輻射劑量及防護

1、第八章 輻射劑量及防護第二節(jié) 輻射對人體的影響及其防護1第一節(jié) 輻射劑量及其單位 一、照射量（X） 僅適用于X和射線。其定義為： X和射線在某一體積元的空氣中所產生的全部電子（電子和正電子）被空氣完全阻止時所形成的一種符號離子總電荷dQ的絕對值， 與該體積元空氣的質量dm之比的商： X=dQdm2 照射量的國際單位為C/kg; 與它暫時并用的專用單位是倫琴，簡稱為倫（R）。 1R= 2.58 10-4 C/kg 由于一個電子的電荷為1.60 10-19 C, 于是倫的照射量相當于cm3 標準空氣中產生： 2.58 10-4 1.293 10-6/ (1.60 10-19) =2.08 109

2、對離子。3 同時，在空氣中產生一對離子平均消耗 33.73 eV, 那么1倫的照射量相當于1kg空氣吸收X和射線的能量為： （2.08 109 /( 1.293 10-6) ) 33.73eV = 5.43 1016 eV = 8.69 10-3 J4 照射量率 定義： 單位時間內被照空氣所受的照射量，或照射量對時間的變化。 X = dXdt5 二、吸收劑量（D） 吸收劑量則是表示任何一種電離輻射給予任何一種物質的能量的物理量。其定義為：致電離輻射授予某一體積元中物質的平均能量d除以該體積元中的物質質量dm的商： D = ddm6 吸收劑量的國際單位為 J / kg, 單位的專用名稱為戈瑞（G

3、ray, 簡寫Gy）或戈: 1Gy = 1 J / kg 與戈瑞暫時并用的專用單位為拉德（rad）: 1 rad = 10-2 Gy 或 1Gy = 100 rad7 吸收劑量率 定義： 吸收吸劑對于時間的變化率。 D =d Dd t 8 三、 比釋動能（K） 間接電離輻射如射線和中子與物質的相互作用的過程可分為兩步：首先是把能量傳遞給帶電粒子， 然后通過帶電粒子與物質之間的庫侖作用把能量沉積在物質中。后一步沉積在物質中的能量可以用吸收劑量來表示。前一步則用比釋動能來描述。9 比釋動能的定義 間接電離粒子與物質相互作用時，在單位質量物質中產生的帶電粒子初始動能的總和: K = 式中dE為間接電

4、離粒子在特定物質的體積元內釋放出來的所有帶電粒子初始動能的總和； dm為所研究元的物質的質量。dEdm10 比釋動能的國際單位與吸收劑量相同，即：J/ kg；專用名稱為Gy，暫時并用單位為rad。 比釋動能率 dK dt K =11 四、X和 K、D之間的關系 比釋動能和照射量都是用來描述間接帶電輻射與物質的相互作用結果；比釋動能適合于任何間接電離輻射和任何物質，而照射量僅適用于X與射線與空氣的相互作用。 吸收劑量則適用于任何電離輻射的任何物質。12 當軔致輻射損失的能量可以忽略時，間接電離粒子傳遞給直接電離粒子能量就等于該物質吸收的平均能量（ ？）；即此時比釋動能等于吸收劑量： K = D1

5、3 照射量與吸收劑量的關系： D = f X （ 其中，f 為轉換系數(shù)） D空氣 = 8.7310-3 X (Gy) D物質 = D空氣 = f X ( Gy ) 式中， （en/）空氣表示空氣中的質量能量吸收系數(shù)；（en/）物質表示其他照射物質的質量能量吸收系數(shù)。（en/）物質（en/）空氣14 f = 8.7310-3 轉換系數(shù)f值：空氣： 0.873 rad/ R;骨胳： 0.935 rad/ R;肌肉： 0.964 rad/ R;水： 0.974 rad/ R;聚乙烯： 1.005 rad /R。（en/）物質（en/）空氣15 例： 在60Co 射線下的水受到 2000 倫琴照射，問

