輻射防護試題

1、輻射防護7.1 輻射量的定義、單位和標準描述X和射線的輻射量分為電離輻射常用輻射量和輻射防護常用輻射量兩類。前者包括照射量、比釋動能、吸收劑量等。后者包括當量劑量、有效劑量等。所謂 “劑量”是指某一對象接收或“吸收”的輻射的一種度量。1、照射量（1）照射量的定義和單位照射量是用來表征射線或射線對空氣電離本領(lǐng)大小的物理量。定義：所謂照射量是指射線或射線的光子在單位質(zhì)量的空氣中釋放出來的所有電次級電子（負電子或正電子），當它們被空氣完全阻止時，在空氣中形成的任何一種符號的（帶正電或負電的）離子的總電荷的絕對值。其定義為除以的所得的商，即：式中當光子產(chǎn)生的全部電子被阻止于空氣中時，在空氣中所形成的任

2、何一種符號的離子總電荷量的絕對值。體積球的空氣質(zhì)量用圖表示1立方厘米的干燥空氣，其質(zhì)量為0.001293克，這些次級電子是光子從0.001293克空氣中打出來的，它們在0.001293克空氣中的里面和外面都形成離子，所有這些離子都計算在內(nèi)，而在0.001293克外產(chǎn)生的次級電子發(fā)射形成的離子則不計算在內(nèi)。照射量（）的SI單位為庫侖/千克，用稱號表示，沿用的專用單位為倫琴，用字母R表示。1倫的照射量相當于在標準的狀況下（即0，1大氣壓）1立方厘米的干燥空氣產(chǎn)生1靜電位（或2.083×109對離子）的照射量叫1倫琴。1靜電單位=3.33×10-10庫倫1干燥空氣質(zhì)量為0.001

3、293克=1.293×10-6千克1倫=2.58×10-4庫倫/千克一個正（負）離子所帶的電量為4.8×10-10靜電單位，1倫是在干燥空氣中產(chǎn)生1靜電單位的電量，所以產(chǎn)生的電子對數(shù)為1/4.8×10-10=2.083×109對離子。照射量只適用于、射線對空氣的效應(yīng)，而只適用于能量大約在幾千伏到3MV之間。（2）照射量率的定義和單位照射量率的定義是單位時間的照射量也就是除以所得的商即：照射量率（）的SI單位為庫倫/千克時，用符號或倫/時（）、倫/秒（）2、比釋動能比釋動能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時在單位質(zhì)量的物質(zhì)中釋放出來的所有帶電粒子的初

4、始動能的總和。 式中不帶電粒子在質(zhì)量的某一物質(zhì)內(nèi)釋放出來的全部帶電粒子的初始動能的總和。比釋動能只適用于、，但適用于各種物質(zhì)。單位：焦耳/千克（J·kg-1）其單位“戈瑞”（Gy）1Gy=1Kg受照射的物質(zhì)吸收1J的輻射能量即：。毫戈瑞、微戈瑞， 沿用單位拉德：比釋動能率的定義和單位單位時間內(nèi)的比釋動能單位：戈瑞/秒3、吸收劑量（1）吸收劑量的定義和單位吸收劑量是用來表征受照物體吸收電離輻射能量程度的一個物理量。定義：任何電離輻射，授予質(zhì)量為的質(zhì)量的平均能量除以的所得的商，即：式中為平均授予能，或者說：電離輻射傳給單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)的能量叫吸收劑量，吸收劑量的大小，一方面取決于電離

