放射性测量单位及核辐射防护ppt课件 (2).ppt

1 核辐射测量方法 2 第三章放射性测量单位与核辐防护 第一节放射性测量常用单位第二节标准源与标准模型第三节核辐射防护简述 3 第三节核辐射防护简述 1 生物效应产生的过程和机理 一 核辐射对人体的影响 电离辐射的能量转移过程 4 单链断裂 DNA损伤 分子水平 双链断裂 错误修复 可以实现无差错修复 5 细胞水平损伤 细胞死亡 间期死亡 增殖死亡 增殖死亡 间期死亡 增殖死亡 间期死亡 间期死亡 功能障碍结构改变 增殖死亡 6 细胞水平损伤 细胞变异 modification 异常细胞克隆 细胞转化 癌症 transformation cancer 变异 7 细胞凋亡 apoptosis 变异细胞的程序性死亡 programmeddeath 镜下表现 胞核浓缩 断裂凋亡小体机理 P53基因激活自我致死程序是变异细胞免于患癌的重要机制 8 细胞凋亡 apoptosis 9 生物效应产生的过程和机理 10 电离辐射所致生物效应的分类 躯体效应 somaticeffects 定义 发生在受照者本人身上的效应 依据效应发生的个体 遗传效应 hereditaryeffects 定义 发生在受照者后代身上的效应 11 关于遗传效应 由生殖细胞的变异引起 辐射照射引起的遗传效应没有特异性 迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传效应的发生 12 电离辐射所致生物效应的分类 依据效应发生的时期 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 早期效应 earlyeffects 受到照射后数周之内发生的效应 晚发效应 Lateeffects 受到照射后数月以后发生的效应 13 关于早期效应 日本核临界事故 99 09 30 事故发生时的位置图 S氏 10Gy 20分钟后感觉麻木 呕吐 腹泻 O氏 17Gy 意识丧失 呕吐 腹泻 淋巴细胞数 14 关于晚期效应的潜伏期 日本原爆受害者肿瘤发生率随时间的变化 0 10年 20年 30年 40年 白血病 白血病之外的肿瘤 2年 15 辐射致癌的潜伏期 ICRPPubl 60 1990 16 电离辐射所致生物效应的分类 确定性效应 deterministiceffects 随机性效应 stochasticeffects 依据效应 剂量关系分类 有剂量阈值 无剂量阈值 效应的严重程度与剂量成正比 发生几率与剂量成正比 严重程度与剂量无关 17 确定性效应与随机性效应 剂量 剂量 几率 严重程度 阈值 随机性效应 确定性效应 18 确定性效应 急性放射病定义 人体一次或短时间内分次受到大剂量照射引起的全身性疾患 外照射 1Gy 19 急性放射病症状与剂量的关系 20 对造血组织影响 血细胞寿命 21 生殖系统的影响 男性 女性 22 皮肤的放射损伤 23 眼组织的放射损伤 症状与阈值 24 随机性效应 辐射致癌 癌症的概念与起源癌症 cancer 增生失控并侵入周围组织或向远隔部位转移的恶性肿瘤 致癌因子 carcinogen 能使正常细胞转变为恶性细胞最后发展为癌症的因子化学因素物理因素病毒机体遗传特性 激素水平 环境因素 生活因素 25 癌症的多阶段发生学说 multi stage 始动期 initiation 原癌基因的激活 抑癌基因的失活淘汰机制 DNA修复 免疫系统的识别监视消除癌症是否出现和何时出现 26 人类辐射致癌的分析方法 流行病学 epidemiology 对人群中某种疾病的时间 空间分布及其影响因素的研究 癌症危险 危险 risk 某种有害效应发生的概率发病率 incidence 死亡率 mortality 27 人类的放射性癌症 radiogeniccancer 28 辐射致癌危险系数 危险系数 riskcoefficient 危险度 单位剂量照射引起的危险12种癌症 一般公众 5 10 2Sv 1职业照射 4 10 2Sv 1 29 小剂量刺激效应 hormesis 定义 低剂量照射可以刺激某些细胞功能 提高机体自然防御功能的现象 机制 刺激DNA修复酶 免疫学机制 30 2 人类受到的辐射照射和水平 第三节核辐射防护简述 一 核辐射对人体的影响 人类受到照射的辐射源有两类 即天然辐射源和人工辐射源 在地球上生命体的形成和人类诞生及生活的整个历史的各个阶段中 每时每刻都受到宇宙射线和地球环境中原始存在的放射性物质发射出射线的照射 这种天然放射性是客观存在 通常称之为天然本底照射 天然本底照射是迄今人类受到电离辐射照射的最主要来源 近半个世纪以来 由于医疗照射及核能核技术的开发与应用 以及核动力生产 核试验等 产生了不少新的放射性物质和辐射照射 