輻射防護(hù)與屏蔽.ppt

第六章：輻射防護(hù)與屏蔽,核反應(yīng)堆工程概論,一、輻射,1、輻射量概念 2、輻射的生物效應(yīng),1、輻射量概念,1.1、物質(zhì)結(jié)構(gòu) 1.2、放射性與輻射 1.3、核輻射的相互作用 1.4、核輻射的特性 1.5、幾個(gè)重要概念,1.1、物質(zhì)結(jié)構(gòu),原子 原子結(jié)構(gòu) 質(zhì)子數(shù) 原子序數(shù) 同位素,1.2、放射性與輻射（1）,、 輻射： 、兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，帶二個(gè)單位正電 、由高速運(yùn)動(dòng)的電子組成，帶一單位負(fù)電 、是一種電磁輻射 電子伏： 一個(gè)電子通過(guò)1伏特電壓時(shí)所獲得的能量,1.2、放射性與輻射（2）,放射性衰變： 不穩(wěn)定的重核元素趨向穩(wěn)定的過(guò)程。 例如： 半衰期： 天然放射性系： 釷系、鈾鐳系和錒系 感生放射性： 核粒子轟擊較輕的元素可以產(chǎn)生放射性元素 例如：,1.3、核輻射的相互作用,1.4、核輻射的特性,1.5、幾個(gè)重要概念,1.5.1、放射性活度 1.5.2、照射量 1.5.3、吸收劑量 1.5.4、劑量當(dāng)量,1.5.1、放射性活度, 定義：一定量放射性物質(zhì)（核素）單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)，稱(chēng)為該物質(zhì)（核素）的放射性活度。 單位（SI）：貝克勒爾、貝克，Bq，任何放射性物質(zhì)每秒發(fā)生1次衰變的放射性活度為1貝克。 1 Bq1 s-1 放射性活度老的專(zhuān)用單位是居里（Ci），任何放射性物質(zhì)每秒發(fā)生3.71010次衰變的放射性活度稱(chēng)為1居里。 1 Ci 3.71010 Bq 注意：貝克指的是衰變率，而不是每秒發(fā)射的粒子數(shù)。,1.5.2、照射量（1）,照射量是專(zhuān)對(duì)或X射線而言的物理量。 或X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、或電子對(duì)效應(yīng)等產(chǎn)生電子，從而使射線的能量有所損失。所產(chǎn)生的電子還可使物質(zhì)產(chǎn)生次級(jí)電離。 或X射線的照射量就是根據(jù)光子所引起的電離的能力來(lái)定義的。,1.5.2、照射量（2）,定義：在質(zhì)量為dm的某體積元空氣中放出的全部電子完全被空氣阻止時(shí)，若所形成的同一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值為dQ，則dQ/dm稱(chēng)為該射線的照射量。用X表示。 則：X dQ/dm 單位（SI）：庫(kù)/千克，C/kg， 或X射線在1千克干燥的、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣中產(chǎn)生電離電荷為1庫(kù)倫的正離子和等量負(fù)離子的照射量，稱(chēng)為1庫(kù)/千克。 照射量是用電離電荷的數(shù)量來(lái)衡量的。因?yàn)樵诳諝庵挟a(chǎn)生一對(duì)離子所需吸收射線的能量是一定的，所以照射量與空氣對(duì)射線的能量吸收密度有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。,1.5.2、照射量（3）,照射量的老的專(zhuān)用單位是倫琴（R）， 1倫琴（R）2.58 10-4庫(kù)/千克 照射量率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的照射量 單位：庫(kù)/千克. 秒，C/kg.s 老的專(zhuān)用單位：倫琴/時(shí)，微倫/秒,1.5.3、吸收劑量（1）,定義：設(shè)致電離輻射給予某物質(zhì)質(zhì)量元dm的平均能量為d ，則稱(chēng) D d / dm 為吸收劑量。 單位（SI）：戈瑞（Gy），每千克物質(zhì)吸收輻射能量為1焦耳的吸收劑量為1戈瑞。 1Gy1J/kg 吸收劑量老的單位為拉德（rad），每千克物質(zhì)吸收輻射能量為0.01焦耳的吸收劑量為1拉德。 