5、輻射的能量，另一方面還取決于被照射物質(zhì)的種類。它適用于任何電離輻射和任何被照射的物質(zhì)。吸收劑量（D）的單位和比釋動能相同，SI單位是焦耳千克-1表示，其特定名稱為戈瑞（Gy）沿用單位為拉德（rad）1戈瑞=1焦耳/千克1戈瑞=100拉德（2）吸收劑量率的定義和單位吸收劑量率（）表示單位時間內(nèi)吸收劑量的增量，嚴格定義為：某一時間間隔dt內(nèi)吸收劑量的增量dD除以該時間間隔dt所得的商即：dD/dt，吸收劑量率的單位：戈瑞/時、毫戈瑞/時（）4、照射量、比釋動能、吸收劑量的聯(lián)系和區(qū)別（1）照射量和比釋動能的關(guān)系：射線照射空氣時，如果忽略次級電子能量轉(zhuǎn)移成熱能和輻射能的部分即認為在單位質(zhì)量空氣中所產(chǎn)生

6、的次級電子能量全部用于使空氣分子電離，則空氣中某點的照射量和比釋動能在帶電粒子平衡條件下的關(guān)系為：=33.72公式中照射量的單位庫侖/千克、比釋動能的單位為戈瑞（Gy）例：已知空氣中某點射線的照射量為1.29×，求空氣中該點的比釋動能是多少？解：（2）比釋動能和吸收劑量的關(guān)系比釋動能和吸收劑量分別反映物質(zhì)吸收電離輻射的二個階段。對于一定質(zhì)量dm的物質(zhì)，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給次級電子的平均能量與物質(zhì)吸收能量相等，則比釋動能和吸收劑量D相等。即：上述成立必須滿足二個條件：首先要求是帶電粒子平衡條件下；其次帶電粒子產(chǎn)生的輻射損失可以忽略不計。（3）照射量和吸收劑量的關(guān)系：A、將空氣中某點的照射量

7、換算成該點空氣的吸收劑量。1）D空吸收劑量（戈瑞）P空空氣的照射量（庫侖/千克）2）D空空氣的吸收劑量（戈瑞）P空空氣的照射量（庫侖）B、將空氣中某點的照射量換算成該點被照射物質(zhì)的吸收劑量受照物質(zhì)的吸收劑量GyP空氣的照射量，f轉(zhuǎn)換因子照射量、比釋動能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類照射量比釋動能吸收劑量D劑量的含義表征、在關(guān)心的體積內(nèi)用于電離空氣的能量表征、在所關(guān)心的體積內(nèi)交給帶電粒子的能量表征電離輻射在所關(guān)心的體積內(nèi)被物質(zhì)吸收的能量適用范圍輻射場、不帶電粒子電離輻射介質(zhì)空氣任何物質(zhì)任何物質(zhì)單位Gy、Gy、換算關(guān)系1、當量劑量和單位（1）當量劑量HT吸收劑量只反映被照射物質(zhì)吸收了多少電離輻射

8、的能量，吸收能量越多產(chǎn)生的生物效應(yīng)就厲害。同樣的吸收劑量由于射線的種類不同，和能量不同，引起的生物效應(yīng)就不同，改變這一因素，應(yīng)該有一個與輻射種類和能量有關(guān)的因子對吸收劑量進行修正。這個因子叫做輻射權(quán)重因子。（用于對不同種類和能量的輻射進行修正）。用輻射權(quán)重因子修正吸收劑量叫當量劑量。在輻射防護中，我們關(guān)心的往往不是受照體某點的吸收劑量，而是某個器官或組織吸收劑量的平均值。輻射權(quán)重因子正是用來對某組織或器官的平均吸收劑量進行修正的。用輻射權(quán)重因子修正的平均吸收劑量即為當量劑量。對于某種輻射R在某個組織或器官T中的當量劑量可由下式給出：式中：輻射R的輻射權(quán)重因子 輻射R在器官或組織T內(nèi)產(chǎn)生吸收劑量

