Sievert

A sievert (jele: Sv, kiejtve: szívert) az ekvivalens sugárzási dózis vagy másképpen dózisegyenérték SI származtatott egysége, amely az ionizáló sugárzás mennyiségét annak biológiai hatása alapján értékeli. A fizikai aspektusokat a grayben mért elnyelt sugárdózis jellemzi. A mértékegység a nevét Rolf Sievert svéd orvosi fizikusról kapta, aki a sugárzási dózis mérésével kapcsolatos munkáiról és a sugárzás biológiai hatásainak kutatásáról ismert.

Definíció

A gray mértékegység a bármely anyagban elnyelődött ionizáló sugárzás dózisát adja meg. A vele megegyező dimenziójú sievert ezzel szemben a biológiai szövetekben (emberben) elnyelődött sugárzás mértékegysége. Az ekvivalens dózis, vagy dózisegyenérték a grayben mért elnyelt dózis és egy súlyozó tényező (W) szorzataként kapható meg. A súlytényező (amelyet esetenként minőségi tényezőnek is neveznek) függ a sugárzás típusától, a sugárzást elnyelő szövet fajtájától és egyéb befolyásoló tényezőktől.^[1] SI-egységekkel kifejezve:

${\displaystyle 1\ Sv\ =\ 1\ Gy\cdot W}$

Ahol:

• Sv: sievert;
• Gy: gray;
• W: az adott sugárzástípusra és szövetfajtára jellemző súlyozó tényező

Továbbá:

${\displaystyle 1\ Gy\ =\ {\frac {J}{kg}}}$

Tehát:

${\displaystyle 1\ Sv\ =\ {\frac {J}{kg}}\ \cdot \ W}$

A Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottság (CIPM) a már előzőleg jóváhagyott J/kg mértékegység használatához a következő pontosítást tette hozzá (1984, Recommendation 1.):^[2]

Tekintettel arra, hogy mindkét mértékegység eredetileg J/kg (lásd a 16. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia, 1979), a félreértések elkerülése érdekében javasoljuk a mennyiségeket a következő képlettel kifejezni:

${\displaystyle H=Q\cdot N\cdot D}$

Ahol:

• H: a dózisegyenérték (mértékegysége a sievert);
• Q: minősítő tényező;
• N: számérték egyéb befolyásoló tényezők kifejezésére;
• D: az ionizáló sugárzás elnyelt dózisa (mértékegysége a gray).

A definíciót a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal (BIPM) a Nemzetközi Sugárzásvédelmi Bizottság (International Commission on Radiological Protection) javaslatára fogalmazta meg.^{[jegyzet 1]} Ennek értelmében tehát a W súlyozó tényező a Q és N dimenziótlan mennyiségek szorzata, mértékegysége tehát 1.

Súlytényezők a sugárzás típusa szerint^[1]

Típus és energiatartomány	Súlytényező
elektron, pozitron, müon, vagy foton (gamma, röntgen)	1
neutron (<10 keV)	5
neutron (10–100 keV)	10
neutron (100 keV–2 MeV)	20
neutron (2 MeV–20 MeV)	10
neutron (>20 MeV)	5
proton (a radioaktív visszalökődésből származó protonok és energia nélkül) (>2 MeV)	2
alfa-részecskék, maghasadási töredék, nemrelativisztikus nehéz nukleon	20

A szövetekre vonatkozó súlytényezők^[1]

Szövettípus	Súlytényező
csonthártya, bőr	0,01
hólyag, mell, máj, nyelőcső, pajzsmirigy, egyéb	0,05
csontvelő, vastagbél, tüdő, gyomor	0,12
ivarmirigyek	0,20

Mivel a test többféle szövettípusból áll, gyakran súlyozott összeget vagy integrálszámítást alkalmaznak a pontos súlytényező megállapítására.

SI prefixumok és átszámítások

Gyakran használt SI-prefixum a millisievert (1 mSv = 10⁻³ Sv = 0,001 Sv) és a mikrosievert (1 μSv = 10⁻⁶ Sv = 0,000001 Sv).

A sievert extenzív mennyiség, időderiváltja a Sv/s (az áramló mennyiségek közé tartozik).^{[jegyzet 2]} Ennek használata félreérthető, mert a J/s mértékegységet a wattal kellene helyettesíteni, így a J/kg helyébe a W/kg lépne, amely azonban definiálatlan. Ezért használatban maradt az SI-nek kissé ellentmondó Sv/h mértékegység.