1rad0.01Gy,1.5.3、吸收劑量（2）,與照射量的概念相比，生物效應(yīng)與吸收劑量的概念聯(lián)系的更緊密一些。 吸收劑量率：?jiǎn)挝粫r(shí)間的吸收劑量稱(chēng)為吸收劑量率 單位：戈瑞/秒，Gy/s 老的單位：拉德（rad）/秒，毫拉德/小時(shí)，等。,1.5.4、劑量當(dāng)量（1）,因?yàn)椴煌N類(lèi)或能量的輻照下，不同機(jī)體組織、器官即使吸收劑量相同輻射所生的有害影響并不相同， 例如：在1倫琴照射量的照射下，每千克人體組織、骨骼及水所吸收的能量分別為9.6510-3J，1.610-2J ，1.010-2 J 。所以在未加說(shuō)明的情況下單用吸收劑量D并不能對(duì)輻射引起的健康方面的有害效應(yīng)作出正確估計(jì)。 定義：設(shè)機(jī)體組織中某一點(diǎn)的劑量當(dāng)量為H， 則：HDQN D為吸收劑量，Q為品質(zhì)因數(shù)，N為其他修正因數(shù)的乘積,1.5.4、劑量當(dāng)量（2）,單位（SI）：希沃特，Sv 劑量當(dāng)量（Sv）吸收劑量（Gy）Q N 老的單位：雷姆，rem 劑量當(dāng)量（rem）吸收劑量（rad）Q 1 Sv=1J/kg=100 rem （ICRP指定N為1） 分倍數(shù)：在原來(lái)單位之前加上詞頭毫（m）（千分之一），及加上微（）（百萬(wàn)分之一）,1.5.4、劑量當(dāng)量（3）,劑量當(dāng)量率：?jiǎn)挝粫r(shí)間的劑量當(dāng)量。 單位：Sv/s，rem/m,2、輻射的生物效應(yīng),2.1、人體生物學(xué)基礎(chǔ) 2.2、細(xì)胞生物學(xué) 2.3、輻射與細(xì)胞的相互作用 2.4、輻射的軀體效應(yīng) 2.5、輻射的遺傳效應(yīng),2.1、人體生物學(xué)基礎(chǔ),紅細(xì)胞 （紅血球） 白細(xì)胞 （白血球和淋巴） 血小板 （凝血細(xì)胞）,2.2、細(xì)胞生物學(xué),2.3、輻射與細(xì)胞的相互作用,最初的物理階段：只持續(xù)很短的時(shí)間（10-16秒），在這一瞬間能量沉積在細(xì)胞內(nèi)并引起電離。 物理化學(xué)階段：大約持續(xù)10-16秒。在這段時(shí)間中，離子與其他水分子相互作用形成一些新產(chǎn)物。 化學(xué)階段：持續(xù)幾秒鐘，在此期間，反應(yīng)產(chǎn)物與細(xì)胞的重要有機(jī)分子相互作用。自由基和氧化劑可能破壞構(gòu)成染色體的復(fù)雜分子。 生物階段：在這個(gè)階段，時(shí)間長(zhǎng)短從幾十分鐘變化到機(jī)十年，這要看特定的癥狀而定?？赡軐?dǎo)致：細(xì)胞早期死亡；阻止細(xì)胞分裂或延遲細(xì)胞分裂；細(xì)胞永久性的變形，一直可持續(xù)到子代細(xì)胞。,2.4、輻射的軀體效應(yīng)（1）,早期效應(yīng)和緩發(fā)效應(yīng)：早期效應(yīng)目前僅在急性大劑量全身照射下可以觀察到，它們?cè)谡丈浜髱追昼姷綆滋靸?nèi)出現(xiàn)，臨床上稱(chēng)為急性放射病。緩發(fā)效應(yīng)在照射后的幾年乃至二、三十年內(nèi)出現(xiàn)，在大劑量及高劑量率照射下，也已觀察到這種效應(yīng)。 急性大劑量全身照射：一般在原子戰(zhàn)爭(zhēng)或平時(shí)偶然性嚴(yán)重放射性事故中，特點(diǎn)是劑量大，劑量率也高。急性放射病的大體情況如下： 人體受輻照劑量當(dāng)量： 8Sv，出現(xiàn)以消化道損傷為主的胃腸急性放射病，癥狀在幾小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)，一周或稍長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)死亡。 10Sv，出現(xiàn)以腦損傷為主的放射病，可在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)死亡。,2.4、輻射的軀體效應(yīng)（2）,小劑量外照射與慢性?xún)?nèi)照射：小劑量外照射，大體上指吸收劑量小于1Gy的照射。 一次小劑量外照射：當(dāng)天可發(fā)生輕微癥狀，如頭暈、疲勞、食欲減退等。在12天內(nèi)自行消失。 