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核輻射劑量單位答疑 2011-03-21 15:22:30
有讀者問:"有個問題我想請教一下:輻射的那個單位microSievert和戈[瑞](gray)的區別是什麼"。

在切爾諾貝利核電站事故的記錄片裡,不斷出現的一個輻射單位是倫琴(roentgen --R)。而現在對日本核事故報道里用的單位是sievert(Sv), milliSievert (mSv -- 千分之一Sv )和microSievert(uSv --百萬分之一Sievert)。

一個格雷(Gray -- Gy)的輻射劑量的定義是:每公斤物質接受的,以焦耳為單位的輻射能量額。

因此:1 Gy = 1 J / kg (1焦耳 每公斤)

1個rad的定義是百分之一 Gy ( 1 gy = 100 rad)。

至於倫琴,是根據單位質量物質遭受放射後電離產生的電荷量為標準。1R = 2.58 x 10^-4 Coulomb/Kg. 
對於軟組織,1R ~ 0.95 rad 。

光看能量不是評估肌體受到的殺傷的標準,因為不同的放射的危害不同。射線被肌體吸收後引發電離與次級粒子的產生。有些射線,如X射線、電子、伽馬射線等,能穿透肌體,因此傳遞給細胞的能量不多,造成的殺傷較小。而另外一些射線,比如中子、裂變產物等打中肌體後,大部分能量都被吸收,可能產生大量電離與次級反應。如果考慮到這個差別,那麼我們就需要一個等效劑量的概念,在以Gy為單位的劑量上乘上一個”品質”因子,或者說權重。這個等效劑量的單位叫着Sievert*。

低能中子和裂變產物的這個品質因子是20左右。因此,遭到低能中子照射的劑量為1Gy那麼等效的劑量就是20 Sievert.

Gy,sievert, roentgen都是單位質量遭受的輻射劑量。如果同樣強度的輻射,遭受輻射的時間越長,遭受的輻射劑量也越大。

據報道,日本核電站門口的輻射強度為每小時400mSv (milliSivert), 也就是0.4 Sv。假設放射粒子的權重為5,每個粒子能量為一百萬電子伏 (1MeV)。我們可以計算出一公斤物體每小時遭受粒子轟擊的次數:

粒子數 = 0.4/5/1.6 E13 = 5E11

也就是說,一個40公斤的人一小時接受 兩萬億次粒子轟擊。

顯然,上述劑量測量標準很難說就正確反映了核輻射對人體的危害,頂多有一定的統計意義。這是一個量變與質變的問題。比如說碘131可能很微量,但因為碘是甲狀腺素的成分,而微量的甲狀腺素本身就能對人體機能產生巨大的影響,因此吸入碘131的後果可能遠非一個簡單的數字能夠衡量。另外,吸收劑量的速度肯定也有關係,我們每天都經受一些背景輻射,但可能由於單位時間的量非常少,人體能夠及時修復,但如果把一年的輻射量在變成一小時內吸收,結果可能就不同了。

*參考資料:《Atoms, Radiation, and Radiation Protection》. 3rd Ed. by James E. Turner。
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