第七章 輻射防護(hù)

輻射防護(hù)

苗德山

2013.3.13

目錄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7.1輻射量的定義、單位和標(biāo)準(zhǔn)描述χ和γ射線的輻射量分為電離輻射常用輻射量和輻射防護(hù)常用輻射量兩類。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。7.1.1描述電離輻射的常用輻射量和單位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（1）照射量的定義和單位照射量是用來表征χ射線或γ射線對(duì)空氣電離本領(lǐng)大小的物理量。1、照射量定義：所謂照射量是指χ射線或γ射線的光子在單位質(zhì)量的空氣中釋放出來的所有次級(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1、照射量用圖表示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e1、照射量照射量（Ρ）的SI單位為庫侖/千克，用符號(hào)表示，沿用的專用單位為倫琴，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2.083×109對(duì)離子）的照射量叫1倫琴。1、照射量1、照射量一個(gè)正（負(fù)）離子所帶的電量為4.8×10-10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1/4.8×10-10=2.083×109對(duì)離子。照射量只適用于χ、γ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。1、照射量（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單位為庫倫/千克時(shí)，用符號(hào)或倫/時(shí)（）、倫/秒（）2、比釋動(dòng)能比釋動(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)中釋放出來的所有帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。

式中——不帶電粒子在質(zhì)量為的某一物質(zhì)內(nèi)釋放出來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χ、γ射線，但適用于各種物質(zhì)。2、比釋動(dòng)能單位：焦耳/千克（J·kg-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(Gy·s-1)3、吸收劑量（1）吸收劑量的定義和單位吸收劑量是用來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：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。它適用于任何電離輻射和任何被照射的物質(zhì)。3、吸收劑量吸收劑量（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3、吸收劑量（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)（）4、照射量、比釋動(dòng)能、吸收劑量（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Ρ和比釋動(dòng)能Κ在帶電粒子平衡條件下的關(guān)系為：Κ=33.72Ρ公式中照射量Ρ的單位庫侖/千克、比釋動(dòng)能Κ的單位為戈瑞（Gy）例：已知空氣中某點(diǎn)Χ射線的照射量Ρ為1.29×，求空氣中該點(diǎn)的比釋動(dòng)能Κ是多少？解：（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Κ和吸收劑量相等。即：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（庫侖/千克）2）

D空——空氣的吸收劑量（戈瑞）P空——空氣的照射量（侖）B、將空氣中某點(diǎn)的照射量換算成該點(diǎn)被照射物質(zhì)的吸收劑量——受照物質(zhì)的吸收劑量GyP——空氣的照射量，f——轉(zhuǎn)換因子照射量、比釋動(dòng)能及吸收劑量之間的關(guān)系：輻射量種類照射量Ρ比釋動(dòng)能Κ吸收劑量D劑量的含義表征χ、γ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)χ、γ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7.2劑量測(cè)定方法和儀器7.2.1輻射監(jiān)測(cè)的內(nèi)容及分類：

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）透照室內(nèi)輻射場(chǎng)測(cè)定（2）周圍環(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1、工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)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)要求采取專門的防護(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?。監(jiān)督（管理）區(qū)：是指控制區(qū)以外通常不需要采取專門防護(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。1、工作場(chǎng)所監(jiān)測(cè)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：χ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)。γ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)。2、個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)根據(jù)GB18871-2002《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/a～5mSv/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)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)。7.2.2劑量測(cè)定儀器的工作原理1、利用射線通過氣體時(shí)的電離效應(yīng)；2、利用射線通過某些固體時(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（α、β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)。7.2.5個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)儀器1、個(gè)人劑量筆2、熱釋光劑量計(jì)7.3輻射防護(hù)的原則、標(biāo)準(zhǔn)和輻射損傷機(jī)理7.3.1輻射防護(hù)的目的和基本原理7.3.2劑量限值規(guī)定7.3.3輻射損傷的機(jī)理7.3.1輻射防護(hù)的目的和基本原理目的：（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。7.3.2劑量限值規(guī)定根據(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，使之不超過下述限值：a）由審管部門決定的連續(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：50mSv。c）眼晶體的年當(dāng)量劑量：150mSv。d）四肢（手和足）或皮膚年當(dāng)量劑量：500mSv。7.3.2劑量限值規(guī)定（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歲在學(xué)習(xí)過程中需要使用放射源的學(xué)生應(yīng)控制其職業(yè)照射使之不超過下述限值：a）年有效劑量：6mSv。b）眼晶體的年劑量：50mSv。c）四肢或皮膚的年當(dāng)量劑量：150mSv。（3）特殊情況照射：a）依照審管部門的規(guī)定，可將劑量平均期由5個(gè)連續(xù)年延長到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20mSv，任何單一年份不應(yīng)超過50mSv；此外，當(dāng)任何一個(gè)工作人員自此延長平均期開始以來所接受的劑量累計(jì)達(dá)到100mSv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)遵循審管部門的規(guī)定，但任何一年內(nèi)不得超過50mSv，臨時(shí)變更的期限不得超過5年。2、公眾照射劑量限值：a）年有效劑量：1mSv。b）特殊情況下如果5個(gè)連續(xù)年的平均劑量不超過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：15mSv。d）四肢（手和足）或皮膚年當(dāng)量劑量：50mSv。7.3.3輻射損傷的機(jī)理1、關(guān)于確定性效應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)的進(jìn)一步說明；（1）確定性效應(yīng)：（2）隨機(jī)性效應(yīng)：7.3.3輻射損傷的機(jī)理2、影響輻射損傷的因素：（1）輻射性質(zhì)：（2）劑量大?。海?）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。這個(gè)過程叫射線的間接作用。7.3.3輻射損傷的機(jī)理水的正、負(fù)離子不穩(wěn)定要分解：OH和H叫自由基7.3.3輻射損傷的機(jī)理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生物大分子遭到破壞引起的生物效應(yīng)。7.3.3輻射損傷的機(jī)理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倫的照射時(shí)，才有可能產(chǎn)生直接作用。7.4輻射防護(hù)的基本方法和防護(hù)計(jì)算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7.4.1輻射防護(hù)的基本方法時(shí)間防護(hù)——縮短人體接觸射線的時(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。7.4.1輻射防護(hù)的基本方法1、時(shí)間：劑量=劑量率×?xí)r間7.4.1輻射防護(hù)的基本方法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7.4.1輻射防護(hù)的基本方法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)