Dózispéldák

Egyszeri dózisok

• Egy banán elfogyasztása: 0,1 μSv
• 8 óra alvás egy ember mellett: 0,5 μSv^[3]
• Fogászati röntgenfelvétel: 5 μSv^[4]
• Mammográfiai felvétel: 3 mSv^[4]
• Komputertomográfiai felvétel az agyról: 0,8–5 mSv^[5]
• Komputertomográfiai felvétel a mellkasról: 6–18 mSv^[5]

Óránkénti sugárzási példák

• Közelítő sugárzási szintek a csernobili 4-es reaktor mellett, nem sokkal a csernobili atomkatasztrófa során bekövetkezett robbanás után: 10–300Sv/h
• Tipikus háttérsugárzás Magyarországon: Budapest - 0,059-0,135 μSv/h, Pécs - 0,156μSv/h, Paks - 0,065-0,085 μSv/h^[6]

Éves sugárzási példák

• Atomerőmű közelében levő település: 0,1–10 μSv/év^[3][7]
• Szénerőmű közelében levő település: 0,3 μSv/év^[3]
• Kozmikus sugárzás a tengerszinten: 240 μSv/év^[7]
• Földi sugárzás (a talajból): 280 μSv/év^[7]
• Természetes sugárzás az emberi testben: 400 μSv/év^[7]
• Az Amerikai Egyesült Államok Capitoliuma gránit anyagának sugárzása: 850 μSv/év^[8]
• A természetes háttérsugárzás átlagos hatása egy emberre: 2 mSv/év; 1,5 mSv/év Ausztráliában, 3,0 mSv/év Amerikában^[3][9][10]
• New York-Tokió légiutak a repülőgép személyzete számára: 9 mSv/év^[10]
• Légköri hatások (többnyire radon): 2 mSv/év^[7][11]
• A teljes átlagos dózis Amerikában: 6,2 mSv/év^[12]
• Dohányzás 1,5 csomag/nap: 13-60 mSv/év^[8][11]
• Háttérsugárzás Irán, India és Európa egyes részein: 50 mSv/év^[10]
• A legkisebb bizonyítottan rákkeltő szint: 100 mSv/év^[10]

Példák a dózishatárokra

• Nemzetközi ajánlás szerint önkéntesek számára megengedett határ komolyabb nukleáris veszélyhelyzet elhárítása esetén: 500 mSv, életveszély vagy súlyos sérülés elhárítása esetén: 1000 mSv^[13]
• Kitelepítési kritérium a csernobili atomkatasztrófa után: 350 mSv/teljes élet^[10]
• Megemelt dóziskorlát a fukusimai atomerőmű-baleset elhárításán dolgozókra: 250 mSv/év^[14]
• Jelenlegi átlagos korlát atomlétesítményekben dolgozók számára: 20 mSv/év^[10] Ez a háttérsugárzás miatt és az orvosi vizsgálatok következtében kapott dózison felül értendő, azzal a követelménnyel együtt, hogy a dózist a reálisan elérhető legalacsonyabb szinten kell tartani, a szociális és gazdasági tényezők figyelembe vételével.^[15]
• A lakossági dóziskorlát uránbányászat és atomerőművek esetén általában 1 mSv/év a természetes háttérsugárzáson felül.^[15]

A sugárdózisok tipikus tünetei

Bővebben: Sugárbetegség

Az akut (egy napon belüli) sugárdózisok tünetei:^[16]

• 0 – 0,25 Sv (0 – 250 mSv): Nincs tünet
• 0,25 – 1 Sv (250 – 1000 mSv): Egyes emberek hányingert és étvágytalanságot éreznek; csontvelő-, nyirokcsomó- és lépkárosodás.
• 1 – 3 Sv (1000 – 3000 mSv): Közepes vagy erős hányinger, étvágytalanság, fertőzés, súlyosabb csontvelő-, nyirokcsomó- és lépkárosodás, a felépülés valószínű, de nem biztos.
• 3 – 6 Sv (3000 – 6000 mSv): Erős hányinger, étvágytalanság; vérzés, fertőzés, hasmenés, hámló bőr, nemzőképtelenség (sterilitás); kezelés nélkül halál.
• 6 – 10 Sv (6000 – 10000 mSv): A fenti tünetek és a központi idegrendszer károsodása; elhalálozás várható.
• 10 Sv fölött (10000 mSv): bénulás és halál.

Megjegyzések

1. (Concerning the sievert (PV, 52, 31 and Metrologia, 1985, 21, 90).
2. Az időegység alatti sugárdózist nem szabad sugárerősségnek nevezni, mert az az elektromágneses sugárzásoknál használatos. Helyesebb kifejezés az ionizáló sugárzás árama