Минимальная летальная доза радиации - 3-4 Гр (Грей — единица измерения поглощенного излучения, названная в честь британского ученого Льюиса Грея). Без интенсивного лечения может последовать смерть, причиной которой становится гематопоэтический (кроветворный) синдром: погибают клетки иммунной системы и стволовые клетки крови, находящиеся в костном мозге и обеспечивающие организм всеми видами кровяных и иммунных клеток. Смерть костного мозга и поражение иммунной системы возникают при довольно низких дозах радиации, так как костный мозг — наиболее чувствительный к радиации орган млекопитающих. При поражении кроветворной системы в некоторых случаях может спасти пересадка костного мозга.
При повышении дозы до 5-6 Гр смерть наступает еще раньше, человек не доживает до развития гематопоэтического синдрома, потому что повреждается кишечник, который устойчив к более низким дозам. Наступает "желудочно-кишечный синдром": нарушается целостность кишечника, живущих в нем бактерии попадают в кровь, и человек погибает от сепсиса. Поскольку иммунная система тоже повреждена, смерть практически неминуема: мало того, что в кровь поступают бактерии, там еще с ними некому бороться.
Другие же ткани гораздо более устойчивы, они начинают отказывать при значительно больших дозах. Если бы не кишечник и костный мозг, человек мог бы выжить, получив дозу, вдвое превышающую летальную.