放射性基础知识与辐射防护ppt课件.ppt

放射性基础知识与辐射防护 对辐射及防护与安全基础知识有一个概念性的了解 目的 1 辐射防护的含义 1 什么是辐射 从某种物质中发射出来的波或粒子 热辐射 核辐射等 2 辐射的分类 非电离辐射 能量小于10eV 如紫外线 可见光 红外线和射频辐射 电离辐射 能量大于10eV 如X射线 射线 中子 射线 射线等 第一节前言 绪论 3 什么是电离辐射 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 能通过初级过程或次级过程引起电离的带电粒子或不带电粒子 4 常见的电离辐射 放射性衰变基本规律 原子核是一个量子体系 核衰变是一个量子跃迁过程 对一个特定的放射性核素 其衰变的精确时间是无法预测的 但对足够多的放射性核素的集合 其衰变规律是确定的 并服从量子力学的统计规律 5 为什么对辐射 电离辐射 要进行防护 电离 激发 损伤 修复 辐射 原子 分子 组织 器官 机体损伤 确定性效应 随机性效应 2 辐射防护简史 1895 伦琴 Roentgen 发现X射线 伦琴NobelPrizein1901 世界上第一张X射线照片 1896 贝克勒尔 Becquerel 发现铀 Uranium 发现了天然放射性 NobelPrizein1903 1898 居里夫妇发现钋 Polonium 和镭 Radium 同位素的工业应用 NobelPrizein1903and1911 1898 卢瑟福 Rutherford 发现了 粒子 法国化学家维拉尔发现 射线 1932 查德威克 Chadwick 发现中子 3 辐射防护的基本任务和目的 基本任务 1 允许可能产生辐射的实践 2 保护人员 后代 环境 目的 1 防止有害的确定性效应 2 限制随机性效应的发生率 合理尽可能低 ICRP Publication InternationalCommissiononRadiologicalProtection国际放射防护委员会ICRU Report InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements国际辐射单位与测量委员会UNSCEARUnitedNationsScientificcommitteeontheEffectsofAtomicRadiation联合国原子辐射效应科学委员会IAEA SafetySeries InternationalAtomicEnergyAgency国际原子能机构ISOInternationalStandardizationOrganization国际标准化组织 NCRP Report Handbook NationalCouncilonRadiationProtectionandMeasurements辐射防护与测量国家委员会 美 BEIRcommitteeontheBiologicalEffectsofIonizingRadiations电离辐射生物效应委员会 美 ANSIAmericanNationalStandardInstitute美国国家标准NRPBNationalRadiologicalProtectionBoard国家放射防护委员会 英 第二节原子核与放射性 电磁力将原子核与电子结合 核力将核中质子与中子结合 核力 电磁力核力是短程力 一 现代原子结构 核与电子处于不同的能量状态 能级结构 原子半径 10 10m原子核半径 10 14m 核素 具有确定质子数和中子数的原子核的一种统称 核素及符号表示 同位素 质子数相同而中子数不同的核素 放射性核素 能自发地发射各种射线或粒子的核素 二 原子核衰变及衰变规律 放射性 原子核衰变 原于核由于自发地放出某种粒子而转变为新核的变化过程 放射性 原子核自发地发射各种射线或粒子的现象 从母核中射出的4He原子核 粒子得到大部分衰变能 238U 4He 234Th 放射性母核 基本衰变 衰变 放射性衰变及衰变规律 发生原因 母核中子或质子过多 质子转变成中子 并且带走一个单位的正电荷 中子转变成质子 并且带走一个单位的负电荷 基本衰变 衰变 电子俘获 7Be 7Li 基本衰变 衰变 基本衰变 衰变 衰变特点 1 从原子核中发射出光子2 常常在 或 衰变后核子从激发态退激时发生3 产生的射线能量不连续4 可以通过测量光子能量来鉴定核素种类类别 半衰期 T1 2 定义 一定量的某种放射性原子核衰变至原来的一半所需要的时间 经过n个半衰期后 未发生衰变的放射性原子核数目是原有的1 2n 放射性衰变规律 放射性衰变基本规律 1 指数衰减规律N N0e tN0 t 0 时放射性原子核的数目N 经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目 放射性原子核衰变常数大小只与原子核本身性质有关 与外界条件无关 数值越大衰变越快 N N0e t 电离辐射直接或间接使介质发生电离效应的带电或不带电的射线或粒子 能量 keV x n p 裂变碎片 介子等 非电离辐射紫外线 红外线 微波等 这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生电离效应 eV量级移动电话800 1800MHz 0 01eV 没有电离作用 三 电离辐射的来源 1MeV的粒子穿透物质能力 1页 60页 本 铅 n 4580本 射线穿透物质能力 射线穿透人体皮肤情况 第三节电离辐射的生物效应 1原子核裂变或聚变时可以放出巨大的能量 既可造福人类 也可能对环境和人类产生危害 2核辐射同物质相互作用的过程是能量和动量传递的过程 没有能量和动量传递就没有作用 3通常遇到的核辐射主要是对物质的电离作用 