放射性基礎(chǔ)知識(shí)與輻射防護(hù)

放射性基礎(chǔ)知識(shí)

與輻射防護(hù)對(duì)輻射及防護(hù)與安全基礎(chǔ)知識(shí)有一個(gè)概念性的了解目的1.輻射防護(hù)的含義（1）什么是輻射？從某種物質(zhì)中發(fā)射出來(lái)的波或粒子。（熱輻射、核輻射等）（2）輻射的分類非電離輻射：能量小于10eV，如紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和射頻輻射電離輻射：能量大于10eV，如X射線、

γ射線、中子、α射線、

β射線等第一節(jié)前言(緒論)（3）什么是電離輻射？電離：從一個(gè)原子、分子從其束縛狀態(tài)釋放一個(gè)或多個(gè)電子的過(guò)程。電離輻射：能通過(guò)初級(jí)過(guò)程或次級(jí)過(guò)程引起電離的帶電粒子或不帶電粒子（4）常見(jiàn)的電離輻射輻射組成質(zhì)量電荷速度2protons+2neutronsRelativelyHeavyDoublePositiveSlowelectronRelativelyLightSingleNegative<3x108m/snneutronMiddleweightnonvariousPprotonMiddleweightpositivevariousHighEnergyElectromagneticPhotonsnonnon3x108m/sXSameasGamma-Raysnonnon3x108m/s放射性衰變基本規(guī)律原子核是一個(gè)量子體系，核衰變是一個(gè)量子躍遷過(guò)程。對(duì)一個(gè)特定的放射性核素，其衰變的精確時(shí)間是無(wú)法預(yù)測(cè)的；但對(duì)足夠多的放射性核素的集合，其衰變規(guī)律是確定的，并服從量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。（5）為什么對(duì)輻射（電離輻射）要進(jìn)行防護(hù)？電離、激發(fā)損傷、修復(fù)輻射原子、分子組織、器官機(jī)體損傷確定性效應(yīng)隨機(jī)性效應(yīng)2.輻射防護(hù)簡(jiǎn)史1895,倫琴（Roentgen）發(fā)現(xiàn)

X射線倫琴NobelPrizein1901世界上第一張X射線照片1896,貝克勒爾（Becquerel）發(fā)現(xiàn)

鈾（Uranium）發(fā)現(xiàn)了天然放射性NobelPrizein19031898,居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙（Polonium）和鐳（Radium）同位素的工業(yè)應(yīng)用NobelPrizein1903and19111898,盧瑟福（Rutherford）發(fā)現(xiàn)了α、β粒子。

法國(guó)化學(xué)家維拉爾發(fā)現(xiàn)

射線1932,查德威克（Chadwick）發(fā)現(xiàn)中子。

3.輻射防護(hù)的基本任務(wù)和目的基本任務(wù)：

（1）允許可能產(chǎn)生輻射的實(shí)踐（2）保護(hù)人員、后代、環(huán)境目的：

（1）防止有害的確定性效應(yīng)；（2）限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，合理盡可能低。ICRP（Publication）InternationalCommissiononRadiologicalProtection國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)ICRU（Report）InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)UNSCEARUnitedNationsScientificcommitteeontheEffectsofAtomicRadiation聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)IAEA（SafetySeries）InternationalAtomicEnergyAgency國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)ISOInternationalStandardizationOrganization國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織NCRP（Report）（Handbook）NationalCouncilonRadiationProtectionandMeasurements輻射防護(hù)與測(cè)量國(guó)家委員會(huì)（美）

BEIRcommitteeontheBiologicalEffectsofIonizingRadiations電離輻射生物效應(yīng)委員會(huì)（美）ANSIAmericanNationalStandardInstitute美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NRPB

NationalRadiologicalProtectionBoard國(guó)家放射防護(hù)委員會(huì)（英）第二節(jié)原子核與放射性原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+++電磁力

