辐射剂量与防护A1

辐射剂量与防护A,朱志超南华大学核科学技术学院 辐射防护与核安全系,TELL：8281887Email：,教材/参考书,教材：电离辐射剂量与防护概论南华大学核科学技术学院 著,参考书：辐射剂量学 魏志勇 著 哈尔滨工程大学出版社辐射剂量学 田志恒 著 原子能出版社高等电离辐射防护教程夏益华 著 哈尔滨工程大学出版社,课前须掌握的知识,原子核物理 原子核基本理论核物理实验方法 探测、n辐射基本方法核辐射探测学 掌握射线与物质相互作用的原理，探测器原理,（1）什么是辐射？,辐射是指以电磁波或高速粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量的统称。（热辐射、核辐射等）,（2）辐射的分类,引 言,以12.4eV （相应于电磁辐射频率在3000THz以上，波长100nm以下）作为界别，因为这个能量是辐射使空气或组织等典型物质发生电离所需的最低能量。 规定的12.4eV作为界限有重要生物学意义。构成人体主要的C、H、O、N等15种元素的电离能量分别从4.eV (对K ) 到17.4eV (对F），平均值为12.9eV附近。（H：13.6 ，O：13.6）,5/85,能量大于这个最低值（12.4eV）的辐射称为电离辐射（Ionizing Radiation）。 将12.4eV以下的辐射称为非电离辐射。 移动电话 800-1800 MHz 0.01 eV 。 辐射防护领域所讨论的辐射都是电离辐射，简称辐射或射线。 思考：空气分子的动能与温度？加速后？,（3）什么是电离？,电离：从一个原子、分子从其束缚状态释放一个或多个电子的过程。,电离辐射：与物质直接或间接作用时能使 物质电离的辐射。,引 言,（4）常见的电离辐射,引 言,电离辐射,电磁辐射,X射线,射线,粒子,粒子,质子,中子,带电粒子,不带电粒子,粒子辐射,电离辐射的分类,引 言,电磁波的范围,引 言,1995年11月，天津，加速器操作失误， 10-30Gy ，2例大面积严重放射损伤。,11/85,（5）为什么要进行辐射防护,引 言,其实辐射也没那么可怕！,“事实上，在人类身体里就可以找到天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的核衰变。”,诺贝尔奖获得者西博格,人与原子,引 言,1895, 伦琴（ Roentgen ）发现 X 射线,伦琴,世界上第一张X射线照片 1895.12,Nobel Prize in 1901,辐射剂量防护简史,1896, 贝克勒尔（Becquerel）发现天然放射性,Nobel Prize in 1903,铀是一种能发射出射线的元素,辐射剂量防护简史,1898, 居里夫妇发现钋（ Po）和镭（ Ra）,Nobel Prize in 1903 and 1911,1898年4月 第一次引入新术语 “放射性” 7月 发现放射性元素钋（Po）12月 发现镭（Ra),辐射剂量防护简史,1898, 卢瑟福（Rutherford）发现了、粒子。获1908诺贝尔奖。,1932, 查德威克（Chadwick） 发现中子。,辐射剂量防护简史,1900，法国化学家维拉尔在镭源的射线中发现 射线。,1934年，法国约里奥居里夫妇发现了第一个人 工放射性核素30P。,1939年，哈恩（Hahn）和斯特拉斯曼（Strassmann）发现了核裂变现象。,1942年12月2日，费米（Fermi）在美国芝加哥大学 建造的世界上第一座人工核反应堆实现链式反应。,1945年爆炸了第一颗原子弹。,1952年氢弹试验成功。,1954年建成第一座核电站。,1959年核动力船下水。,17/85,辐射剂量防护简史,核能发电,辐射剂量防护简史,电离辐射损伤效应的发现,1896年美国学者格鲁柏研制X射线管的实验时，在他手上发生皮炎。此后，一些研究证实长期X射线、射线过量照射可引起皮肤红斑、脱毛、皮肤溃疡、造血障碍、神经衰弱等。人们开始认识电离辐射的损伤效应，并进行辐射剂量单位、辐射防护和辐射损伤防治的研究。,辐射剂量防护简史,早期辐射损伤认识时期,辐射剂量防护简史,时间：发现X射线（1895年）1930年代。,特点：对辐射可能造成的损伤认识不足，危 害大；误用放射性。辐射防护概念初步建立。,早期上层人士的“氡浴”享受；含天然放射性物质的“药”的流行，如含镭的灵药Radithor，19251930年就售出了40万瓶；,典型事例：,辐射剂量防护简史,1896年3月，美国的埃迪森(TAEdison)在改进x射线管和制造x射线荧光透视装置时，他说数小时后感到眼痛，继而发生了结膜炎。