Siwert
Pochodna jednostka SI · wielkość: dawka równoważna i skuteczna
01 · Definicja
Siwert to dawka pochłonięta pomnożona przez współczynniki uwzględniające rodzaj promieniowania i wrażliwość napromienionych narządów. Wymiar jest ten sam co u greja, ale siwert odpowiada nie na pytanie «ile energii», tylko «na ile to niebezpieczne».
Przeciętny mieszkaniec Ziemi otrzymuje rocznie około dwóch i pół milisiwerta, a większa część przypada nie na technikę, lecz na radon przesączający się z gruntu do piwnic i na parter. Diagnostyka medyczna dokłada mniej więcej tyle samo w krajach z rozwiniętą opieką zdrowotną. Awarie, energetyka jądrowa i próby dają razem ułamki procenta — a jednak to one określają, jak jednostka jest postrzegana.
Współczynniki wagowe nie wynikają z równań: wyznacza je Międzynarodowa Komisja Ochrony Radiologicznej, uogólniając dane o ocalałych z Hiroszimy, o górnikach kopalń uranu i o zwierzętach laboratoryjnych. Komisja przegląda je co dziesięć-dwadzieścia lat, a liczby się zmieniają: neutronom przypisywano kiedyś skalę schodkową, dziś gładką krzywą z maksimum w pobliżu jednego megaelektronowolta. To znaczy, że dawka w siwertach policzona w 1990 roku i ta sama dawka według dzisiejszych reguł to różne liczby przy jednym i tym samym napromienieniu.
02 · Przeliczanie
Wpisz dawkę — karta rozłoży ją na jednostki
Rem utrzymał się w dokumentach radzieckich i amerykańskich do lat dziewięćdziesiątych, a jeden rem to setna część siwerta — ta sama proporcja co rad do greja. Przeliczenie z grejów wymaga znajomości rodzaju promieniowania: dla fotonów i elektronów liczby się pokrywają, dla cząstek alfa różnią się dwudziestokrotnie.
Rem to skrót od «roentgen equivalent man» i pojawił się w latach czterdziestych, gdy było już jasne, że ta sama jonizacja szkodzi rozmaicie. Siwert zajął jego miejsce w 1979 roku, powiększając jednostkę stokrotnie — i przyniosło to te same pomyłki co z radem i grejem: liczba ze starego protokołu, odczytana jako dzisiejsza, zaniża dawkę sto razy. W rosyjskich normach bezpieczeństwa radiacyjnego rem był oficjalnie dopuszczony do lat 2000., a w dokumentacji starych obiektów spotyka się go do dziś.
| Jednostka | Nazwa | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|---|
| Sv | siwert, jednostka SI | 0,0024 | awarie, dawki ostre |
| mSv | milisiwert | 2,4 | normy, medycyna, dawki roczne |
| µSv | mikrosiwert | 2400 | zdjęcia, przeloty, tło |
| nSv | nanosiwert | 2 400 000 | moc dawki, czułe przyrządy |
| Gy | grej przy współczynniku 1 | 0,0024 | tylko fotony i elektrony |
| lat | lat średniego tła światowego | 1 | ile lat tła to kosztuje |
| rem | roentgen equivalent man, lata 1940. | 0,24 | ZSRR i USA do lat 1990. |
| mrem | milirem | 240 | dozymetria personelu |
| R | rentgen w powietrzu, w przybliżeniu | 0,27273 | jonizacja powietrza, nie tkanki |
| rad | rad przy współczynniku 1 | 0,24 | dawka pochłonięta, nie równoważna |
| Sv | siwert | 0,0024 | jednostka dzisiejsza |
Wiersz z grejami jest prawdziwy tylko dla promieniowania rentgenowskiego i gamma, gdzie współczynnik wagowy równa się jedności. Godziny lotu policzono dla pułapu jedenastu kilometrów na średnich szerokościach.
03 · Rzędy wielkości
od banana po zmianę awaryjnąDwa i pół milisiwerta: średni rok światowy
04 · Przyrządy pomiarowe
Czym mierzy się siwerty
Krzemowy detektor w kieszeni fartucha: liczy impulsy, gromadzi dawkę i ostrzega piskiem przy przekroczeniu progu mocy. Pokazuje nie dawkę skuteczną, lecz wielkość operacyjną — to, co przyrząd rzeczywiście potrafi zmierzyć.
Kula z polietylenu o średnicy ćwierć metra z licznikiem helowym w środku. Powłokę dobrano tak, żeby czułość przyrządu powtarzała krzywą współczynnika wagowego neutronów — przyrząd od razu podaje siwerty, a nie zliczenia.