9、如果某一器官或組織受到幾種不同種類和能量的輻射的照射，則應(yīng)分別將吸收劑量用不同的所對應(yīng)的輻射種類進行修正，而后相加即可得出總的當量劑量。對于受到多種輻射的組織或器官其當量劑量應(yīng)表示為：輻射權(quán)重因子的數(shù)值的大小是由國際放射防護委員會選定的。其數(shù)值的大小表示特定種類和能量的輻射在小劑量時誘發(fā)生物效應(yīng)的機率大小。、射線不論其能量大小其輻射權(quán)重因子（2）當量劑量的單位由于是無量綱的，當量劑量的SI單位為，專用名稱為希沃特（SV），因此，。此外還有毫希沃特（mSV）和微希沃特（SV）2、當量劑量率及單位是單位時間內(nèi)的當量劑量。SI單位為希沃特秒-1（）3、有效劑量（1）組織權(quán)重因子：輻射防護中通常遇到的

10、情況是小劑量慢性照射，在這種情況下引起的輻射效應(yīng)主要是隨機性效應(yīng)。隨機性效應(yīng)發(fā)生機率與受照器官與組織有關(guān)，也就是不同的器官或組織雖然吸收相同當量劑量的射線，但發(fā)生隨機性效應(yīng)的機率可能不一樣。為了考慮不同器官或組織對發(fā)生輻射隨機性效應(yīng)的不同敏感性，引入一個新的權(quán)重因子對當量劑量進行修正，使其修正后的當量劑量能夠正確的反映出受照組織或器官吸收射線后所受的危險程度。這個對組織或器官T的當量劑量進行修正的因子稱為組織權(quán)重因子，用WT表示。每個WT均小于1，對射線越敏感的組織，WT越大，所有組織的權(quán)重因子的總和為1。（2）有效劑量及單位：經(jīng)過組織權(quán)重因子WT加權(quán)修正后的當量劑量稱為有效劑量，用字母E表示

11、。由于WT為無量綱，所以E的單位與當量劑量HT單位相同為，專用單位SV 通常在接受照射中，會同時涉及幾個器官或組織，所以應(yīng)該有不同組織或器官的WT分別對相應(yīng)的器官或組織的劑量當量進行修正，所以有效劑量E是對所有組織或器官加權(quán)修正的當量劑量的總和。用公式表示如下：由當量劑量定義可得到：式中：組織或器官T所受的當量劑量組織或器官T的組織權(quán)重因子輻射R的輻射權(quán)重因子組織或器官T內(nèi)的平均劑量E有效劑量，單位：，稱為希沃特（）4、國際放射防護委員會60號文告出版物的一些新規(guī)定（1） 以“確定性效應(yīng)”取代“非隨機性效應(yīng)”隨機性效應(yīng)是指發(fā)生機率與劑量成正比而嚴重程度與劑量無關(guān)的輻射效應(yīng)。一般認為在輻射防護感

12、興趣的低劑量范圍內(nèi)這種效應(yīng)的發(fā)生不存在劑量閾值。確定性效應(yīng)：是指通常情況下存在劑量閾值的一種輻射效應(yīng)，超過閾值時，劑量愈高則效應(yīng)的嚴重程度愈大。（2） 進一步明確吸收劑量定義：吸收劑量均指某一組織或器官的平均吸收劑量（）單位專用名稱：戈瑞（）對于隨機性效應(yīng)的概率，可以用平均劑量來指示：這主要基于這樣一種關(guān)系：即誘發(fā)某一個效應(yīng)的概率與劑量的關(guān)系是線性的，這在有限的范圍內(nèi)是合理的近似。對確定性效應(yīng)：劑量與效應(yīng)的關(guān)系不是線性的，所以除非劑量在整個器官或組織內(nèi)分布是相當均勻的，把平均吸收劑量直接用于確定性效應(yīng)是不貼切的。（3） 新定義的放射防護劑量單位當量劑量新：舊：劑量當量D吸收劑量Q品質(zhì)因素N其它