6、水受的吸收劑量是多少？ 解： 已知： X = 2000 R; 轉換系數(shù) f = 0.974 rad/R; D水 = f X = 0.9742000 ( rad ) = 19.5 Gy16 五、劑量當量 H = D Q N 式中，D 為吸收劑量；Q為品質因素；N為修正系數(shù)，目前指定為1。 如果吸收劑量以rad表示，則劑量當量的專用單位是雷姆（rem）。如果吸收劑量以Gy表示，則劑量當量的專用單位是希沃（Sv）: 1 Sv = 100 rem。17 品質因數(shù)Q 表示吸收能量的微觀分布對生物效應的影響系數(shù)。對于內、外照射，其取值如下表所示。18 劑量當量率 定義： 單位時間內的劑量當量。 H = 其

7、國際單位為Sv/h等。 應該注意：劑量當量只用于輻射防護，適用于容許劑量當量的范圍，而不適用于大劑量及大劑量率的急性照射。 dHdt19 1895年發(fā)現(xiàn)X射線后不久就報道了各種射線會使操作人員眼痛、皮膚燒傷，白血球減少，毛發(fā)脫落等病癥。隨著原子能科學技術的發(fā)展，人們對輻射有了較深入的了解，掌握了監(jiān)測和防止輻射危害的有效方法。第二節(jié) 輻射對人體的影響及其防護20 一、自然輻射與醫(yī)療照射 人類生活在一個“輻射世界”中，每個人不可避免地承受著一定水平的照射。如宇宙射線和周圍物質中微量放射性元素產生的照射?？諝?、水源、食物中含有的微量放射性物質通過不同途徑進入人體引起的照射。此外，在某些醫(yī)療過程中也可

8、能受到照射。21222324 例如，人們攝入的空氣、食物、水中的輻射照射劑量約為0.25毫希/年。 帶夜光表每年有0.02毫希； 乘飛機旅行2000公里約0.01毫希； 每 天抽20支煙，每年有0.5-1毫希； 一次X光檢查0.1毫希等等。25 二、 輻射對人體的危害 在小劑量范圍內，低于大約100mSv，癌癥或遺傳效應的發(fā)病率隨相關器官和組織的劑量當量的增加成正比地增加。 輻射作用于人體，可能造成組織或器官的損傷，因而引起各種生物學效應，稱為輻射損傷。 26 國際放射防護委員會(ICRP)建議把電離輻射對人體產生的有害生物效應分為兩種：隨機效應與非隨機效應。27 1. 隨機效應 其特點是：無

9、劑量閾值，其發(fā)生的幾率（而非其嚴重程度）與受照射劑量的大小有關。 （1）癌癥 癌癥是某些組織的惡性過度增生，使患病器官失去功能。輻射誘變的潛伏期從幾年到幾十年，其長短不但與受照劑量、劑量率，輻射的種類等有關，而且與其他因素有關，如吸煙。28 （2）白血病 其發(fā)生率與受照劑量和劑量率有關。例如：在日本的原子彈爆炸受害者中，白血病的發(fā)生率明顯高于未受照的居民。受照者的吸收劑量在15 Sv時，白血病的發(fā)生率與受照劑量成線性關系。輻射誘發(fā)白血病的發(fā)病率在照后幾年內達到最高峰，大約經過25年后恢復到受照前的水平。29 （3）遺傳效應 電離輻射可以引起基因突變或改變攜帶基因的染色體結構與數(shù)目，引起染色體畸

10、變。30(4) 受照器官或組織的危險度 所謂危險度是表示每單位劑量當量（希沃）所致的惡性病死亡率，或所誘發(fā)的嚴重遺傳疾患（最初二代）的幾率。它是定量表示輻射對健康危害的一種量度。在評價輻射危害和制訂輻射標準時，都要采用危險度的概念。31（1）紅骨髓 在輻射防護上最關心的是紅骨髓受照后能誘發(fā)白血病。其危險度取為210-3希沃-1。（2）肺 暴露于高濃度的氡及其衰變產物的礦工中，發(fā)現(xiàn)有輻射所致的肺癌。外照射也可以引起肺癌。其危險度也取為210-3希沃-1。32 2. 非隨機效應 只有當受照射劑量超過某閾值時才發(fā)生，也就是說效應的發(fā)生存在劑量閾值的。其效應的嚴重程度隨受照劑量的大小而異。 （1）誘發(fā)

