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辐射防护基础知识 放射性衰变和电离辐射电离辐射对人体的危害辐射防护常用量基本概念及其单位辐射防护目的 要求和标准辐射防护基本方法辐射防护监测 1 致 电离辐射 中子放射性衰变的基本规律指数衰减规律衰变常数 半衰期 平均寿命放射性活度A 2 常用辐射类型及其特征 射线He核 由两个质子和两个中子组成 电荷数为 2 质量数4 天然的 粒子来源于较重原子核自发衰变 射线原子核发射的 射线有两类 射线及 射线 X和 射线X射线和 射线都是一定能量范围的电磁辐射 静止质量为零 不带电荷 单个光子的能量与辐射的频率成正比 X射线来源于核外电子的跃迁 射线来源于原子核本身退激或粒子的湮灭辐射 中子原子核组成成分之一 不带电荷 质量数为1 自由中子不稳定 通过 衰变 生成质子 电子和反中微子 半衰期为10 6min 3 日常生活中所遇到的射线 来源 天然辐射是人类的主要辐射来源 4 5 正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量 6 人工辐射的主要来源 医疗照射放射诊断 放射治疗 核医学核电站核燃料生产 反应堆运行 后处理核试验放射性落下灰其他 医疗辐射是最大的人工辐射来源 各种人工放射性核素 大约80 用于医学目的 7 辐射的作用过程 基础 电离和激发 改变原子或分子的状态 从而导致细胞功能或遗传结构的变化 辐射的生物效应的特点 很低的吸收能量就能引起高的生物效应 短暂作用引起长期效应 8 低吸收能量引起高生物效应以6Gy剂量的急性照射为例 它可以致人死亡 但是此时吸收的能量如果全部转换为热能 却只能使组织的温度升高0 00l4 9 短暂作用引起长期效应物理阶段 从10 18秒 10 12秒 此时电离粒子穿过原子 同原子的轨道电子相互作用 通过电离和激发发生能量沉积 物理化学阶段 从10 12秒 10 9秒 从原子的激发和电离引起分子的激发和电离 分子变得很不稳定 极易发生反应形成自由基 化学阶段 从10 9秒 1秒 此时自由基扩散并与关键的生物分子相作用 形成分子损伤生物阶段 从秒延续到年 分子损伤逐渐发展表现为细胞效应 如染色体畸变 细胞死亡 细胞突变等 最终可能造成机体死亡 远期癌变以及后代的遗传改变等 10 影响辐射生物学作用的因素 物理因素辐射品质 不同种类和不同能量的射线有不同的生物效应 辐射剂量 剂量 效应关系中的决定因素剂量率 剂量率越高 辐射效应越显著 剂量率在0 1Gy h到1Gy min之间这种关系明显 照射部位和面积照射的几何条件内照射情况下的生物效应还取决于 进入体内的放射性核素的种类 数量 它们的理化性质 在体内沉积的部位以及在相关部位滞留的时间 11 影响辐射生物学作用的因素 生物因素不同生物种系对辐射的敏感性不同不同年龄对辐射的敏感性不同不同组织或器官对辐射的敏感性不同 12 电离辐射生物效应分类 依据效应发生的个体躯体效应遗传效应依据效应发生的时期早期效应晚期效应依据效应 剂量关系分类确定性效应随机性效应确定性效应 有剂量阈值 严重程度与剂量成正比随机性效应 无剂量阈值 发生概率与剂量成正比 严重程度与剂量无关 13 辐射作用人体的方式 外照射 是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射 包括均匀全身照射 局部受照 内照射 存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射称为内照射 放射性核素的体表沾染 是指放射性核素沾染于人体表面 皮肤或粘膜 沾染的放射性核素对沾染局部构成外照射源 同时尚可经过体表吸收进入血液构成体内照射 14 辐射剂量与辐射防护中常用量 照射量比释动能吸收剂量当量剂量有效剂量待积当量剂量与待积有效剂量待积当量剂量待积有效剂量集体当量剂量与集体有效剂量集体当量剂量集体有效剂量 15 有效剂量当所考虑的效应是随机效应时 在全身受到不均匀照射的情况下 人体所有组织或器官的加权后的当量剂量之和 WT 组织T的权重因子 HT 器官或组织的当量剂量有效剂量表示了在非均匀照射下随机性效应发生率与均匀照射下发生率相同时所对应的全身均匀照射的当量剂量 有效剂量也表示了为身体各器官或组织的双叠加权的吸收剂量之和 16 在辐射防护领域内 当量剂量和有效剂量是评价在远低于确定性效应阈值的吸收剂量下 发生随机性效应概率的依据 使辐射防护走向定量化 17 辐射防护目的 