17 C
İstanbul
22 Ekim 2019
Fizik Yüksek Enerji Fiziği

Nükleer Fizik: Radyasyon Dozimetrisi

Radyasyonun insan sağlığı üzerine etkilerini incelemeye başlamadan önce, radyasyonun madde tarafından emiliminin mekanizması hakkında konuşmamız gerekiyor. Radyasyon dozimetrisi, kişilerin maruz kaldığı radyasyon dozunun belirlenmesi işlemini ifade eder.

Radyasyonun oluşturduğu hasar, emilen enerji ve emilen enerjinin dokudaki yoğunluğuna bağlıdır. Bu sebeple, radyasyon dozunu emilen enerji/dokunun birim kütlesi olarak tanımlayabiliriz.  Radyasyon dozunun SI sistemindeki birimi ise, Gray’dir.

1Gy= \frac{1J}{Kg}

Gray, tüm iyonize edici radyasyonlar için kullanılabilen evrensel bir birimdir. Emilen doz için kullanılan eski birim ise, Rad olarak adlandırılır.

1Rad=1erg/g
1Gy= \frac{1J}{Kg} = \frac{10^7 erg}{10^3 g}=10^4 erg/g =10^2 Rad

Peki ya, emilen doz ile maruz kalma (ışınlama) arasındaki ilişkiyi nasıl açıklayabiliriz?

Öncelikle maruz kalma için birimlerimizi tanımlamamız gerekiyor. Ardından, maruz kalma ile emilen doz arasındaki ilişkiyi açıklayabileceğiz.

Işınlama, foton akısıyla ilişkilidir ve gama ışınlarından birim havaya geçen enerji miktarı olarak tanımlanır.

Işınlama (maruz kalma) birimi (X), her bir kilogram hava için 1 coulomb değerinde yük üreten gamma ışını miktarı olarak tanımlanabilir. Yani:

1 X = \frac{1 C}{kg_{hava}}

Işınlama, havanın iyonizasyonu ile tanımlanır çünkü havanın radyasyon temelli iyonizsayonunu ölçmek görece daha kolaydır.

Işınlama birimi (X), KeV ve 3 MeV arasındaki enerjiler için geçerlidir. Daha yüksek enerjilerde, W/cm^2 kullanılır.

Emilim ve Maruz Kalma Arasındaki İlişki

Biliyoruz ki, tek bir iyonun yükü (q), 1.6 \times 10^{-19}dur.  Havada iyon oluşturmak için gereken enerji ise, ortalama 34 eV’dir. Öyleyse,

1 X= \frac{1C}{kg_{hava}} \times \frac{1iyon}{1.6 \times 10^{-19} C} \times \frac{34 eV}{1 iyon} \times \frac{1.6 \times 10^{-19} J}{1 eV} \times \frac{1Gy}{J/Kg}

Yani 1 ışınlama birimi ve emilim arasındaki ilişki, hava için aşağıdaki gibidir:

1X=34 Gy

Gama ışınlarının gücü, ışınlama oranıyla yani  \frac{C}{Kg/hr} olarak ifade edilir.

Röntgen (R)

Işınlamanın, SI sisteminden önceki birimi, Röntgendir. Röntgen, 1 statcoulomb (1sC) büyüklüğünde yükü 1cm^3 normal koşullarda üretmek için gereken gama ışını miktarı anlamına gelir.

1 R = 1sC/cm^3 hava
1 sC= 3.33 \times 10^{-10} C
\rho_{air}=1.293\times 10^{-3} g/cm^3

Öyleyse,

1 R= 1 sC/cm^3 hava = \frac{3.33 \10^{-10}C}{1.293\times 10^{-3} g/cm^3}=2.58\times 10^{-4} X

1 X,  havada 34 Gy’e eşit olduğu için, diyebiliriz ki,

1 R = 0.00877 Gy (havada)

Özetlemek gerekirse, ışınlama (maruz kalma), havanın iyonizasyonu anlamına gelir. Doz (emilen doz) ise, Enerji/Kütle anlamındadır.

Ege Can KARANFİL


Referanslar

  1. Prof. Dr. Selahattin Özdemir, Health Physics ders notları
  2. John Cameron, “Radiation Dosimetry”
    <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1519358/pdf/envhper00387-0048.pdf>
  3. TAEK, “Radyasyon ve Biz”
    <http://www.taek.gov.tr/ogrenci/sf4.html>
  4. TAEK, “Dozimetri Nedir?”
    <http://www.taek.gov.tr/tr/sik-sorulan-sorular/150-dozimetri-sss/979-dozimetri-nedir.html>

Kapak Görseli:

<https://www.sciencenews.org/article/phones-reveal-radiation-exposure-after-nuclear-disaster>

ilginizi Çekebilir

Musluktan Akan Suyun Sesindeki Değişim

Ögetay Kayalı

Elektromanyetik Dalgalar: Bir Elektromanyetik Dalganın Anatomisi

Emir Haliki

Nükleer Fizik: Nükleer Reaktörler

Ege Can Karanfil

Yorum Bırakın