13、修正因素7.2 劑量測定方法和儀器1、工作場所監(jiān)測（1） 透照室內(nèi)輻射場測定（2） 周圍環(huán)境劑量場分布測定（3） 控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)劑量場分布測定控制區(qū)是指輻射工作場所劃分的一種區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)要求采取專門的防護手段和安全措施，以便在正常工作條件下能有效控制照射劑量和防止?jié)撛谡丈?。監(jiān)督（管理）區(qū)：是指控制區(qū)以外通常不需要采取專門防護手段和安全措施，但要不斷檢查其職業(yè)照射條件的區(qū)域?，F(xiàn)行標準規(guī)定：射線照相：控制區(qū)邊界的空氣比釋動能率來劃分。射線照相：控制區(qū)邊界以空氣比釋動能率來劃分。2、個人劑量監(jiān)測根據(jù)GB18871-2002電離輻射防護及輻射源安全基本標準的規(guī)定個人劑量監(jiān)測的三種情況：（1） 對于

14、任何在控制區(qū)工作的工作人員（2） 有時進入控制區(qū)工作并可能受到顯著職業(yè)照射的工作人員（3） 職業(yè)照射劑量可能大于5mSv/a的工作人員，均應(yīng)進行個人監(jiān)測。在進行個人檢測不現(xiàn)實或不可行的情況下，經(jīng)審管部門認可后可根據(jù)工作場所監(jiān)測結(jié)果和受照地點和時間的資料對工作人員的職業(yè)照射做出評價。對在監(jiān)督區(qū)或只偶爾進入控制區(qū)工作的工作人員，如果預計其職業(yè)照射劑量在1mSv/a5mSv/a范圍內(nèi)，則應(yīng)盡可能進行個人監(jiān)測。應(yīng)對這類人員的職業(yè)照射進行評價，這種評價應(yīng)以個人監(jiān)測或工作場所監(jiān)測的結(jié)果為基礎(chǔ)。如果可能，對所有受到職業(yè)照射的人員均應(yīng)進行個人監(jiān)測，但對于受照劑量始終不可能大于1mSv/a的工作人員，一般可不進

15、行個人監(jiān)測。1、利用射線通過氣體時的電離效應(yīng)；2、利用射線通過某些固體時的電離和激發(fā)；3、利用射線對某種物質(zhì)的核反應(yīng)或彈性碰撞所產(chǎn)生的易于探測的次級粒子；4、利用射線的能量在物質(zhì)中所產(chǎn)生的熱效應(yīng)；5、利用射線（、等）所帶的電荷；6、利用射線和物質(zhì)作用而產(chǎn)生的化學效應(yīng)。1、儀器的選擇（1） 監(jiān)測射線的種類（2） 儀器的能量響應(yīng)和測量范圍所謂能量響應(yīng)是指儀器的探測元件在不同能量、光子照射下，同樣的照射引起的儀器響應(yīng)（即讀數(shù)）隨光子能量的變化。如果這種差別小就稱為能量響應(yīng)好或能量依賴性小。（3） 儀器的量程（4） 儀器使用條件和現(xiàn)場測量要求2、儀器的校準標定法和替代法準確度：（1） 當最大劑量當量與

16、最大容許劑量可以比擬時，準確度應(yīng)達±30%；（2） 當劑量水平為最大容許劑量的1/10時，誤差達3倍似乎是可以接受的；（3） 萬一遇到劑量水平要比最大容許劑量大得多的時候，應(yīng)該以很大的努力來提高輻射測量準確度。1、電離室巡測儀2、G-M巡測儀3、閃爍巡測儀1、個人劑量筆2、熱釋光劑量計7.3 輻射防護的原則、標準和輻射損傷機理目的：（1）防止有害的確定性效應(yīng)；（2）限制隨機性效應(yīng)的發(fā)生率使之達到被認為可以接受的水平。原則：（1）輻射實踐的正當化；（2）輻射防護的最優(yōu)化；（3）個人劑量限值。根據(jù)GB18771-2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準的規(guī)定：1、職業(yè)照射劑量限值：（1）