將原子核與電子結(jié)合核力

將核中質(zhì)子與中子結(jié)合核力

〉〉電磁力核力是短程力一、現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)核與電子處于不同的能量狀態(tài)(能級(jí)結(jié)構(gòu))原子半徑：10-10m原子核半徑：10-14m核素：具有確定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核的一種統(tǒng)稱核素質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)符號(hào)氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C核素及符號(hào)表示同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的核素名稱質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)舉例同位素相同不同不同1H2H3H同中子素不同相同不同2H3He同量素不同不同相同3H3He放射性核素：能自發(fā)地發(fā)射各種射線或粒子的核素。二、原子核衰變及衰變規(guī)律---放射性原子核衰變：原于核由于自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓^(guò)程。放射性：原子核自發(fā)地發(fā)射各種射線或粒子的現(xiàn)象。+++++++++從母核中射出的4He原子核粒子得到大部分衰變能238U4He+234Th放射性母核!!基本衰變——衰變放射性衰變及衰變規(guī)律+++++++++發(fā)生原因：母核中子或質(zhì)子過(guò)多質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子，并且?guī)ё咭粋€(gè)單位的正電荷中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，并且?guī)ё咭粋€(gè)單位的負(fù)電荷+反中微子－中微子三種子體分享裂變能——因此電子具有連續(xù)能量基本衰變——衰變電子俘獲——7Be7Li+++++++++－中微子光子基本衰變——衰變基本衰變——衰變衰變特點(diǎn)：1、從原子核中發(fā)射出光子2、常常在或衰變后核子從激發(fā)態(tài)退激時(shí)發(fā)生3、產(chǎn)生的射線能量不連續(xù)4、可以通過(guò)測(cè)量光子能量來(lái)鑒定核素種類類別半衰期(T1/2)定義：一定量的某種放射性原子核衰變至原來(lái)的一半所需要的時(shí)間。時(shí)間t(T1/2)012345n放射性原子核數(shù)目N0N0/2N0/4N0/16N0/32N0/64N0/2n經(jīng)過(guò)n個(gè)半衰期后，未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目是原有的1/2n放射性衰變規(guī)律放射性衰變基本規(guī)律1.指數(shù)衰減規(guī)律

N=N0e-t

N0:（t=0）時(shí)放射性原子核的數(shù)目N:經(jīng)過(guò)t時(shí)間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目:放射性原子核衰變常數(shù)大小只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無(wú)關(guān);

數(shù)值越大衰變?cè)娇霳=N0e-t

電離輻射直接或間接使介質(zhì)發(fā)生電離效應(yīng)的帶電或不帶電的射線或粒子(能量﹥keV)α、β、γ、x、n、p、裂變碎片介子等

非電離輻射紫外線、紅外線、微波等，這些粒子雖能夠同物質(zhì)發(fā)生作用但都不能使物質(zhì)發(fā)生電離效應(yīng)～

eV

量級(jí)移動(dòng)電話800-1800MHz

﹤0.01eV

(沒(méi)有電離作用）三、電離輻射的來(lái)源1MeV

的粒子穿透物質(zhì)能力

α1頁(yè)

β60頁(yè)/本

鉛鉛室γn4580本地下1-2米深中子源αβγ射線穿透物質(zhì)能力αβγ射線穿透人體皮膚情況第三節(jié)電離輻射的生物效應(yīng)1原子核裂變或聚變時(shí)可以放出巨大的能量，既可造福人類，也可能對(duì)環(huán)境和人類產(chǎn)生危害。2核輻射同物質(zhì)相互作用的過(guò)程是能量和動(dòng)量傳遞的過(guò)程；沒(méi)有能量和動(dòng)量傳遞就沒(méi)有作用。3通常遇到的核輻射主要是對(duì)物質(zhì)的電離作用，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生一系列的影響，人體也不例外。定義：電離輻射生物效應(yīng)是研究核射線的能量傳遞給生物機(jī)體后引起的機(jī)體的變化和反應(yīng)。即電離輻射的能量傳遞給生物機(jī)體后造成的后果。細(xì)胞死亡和細(xì)胞變異間期死亡：大劑量照射時(shí)，處于分裂間期的細(xì)胞核遭到破壞立即死亡增殖性死亡：照射后，有絲分裂受到抑制，細(xì)胞增殖時(shí)死亡受照一段時(shí)間后死亡細(xì)胞變異：受照后沒(méi)有發(fā)生細(xì)胞死亡出現(xiàn)錯(cuò)誤修復(fù)錯(cuò)誤信息傳給后代分子水平細(xì)胞死亡細(xì)胞變異體細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞生殖細(xì)胞功能障礙不孕腫瘤遺傳效應(yīng)確定性效應(yīng)多細(xì)胞死亡導(dǎo)致隨機(jī)性效應(yīng)單一細(xì)胞變異導(dǎo)致DNA損傷細(xì)胞水平臨床癥狀效應(yīng)

