Зиверт — единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения¶

Зиверт (обозначение: Зв, международное — Sv, от лат. Sievert) — единица измерения эквивалентной и поглощённой дозы ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ). Названа в честь шведского физика-медика Рольфа Максимилиана Зиверта (1896—1966), лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине 1960 года. Зиверт используется для оценки биологического воздействия радиации на живые ткани и является основной единицей дозиметрии в медицине, радиационной защите и экологии.

¶Определение и физический смысл

Поглощённая доза измеряется в греях (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг — это энергия ионизирующего излучения, поглощённая единицей массы вещества. Однако одинаковая поглощённая энергия при разных видах излучения приводит к разной степени повреждения биологической ткани. Для учёта этого различия вводится понятие коэффициента качества излучения (ККИ), зависящего от типа излучения и энергии частиц.

Эквивалентная доза определяется как произведение поглощённой дозы на коэффициент качества:

H = D × KКИ

где H — эквивалентная доза (в зивертах), D — поглощённая доза (в греях), ККИ — безразмерный коэффициент качества.

Коэффициент качества для гамма-излучения, рентгеновских лучей, электронов и протонов равен 1, для нейтронов — от 5 до 20 в зависимости от энергии, для альфа-частиц — 20. Таким образом, 1 Гр альфа-излучения, поглощённый тканью, эквивалентен по биологическому эффекту 20 Зв.

Для оценки суммарного воздействия на организм при смешанном облучении используется эффективная доза — сумма эквивалентных доз по всем органам и тканям, умноженных на соответствующие тканевые весовые коэффициенты. Именно эффективная доза в зивертах служит основным критерием в системе нормирования радиационной безопасности.

¶Историческая справка

До 1979 года в дозиметрии использовались устаревшие единицы: биологический эквивалент рентгена (бэр) и рем. В 1979 году 16-я Генеральная конференция по мерам и весам официально приняла зиверт в качестве единицы СИ, заменив бэр и рем. 1 Зв = 100 бэр = 100 рем.

Рольф Зиверт, в честь которого названа единица, внёс фундаментальный вклад в изучение последствий действия ионизирующего излучения на живые организмы. Его исследования в области радиобиологии и разработанные им методы дозиметрии легли в основу современных норм радиационной защиты.

¶Множители и связь с другими единицами

¶Фоновое и пороговые значения

Естественный фоновый уровень облучения человека в среднем составляет около 2,4 мЗв в год (по данным ООН/UNSCEAR), при этом существенные различия наблюдаются по регионам: в некоторых районах с повышенным содержанием радиоактивных элементов в почве (например, в Керале, Индия, или на некоторых территориях Ирана и Бразилии) годовая доза может достигать 10—20 мЗв.

Для сравнения:

• Рентгенография грудной клетки — около 0,02 мЗв за процедуру;
• Компьютерная томография брюшной полости — 8—10 мЗв;
• Перелёт Москва — Нью-Йорк — примерно 0,08 мЗв;
• Работа на АЭС — норматив для персонала в России составляет 20 мЗв в год (по ФЗ-123 «О радиационной безопасности населения»), для населения — 1 мЗв в год сверх фонового.

¶Применение

Зиверт применяется в следующих областях:

• Медицинская дозиметрия — расчёт доз при лучевой терапии онкологических заболеваний, оценка доз при диагностических исследованиях;
• Радиационная защита — нормирование облучения персонала атомных электростанций, медицинских учреждений, объектов ядерного топливного цикла;
• Экологический мониторинг — оценка последствий радиационных аварий (авария на Чернобыльской АЭС 1986 года, авария на АЭС «Фукусима-1» в 2011 году);
• Космическая медицина — расчёт доз облучения космонавтов, находящихся вне защитного действия земной магнитосферы.

¶Ограничения зиверта

Зиверт описывает только стохастические (вероятностные) эффекты облучения — прежде всего повышение риска онкологических заболеваний и наследственных мутаций. Детерминированные (тканевые) эффекты — лучевые ожоги, острая лучевая болезнь — оцениваются преимущественно через поглощённую дозу в греях, поскольку их пороговые значения зависят от конкретной ткани, а не от типа излучения.

¶Источники

• Международная система единиц (СИ), 9-е издание, Бюро международных мер и весов
• ФЗ-123 «О радиационной безопасности населения» (ред. 2023)
• UNSCEAR Reports on the Effects of Ionizing Radiation
• ГОСТ Р 8.451-2018 «Государственная система обеспечения единства измерений. Дозиметрия радиационная. Термины и определения»
• Медицинская физика: учебник / под ред. В.Н. Тимофеева-Петесенко