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文档简介

电离辐射安全防护基础及检测产品 培训 7 8 2011 1 目 录 核辐射基础知识 1 1 放射源的应用 3 3 RAE辐射仪表介绍 2 2 各类射线基础知识及区别各类射线基础知识及区别 放射线存在于整个大自然中 几乎在任何地方都有射线的存在 只是 射线的种类不一样而已 从射线分类来说 总体包括 阿尔法 射线 贝塔 射线 中子及x 伽玛 射线等 射线是由高速运动的氦原子核 2个质子和2个中子 组成的 通常也 称 粒子 衰变时大多数粒子能量在4 9MeV范围内 因 粒子质量 重 电离本领大 射程短 一般用普通纸张即可屏蔽住 射线是高速运动的电子流 有正负电子之分 负电子是稳定的 带有 一个单位的负电荷 正电子带有一个单位的正电荷 两种电子的静止 质量相同 其质量约为质子质量的1 1846 衰变时 粒子的能量一般 在几十KeV 几MeV间 在物质中的射程相对较弱 用有机玻璃或金 属铝屏蔽即可起到防护的作用 核辐射基础知识 各类射线基础知识及区别各类射线基础知识及区别 中子是原子核组成成分之一 它不带电荷 质量数为1 比质子略重 自由中子是不稳定的 它可以自发地发生变化 生成质子 电子和反 中微子 其半衰期为10 6分钟 因中子质量轻 而且不带电 只能靠 碰撞消耗能量 故多采用含氢类的物质屏蔽 X射线是波长介于紫外线 和 射线间的电磁辐射 波长小于0 1埃的称 超硬X射线 在0 1 1埃范围内的称硬X射线 1 10埃范围内的称软 X射线 实验室中X射线由X射线管产生 射线是波长短于0 2埃的电磁波 原子核衰变和核反应均可产生 射 线 射线具有比X射线还要强的穿透能力 核辐射基础知识 类型类型 射线射线 射线射线 射线射线 中子中子 符号符号 a a b b g g n 质量质量 原子质量单位原子质量单位 4 1 2000 0 1 电荷电荷 2 1 0 0 速度速度 慢慢 快快 非常快非常快 不等不等 电离能力电离能力 High 中等中等 低低 低低 穿透能力穿透能力 低低 中等中等 高高 高高 阻挡介质阻挡介质 纸纸 铝铝 铅铅 含氢类物质含氢类物质 核辐射基础知识 核辐射基础知识 什么是放射源 什么是放射源 放射源是指射性物质制成的能产生辐射照射 的物质或实体 放射源按其密封状况可分为 密封源和非密封源 核辐射基础知识 密封源 指密封在包壳里的或紧密地固结在覆盖层里密封源 指密封在包壳里的或紧密地固结在覆盖层里 并呈固体状态的放射性物质 并呈固体状态的放射性物质 如钴 如钴 60 铯 铯 137 铱 铱 192等等 非密封源 是指不满足密封源定义中所列条件的源 非密封源 是指不满足密封源定义中所列条件的源 也称非密封放射源物质 也称非密封放射源物质 如碘 如碘 131 碘 碘 125 锝 锝 99m等等 射线装置 指射线装置 指x射线机 加速器 中子发生器以及含放射线机 加速器 中子发生器以及含放 射源的装置 射源的装置 核辐射基础知识 放射性测量单位放射性测量单位 电离辐射剂量是用来度量电离辐射程度的单 位 随着辐射防护科学的发展 剂量 一词的 含义语来愈丰富 在我们公司的辐射仪表中 一般都会使用 R h 微仑每小时 Sv h等 剂量当量单位 核辐射基础知识 1 照射 剂 量 指X射线 射线在空气中产生电离作用的能力大小 专用单位是伦琴 简称 伦 符号为R 2 照射 剂 量率 是指单位时间里的照射 剂 量 常常以伦 小时 微伦 秒表示 