17、應(yīng)對任何工作人員的職業(yè)水平進行控制，使之不超過下述限值：a）由審管部門決定的連續(xù)5年的年平均有效劑量（但不可作任何追溯性平均）20mSv。b）任何一年中的有效劑量：50 mSv。c）眼晶體的年當量劑量：150 mSv。d）四肢（手和足）或皮膚年當量劑量：500 mSv。（2）對于年齡為16-18歲接受涉及輻射照射就業(yè)培訓的徒工和年齡為16-18歲在學習過程中需要使用放射源的學生應(yīng)控制其職業(yè)照射使之不超過下述限值：a）年有效劑量：6 mSv。b）眼晶體的年劑量：50 mSv。c）四肢或皮膚的年當量劑量：150 mSv。（3）特殊情況照射：a）依照審管部門的規(guī)定，可將劑量平均期由5個連續(xù)年延長到1

18、0個連續(xù)年；并且，在此期間內(nèi)，任何工作人員所接受的平均有效劑量不應(yīng)超過20 mSv，任何單一年份不應(yīng)超過50 mSv；此外，當任何一個工作人員自此延長平均期開始以來所接受的劑量累計達到100 mSv時，應(yīng)對這種情況進行審查。b）劑量限制的臨時變更應(yīng)遵循審管部門的規(guī)定，但任何一年內(nèi)不得超過50 mSv，臨時變更的期限不得超過5年。2、公眾照射劑量限值：a）年有效劑量：1 mSv。b）特殊情況下如果5個連續(xù)年的平均劑量不超過1mSv，則某一單一年份的有效劑量可提高到5mSv。c）眼晶體的年當量劑量：15 mSv。d）四肢（手和足）或皮膚年當量劑量：50mSv。1、關(guān)于確定性效應(yīng)和隨機性效應(yīng)的進一步

19、說明；（1）確定性效應(yīng)：（2）隨機性效應(yīng)：2、影響輻射損傷的因素：（1） 輻射性質(zhì)：（2） 劑量大?。海?） 劑量率大小：（4） 照射方法：（5） 照射部位：（6） 照射面積：3、輻射損傷的機理：（1）射線的間接作用游離基理論射線首先與細胞中的水起作用生成一種自由基（游離基），再去破壞生物大分子導致細胞損傷。這個過程叫射線的間接作用。水的正、負離子不穩(wěn)定要分解：OH和H叫自由基OH和H很不穩(wěn)定，相當活潑，它繼續(xù)與生物大分子相互作用，用RH代表生物大分子：R生物大分子的自由基可見生物大分子遭到破壞引起的生物效應(yīng)。（2）射線的直接作用射線直接與生物大分子作用將生物大分子的化學鏈轟斷引起生物大分子的

20、損傷：只有在含水量為3%以下的化合物受到幾十萬倫的照射時，才有可能產(chǎn)生直接作用。7.4 輻射防護的基本方法和防護計算時間防護縮短人體接觸射線的時間。距離防護遠離射線源。屏蔽防護在射源和人體之間加一層屏蔽物。1、時間：劑量=劑量率×時間2、距離：在輻射源一定時，照射劑量或劑量率與距離平方成反比，即：式中：D1距射源R1處的劑量或劑量率D2距射源R2處的劑量或劑量率R1距射源到1點的距離R2距射源到2點的距離3、屏蔽根據(jù)在人體與射源之間加一層足夠厚的（d）的屏蔽材料，則人體所受的射線強度將大大的削弱，直到降到安全劑量為止。（1） 屏蔽方式：固定式和活動式（2） 屏蔽材料：鉛和混凝土為優(yōu)。

21、1、照射量和毫克鐳當量的關(guān)系：式中：P照射量（R）M毫克鐳當量為單位的射源強度R到射源的距離（cm）t受照射時間（h）8.41毫克鐳當量的源在空氣中距射源1cm處的照射率為8.4R/h（倫/時）。照射率與毫克鐳當量的關(guān)系：例：已知源的放射性強度為3克鐳當量，計算離源5米處的劑量率和5小時的照射量？解：3克鐳當量=3000毫克鐳當量5米=500厘米2、照射量和居里的關(guān)系式：式中：P照射量（R）A放射性強度（Ci）照射率常數(shù)（）R到射源的距離（m）t受照時間（h）照射率和居里的關(guān)系：表7-6 常見源的常數(shù)和當量表源名稱Ci相當gReCo601.32921.57Cs1370.3222.30.39Tm

