第七章--輻射防護(hù)

1、第二篇射線檢測(cè)第二篇射線檢測(cè)第第七七章章 7.1 輻射量的定義、單位和標(biāo)準(zhǔn) 7.2 劑量測(cè)定方法和儀器 7.3 輻射防護(hù)的原則、標(biāo)準(zhǔn)和輻射損傷機(jī)理 7.4 輻射防護(hù)的基本方法和防護(hù)計(jì)算 描述和射線的輻射量分為電離輻射常用輻射量和輻射防護(hù)常用輻射量?jī)深?lèi)。前者包括照射量、比釋動(dòng)能、吸收劑量等。后者包括當(dāng)量劑量、有效劑量等。 所謂 “劑量”是指某一對(duì)象接收或“吸收”的輻射的一種度量。 1、照射量 2、比釋動(dòng)能 3、吸收劑量 4、照射量、比釋動(dòng)能、吸收劑量的聯(lián)系和區(qū)別 （1）照射量的定義和單位 照射量是用來(lái)表征射線或射線對(duì)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

2、中釋放出來(lái)的所有次級(jí)電子（負(fù)電子或正電子），當(dāng)它們被空氣完全阻止時(shí)，在空氣中形成的任何一種符號(hào)的（帶正電或負(fù)電的）離子的總電荷的絕對(duì)值。其定義為dQ除以dm的所得的商，即：P=dQ/dm 式中dQ當(dāng)光子產(chǎn)生的全部電子被阻止于空氣中時(shí)，在空氣中所形成的任何一種符號(hào)的離子總電荷量的絕對(duì)值。dm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(jí)電子是光子從0.001293克空氣中打出來(lái)的，它們?cè)?.001293克空氣中的里面和外面都形成離子，所有這些離子都計(jì)算在內(nèi)，而在0.001293克外產(chǎn)生的次級(jí)電子發(fā)射形成的離子則不計(jì)算在內(nèi)。入射光子次級(jí)電子e 照射量（）的SI

3、單位為庫(kù)侖/千克，用符號(hào) 表示，沿用的專(zhuān)用單位為倫琴，用字母R表示。1倫的照射量相當(dāng)于在標(biāo)準(zhǔn)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2.083109對(duì)離子）的照射量叫1倫琴。1KgC 一個(gè)正（負(fù)）離子所帶的電量為4.810-10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(duì)數(shù)為1/4.810-10=2.083109對(duì)離子。照射量只適用于、射線對(duì)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(shí)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(kù)倫/千克時(shí)，用符號(hào) 或倫/時(shí)（ ）、倫/秒

4、（ ）P1RSdtdpP P11hCKg1Rhdpdt 比釋動(dòng)能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)在單位質(zhì)量的物質(zhì)中釋放出來(lái)的所有帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。 dmdEt 式中 不帶電粒子在質(zhì)量為 的某一物質(zhì)內(nèi)釋放出來(lái)的全部帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。 比釋動(dòng)能只適用于不帶電粒子和、射線，但適用于各種物質(zhì)。tdEdm單位：焦耳/千克（Jkg-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(rad)：比釋動(dòng)能率 的定義和單位單位時(shí)間內(nèi)的比釋動(dòng)能 單位：戈瑞/秒(Gys-1)111KgJGyGymGyGy6310101Gyrad2101 dtd

5、（1）吸收劑量的定義和單位 吸收劑量是用來(lái)表征受照物體吸收電離輻射能量程度的一個(gè)物理量。 定義：任何電離輻射，授予質(zhì)量為 的物質(zhì)的平均能量 除以 所得的商，即： 式中 為平均授予能，或者說(shuō)：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，一方面取決于電離輻射的能量，另一方面還取決于被照射物質(zhì)的種類(lèi)。它適用于任何電離輻射和任何被照射的物質(zhì)。dmdDdmddm 吸收劑量（D）的單位和比釋動(dòng)能相同，SI單位是焦耳千克-1表示，其特定名稱(chēng)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(shí)間內(nèi)吸收劑量

