01 · 定義
希沃特是吸收劑量乘以考慮輻射種類和受照器官敏感度的因子。量綱與戈瑞相同,但希沃特回答的不是「有多少能量」,而是「這有多危險」。
地球上的平均居民每年受到約兩點五毫希沃特,其中大部分不是來自技術,而是來自從地下滲入地下室和一層的氡。在醫療發達的國家,醫學診斷大約再添上同樣多。事故、核能和試驗加在一起只佔百分之幾的零頭——然而正是它們決定了人們如何看待這個單位。
權重因子不是從方程裡推出來的:國際放射防護委員會指定它們,概括的是廣島倖存者、鈾礦礦工和實驗動物的數據。委員會每十到二十年複核一次,數字會變:中子曾被賦予階梯式標度,如今是一條在一兆電子伏附近取極大值的光滑曲線。這意味著 1990 年算出的以希沃特計的劑量,與按今天規則算出的同一劑量,在同一次照射下是不同的數。
02 · 換算
輸入一個劑量——本頁會按單位分解
雷姆在蘇聯和美國的文件裡一直留到九十年代,一雷姆等於百分之一希沃特——與拉德對戈瑞是同樣的比例。從戈瑞換算需要知道輻射的種類:對光子和電子數值相同,對阿爾法粒子相差二十倍。
雷姆是「roentgen equivalent man」的縮寫,出現在四十年代,那時人們已經清楚同樣的電離危害方式並不相同。希沃特在 1979 年取代了它,把單位放大一百倍——這帶來了與拉德和戈瑞一樣的混淆:舊記錄裡的數字若當作今天的來讀,會把劑量低估一百倍。在俄羅斯的輻射安全規範中,雷姆正式允許使用到 2000 年代,在老舊設施的文件裡至今仍能遇到。
| 單位 | 名稱 | 數值 | 常見於何處 |
|---|---|---|---|
| Sv | 希沃特,國際單位制單位 | 0.0024 | 事故、急性劑量 |
| mSv | 毫希沃特 | 2.4 | 規範、醫學、年劑量 |
| µSv | 微希沃特 | 2400 | 片子、飛行、本底 |
| nSv | 納希沃特 | 2 400 000 | 劑量率、靈敏儀器 |
| Gy | 因子為 1 時的戈瑞 | 0.0024 | 只有光子和電子 |
| 年 | 年世界平均本底 | 1 | 這相當於多少年的本底 |
| rem | roentgen equivalent man,1940 年代 | 0.24 | 蘇聯和美國直到 1990 年代 |
| 毫雷姆 | 毫雷姆 | 240 | 人員劑量測定 |
| R | 空氣中的侖琴,近似值 | 0.27273 | 空氣的游離,而非組織的 |
| 拉德 | 因子為 1 時的拉德 | 0.24 | 吸收劑量,不是當量劑量 |
| Sv | 西弗 | 0.0024 | 今天的單位 |
帶戈瑞的那一行只對 X 射線和伽馬輻射成立,那裡權重因子等於一。飛行小時是按中緯度十一公里巡航高度計算的。
03 · 數量級
從香蕉到搶險班次兩點五毫希沃特:世界平均的一年
04 · 測量儀器
希沃特用什麼來測
白大褂口袋裡的硅探測器:它計數脈衝、累積劑量,並在超過劑量率閾值時以蜂鳴報警。它顯示的不是有效劑量,而是一個實用量——儀器真正能夠測量的東西。
直徑四分之一米的聚乙烯球,內部裝有氦計數器。外殼的選擇使儀器的靈敏度重複中子權重因子的曲線——儀器直接給出希沃特,而不是計數。
鋁、銅和塑料窗口下的熱釋光小片。由濾片下變黑程度的差別可以還原能量和輻射的種類,也就還原了因子——沒有它,計數無法換成希沃特。
一間牆壁用舊鋼和鉛砌成的屋子裡的一把椅子,探測器在這裡捕捉進入體內的同位素的伽馬輻射。它直接數出人體內的銫和鉀,並把它們換算成今後五十年預期的劑量。
05 · 書寫規則
希沃特總要說明這是誰的劑量
符號用大寫 S 和小寫 v 書寫。日常生活中劑量幾乎總是以毫希沃特和微希沃特給出:整整一希沃特意味著嚴重損傷,正常情形下不會出現這樣的數字。劑量率寫作每小時微希沃特,而且絕不能不給出受照時間。
有效劑量是為管理防護而設想的,不是為評估某個具體人所受的傷害:它把器官敏感度在一箇中年、同時兼具兩性的假想人身上取了平均。事後把它用在受照者身上是常見的錯誤;那要計算具體器官的劑量。還有一條規矩:來自不同來源的有效劑量可以相加,但把它們與家用劑量計的讀數相比,幾乎從來不行。
07 · 歷史部分
人們如何學會把能量換成風險
羅爾夫·希沃特領導過鐳之家的物理部,併成為國際輻射防護委員會的創始人之一。他還製造了最早的患者劑量監測儀器,並堅持認為限值應當是一個數字,而不是醫生的意見。
與反應堆和中子有關的工作表明,同樣的電離危害方式並不相同。雷姆出現了——一個在效果上等同於一倫琴的劑量——隨之而來的還有相對生物效能的概念。
國際計量大會在戈瑞之後四年引入了希沃特,承認兩個量綱相同的量需要不同的名字。否則在文件裡就無法弄清說的是哪一個。
委員會用光滑曲線取代了中子的階梯式標度,改變了乳腺和性腺的權重,併為質子引入了單獨的因子。所有按 1990 年規則算出的劑量都不得不宣佈與新的不可比較。
唯一無法測量的國際單位制單位
有效劑量沒有任何儀器測量,原則上也無法測量:它被定義為對活人各器官求和,並按委員會出於防護考慮指定的因子加權。為了讓劑量測量仍舊可用,人們想出了實用量——周圍劑量當量和個人劑量當量。它們不是對人計算的,而是對一個直徑三十釐米、由組織等效材料構成的假想球體,而這些已經可以用標準復現並寫入儀器的證書。儀器按這些量校準,委員會另外核查它們相對於有效劑量留有偏安全一側的餘量。於是出現一座三層的建築:可測的量、計算的量,以及靠約定而不是靠方程把二者連起來的因子。正因如此,家用劑量計上的數字和年劑量報告裡的數字並不是同一個數,儘管兩處的單位一樣。
目錄 · 計量單位
每個量都有一份檔案
七個國際單位制基本單位、二十二個有專名的導出單位,以及技術和日常都離不開的制外單位。每一個都有自己的一頁:定義、換算、儀器、書寫規則。共 32 種語言。