影響輻射生物效應(yīng)的因素

①物理因素

輻射類型：外照射γ＞β＞α

內(nèi)照射α＞β＞γ

劑量率及分次照射：

吸收劑量相同，劑量率越大，生物效應(yīng)越顯著；

劑量相同，一次大劑量急性照射的效應(yīng)大于分

次慢照射，分次越多，各次照射間隔時(shí)間越長(zhǎng)，

生物效應(yīng)越小。照射部位和面積：

與受照部位對(duì)應(yīng)的器官的敏感性有關(guān)，如全

身5Gyγ照射可能產(chǎn)生骨髓型急性放射病，照

射局部可能不會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀；面積越大，

效應(yīng)越重。

照射的幾何條件：

外照射時(shí)人受照姿勢(shì)、在輻射場(chǎng)內(nèi)的取向等。

另外，內(nèi)照射時(shí)核素種類、數(shù)量、理化特性、沉

積和滯留特性等。②生物因素

不同生物種系的輻射敏感性

種系的進(jìn)化程度越高、機(jī)體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其輻射敏感性越高。使生物死亡50%所需要的吸收劑量稱為L(zhǎng)D50

。表不同生物的LD50

個(gè)體不同的發(fā)育階段不同階段敏感性不同不同細(xì)胞、組織或器官的輻射敏感性不同骨髓、胃腸上皮、性腺較敏感，肌肉和骨組織不敏感，見(jiàn)WT表二、分類與應(yīng)用依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的個(gè)體：1.軀體效應(yīng)（somaticeffects）定義：發(fā)生在受照者本人身上的效應(yīng)2.遺傳效應(yīng)（hereditaryeffects）定義：發(fā)生在受照者后代身上的效應(yīng)電離輻射所致生物效應(yīng)的分類依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的時(shí)期1.潛伏期（latentperiod):

從受到照射到臨床上特定效應(yīng)的發(fā)生所需的時(shí)間2.早期效應(yīng)（earlyeffects）

受到照射后數(shù)周之內(nèi)發(fā)生的效應(yīng)3.晚發(fā)效應(yīng)（Lateeffects）

受到照射后數(shù)月以后發(fā)生的效應(yīng)致死劑量(LethalDose),LD接受曝露后T天，造成曝露群體中50%死亡的全身急性劑量為

LD50/T

。如：

LD50/30

表示接受這個(gè)劑量的人，在30天內(nèi)會(huì)有一半的人死亡。(約5Sv)早期效應(yīng)早期效應(yīng)接受急性輻射曝露的早期效應(yīng)和血液有關(guān)。急性劑量

3Sv

后的血球數(shù)變化早期效應(yīng)日本核臨界事故（99.09.30）事故發(fā)生時(shí)的位置圖O氏（17Gy）：意識(shí)喪失、嘔吐、腹瀉、淋巴細(xì)胞數(shù)S氏（10Gy）20分鐘后感覺(jué)麻木、嘔吐、腹瀉晚期效應(yīng)1.癌癥2.白內(nèi)障3.不孕癥4.突變5.萎縮效應(yīng)6.壽命減短當(dāng)劑量小于2西弗時(shí)不會(huì)發(fā)生)(當(dāng)劑量小于1西弗時(shí)，發(fā)生白血病的幾率與正常人無(wú)顯著差別)1.癌癥2.白內(nèi)障3.不孕癥4.突變5.萎縮效應(yīng)6.壽命減短1.癌癥2.白內(nèi)障3.不孕癥4.突變5.萎縮效應(yīng)6.壽命減短劑量(Gy)可能效應(yīng)1.52.55-68短期的不孕1至2年不孕大部分的人永遠(yuǎn)不孕所有的人永遠(yuǎn)不孕g(shù)射線對(duì)人體生殖腺的可能效應(yīng)晚期效應(yīng)1.癌癥2.白內(nèi)障3.不孕癥4.突變5.萎縮效應(yīng)6.壽命減短(大劑量對(duì)組織器官的傷害，造成新陳代謝失常)(當(dāng)急性劑量在0.2西弗到2西弗之間

