这个计算器能做什么
本工具用于估算放射性物质通过经口摄入(即饮用受污染的水、食用受污染的食物)进入人体后所造成的体内待积有效剂量。它依据国际公认的 ICRP 剂量系数,将摄入的活度(以贝可勒尔 Bq 计)换算为有效剂量(以希沃特 Sv 计)。计算范围仅限于核反应堆事故后最受关注的三种核素:碘-131(I-131)、铯-134(Cs-134)和铯-137(Cs-137)。其背后的物理原理具有普适性,不针对任何特定国家。
主要单位说明
一个贝可勒尔(Bq)表示每秒发生一次核衰变,用于衡量放射源的活度(强弱)。希沃特(Sv)是有效剂量的单位,反映辐射对人体的影响;\(1\ \text{Sv} = 1000\ \text{mSv} = 1{,}000{,}000\ \mu\text{Sv}\)。剂量系数(即单位摄入量对应的待积有效剂量)用于把摄入活度换算成剂量;ICRP 以 Sv/Bq 给出这些数值,本工具则以 μSv/Bq 显示。
使用方法
先选择一个年龄组,系统会自动载入 ICRP-72 的默认经口剂量系数及典型每日摄入量,随后您可根据需要修改任意数值。分别为每种核素填写水和食物中的活度浓度(Bq/kg),以及每日饮水量和食物摄入量(kg/天),最后填入摄入天数。浓度默认值为 0,因此留空的核素不会对结果产生任何贡献。
计算公式
对于每种核素:摄入活度 = 天数 ×(水中浓度 × 饮水量 + 食物浓度 × 食物摄入量)。剂量 = 该活度 × 该核素的经口剂量系数。将三种核素的剂量相加,即得到总待积有效剂量。
$$E = \text{Days} \sum_{i} e_i \left( C_{w,i}\,\text{Water} + C_{f,i}\,\text{Food} \right)$$其中:
$$\left\{ \begin{aligned} e_i &= \text{dose coefficient: } \text{I-131},\ \text{Cs-134},\ \text{Cs-137} \\ C_{w,i} &= \text{water conc.: } \text{I-131},\ \text{Cs-134},\ \text{Cs-137} \\ C_{f,i} &= \text{food conc.: } \text{I-131},\ \text{Cs-134},\ \text{Cs-137} \end{aligned} \right.$$
计算示例
成人,30 天,每日饮水 2 kg、食物 1.5 kg。剂量系数(μSv/Bq):I-131 为 0.022,Cs-134 为 0.019,Cs-137 为 0.013。水中浓度:I-131 100、Cs-134 50、Cs-137 50 Bq/kg;食物中浓度:Cs-134 100、Cs-137 100 Bq/kg。I-131:\(30 \times (100 \times 2) = 6000\ \text{Bq} \times 0.022 = 132\ \mu\text{Sv}\)。Cs-134:\(30 \times (50 \times 2 + 100 \times 1.5) = 7500\ \text{Bq} \times 0.019 = 142.5\ \mu\text{Sv}\)。Cs-137:\(7500 \times 0.013 = 97.5\ \mu\text{Sv}\)。合计 \(= 372\ \mu\text{Sv} = 0.372\ \text{mSv} = 3.72\text{e-}4\ \text{Sv}\)。
常见问题
这是瞬时剂量吗?不是。它是按 ICRP 定义在一段时间内积分得到的待积有效剂量——成人按 50 年积分,儿童积分至 70 岁。
包含外照射剂量吗?不包含,仅计算经口摄入造成的体内剂量。
可以用于其他放射性核素吗?不可以,本工具仅涵盖 I-131、Cs-134 和 Cs-137。涉及安全决策时,请始终以官方权威机构的指导为准。