居里夫人由于长期从事镭及其它放射性物质的研究工作，身体受到过量的照射，几乎双眼失明，造血组织受到严重的辐射损伤，1934年7月，她死于白血病。她的女儿伊伦娜居里(Irene Curie)，人工放射性同位素的发现者，也死于白血病。在x射线使用的初期，每当透视和拍片时、放射工作人员先把自己的手放在荧光屏和照相底片之间作试验，用荧光屏或底片上骨骼和组织的黑度来判断x射线的透过度和剂量。因此，他们的手和手指受到了严重的辐射损伤，甚至有的人因辐射所致皮肤癌而死亡。,1925年，Martland报告说美国新泽西州夜光涂料厂标度盘绘制女工发生了职业性镭中毒，以至后来有超过50人得了骨癌。,辐射剂量防护简史,中期辐射损伤认识时期,时间：1930-1960年代特点： 医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段，却缺乏对辐射远期效应的认识，病人由于接受高累积剂量而诱发过多的白血病、骨肿瘤、肝癌等恶性肿瘤。 ICRP、UNSCEAR非常活跃。美国咨询委员会1934年提出外照射为0.1R/d的耐受剂量。 ICRP 在1958年1号出版物中首次讨论了剂量阈值和线性无阈的概念。,近期辐射损伤认识时期,时间：1960年代-现在特点：由于核工业的长期发展，人类对辐射危害的认识逐渐深化，防护知识的增长和防护措施的进步。早期的职业性急性辐射损伤，或严重的晚发辐射效应，除事故外，巳极为罕见了。除事故外，只能用大群体的或高人年的流行病学的调查方法，才能发现辐射损伤或危害的增加 。,辐射剂量防护简史,1991年，ICRP出版第60号出版物，国际放射 防护委员会1990年建议书；2007年，ICRP出版第103号出版物，国际放射防护委员会2007建议书；,辐射剂量防护简史,从百余年来辐射对人类损伤简史的回顾中可以看出，造成人类损伤和死亡的辐射事故几乎都是由于错误的应用而造成的。所以，系统学习辐射防护的专业知识是非常必要的。,辐射剂量防护简史,本门课程知识体系,（国家教学指导委员会）,本课程的重点,1.电离辐射与物质相互作用2.辐射量(剂量学量、防护量)3.电离辐射对健康的影响(两种效应)4.辐射防护基本体系、辐射防护的基本任 务与目的，辐射防护基本标准5.外照射的防护（重点在X、n射线的外照 射防护)6.辐射监测的基本原理与方法,要求大家学好核辐射探测学课程的基础上进一步掌握射线与物质相互作用的原理。 只有很好地掌握了射线与物质相互作用的规律，才能很好地理解辐射效应、辐射剂量与辐射防护领域中的量及其单位、以及防护的基本方法和辐射监测的方法等。 学习时，应以能量的转移与吸收作为契入点，了解射线与物质相互作用的特点。,学习建议,第一章 电离辐射领域中常用的量和单位,第一节 描述辐射场的量,电离辐射场：电离辐射居留的空间。1、粒子数和辐射能粒子数N：发射、转移或接受的粒子数目，单位是1。粒子数密度n：n=dN/dV表征辐射场疏密程度，单位是m-3。辐射能R：发射、转移或接受的辐射粒子的能量（不包括静止能），单位是 J。,2、通量、注量和注量率（1）通量：表征辐射场中粒子或能量在时间上的频繁程度。 粒子通量 ，s-1 能量通量 ，J.s-1,（2）注量：表征辐射场的空间疏密程度。 特例：单向辐射场,da = dacos 定义： u=dN/ da 为单向辐射场的粒子注量。,一般情况：各向辐射场,定义：粒子注量： =dN/da，m-2 能量注量： =dR/da，J.m-2,为什么定义粒子注量时，要用一个小球体？,（3）注量率 粒子注量率： =d/dt=d2N/dadt，m-2s-1 *为粒子通量密度： 能量注量率 ： =d/dt=d2R/dadt，J.m-2.s-1,1MeV=1.62 x 10-13 J,一个各向同性的点源的活度为A（Bq）,能量为hv1（MeV）的射线的产额为n1，能量为hv2（MeV）的射线的产额为n2。设源对射线的自吸收及空气的吸收和散射作用可以忽略。求距离点源r米处光子的注量率和能量注量率。,3.角分布和辐射度角分布：描述粒子入射方向的分布。,问：沿某立体角方向的粒子注量角分布为 ，某面积元da垂直该立体角方向。则穿过该面积元da的单位立体角内的粒子数为？,辐射度：注量率的角分布辐射度p： p=,单位：m-2.sr-1.s-1,能量辐射度r：,单位：w. m-2.