符号分别 为R h 与 R S 或者写作Rh 1 与 RS 1 现在现场使用的测量 照射量率 的仪表 其单位是 Gy h 1 读作 微戈瑞每小时 照射 剂 量率通常是指场所X射线 射线的辐射强度 而不是人体受照射剂量 3 吸收剂量 这可以指人体受到电离辐射后吸收了多少能量 其专用单位是 戈瑞 简称戈 符 号为Gy 或毫戈瑞 mGy 微戈瑞 Gy 4 当量剂量 人体吸收剂量产生的效应 除了与剂量多少有关外 还与其它因素 比如辐射类 型 射线能量大小和照射条件 有关 因此要根据其它因素进行修正 修正后的吸收剂量叫 当 量剂量 5 有效剂量 人体受到照射时 常常是多个器官受到照射 器官不同 产生的效应也不同 所 以 要进一步细化为 有效剂量 当量剂量和有效剂量的单位都叫 希沃特 简称希 符号为Sv 常常用毫希 mSv 核辐射基础知识 剂量名称剂量名称 单位单位 SI单位单位 活度活度 居里 Ci 贝可 勒尔 Bq 1Ci 3 7 1010Bq 照射量照射量 伦琴 R 库仑 千克 C kg 1R 2 58 10 4C kg 吸收剂量吸收剂量 拉德 rad 戈 瑞 Gy 1Gy 100rad 剂量当量剂量当量 雷姆 rem 希 沃特 Sv 1Sv 100rem 核辐射基础知识 什么是辐射本底 什么是辐射本底 在人类所处环境周围 不可避免的都存在有 天然辐射 这不是一个有或无的现象 而只 有剂量多或少的区别 天然辐射主要有三种 来源 宇宙射线 陆地辐射源和体内放射性 物质 天然辐射源构成了 本底辐射 一 般简称为 本底 核辐射基础知识 14 284 天然辐射天然辐射 宇宙射线宇宙射线 宇生放射性核素宇生放射性核素 原生放射性核素原生放射性核素 由于有本底辐射 根据资料统计 从北京坐飞机到上海期间吸收的辐射剂量 大概是0 02mSv 而到医院做一次x光的检查 所受的剂量照射大概也是 0 02mSv左右 天然本底照射天然本底照射 人类活动引起天然辐射的增加人类活动引起天然辐射的增加 核辐射基础知识 天然和人工辐射水平天然和人工辐射水平 我国陆地天然本底我国陆地天然本底 0 55mSv 年年 我国某些高本底地区我国某些高本底地区 3 7mSv 年年 宇宙射线 地面 宇宙射线 地面 0 26mSv 年年 砖房砖房 0 4mSv 年年 食物食物 0 2mSv 年年 土壤 空气土壤 空气 0 5mSv 年年 乘飞机乘飞机 0 01mSv 小时小时 胸部透射胸部透射 0 02mSv 次次 血管造影血管造影 12mSv 次次 核电站周围核电站周围 0 01mSv 年年 吸烟吸烟20支支 天天 1mSv 年年 核辐射基础知识 类型类型 剂量水平剂量水平 mSv 看电视每天看电视每天2小时小时 0 01 mSv a 夜光表夜光表 0 02 mSv a 乘飞机乘飞机2000km 0 005mSv h 眼镜 局部 眼镜 局部 0 01 0 04mSv a 家用天然气 局部 家用天然气 局部 0 06 0 09mSv a 假牙 局部 假牙 局部 1 Sv a 吸烟每天吸烟每天20支 钋弹 支 钋弹 0 5 1 mSv a 诊断诊断X射线人均年有效剂量射线人均年有效剂量 0 3 CT人均单次有效剂量人均单次有效剂量 8 6 使用火力发电厂带来的照射使用火力发电厂带来的照射 0 005 核电站附近人均年有效剂量核电站附近人均年有效剂量 0 001 0 02 核设施附近人均年有效剂量核设施附近人均年有效剂量 0 001 0 2 过量放射线对人体的危害过量放射线对人体的危害 放射性通常是指具有一定能量的射线 