Дозовые характеристики радионуклидов, 

Рассмотрим расчет мощности кермы в воздухе, создаваемой фотонами точечного изотропного радионуклидного источника активностью А на расстоянии R от него.

Пренебрегая поглощением фотонов в воздухе на пути от источника до точки детектирования, мощность кермы в воздухе можно определить по формуле (см. формулу 4.10):

      = , Гр/с    (5.26)

где A — активность радионуклида, Бк; n_γ,i — число фотонов с энергией E_γ,i, МэВ, на 1 распад. R — расстояние от источника до точки наблюдения, м, m_en,i^в —линейный коэффициент поглощения энергии фотонов с энергией E_γ,i в воздухе, м^–1; r^в — плотность воздуха, кг/м³.              

Видно, что для расчета мощности кермы помимо активности источника необходимо знать энергии и выходы фотонов с данной энергией для данного радионуклида на один акт распада, для чего требуется обращение к справочникам по схемам радиоактивных превращений. Для облегчения вычислений была введена дозовая характеристика точечного изотропного радионуклидного источника в виде мощности кермы фотонов в воздухе, рассчитанной при некоторых стандартных условиях, а именно при R = 1 м и A = 1 Бк. Так рассчитанная мощность кермы в воздухе определяется характеристиками только нуклида и называется керма-постоянной радионуклида.Таким образом, керма-постоянная радионуклида Г_К – есть выраженная в Гр/с мощность воздушной кермы, создаваемая точечным радионуклидным источником активностью 1 Бк на расстоянии 1 м от него в вакууме без начальной фильтрации:

    , Гр м² /с Бк    (5.27)

Аналогичным образом может быть определена гамма-постояннаяпо поглощенной дозе в воздухе G, которая с погрешностью, не превышающей 1% совпадает с Г_К или гамма-постоянная по эффективной дозе или любой другой дозовой характеристике поля фотонов. Учитывая малость керма-постоянных, обусловленную низкой активностью источника, значения Г_К для разных радионуклидов приводятся в справочной литературе в единицах аГр, где а-атта =10^-18. Таким образом, керма-постоянная выражается в аГр·м²/с·Бк.

При известной керма-постоянной радионуклида мощность кермы в воздухе или поглощенная доза в воздухе, создаваемые точечным изотропным радионуклидным источником произвольной активности А, Бк на расстоянии R, м от него рассчитываются про формулам:

                  (R) = 10¹⁸А Г_К / R², Гр/с    (5.28),

                  _в (R)= 10¹⁸А Г / R², Гр/с    (5.29).

Различают полную и дифференциальную керма-постоянные. Керма-постоянная Г_Ki , рассчитанная для i-ой энергии фотонов Е_γ,i радионуклида, называется дифференциальной керма-постоянной, а определяемая выражением (5.27) – полной. Очевидно, что             Г_K = . Учитывая, что радиационный взвешивающий коэффициент для фотонов равен w_R = 1, а мощность поглощенной дозы в воздухе совпадает с мощностью воздушной кермы, мощность эквивалентной дозы фотонов, создаваемая радионуклидом на расстоянии R от него может быть рассчитана по формуле:

                 1,1· 10¹⁸А Г_К / R², Зв/с    (5.30).

При расчетах керма-постоянных автоматически учитывается характеристическое излучение и при наличии β⁺ - переходов в схеме распада радионуклида возникающие при аннигиляции позитрона 2 фотона с энергией 0,511 МэВ.

Не учитывается вклад в керма-постоянную тормозного излучения, сопровождающего выход электронов и позитронов при распаде радионуклида. Вклад этого излучения в поглощенную дозу в воздухе необходимо оценивать отдельно, используя выходы тормозного излучения по формулам (5.21) – (5.23).

Если распадающийся γ-излучающий материнский радионуклид имеет нестабильные дочерние продукты, то необходимо при расчете керма-постоянной учитывать фотонное излучение, испускаемое дочерними продуктами распада. Керма-постоянная, отнесенная к единичной активности материнского радионуклида, с учетом фотонного излучения всех дочерних продуктов равна:

                   Г_К=Г_К1 +                    (5.31),

где Г_К1 ,  - керма-постоянные материнского и (j-1)-го дочернего продукта, а поправочный коэффициент ξ равен отношению активности (j-1)-го дочернего продукта к активности материнского ξ=А_j / A₁=λ_j N_j / λ₁ N₁. Так как число радиоактивных ядер дочерних продуктов распада зависит от времени, то и керма-постоянная, рассчитанная  для единичной активности материнского радионуклида с учетом фотонов дочерних продуктов, зависит от времени. Для вычисления поправочного коэффициента ξ можно воспользоваться формулами, приведенными в разделе 5.1.1. Обычно в справочной литературе керма-постоянная материнского радионуклида приводится с учетом дочерних продуктов, находящихся с ним в радиоактивном равновесии, т.е. принимаются активности дочерних продуктов равными между собой и равными активности материнского радионуклида, следовательно, ξ=А_j / A₁=1.Это дает максимальное значение керма-постоянной нуклида с учетом его дочерних продуктов.