22、1700.00140.0970.0017Ir1920.47232.90.56Se750.2013.90.02例：有一個Co60源放射性強度為10Ci，在離源2米處有一個工作人員工作，受照2小時，問受照多少劑量？（要求用二種射源強度公式計算）1、時間防護劑量=劑量率×時間例：已知輻射場中某點的劑量率為0.025，在不超過一周的最大允許劑量情況下，問工作人員每周最多只能工作幾小時？ 2、距離防護根據(jù)例1：今有一臺機，已知在射線柜后方1米處的劑量率為8.35，以每天工作8小時計（1）在不超過一天的安全劑量情況下，工作人員在射線柜后方最小安全距離離靶多少米？（2）10米處的劑量率為多少？例2

23、：已知輻射場中距射源2米處的劑量率為10，（1）工作人員每天工作6小時，問工作人員在多遠處工作所接受的劑量不超過一天的最大允許劑量？（2）如果工作人員在20米處工作8小時是否安全？3、屏蔽防護的近似計算利用半價層近似計算屏蔽層厚度。所謂半價層是指、射線照射率或照射量減弱一半所需屏蔽層厚度。常用符號表示。利用半價層計算屏蔽層厚度的公式： 式中：Io屏蔽前的輻射線強度 I屏蔽后的輻射線強度 n半價層個數(shù) 半價層厚度 d屏蔽層厚度計算步驟：1、先求出屏蔽前的射線強度2、確定屏蔽后的安全劑量3、根據(jù)屏蔽要求，求出n值4、根據(jù)射線能量和屏蔽物質(zhì)的種類由表78查出值5、求出例1：已知Co68源，強度為5C

24、i，工作地點離源6米，工作點的允許劑量為4.17毫倫/時，試計算在源與工作點之間需加防的厚度為多少？例2：（1）假設(shè)某物質(zhì)對某線質(zhì)的射線的=1.6mm，若線質(zhì)在透過物質(zhì)后不變，則其1/20值層為多少？（2）上述假設(shè)是否符合實際？若不符合則實際的1/20值是比計算值大還是?。繛槭裁?？例3：某單位95年1月1日進口了一臺Co60源，當時的射源強度為50Ci，2005年9月1日使用該源探傷，工作人員離源10米工作5分鐘，問受照劑量多少倫？如果每天的安全劑量為4.17毫倫/時，問是否安全？如果不安全，應(yīng)離射源多少米方才安全？例4：如射線的能量為1.25Mev，用Pb作屏蔽層，欲使射線強度減弱到原來的1

25、/16，問需多厚的Pb？（Pb的=0.693/厘米）例5：透照無加強高的焊縫，射線穿過有缺陷和無缺陷部位后的劑量率分別為165毫倫/分和150毫倫/分，缺陷對射線的吸收忽略不計，散射比為2.5，材料對該射線的吸收系數(shù)為1.75cm-1，求缺陷的厚度？例6：今有一個Ir192源，源強為15 Ci，用來作球罐的周向曝光，該球外徑為10米，壁厚為30mm（鋼）試計算球罐外表面照射率為多少？如果安全劑量為2.5毫倫/時，工作人員在球罐外表的工作是否安全？為不安全需離球罐表面多少米才安全？或加鉛屏蔽多少厚度？（ ）4、精確計算確定屏蔽層厚度時應(yīng)考慮的因素：（1）當量劑量限制的最優(yōu)化：射線的屏蔽計算，首先應(yīng)根據(jù)劑量控制原則進行，工作人員和公眾的受照劑量均不得超過規(guī)定的當量劑量限值，并按最優(yōu)化原則處理，即在考慮了經(jīng)濟和社會因素后，使輻射照射保持在可以合