時(shí)，突變的幾率是正常情況的2倍)1.癌癥2.白內(nèi)障3.不孕癥4.突變5.萎縮效應(yīng)6.壽命減短1.癌癥2.白內(nèi)障3.不孕癥4.突變5.萎縮效應(yīng)6.壽命減短晚期效應(yīng)的潛伏期白血病白血病之外的腫瘤日本原爆受害者腫瘤發(fā)生率隨時(shí)間的變化02年10年20年30年40年第四節(jié)常用輻射量和單位國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)（InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements,ICRU)1975年國(guó)際單位制單位(SI)1984年中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位1.1放射性活度（activity,A)定義：放射性核素在單位時(shí)間(dt)內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目(dN)

A=dN/dt單位：

SI:Becquerel(Bq)1Bq=1s-1

專用單位：居里1Ci=3.7×1010Bq1mCi=10-3Ci=3.7×107Bq1μCi=10-3mCi=10-6Ci

比放射性活度：定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積中放射性核素的放射性活度。單位：Bq/kg;Bq/m3;Bq/l放射性活度與質(zhì)量的關(guān)系：

A=λ×N=0.693/T1/2×[(Q/M)×NA]Here,Q:以克為單位的質(zhì)量（g)M:摩爾質(zhì)量

NA:阿伏伽德羅常數(shù)=6.02×1023mol1.2照射量（exposure,X)定義：光子(γ,χ-ray)在單位質(zhì)量(dm)空氣中釋放出來(lái)的所有正負(fù)電子被阻止在空氣中時(shí)，產(chǎn)生的同一符號(hào)的離子的總電荷量(dQ)。單位：

SI:Ckg-1;曾用單位：倫琴，R1R=2.58×10-4Ckg-1照射量率（exposurerate)：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間(dt)內(nèi)的照射量(dX)。單位：Ckg-1s-1;Rs-1;mRh-1照射量率與放射性活度的關(guān)系：Γ：照射量率常數(shù):取決于自身的衰變特性（光子的數(shù)目和能量），恒等于A=1mCi,R=1m處的照射量率?？刹楸淼贸?。對(duì)于點(diǎn)源：1.3吸收劑量（absorbeddose,D)⑴定義和單位：授予單位物質(zhì)(dm)（或被單位物質(zhì)吸收）的任何致電離輻射的平均能量（dE)。單位：

J/kg;1J/kg=1Gy;1Gy=100rad1.3吸收劑量（absorbeddose,D)⑵吸收劑量率單位時(shí)間(dt)內(nèi)吸收劑量的增量(dD)。空氣中：1R→8.73×10-3Gy某組織中：Dtissue=fm×X(fm

轉(zhuǎn)換因子；×10-3Gy/R）Eγ＞0.2MeV以后：Dtissue=9.6×10-3×X(Gy)⑶吸收劑量與照射量的關(guān)系定義：組織或器官的當(dāng)量劑量是此組織或器官的平均吸收劑量與輻射權(quán)重因子的乘積。1.4當(dāng)量劑量（equivalentdose,HT)單位：

J/kg

專用名稱：Sievert,Sv輻射權(quán)重因子

(Radiationweightingfactor,WR)數(shù)值上：依據(jù)輻射在低劑量率時(shí)誘發(fā)隨機(jī)效應(yīng)的相對(duì)生物效應(yīng)值選取的。性質(zhì)：表征射線種類，能量與生物效應(yīng)關(guān)系。舊名稱：輻射品質(zhì)因子（Q）輻射權(quán)重因子（WR）輻射類型能量范圍WR光子電子和介子中子質(zhì)子（反沖質(zhì)子除外）Α粒子，裂變碎片，重核所有能量所有能量能量＜10keV10-100keV＞100keV-2MeV＞2-20MeV＞20MeV能量＞2MeV115102