6、的增量，嚴(yán)格定義為：某一時(shí)間間隔dt內(nèi)吸收劑量的增量dD除以該時(shí)間間隔dt所得的商即：dD/dt，吸收劑量率的單位：戈瑞/時(shí)、毫戈瑞/時(shí)（ ）DhmGy /（1）照射量和比釋動(dòng)能的關(guān)系：射線照射空氣時(shí)，如果忽略次級(jí)電子能量轉(zhuǎn)移成熱能和輻射能的部分即認(rèn)為在單位質(zhì)量空氣中所產(chǎn)生的次級(jí)電子能量全部用于使空氣分子電離，則空氣中某點(diǎn)的照射量和比釋動(dòng)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(kù)侖/千克 、比釋動(dòng)能的單位為戈瑞（Gy）1KgC 例：已知空氣中某點(diǎn)射線的照射量為1.29 ，求空氣中該點(diǎn)的比釋動(dòng)能是多少？ 解： Gy341035. 41029. 172.331410KgC（

7、2）比釋動(dòng)能和吸收劑量的關(guān)系 比釋動(dòng)能和吸收劑量分別反映物質(zhì)吸收電離輻射的二個(gè)階段。對(duì)于一定質(zhì)量dm的物質(zhì)，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的平均能量 與物質(zhì)吸收能量相等，則比釋動(dòng)能和吸收劑量 相等。即：Ddmddmdtrdrdd 上述成立必須滿足二個(gè)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(jì)。 （3）照射量和吸收劑量的關(guān)系： A、將空氣中某點(diǎn)的照射量換算成該點(diǎn)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(kù)侖/千克） 2） D空空氣的吸收劑量（戈瑞） P空空氣的照射量（侖）空空31069. 8D空空72.33D B、將空氣中某點(diǎn)的照射量換算成該點(diǎn)被照

8、射物質(zhì)的吸收劑量 受照物質(zhì)的吸收劑量Gy P空氣的照射量， f轉(zhuǎn)換因子fPD物質(zhì)物質(zhì)D 照射量、比釋動(dòng)能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類(lèi)照射量比釋動(dòng)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不帶電粒子在所關(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(chǎng)、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、radGy、rad換算關(guān)系1KgCradGy2101radGy2101RCKg3110877. 31 7.2.1 輻射監(jiān)測(cè)的內(nèi)容及分類(lèi)： 1、工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè) 2、個(gè)人劑量監(jiān)測(cè) 7.2.5 個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)儀器1、工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè) （1）透照室

9、內(nèi)輻射場(chǎng)測(cè)定 （2）周?chē)h(huán)境劑量場(chǎng)分布測(cè)定 （3）控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)劑量場(chǎng)分布測(cè)定 控制區(qū)是指輻射工作場(chǎng)所劃分的一種區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)要求采取專(zhuān)門(mén)的防護(hù)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)撛谡丈洹?監(jiān)督（管理）區(qū)：是指控制區(qū)以外通常不需要采取專(zhuān)門(mén)防護(hù)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。 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 對(duì)控制區(qū)的規(guī)定是：以空氣比釋動(dòng)能率低于 作為控制區(qū)邊界。對(duì)管理區(qū)的規(guī)定是： 射線照相：控制區(qū)邊界外空氣比釋動(dòng)能率在 以上的范圍劃為管理區(qū)。 射線照相：控制區(qū)邊界外空氣比釋動(dòng)能率在 以上的范圍劃為監(jiān)督區(qū)。140Gyh15 . 2Gyh14Gyh 根據(jù)GB18871

10、-2002電離輻射防護(hù)及輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)的三種情況： 對(duì)于任何在控制區(qū)工作的工作人員 有時(shí)進(jìn)入控制區(qū)工作并可能受到顯著職業(yè)照射的工作人員 職業(yè)照射劑量可能大于5mSv/a的工作人員，均應(yīng)進(jìn)行個(gè)人監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行個(gè)人檢測(cè)不現(xiàn)實(shí)或不可行的情況下，經(jīng)審管部門(mén)認(rèn)可后可根據(jù)工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)結(jié)果和受照地點(diǎn)和時(shí)間的資料對(duì)工作人員的職業(yè)照射做出評(píng)價(jià)。 對(duì)在監(jiān)督區(qū)或只偶爾進(jìn)入控制區(qū)工作的工作人員，如果預(yù)計(jì)其職業(yè)照射劑量在1mSv/a5mSv/a范圍內(nèi)，則應(yīng)盡可能進(jìn)行個(gè)人監(jiān)測(cè)。應(yīng)對(duì)這類(lèi)人員的職業(yè)照射進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種評(píng)價(jià)應(yīng)以個(gè)人監(jiān)測(cè)或工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)的結(jié)果為基礎(chǔ)。 如果可能，對(duì)所有受到職業(yè)照射的人員均應(yīng)進(jìn)行個(gè)