这类辐射照射称之为人工辐射源照射 31 2 人类受到的辐射照射和水平 1 天然辐射 naturalexposure 来自于天然辐射源的电离辐射 宇宙射线 存在于地球上的天然放射性核素 宇生核素 cosmogenic 3H 14C 7Be 22Na原生核素 primordial 三大放射系 钾40238U 232Th 235U 第三节核辐射防护简述 一 核辐射对人体的影响 32 氡 radon 226Ra222Rn 33 人体也是一个小放射源 摄入途径 食物 饮水 呼吸核素种类 40K 14C 87Rb 氡子体我国标准成人40K 4 11 105 min14C 1 93 105 min 34 天然辐射所致的年平均有效剂量 UNSCEAR2000report 35 2 人为活动引起天然辐射照射增加 医疗照射 透视 CT等核试验 原子弹爆炸等核工业 铀矿冶炼 核能生产航空 宇宙射线照射燃煤 燃煤发电建材成分的改变 煤渣 粉煤灰的再利用天然石材的利用 2 人类受到的辐射照射和水平 一 核辐射对人体的影响 36 医疗照射 全世界医用X射线检查的频率 有效剂量和集体剂量 1991 1996 37 大气层核试验是环境中人工辐射源对全球公众产生照射的最主要源因 核试验在大气中形成的人工放射性物质最初大多进入大气层的上部 然后从大气层上部缓慢地向大气层下部转移 最终降落到地面 称之为落下灰 当落下灰的各种放射性核素存在于地面空气时 可通过吸入而引起内照射 当其沉降于植物上或土壤中时 则可通过外照射和食入引起内照射 核试验始于1945年 1954年 1958年及1961 1962年间曾在大气中进行过大量的核试验 最后一次是在1980年10月 这期间共进行了543次大气层中的核试验 440Mt当量 地下核试验所造成环境的污染较小 但到1998年仍在进行地下核试验 地下核试验共进行了1876次 90Mt当量 核试验 38 世界主要核国家核试验次数统计 39 核试验产生的几百种放射性核素中 多数产量很少 且在很短时间内已全部衰变 对世界居民的有效剂量负担贡献大于1 的只有7种 按对人体照射水平的递减顺序 它们是 14C 137Cs 95Zr 90Sr 106Ru 144Ce和3H 但从1965年起剩余累积沉积中主要的核素是137Cs和90Sr 落下灰对居民的照射水平 因居住地所处的纬度而异 南半球居民受到的照射要比北半球低 后页表列出了核试验给生活在南 北温带及全世界居民造成的有效剂量负担值 核试验对居民照射的主要途径是食入 其次是外照射 1980年底前由大气核试验造成的集体有效剂量负担总计为3 107人 Sv 相当于当今世界人口额外受到大约4年的天然本底辐射的照射 就核试验引起的人均年剂量而言 1963年最大 相当于天然辐射源所致平均年剂量的7 1966年则下降为2 左右 目前已低于1 40 大气层核试验产生的放射性核素的年平均有效剂量 单位 Sv a 包括在全球扩散的3H和14C的贡 41 根据国际原子能机构2001年5月3日发布的数据 截止2000年底 全世界共有438台核电机组在运行 总装机容量为51327MWt 核电运行经验达9819堆年 2003年 全世界核发电量达24475亿千瓦小时 3台新机组开工建设 在建机组数为31台 核电约占全世界电力供应的17 83 的装机容量在工业化国家 共有包括法国 日本 德国 乌克兰 瑞典 西班牙 比利时等在内的17个国家的核电比例超过25 其中法国最高为76 4 核能生产 42 43 用核反应堆生产电能是以核燃料循环为先决条件的 核燃料循环包括 铀矿石的开采和水冶 转变成不同的化学形态 235U同位素含量的富集 燃料元件的制造 通过核反应产生能量 受照燃料的贮存和后处理 乏燃料中易裂变和有用物质的循环利用和回收 核燃料循环不同阶段 不同设施之间放射性物质的运输 最后 还要对放射性废物进行处置 44 虽然 核动力生产中产生的所有人工放射性核素几乎都存留在受照过的核燃料中 但是上述循环的每一环节都会少量放射性物质被释放入环境 由于其中大多数放射性核素的半衰期较短 在环境中的迁移速率较低 因此释放到环境的放射性物质多半只在局部或本地区产生影响 当然也有一些半衰期很长或在环境中弥散较快的放射性核素可分布到全球从而在世界范围内使人类和环境受到照射和污染 后页表列出核燃料循环的放射性释放对局部和区域公众的集体有效剂量 45 核燃料循环的放射性释放对局部和区域公众的集体有效剂量 46 下表给出按现有的技术水平 核电生产持续到2500年时由核燃料循环所致的年集体有效剂量和人均有效剂量的预计值 可见1980年由于核能生产所致的人均当量剂量只及天然辐射源照射水平的0 005 即使到2500年也不过是天然辐射源照射水平的1 表核电生产持续到2500年时年人均当量剂量预计值 年核发电量预计值 GW e