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文檔簡介

第六章:輻射防護與屏蔽,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: 、兩個質(zhì)子和兩個中子組成,帶二個單位正電 、由高速運動的電子組成,帶一單位負電 、是一種電磁輻射 電子伏: 一個電子通過1伏特電壓時所獲得的能量,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)單位時間內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù),稱為該物質(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),照射量是專對或X射線而言的物理量。 或X射線通過物質(zhì)時,由光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、或電子對效應(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,若所形成的同一種符號的離子總電荷的絕對值為dQ,則dQ/dm稱為該射線的照射量。用X表示。 則:X dQ/dm 單位(SI):庫/千克,C/kg, 或X射線在1千克干燥的、標準狀態(tài)下的空氣中產(chǎn)生電離電荷為1庫倫的正離子和等量負離子的照射量,稱為1庫/千克。 照射量是用電離電荷的數(shù)量來衡量的。因為在空氣中產(chǎn)生一對離子所需吸收射線的能量是一定的,所以照射量與空氣對射線的能量吸收密度有對應(yīng)的關(guān)系。,1.5.2、照射量(3),照射量的老的專用單位是倫琴(R), 1倫琴(R)2.58 10-4庫/千克 照射量率:單位時間內(nèi)的照射量 單位:庫/千克. 秒,C/kg.s 老的專用單位:倫琴/時,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 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:單位時間的吸收劑量稱為吸收劑量率 單位:戈瑞/秒,Gy/s 老的單位:拉德(rad)/秒,毫拉德/小時,等。,1.5.4、劑量當量(1),因為不同種類或能量的輻照下,不同機體組織、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 。所以在未加說明的情況下單用吸收劑量D并不能對輻射引起的健康方面的有害效應(yīng)作出正確估計。 定義:設(shè)機體組織中某一點的劑量當量為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、劑量當量(2),單位(SI):希沃特,Sv 劑量當量(Sv)吸收劑量(Gy)Q N 老的單位:雷姆,rem 劑量當量(rem)吸收劑量(rad)Q 1 Sv=1J/kg=100 rem (ICRP指定N為1) 分倍數(shù):在原來單位之前加上詞頭毫(m)(千分之一),及加上微()(百萬分之一),1.5.4、劑量當量(3),劑量當量率:單位時間的劑量當量。 單位:Sv/s,rem/m,2、輻射的生物效應(yīng),2.1、人體生物學基礎(chǔ) 2.2、細胞生物學 2.3、輻射與細胞的相互作用 2.4、輻射的軀體效應(yīng) 2.5、輻射的遺傳效應(yīng),2.1、人體生物學基礎(chǔ),紅細胞 (紅血球) 白細胞 (白血球和淋巴) 血小板 (凝血細胞),2.2、細胞生物學,2.3、輻射與細胞的相互作用,最初的物理階段:只持續(xù)很短的時間(10-16秒),在這一瞬間能量沉積在細胞內(nèi)并引起電離。 物理化學階段:大約持續(xù)10-16秒。在這段時間中,離子與其他水分子相互作用形成一些新產(chǎn)物。 化學階段:持續(xù)幾秒鐘,在此期間,反應(yīng)產(chǎn)物與細胞的重要有機分子相互作用。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:在這個階段,時間長短從幾十分鐘變化到機十年,這要看特定的癥狀而定??赡軐?dǎo)致:細胞早期死亡;阻止細胞分裂或延遲細胞分裂;細胞永久性的變形,一直可持續(xù)到子代細胞。,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,它們在照射后幾分鐘到幾天內(nèi)出現(xiàn),臨床上稱為急性放射病。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)爭或平時偶然性嚴重放射性事故中,特點是劑量大,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,癥狀在幾小時內(nèi)出現(xiàn),一周或稍長時間內(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內(nèi)死亡。,2.4、輻射的軀體效應(yīng)(2),小劑量外照射與慢性內(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:只有當累積劑量達到一定水平時,才會出現(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。不過染色體畸變率可高于正常人。 慢性內(nèi)照射:輻射性物質(zhì)超量進入體內(nèi)可能會引起慢性內(nèi)照射損傷。進入體內(nèi)的途經(jīng):呼吸道、消化道、傷口。放射性核素進入體內(nèi)后按物理、化學性質(zhì)和代謝特點的不同,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),某些常見輻射源(X或)的輻射水平,2.5、輻射的遺傳效應(yīng),輻射對生殖細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)的危險度是很不確定的。大約每毫希沃特劑量每百萬人中有8個嚴重效應(yīng)。,二、防護,1、輻射防護標準 2、輻射防護原則,1、輻射防護標準(1),我國標準: 1960年頒布了放射性工作衛(wèi)生防護暫行規(guī)定 1974年公布了試行的放射防護規(guī)定(GBJ8-74) 1988年制定了放射防護規(guī)定(GB8703-88) 其中將受照人員分為兩類: 輻射工作人員 公眾成員,1、輻射防護標準(2),隨機效應(yīng):發(fā)生的概率與劑量大小有關(guān),但嚴重程度與劑量大小無關(guān)。如遺傳效應(yīng)及某些軀體效應(yīng)(癌癥)等。 非隨機效應(yīng):當劑量超過某一閾值后才發(fā)生,效應(yīng)的嚴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、輻射防護標準(3),為限制隨機效應(yīng),規(guī)定輻射工作人員的年有效劑量當量極限值為50mSv(5rem) 為防止非隨機效應(yīng),規(guī)定輻射工作人員的眼晶體年有效劑量當量極限值為150mSv(15rem);其他單個器官或組織的年有效劑量當量極限值為500mSv(50rem) 公眾成員的年有效劑量當量極限值為1mSv(0.1rem) 內(nèi)照射的次級極限值用年攝入量極限(ALI)表示。職業(yè)性內(nèi)照射的次級極限值小于ALI,公眾取ALI值的五十分之一。,1、輻射防護標準(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上述限值外,還應(yīng)滿足: 事先計劃的特殊照射所受的有效劑量當量在一次事件中不得超過100mSv(10rem),在一生中不得超過250mSv(25rem),而各器官或組織的年劑量當量仍按上述限值加以限制。育齡婦女及未滿18歲者不得接受事先計劃的特殊照射。,2、輻射防護原則,外照射防護的基本原則: 時間防護、距離防護、屏蔽防護 內(nèi)照射防護的基本原則: 把放射性物質(zhì)密閉起來、把工作人

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