放射性基礎(chǔ)知識(shí)和輻射防護(hù)

1、關(guān)于放射性基礎(chǔ)知識(shí)與輻射防護(hù)第一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)輻射及防護(hù)與安全基礎(chǔ)知識(shí)有一個(gè)概念性的了解目的第二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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、 可見光、紅外線和射頻輻射電離輻射： 能量大于10eV，如X射線、 射線、中子、射線、 射線等第一節(jié) 前言(緒論)第三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（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)電子的過程。電離輻射：能通過初級(jí)過程或次級(jí)過程引起電離的帶

2、電粒子或不帶電粒子第四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（4）常見的電離輻射第五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月放射性衰變基本規(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。第七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（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)第八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 輻射防護(hù)簡(jiǎn)史1

3、895, 倫琴（ Roentgen ）發(fā)現(xiàn) X 射線倫琴Nobel Prize in 1901世界上第一張X射線照片第九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1896, 貝克勒爾（Becquerel）發(fā)現(xiàn) 鈾（Uranium）發(fā)現(xiàn)了天然放射性Nobel Prize in 19031898, 居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙（ Polonium）和鐳（ Radium） 同位素的工業(yè)應(yīng)用Nobel Prize in 1903 and 1911第十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1898, 盧瑟福（Rutherford） 發(fā)現(xiàn)了、粒子。 法國(guó)化學(xué)家維拉爾發(fā)現(xiàn) 射線1932, 查德威克（Chadwick）

4、 發(fā)現(xiàn)中子。第十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 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。第十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ICRP（Publication）International Commission on Radiological Protection 國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)ICRU（Report） International Commission on Radiation Units and Measurements 國(guó)際輻

5、射單位與測(cè)量委員會(huì)UNSCEAR United Nations Scientific committee on the Effects of Atomic Radiation 聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)IAEA（Safety Series） International Atomic Energy Agency 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)ISO International Standardization Organization 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織第十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月NCRP（Report）（Handbook） National Council on Radiation Prote

6、ction and Measurements 輻射防護(hù) 與測(cè)量國(guó)家委員會(huì)（美） BEIR committee on the Biological Effects of Ionizing Radiations 電離輻射生物效應(yīng)委員會(huì)（美）ANSI American National Standard Institute 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NRPB National Radiological Protection Board 國(guó)家放射防護(hù)委員會(huì)（英）第十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(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

7、 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第十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月核素 ：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)不同的核素第十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月放射性核素 ：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^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。第十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+從母核中射出的4He原子核 粒子得到大部分衰

8、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)律第十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+發(fā)生原因：母核中子或質(zhì)子過多質(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)能量基本衰變衰變第十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電子俘獲7Be 7Li第二十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月+中微子光子基本衰變衰變第二十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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

9、能量不連續(xù)4、可以通過測(cè)量光子能量來鑒定核素種類 類別第二十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月半衰期 (T1/2)定義：一定量的某種放射性原子核衰變至原來 的一半所需要的時(shí)間。經(jīng)過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)律第二十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月放射性衰變基本規(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)，與外界條件無關(guān); 數(shù)值越大衰變?cè)娇霳 = N0e-t第二十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)

10、作于2022年6月電離輻射 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 )、 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 800-1800 MHz 0.01 eV (沒有電離作用）三、電離輻射的來源第二十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1 MeV 的粒子穿透物質(zhì)能力 1 頁(yè) 60頁(yè)/本 鉛鉛室n4580本地 下1-2 米深中子源第二十八張，PPT共六十一頁(yè)，

11、創(chuàng)作于2022年6月射線穿透物質(zhì)能力 射線穿透 人體皮膚情況第二十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(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)相互作用的過程是能量和動(dòng)量傳遞 的過程；沒有能量和動(dòng)量傳遞就沒有作用。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。第三十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞死亡和細(xì)胞變異間期死亡：大劑量照

12、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)誤信息傳給后代第三十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月分子水平細(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)第三十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 影響輻射生物效應(yīng)的因素物理因素 輻射類型：外照射 內(nèi)照射 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

13、 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。第三十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月照射部位和面積： 與受照部位對(duì)應(yīng)的器官的敏感性有關(guān)，如全 身5Gy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。第三十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物因素 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 第三十

14、五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月個(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WT表第三十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、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)（somatic effects）定義：發(fā)生在受照者本人身上的效應(yīng)2.遺傳效應(yīng)（hereditary effects）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)的分類第三十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的時(shí)期1.潛伏期（latent period): 從受到照射到臨床上特定效應(yīng)的發(fā)生所需的

15、時(shí)間2.早期效應(yīng)（early effects） 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)（Late effects） 受到照射后數(shù)月以后發(fā)生的效應(yīng)第三十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月致死劑量(Lethal Dose), 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 5 Sv)早期效應(yīng)第三十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月早期效應(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 3 Sv 后的血球數(shù)變化第四十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月早期效應(yīng)日本核

16、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分鐘后感覺麻木、嘔吐、腹瀉第四十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晚期效應(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

17、g 射線對(duì)人體生殖腺的可能效應(yīng)第四十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晚期效應(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. 壽命減短第四十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晚期效應(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年第四十四張，PPT共六十一

18、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 常用輻射量和單位國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì)（International Commission on Radiation Units and Measurements, 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)量單位第四十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月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=3.71010Bq 1mCi=10-3Ci=3.7 107Bq

19、 1Ci= 10-3mCi=10-6Ci 第四十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月比放射性活度：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=N = 0.693/T1/2(Q/M) NAHere, 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)=6.021023mol第四十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2 照射量（exposure, X)定義：光子(,-ray)在單位質(zhì)量(dm)空氣中釋放出來的所有正負(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： S

20、I: Ckg-1; 曾用單位：倫琴，R 1R=2.5810-4 Ckg-1第四十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月照射量率（exposure rate)：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第四十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月照射量率與放射性活度的關(guān)系：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： 第五十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.3 吸收劑量（absorbed dose, D)定義和單位：授予單位物質(zhì)(dm)（或被單位

21、物質(zhì)吸收）的任何致電離輻射的平均能量（dE)。單位： J/kg ; 1 J/kg =1Gy; 1Gy=100rad第五十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.3 吸收劑量（absorbed dose, D)吸收劑量率 單位時(shí)間(dt)內(nèi)吸收劑量的增量(dD)?？諝庵校?R8.7310-3Gy某組織中：Dtissue=fm X (fm 轉(zhuǎn)換因子；10-3Gy/R）E0.2MeV以后：Dtissue=9.610-3 X(Gy)吸收劑量與照射量的關(guān)系第五十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定義：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（equivalent dose, HT)單位： J/kg 專用名稱：Sievert, Sv第五十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月輻射權(quán)重因子(Radiation weighting factor, 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）第五十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月輻射權(quán)重因子（WR）第五十五張，PPT共六十一頁(yè)