要求和标准 辐射防护的目的和任务辐射防护的基本原则辐射防护标准及其安全评价剂量限制体系 18 辐射防护已成为核科学领域中一个重要分支 是专门研究防止电离辐射对人体危害的综合性边缘学科 19 辐射防护的目的与任务辐射防护和核安全的目的是防止有害的确定性效应 并限制随机性效应的发生概率 使它们达到被认为可以接受的水平 辐射防护和核安全的基本任务 既要保护从事放射工作者本人和后代以及广大公众乃至全人类的安全 保护好环境 又要允许进行那些可能会产生辐射的必要实践以造福于人类 20 辐射防护基本原则 1 实践和干预的正当性对于一项实践 只有在考虑了社会 经济和其他有关因素之后 其对受照个人或社会所带来的利益足以弥补其可能引起的辐射危害时 该项实践才是正当的实践的利益 付出的代价利益 社会的总利益代价 社会的总代价 经济 健康 环境 心理等 21 辐射防护基本原则 2 剂量限制和潜在照射危险限制剂量约束和潜在照射危险约束应对个人受到的正常照射加以限制 以保证由来自各项获准实践的综合照射所致的个人总有效剂量和有关器官或组织的总当量剂量不超过标准中规定的相应剂量限值 应对个人所受到的潜在照射危险加以限制 使来自各项获准实践的所有潜在照射所致的个人危险与正常照射剂量限值所相应的健康危险处于同一数量级水平 对于一项实践中的任一特定的源 其剂量约束和潜在照射危险约束应不大于审管部门对这类源规定或认可的值 并不大可能导致超过剂量限值和潜在照射危险限值的值 对任何可能向环境释放放射性物质的源 剂量约束还应确保对该源历年释放的累积效应加以限制 使得在考虑了所有其他有关实践和源可能造成的释放累积和照射之后 任何公众成员 包括其后代 在任何一年里所受到的有效剂量均不超过相应的剂量限值 22 利益和代价在群体分布的不一致性 满足了正当化和最优化 还必须对个人当量剂量进行限制 剂量限值应当只适用于实践的控制 超出剂量限值将使指定的实践带来附加的危险 而这种危险可以合理地描述为正常情况下 不可接受 的 实际的剂量 响应关系不存在一个阈值 不能作为防护体系严格程度的唯一度量 不是 安全 与 危险 的分界线 23 辐射防护基本原则 3 防护与安全的最优化ALARA原则 AsLowAsReasonablyAchievable对于来自一项实践中的任一特定源的照射 应使防护与安全最优化 使得在考虑了经济和社会因素之后 个人受照剂量的大小 受照射的人数以及受照射的可能性均保持在可合理达到的尽量低水平 这种最优化应以该源所致个人剂量和潜在照射危险分别低于剂量约束和潜在照射危险约束为前提条件 并不是越低越好 而是综合考虑了多种因素后 照射水平低到可以合理达到的程度 24 辐射防护标准辐射防护需要关心两种类型的效应第一种是辐射的确定性效应包括主要因细胞丢失导致的组织或器官的功能丧失 如 红斑 坏死 这些效应由大剂量照射引起 并且对它们来说存在有阈剂量 其效应的严重程度随剂量大小而异 第二种是在照后很久才显现出来的各种随机性效应包括癌症危险的增加以及由动物实验研究结果所推论的遗传疾患的增加 这些随机性效应看来没有阈剂量存在 并且可能于小辐射剂量照射 1Gy的很小一部分 之后发生 而且其发生几率与受照剂量的大小有关 25 辐射防护标准中的一些重要概念两类活动实践 通过选择而承担的一种会引起总剂量增加的人类活动 核医学手段的应用 建立核电厂是实践的例子 干预 为了降低照射而针对辐照所采取的一种活动 对现有住房进行降氡改造是干预的例子包括主要因细胞丢失导致的组织或器官的功能丧失 如 红斑 坏死 这些效应由大剂量照射引起 并且对它们来说存在有阈剂量 其效应的严重程度随剂量大小而异 实践与干预都需符合正当性原则 其防护也应符合最优化原则 干预的途径 源 途径 人 26 辐射防护标准中的一些重要概念两种评价源相关评价 关心来自单个源的照射 源相关评价使得有可能判断某个实践或干预是否可以带来足够的利益 是否已经采取各自合理的步骤来减少源所产生的照射 因此它便于进行实践和干预的正当性判断和源水平上的防护最优化分析 人相关评价 关心多个源对单个人的照射通常需要把上述两种不同评价方法结合起来采用 27 辐射防护标准和各种限值基本限值有效剂量限值当量剂量限值次级限值内外混合照射导出限值管理限值参考水平剂量限值的安全评价 28 有效剂量限值和当量剂量限值 GB18871 2002 IAEANo115 ICRP60 29 外照射防护的基本原则尽量减少或避免射线从外部对人体的照射 使之所受照射不超过国家规定的剂量限值 内外照射的特点 30 外照射防护的基本方法 外照射