Termoluminescencyjne pastylki pod okienkami z aluminium, miedzi i tworzywa. Z różnicy zaczernienia pod filtrami odtwarza się energię i rodzaj promieniowania, a więc i współczynnik — bez tego zliczeń nie da się przeliczyć na siwerty.
Fotel w pomieszczeniu o ścianach ze starej stali i ołowiu, gdzie detektor łapie promieniowanie gamma izotopów, które trafiły do wnętrza ciała. Liczy cez i potas w człowieku wprost i przelicza je na dawkę oczekiwaną przez następne pięćdziesiąt lat.
05 · Zasady zapisu
Siwert zawsze z zaznaczeniem, czyja to dawka
Symbol pisze się wielkim S i małym v. W codzienności dawkę podaje się prawie zawsze w milisiwertach i mikrosiwertach: cały siwert oznacza ciężkie uszkodzenie, a w zwykłych sytuacjach taka liczba nie występuje. Moc dawki zapisuje się w mikrosiwertach na godzinę i nigdy nie wolno jej podawać bez czasu ekspozycji.
Dawka skuteczna została wymyślona do zarządzania ochroną, a nie do oceny szkody u konkretnego człowieka: uśrednia wrażliwość narządów po umownym człowieku w średnim wieku i obu płci naraz. Stosowanie jej po fakcie do poszkodowanego to rozpowszechniony błąd; do tego liczy się dawkę na konkretny narząd. I jeszcze jedna zasada: dawki skuteczne z różnych źródeł wolno sumować, ale porównywać je ze wskazaniem domowego dozymetru prawie nigdy.
06 · Jednostki sąsiednie
Siwert zamyka łańcuch radiologiczny: bekerel liczy rozpady, grej energię, która dotarła do materii, siwert oczekiwaną szkodę. Z każdym krokiem dochodzi informacja, której w poprzedniej jednostce nie ma.
Współczynniki tkankowe rozłożone są nierówno: czerwony szpik kostny, płuca, żołądek i gruczoł piersiowy dostają po dwanaście setnych, skóra i kości po jednej setnej. Z kart Simetrium do siwerta przylegają grej, bekerel, kiur oraz dżul z kilogramem kart Simetrium do siwerta przylegają grej, bekerel, kiur i dżul s kilogramem u podstawy wymiaru.
07 · Dział historyczny
Jak nauczono się przeliczać energię na ryzyko
Rolf Sievert kierował działem fizycznym Radiumhemmet i został jednym z założycieli międzynarodowej komisji ochrony przed promieniowaniem. Zbudował też pierwsze przyrządy do kontroli dawek pacjentów i obstawał przy tym, że granica ma być liczbą, a nie opinią lekarza.
Prace z reaktorami i neutronami pokazały, że ta sama jonizacja szkodzi rozmaicie. Pojawił się rem — dawka równoważna w skutku jednemu rentgenowi — a wraz z nim pojęcie względnej skuteczności biologicznej.
Generalna Konferencja Miar wprowadziła siwert cztery lata po greju, uznając, że dwie wielkości o tym samym wymiarze potrzebują różnych nazw. Inaczej w dokumentach nie sposób było zrozumieć, o którą chodzi.
Komisja zastąpiła skalę schodkową dla neutronów gładką krzywą, zmieniła wagę gruczołu piersiowego i gonad, wprowadziła osobny współczynnik dla protonów. Wszystkie dawki policzone według reguł z 1990 roku trzeba było uznać za nieporównywalne z nowymi.
Jedyna jednostka SI, której nie da się zmierzyć
Dawki skutecznej nie mierzy żaden przyrząd i zmierzyć jej z zasady nie może: jest określona przez sumę po narządach żywego człowieka, ważoną współczynnikami, które komisja wyznacza ze względów ochrony. Żeby dozymetria pozostała używalna, wymyślono wielkości operacyjne — przestrzenny równoważnik dawki i indywidualny równoważnik dawki. Liczy się je nie dla człowieka, lecz dla umownej kuli z materiału tkankopodobnego o średnicy trzydziestu centymetrów, a te da się już odtworzyć wzorcem i wpisać do świadectwa przyrządu. Przyrządy wzorcuje się według tych wielkości, a komisja osobno sprawdza, że dają zapas po bezpiecznej stronie względem dawki skutecznej. Wychodzi konstrukcja trzypiętrowa: wielkość mierzalna, wielkość obliczana i współczynniki łączące je na mocy umowy, a nie równania. Właśnie dlatego liczba z domowego dozymetru i liczba z raportu o dawce rocznej to nie ta sama liczba, choć jednostka na obu jest ta sama.
Katalog · jednostki miary
Karta dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych SI, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami i jednostki spoza układu, bez których nie obejdzie się ani technika, ani życie codzienne. Każda ma swoją kartę: definicja, przeliczanie, przyrządy, zasady zapisu. W 36 językach.