会对物体产生一系列的影响 人体也不例外 定义 电离辐射生物效应是研究核射线的能量传递给生物机体后引起的机体的变化和反应 即电离辐射的能量传递给生物机体后造成的后果 细胞死亡和细胞变异 间期死亡 大剂量照射时 处于分裂间期的细胞核遭到破坏立即死亡增殖性死亡 照射后 有丝分裂受到抑制 细胞增殖时死亡受照一段时间后死亡 细胞变异 受照后没有发生细胞死亡出现错误修复错误信息传给后代 影响辐射生物效应的因素 物理因素辐射类型 外照射 内照射 剂量率及分次照射 吸收剂量相同 剂量率越大 生物效应越显著 剂量相同 一次大剂量急性照射的效应大于分次慢照射 分次越多 各次照射间隔时间越长 生物效应越小 照射部位和面积 与受照部位对应的器官的敏感性有关 如全身5Gy 照射可能产生骨髓型急性放射病 照射局部可能不会出现临床症状 面积越大 效应越重 照射的几何条件 外照射时人受照姿势 在辐射场内的取向等 另外 内照射时核素种类 数量 理化特性 沉积和滞留特性等 生物因素不同生物种系的辐射敏感性种系的进化程度越高 机体结构越复杂 其辐射敏感性越高 使生物死亡50 所需要的吸收剂量称为LD50 表不同生物的LD50 个体不同的发育阶段不同阶段敏感性不同不同细胞 组织或器官的辐射敏感性不同骨髓 胃肠上皮 性腺较敏感 肌肉和骨组织不敏感 见WT表 二 分类与应用 依据效应发生的个体 1 躯体效应 somaticeffects 定义 发生在受照者本人身上的效应2 遗传效应 hereditaryeffects 定义 发生在受照者后代身上的效应 电离辐射所致生物效应的分类 依据效应发生的时期1 潜伏期 latentperiod 从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间2 早期效应 earlyeffects 受到照射后数周之内发生的效应3 晚发效应 Lateeffects 受到照射后数月以后发生的效应 早期效应 早期效应日本核临界事故 99 09 30 事故发生时的位置图 O氏 17Gy 意识丧失 呕吐 腹泻 淋巴细胞数 S氏 10Gy 20分钟后感觉麻木 呕吐 腹泻 晚期效应 1 癌症2 白內障3 不孕症4 突变5 萎縮效应6 寿命減短 当剂量小于2西弗时不会发生 当剂量小于1西弗时 发生白血病的几率与正常人无显著差別 1 癌症2 白內障3 不孕症4 突变5 萎縮效应6 寿命減短 1 癌症2 白內障3 不孕症4 突变5 萎縮效应6 寿命減短 晚期效应 1 癌症2 白內障3 不孕症4 突变5 萎縮效应6 寿命減短 大剂量对組织器官的伤害 造成新陈代谢失常 当急性剂量在0 2西弗到2西弗之间时 突变的几率是正常情況的2倍 1 癌症2 白內障3 不孕症4 突变5 萎縮效应6 寿命減短 1 癌症2 白內障3 不孕症4 突变5 萎縮效应6 寿命減短 晚期效应的潜伏期 白血病 白血病之外的肿瘤 日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化 0 2年 10年 20年 30年 40年 第四节常用辐射量和单位 国际辐射单位与测量委员会 InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements ICRU 1975年国际单位制单位 SI 1984年中华人民共和国法定计量单位 1 1放射性活度 activity A 定义 放射性核素在单位时间 dt 内发生核衰变的数目 dN A dN dt 单位 SI Becquerel Bq 1Bq 1s 1专用单位 居里1Ci 3 7 1010Bq1mCi 10 3Ci 3 7 107Bq1 Ci 10 3mCi 10 6Ci 比放射性活度 定义 单位质量或体积中放射性核素的放射性活度 单位 Bq kg Bq m3 Bq l 放射性活度与质量的关系 A N 0 693 T1 2 Q M NA Here Q 以克为单位的质量 g M 摩尔质量NA 阿伏伽德罗常数 6 02 1023mol 1 2照射量 exposure X 定义 光子 ray 在单位质量 dm 空气中释放出来的所有正负电子被阻止在空气中时 产生的同一符号的离子的总电荷量 dQ 单位 SI Ckg 1 曾用单位 伦琴 R1R 2 58 10 4Ckg 1 照射量率 exposurerate 定义 单位时间 dt 内的照射量 dX 单位 Ckg 1s 1 Rs 1 mRh 1 照射量率与放射性活度的关系 照射量率常数 取决于自身的衰变特性 光子的数目和能量 恒等于A 1mCi R 1m处的照射量率 可查表得出 对于点源 1 3吸收剂量 absorbeddose D 定义和单位 授予单位物质 dm 或被单位物质吸收 的任何致电离辐射的平均能量 dE 单位 J kg 1J kg 1Gy 1Gy 100rad 1 3吸收剂量 absorbeddose D 吸收剂量率单位时间 dt 内吸收剂量的增量 dD 空气中 1R 8 73 10 3Gy某组织中 Dtissue fm X fm转换因子 10 3Gy R E 0 2MeV以后 Dtissue 9 6 10 3 X Gy 吸收剂量与照射量的关系 定义 组织或器官的当量剂量是此组织或器官的平均吸收剂量与辐射权重因子的乘积 1 4当量剂量 equivalentdose HT 单位 J kg专用名称 Sievert Sv 辐射权重因子 Radiationweightingfactor WR 数值上 依据辐射在低剂量率时诱发随机效应的相对生物效应值选取的 性质 表征射线种类 能量与生物效应关系 旧名称 辐射品质因子 Q 辐射权重因子 WR 表ICRP103新建议书推荐的辐射权重因数 1 5有效剂量 effectivedose HE 定义