小劑量反復(fù)照射：只有當(dāng)累積劑量達(dá)到一定水平時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)一些慢性輻照損傷。如果劑量控制在一定容許水平以下，則很難發(fā)現(xiàn)明顯變化。不過(guò)染色體畸變率可高于正常人。 慢性?xún)?nèi)照射：輻射性物質(zhì)超量進(jìn)入體內(nèi)可能會(huì)引起慢性?xún)?nèi)照射損傷。進(jìn)入體內(nèi)的途經(jīng)：呼吸道、消化道、傷口。放射性核素進(jìn)入體內(nèi)后按物理、化學(xué)性質(zhì)和代謝特點(diǎn)的不同，有的在體內(nèi)分布比較均勻，有的則集聚在某些特殊器官之中。如神經(jīng)衰弱；骨質(zhì)稀疏、變形、壞死、骨折；腫瘤、白血病等,全身受電離輻射急性照射后的臨床效應(yīng),某些常見(jiàn)輻射源（X或）的輻射水平,2.5、輻射的遺傳效應(yīng),輻射對(duì)生殖細(xì)胞的照射可能引起子代性別比例變化，死產(chǎn)及流產(chǎn)率增加、嬰兒死亡率增加、胎兒畸形等遺傳病。 生殖腺受輻照而引起的遺傳效應(yīng)的危險(xiǎn)度是很不確定的。大約每毫希沃特劑量每百萬(wàn)人中有8個(gè)嚴(yán)重效應(yīng)。,二、防護(hù),1、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 2、輻射防護(hù)原則,1、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（1）,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)： 1960年頒布了放射性工作衛(wèi)生防護(hù)暫行規(guī)定 1974年公布了試行的放射防護(hù)規(guī)定(GBJ8-74) 1988年制定了放射防護(hù)規(guī)定(GB8703-88) 其中將受照人員分為兩類(lèi)： 輻射工作人員 公眾成員,1、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（2）,隨機(jī)效應(yīng)：發(fā)生的概率與劑量大小有關(guān)，但嚴(yán)重程度與劑量大小無(wú)關(guān)。如遺傳效應(yīng)及某些軀體效應(yīng)（癌癥）等。 非隨機(jī)效應(yīng)：當(dāng)劑量超過(guò)某一閾值后才發(fā)生，效應(yīng)的嚴(yán)重程度隨劑量大小而異。如眼晶體引起白內(nèi)障、皮膚良性損傷等。 ALI：放射性核素的年攝入量限值，Bq/a。,1、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（3）,為限制隨機(jī)效應(yīng)，規(guī)定輻射工作人員的年有效劑量當(dāng)量極限值為50mSv（5rem） 為防止非隨機(jī)效應(yīng)，規(guī)定輻射工作人員的眼晶體年有效劑量當(dāng)量極限值為150mSv（15rem）；其他單個(gè)器官或組織的年有效劑量當(dāng)量極限值為500mSv（50rem） 公眾成員的年有效劑量當(dāng)量極限值為1mSv（0.1rem） 內(nèi)照射的次級(jí)極限值用年攝入量極限（ALI）表示。職業(yè)性?xún)?nèi)照射的次級(jí)極限值小于ALI，公眾取ALI值的五十分之一。,1、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（4）,輻射工作人員在一年內(nèi)既受外照射又受內(nèi)照射，除各器官或組織的照射不得超過(guò)上述限值外，還應(yīng)滿(mǎn)足： 事先計(jì)劃的特殊照射所受的有效劑量當(dāng)量在一次事件中不得超過(guò)100mSv（10rem），在一生中不得超過(guò)250mSv（25rem），而各器官或組織的年劑量當(dāng)量仍按上述限值加以限制。育齡婦女及未滿(mǎn)18歲者不得接受事先計(jì)劃的特殊照射。,2、輻射防護(hù)原則,外照射防護(hù)的基本原則： 時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)、屏蔽防護(hù) 內(nèi)照射防護(hù)的基本原則： 把放射性物質(zhì)密閉起來(lái)、把工作人