11、白內障 眼晶體對電離輻射比較敏感。一般認為X或射線引起白內障的最低劑量為一次200rad以上，如三個月內分次照射則需累積 500rad以上。33 （2）對胚胎的影響 分為致死效應、畸形或發(fā)育障礙三大類。 在劑量低于100mGy的情況下，致死效應將是非常少見的。關于輻射畸形，宮內輻射敏感性與妊娠齡有關，在主要器官形成期敏感性最高。根據(jù)動物數(shù)據(jù)判斷，對于誘發(fā)畸形存在一個約為100mGy真實的劑量閾。 對于日本原爆幸存者在生前最敏感時期（受孕后815周）受照誘發(fā)的嚴重智力遲鈍的評議，支持該效應具有至少300mGy劑量閾的意見，因此在小劑量情況下沒有這種危險。34（3）外照射慢性放射病 目前還難以確切

12、的引起慢性放射性病的劑量范圍，暫定為累積劑量在1.5Sv以上。皮膚營養(yǎng)障礙：表現(xiàn)為皮膚干燥、粗糙、毛發(fā)脫落等。造血系統(tǒng)的改變是本病的最常見的客觀檢查指標。35 （4）輻射的急性效應 這是受照者一次或短時間接受大劑量照射時發(fā)生的效應。 0.5Gy: 可使血象有輕度暫時性變化； 1Gy: 可產生乏力、不適及食欲減退； 2Gy: 可致頭昏、乏力、惡心、嘔吐等； 4Gy: 為半致死劑量，多次嘔吐，可有腹瀉、白細胞數(shù)明顯下降。 8Gy: 為致死劑量; 大于 8Gy 100%死亡。36 （一）輻射防護的基本原則 1、實踐的正當性 2、輻射防護的最優(yōu)化 3、個人劑量限值二、輻射防護原則和標準37（二）輻射防

13、護標準 放射衛(wèi)生防護基本標準由國家衛(wèi)生部批準已于1985年4月1日起實施。此標準采納了國際放射防護委員會（ICRP）第26號出版物（1977）所推薦的基本原則。38 (1) 有效劑量當量HE HE= T WT HT 其中：WT為器官或組織的權重因子； HT為器官或組織的劑量當量； 由于WT沒有量綱，所以有效劑量當量HE和劑量當量H的單位一樣，也是Sv 或rem。3940 （2）劑量當量限值 習慣上稱作最大容許劑量，其含義是：從現(xiàn)在積累的資料看，經受該劑量照射在人的一生中不會引起顯著的軀體損傷和遺傳效應（具體見下表2-1）。 41表2-1：在計劃照射情況下推薦的劑量限值11 國際放射防護委員會2

14、007年建議書，潘自強等譯，原子能出版社。42 三、輻射防護 （一）外照射防護 當輻射源處于機體外部時，其所受之照射稱為外照射。外照射主要來自中子、X射線，其次是射線。 1. 防護措施 （1）縮短受照時間； （2）增加與輻射源的距離； （3）屏蔽。43 2. 外照射劑量的計算（ 點源的計算） 利用照射量率常數(shù)來計算 定義：由給定放射性核素的點源在距離l處所產生的照射量率X乘以l2,再除以該源的放射性活度。 = X l2 / A 的國際單位為Cm2 kg-1，專用單位為R cm2 h-1 mCi-1。44 這樣，點狀源于 r(m)處的照射量： X = 舉例：某工作人員在離源1m處操作放射性活度為50mCi的60Co源，試計算該工作人員工作3小時所受的劑量當量是多少？A tr245解： A= 50mCi = 0.05Ci; 查表得： = 1.32 ; t= 3h; r = 1m; X = = =0.198RA tr20.051.32 31246 由 D物質 = f X ; 肌肉：f = 0.964 rad/R 得：D肌肉 = 0.964 0.198 = 0.191 ( rad ) 由 H=DQN 和 Q=N=1； 得：H肌肉 = 0.191 1 1