a 年集体有效剂量 人 Sv 世界人口 109人 年人均当量剂量 47 不同情況下的吸收劑量 圖片來源 英國國家放射防護局出版的 LivingwithRadiation 一九九八年 48 后页表给出了全球人口由于各种辐射源引起的照射剂量的比较 为了对辐射照射水平有一个完整了解 在此表中还列入了职业照射等非环境辐射所致的照射水平 人类除了受到上述三种主要人工辐射源的照射外 还受到由于工业技术发展造成的增大了的天然辐射源的照射 例如 燃煤发电 磷肥生产造成的环境放射性污染 空中旅行 宇宙航行导致额外的宇宙射线照射等 以及各种消费品 例如夜光钟 表 含铀 钍的制品 某些电子 电气器件等 的人工辐射源的照射 不过 由这些人工辐射源所致的世界居民的集体有效剂量负担与天然辐射源所致的相比 一般都很小 总计不过天然辐射源的1 各种辐照源引起的照射剂量 49 表2000年天然和人工源所致年均个人有效剂量 公众所受辐射照射比例 1993年 51 1 吸收剂量 D 定义 单位质量受照射物质所吸收的平均电离辐射能称为吸收剂量 第三节核辐射防护简述 二 剂量当量限值 法定单位 戈瑞1戈瑞 1焦耳 千克1Gy 1J kg曾用单位 拉德1rad 0 01Gy 52 吸收剂量1戈瑞 1焦耳 千克 时的能量效应 1 水温升高 比热4 2 103J 千克度 1kg水物质吸收剂量1Gy水温度上升1 4 2 103 2 4 10 4C 2 转化为物体的动能mD 1 2 mv2运动速度v 1 4m s 3 转化为物体的势能mD mgh上升高度h 0 1m 剂量 实际上是单位物质吸收电离辐射能大小的一种量度 吸收剂量大 生物体受到的损害大 53 2 剂量当量 H 意义 表示电离辐射引起的生物效应的大小 第三节核辐射防护简述 二 剂量当量限值 Q 电离辐射的品质因数生物放大效应D 吸收剂量 戈瑞 N 所有其它修正因子的乘积 对外照射 N 1 法定单位 希沃特1希沃特 1焦耳 千克1Sv 1J kg曾用单位 雷姆1rem 0 01Sv 0 01J kg 54 电离辐射的品质因数Q数值 55 剂量限值见下表 在表中规定的5年时间由审管部门批准指定期间 一定要注意不能作任何超出原定期限的追溯性的平均 3 剂量限值 表剂量限值 坑道或矿井中 氡的最大允许浓度为3 7Bq L 56 放射性活度 A 吸收剂量 D 剂量当量 H 吸收剂量 D 1戈瑞 1焦耳 千克1Gy 1J kg 放射源活度 A 1贝克 1次核衰变 秒 剂量当量 H H QDN1希沃特 1焦耳 千克 三者意义和区别 任何物质 有机体 57 第三节核辐射防护简述 三 防护基本原则和防护措施 1 辐射防护法规 标准 法规 是使辐射防护管理工作纳入法制管理轨道的保障标准 是开展辐射防护监测与评价的科学依据 58 辐射防护领域的国际组织 国际放射防护委员会 ICRP InternationalCommissiononRadiologicalProtection 性质 非官方 非营利的国际学术团体地位 作用 其出版物是各国制定法规的依据和参考 但不具有法规性质 我国发展历史 60年代 技术管理70年代 行政管理80年代 法制管理 放射性同位素与射线装置放射防护条例 发布单位 国务院发布时间 1989年10月24日性质 法律地位最高的专门法规 辐射防护法规体系存在的问题 法规性质的文件 放射性同位素与射线装置放射防护条例 民用核设施安全监督管理条例 中低水平放射性废物处置的环境政策 问题 目前没有作为法规体系的龙头 法律 辐射防护标准 标准 是对重复性事物和概念所做的统一规定 国家标准 GB 制定 国务院标准化行政主管部门制定编制计划 组织草拟 统一审批 标号 发布 现行国标 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB18871 2002 国家质量监督检验检疫总局发布 62 现行辐射防护标准 辐射防护的目的 防止确定性效应的发生 减少随机性效应的发生率 使之达到可以接受的水平 63 1 实践的正当化 justificationofpractice 2 防护的最优化 optimizationofradiationprotection 可合理做到的尽量低的原则 ALARA aslowasreasonablyachievable 3 剂量限值 doselimits 三 防护基本原则和防护措施 2 辐射防护的基本原则 第三节核辐射防护简述 剂量限值 剂量限值为内外照射之和 但不包括天然本底照射和医疗照射 65 1 时间防护累积剂量与受照时间成正比措施 充分准备 减少受照时间 2 距离防护剂量率与距离的平方成反比措施 远距离操作 外照射防护三原则 3 屏蔽防护 屏蔽材料选择的一般原则 66 对开放源的防护 放射性物质进入体内的途径