11、人監(jiān)測(cè)，但對(duì)于受照劑量始終不可能大于1mSv/a的工作人員，一般可不進(jìn)行個(gè)人監(jiān)測(cè)。 1、利用射線通過(guò)氣體時(shí)的電離效應(yīng)； 2、利用射線通過(guò)某些固體時(shí)的電離和激發(fā)； 3、利用射線對(duì)某種物質(zhì)的核反應(yīng)或彈性碰撞所產(chǎn)生的易于探測(cè)的次級(jí)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(xué)效應(yīng)。 1、個(gè)人劑量筆 2、熱釋光劑量計(jì) 7.3.1 7.3.1 輻射防護(hù)的目的和基本原理輻射防護(hù)的目的和基本原理 7.3.2 7.3.2 劑量限值規(guī)定劑量限值規(guī)定 7.3.3 7.3.3 輻射損傷的機(jī)理輻射損傷的機(jī)理 目的：（1）防止有害的確定性效應(yīng)；

12、（2）限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率使之達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平。 原則：（1）輻射實(shí)踐的正當(dāng)化； （2）輻射防護(hù)的最優(yōu)化； （3）個(gè)人劑量限值。 根據(jù)GB18771-2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定： 1、職業(yè)照射劑量限值： （1）應(yīng)對(duì)任何工作人員的職業(yè)水平進(jìn)行控制，使之不超過(guò)下述限值： a）由審管部門(mén)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(dāng)量劑量：150 mSv。 d）四肢（手和足）或皮膚年當(dāng)量劑量：500 mSv。 （2）對(duì)于年齡為16-18歲接受涉及輻射照射就業(yè)培訓(xùn)的徒工和年齡為16-18歲在

13、學(xué)習(xí)過(guò)程中需要使用放射源的學(xué)生應(yīng)控制其職業(yè)照射使之不超過(guò)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(dāng)量劑量：150 mSv。 （3）特殊情況照射： a）依照審管部門(mén)的規(guī)定，可將劑量平均期由5個(gè)連續(xù)年延長(zhǎng)到10個(gè)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(guò)20 mSv，任何單一年份不應(yīng)超過(guò)50 mSv；此外，當(dāng)任何一個(gè)工作人員自此延長(zhǎng)平均期開(kāi)始以來(lái)所接受的劑量累計(jì)達(dá)到100 mSv時(shí)，應(yīng)對(duì)這種情況進(jìn)行審查。 b）劑量限制的臨時(shí)變更應(yīng)遵循審管部門(mén)的規(guī)定，但任何一年內(nèi)不得超過(guò)50 mSv，臨時(shí)變更的期限不得超過(guò)5年。 2、公

14、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(gè)連續(xù)年的平均劑量不超過(guò)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(dāng)量劑量：15 mSv。 d）四肢（手和足）或皮膚年當(dāng)量劑量：50mSv。 1、關(guān)于確定性效應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)的進(jìn)一步說(shuō)明； （1）確定性效應(yīng)： （2）隨機(jī)性效應(yīng)： 2 、影響輻射損傷的因素： （1）輻射性質(zhì)： （2）劑量大?。?（3）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(jī)理： （1）射線的間接作用游離基理論 射線首先與細(xì)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(dǎo)致細(xì)胞損傷。這

15、個(gè)過(guò)程叫射線的間接作用。 水的正、負(fù)離子不穩(wěn)定要分解： OH和H叫自由基次電子輻射eOHOH22OHeOH22OHHOH2OHHOH2 OH和H很不穩(wěn)定，相當(dāng)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(jiàn)生物大分子遭到破壞引起的生物效應(yīng)。2HRHRHOHROHRH2 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(xué)鏈轟斷引起生物大分子的損傷：只有在含水量為3%以下的化合物受到幾十萬(wàn)倫的照射時(shí)，才有可能產(chǎn)生直接作用。 7.4.1 輻射防護(hù)的基本方法 7.4.2 照射量的計(jì)算 7.4.3 防護(hù)計(jì)算 7.4.4 屏蔽防護(hù)常用材料 時(shí)間防護(hù)縮短人體接

16、觸射線的時(shí)間。 距離防護(hù)遠(yuǎn)離射線源。 屏蔽防護(hù)在射源和人體之間加一層屏蔽物。 1、時(shí)間： 劑量=劑量率時(shí)間 2、距離：在輻射源一定時(shí)，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(diǎn)的距離222211212221RDRDRRDD或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(qiáng)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(dòng)式 （2）屏蔽材料：鉛和混凝土為優(yōu)。dOeII 1、照射量和居里的關(guān)系式： 式中：P照射量（R） A放射性強(qiáng)度（Ci） 照射率常數(shù)（ ） R到

