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核辐射剂量单位答疑 2011-03-21 15:22:30
有读者问:"有个问题我想请教一下:辐射的那个单位microSievert和戈[瑞](gray)的区别是什么"。

在切尔诺贝利核电站事故的记录片里,不断出现的一个辐射单位是伦琴(roentgen --R)。而现在对日本核事故报道里用的单位是sievert(Sv), milliSievert (mSv -- 千分之一Sv )和microSievert(uSv --百万分之一Sievert)。

一个格雷(Gray -- Gy)的辐射剂量的定义是:每公斤物质接受的,以焦耳为单位的辐射能量额。

因此:1 Gy = 1 J / kg (1焦耳 每公斤)

1个rad的定义是百分之一 Gy ( 1 gy = 100 rad)。

至于伦琴,是根据单位质量物质遭受放射后电离产生的电荷量为标准。1R = 2.58 x 10^-4 Coulomb/Kg. 
对于软组织,1R ~ 0.95 rad 。

光看能量不是评估肌体受到的杀伤的标准,因为不同的放射的危害不同。射线被肌体吸收后引发电离与次级粒子的产生。有些射线,如X射线、电子、伽马射线等,能穿透肌体,因此传递给细胞的能量不多,造成的杀伤较小。而另外一些射线,比如中子、裂变产物等打中肌体后,大部分能量都被吸收,可能产生大量电离与次级反应。如果考虑到这个差别,那么我们就需要一个等效剂量的概念,在以Gy为单位的剂量上乘上一个”品质”因子,或者说权重。这个等效剂量的单位叫着Sievert*。

低能中子和裂变产物的这个品质因子是20左右。因此,遭到低能中子照射的剂量为1Gy那么等效的剂量就是20 Sievert.

Gy,sievert, roentgen都是单位质量遭受的辐射剂量。如果同样强度的辐射,遭受辐射的时间越长,遭受的辐射剂量也越大。

据报道,日本核电站门口的辐射强度为每小时400mSv (milliSivert), 也就是0.4 Sv。假设放射粒子的权重为5,每个粒子能量为一百万电子伏 (1MeV)。我们可以计算出一公斤物体每小时遭受粒子轰击的次数:

粒子数 = 0.4/5/1.6 E13 = 5E11

也就是说,一个40公斤的人一小时接受 两万亿次粒子轰击。

显然,上述剂量测量标准很难说就正确反映了核辐射对人体的危害,顶多有一定的统计意义。这是一个量变与质变的问题。比如说碘131可能很微量,但因为碘是甲状腺素的成分,而微量的甲状腺素本身就能对人体机能产生巨大的影响,因此吸入碘131的后果可能远非一个简单的数字能够衡量。另外,吸收剂量的速度肯定也有关系,我们每天都经受一些背景辐射,但可能由于单位时间的量非常少,人体能够及时修复,但如果把一年的辐射量在变成一小时内吸收,结果可能就不同了。

*参考资料:《Atoms, Radiation, and Radiation Protection》. 3rd Ed. by James E. Turner。
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