членов экипажа – обзор» (PDF) . Nuclear News . 43 (1): 32–40 . Получено 26.04.2022 .

[17] Программа ООН по окружающей среде (2016). Радиационные эффекты и источники. Программа ООН по окружающей среде. doi :10.18356/b1749f17-en. ISBN 9789210599597.

[18] "Директива 2013/59/Евратом - защита от ионизирующего излучения". Европейское агентство по безопасности и гигиене труда . Европейское агентство по безопасности и гигиене труда . Получено 26 апреля 2024 г.

[19] Cucinotta, FA (1 января 2007 г.). «Дозы облучения органов космической радиации для астронавтов в прошлых и будущих миссиях» (PDF) . Сервер технических отчетов NASA . Получено 26 апреля 2022 г. .

[20] "Влияние радиации на здоровье". Канадская комиссия по ядерной безопасности. 3 февраля 2014 г. Получено 2022-04-26 . Однако исследования, проведенные на сегодняшний день, не смогли показать какого-либо увеличения случаев рака или других заболеваний у людей, хронически подвергавшихся воздействию радиации в дозах ниже примерно 100 мЗв.

[21] "Backgrounder on Biological Effects of Radiation". Biological Effects of Radiation . United States Nuclear Regulatory Commission. 2020-07-08 . Получено 2022-04-28 . Данные показывают, что высокие дозы радиации могут вызывать рак. Но нет данных, позволяющих установить четкую связь между раком и дозами ниже примерно 10 000 мбэр (100 мЗв – в 100 раз больше предела NRC).