17、射源的距離（m） t受照時(shí)間（h）)(2RRAtPCihmR2 照射率和居里的關(guān)系：2RAP 表7-6 常見(jiàn)源的K常數(shù)源名源名稱(chēng)稱(chēng)Co601.3292Cs1370.3222.3Tm1700.00140.097Ir1920.47232.9Se750.2013.9CihmR2BqhKgmC21610 例：有一個(gè)Co60源放射性強(qiáng)度為10Ci，在離源2米處有一個(gè)工作人員工作，受照2小時(shí)，問(wèn)受照多少劑量？ 1、時(shí)間防護(hù) 劑量=劑量率時(shí)間 例：已知輻射場(chǎng)中某點(diǎn)的劑量率為0.025mSv/時(shí)，在不超過(guò)一周的最大允許劑量情況下，問(wèn)工作人員每周最多只能工作幾小時(shí)？ 2、距離防護(hù) 根據(jù) 例1：今有一臺(tái)機(jī)，已知在

18、射線柜后方1米處的劑量率為8.35mSv/h，以每天工作8小時(shí)計(jì)（1）在不超過(guò)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：已知輻射場(chǎng)中距射源2米處的劑量率為10mSv/h，（1）工作人員每天工作6小時(shí)，問(wèn)工作人員在多遠(yuǎn)處工作所接受的劑量不超過(guò)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(shí)是否安全？222211RDRD 3、屏蔽防護(hù)的近似計(jì)算 利用半價(jià)層近似計(jì)算屏蔽層厚度。所謂半價(jià)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(hào) 表示。同理可定義1/10價(jià)層厚度 ,后者是指將入射或光子的照射量（或照射率）減弱到1/

19、10所需的屏蔽層厚度。10/1T2/1T 和 之間有下列關(guān)系： 10/1T2/1T10/12/1301. 0TT2/110/132. 3TT 利用半價(jià)層計(jì)算屏蔽層厚度的公式：nOII21IIon2IILgnLgo22LgIILgno2/1dnd 式中： 屏蔽前的輻射線強(qiáng)度 I屏蔽后的輻射線強(qiáng)度 n半價(jià)層個(gè)數(shù) d1/2半價(jià)層厚度 d屏蔽層厚度OI 計(jì)算步驟： 1、先求出屏蔽前的射線強(qiáng)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(lèi)由表78查出d1/2值 5、求出d=nd1/2 例1：已知Co60源，強(qiáng)度為5Ci，工作地點(diǎn)離源6米，工作點(diǎn)的允許劑量為4.1

20、7毫倫/時(shí)，試計(jì)算在源與工作點(diǎn)之間需加鉛的厚度為多少？ 例2：（1）假設(shè)某物質(zhì)對(duì)某線質(zhì)的射線的=1.6mm，若線質(zhì)在透過(guò)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(shí)際？若不符合則實(shí)際的1/20值是比計(jì)算值大還是小？為什么？ 例3：某單位95年1月1日進(jìn)口了一臺(tái)Co60源，當(dāng)時(shí)的射源強(qiáng)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(wèn)受照劑量多少倫？如果每天的安全劑量為4.17毫倫/時(shí)，問(wèn)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(qiáng)度減弱到原來(lái)的1/16，問(wèn)需多厚的Pb？ （Pb的=0

21、.693/厘米） 例5：透照無(wú)加強(qiáng)高的焊縫，射線穿過(guò)有缺陷和無(wú)缺陷部位后的劑量率分別為165毫倫/分和150毫倫/分，缺陷對(duì)射線的吸收忽略不計(jì)，散射比為2.5，材料對(duì)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(gè)Ir192源，源強(qiáng)為15 Ci，用來(lái)作球罐的周向曝光，該球外徑為10米，壁厚為30mm（鋼）試計(jì)算球罐外表面照射率為多少？如果安全劑量為2.5毫倫/時(shí)，工作人員在球罐外表面工作是否安全？如不安全需離球罐表面多少米才安全？或加鉛屏蔽多少厚度？（ ）1693. 0cmpb167. 0cmFe 4、精確計(jì)算確定屏蔽層厚度時(shí)應(yīng)考慮的因素： 屏蔽層厚度的精確計(jì)算，首先要根據(jù)GB18871-2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確定職業(yè)照射和公眾人員的安全劑量限值，以及企業(yè)