它可以破坏细胞组织 从 而对人体造成伤害 射线强度和能量越大 受照时间越长 对人 体的伤害就越大 当人受到大量射线照射时 可能会产生诸如头 昏乏力 食欲减退 恶心 呕吐等症状 严重时会导致机体损伤 甚至死亡 但当人只受到少量射线照射 例如来自天然本底辐射 的照射和医疗检查照射 时 不会有不适应症状发生 也不会伤 害身体 国际辐射防护委员会 ICRP 认为 每1毫希的辐射剂 量会令人患致命癌症的机会增加1 20 000 核辐射基础知识 辐射的生物效应的特点辐射的生物效应的特点 1 很低的吸收能量就能引起高的生物很低的吸收能量就能引起高的生物效应效应 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 核辐射基础知识 2 短暂作用引起长期 短暂作用引起长期效应效应 a a 物理阶段 物理阶段 从从1010 18 18秒 秒 1010 12 12秒 此时电离粒子穿过原子 同原子的 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 轨道电子相互作用 通过电离和激发发生能量沉积 b b 物理化学阶段 物理化学阶段 从从1010 12 12秒 秒 1010 9 9秒秒 从原子的激发和电离引起分子的从原子的激发和电离引起分子的 激发和电离激发和电离 分子变得很不稳定分子变得很不稳定 极易发生反应形成自由基极易发生反应形成自由基 c c 化学化学阶段 阶段 从从1010 9 9秒 秒 1 1秒秒 此时自由基扩散并与关键的生物分子相此时自由基扩散并与关键的生物分子相 作用作用 形成分子损伤形成分子损伤 d d 生物生物阶段 阶段 从秒延续到年从秒延续到年 分子损伤逐渐发展表现为细胞效应分子损伤逐渐发展表现为细胞效应 如如 染色体畸变染色体畸变 细胞死亡细胞死亡 细胞突变等细胞突变等 最终可能造成机体死亡最终可能造成机体死亡 远远 期癌变以及后代的遗传改变等期癌变以及后代的遗传改变等 核辐射基础知识 按效应发生的个体按效应发生的个体 按效应表现情况按效应表现情况 按剂量按剂量 效应关系效应关系 大剂量照射的大剂量照射的 遗传效应遗传效应 确定性效应确定性效应 随机性效应随机性效应 躯体效应躯体效应 急性效应急性效应 急性放射病急性放射病 受照射远期发生的效应受照射远期发生的效应 白血病白血病 癌症癌症 白内障白内障 不育不育 特殊的躯体效应特殊的躯体效应 室内受照后室内受照后 胚胎和胎儿的效应 致死性效应胚胎和胎儿的效应 致死性效应 先天性畸形先天性畸形 生长发育缺陷生长发育缺陷 远期恶性疾病的诱发远期恶性疾病的诱发 基因突变基因突变 发生在性细胞发生在性细胞 遗传性疾病遗传性疾病 先天性畸形先天性畸形 生长发育障碍生长发育障碍 核辐射基础知识 一些确定性效应阈值一些确定性效应阈值 1 组组 织织 器器 官官 效效 应应 单次照射剂量阈值 单次照射剂量阈值 Gy 皮肤皮肤 红斑 红斑 X 暂时性脱发暂时性脱发 永久性脱毛永久性脱毛 5 8 3 5 7 造血系统造血系统 受照者受照者50 死亡 死亡 2 3 眼睛眼睛 晶体混浊 晶体混浊 X射线 射线 白内障 白内障 100 白内障 随访白内障 随访35年 年 2 7 5 5 睾丸睾丸 暂时性不育暂时性不育 永久性不育永久性不育 0 15 3 5 卵巢卵巢 不育不育 2 5 6 一些确定性效应阈值一些确定性效应阈值 2 组织器官组织器官 效效 应应 单次照射阈值单次照射阈值 Sv 多次照射的累积剂多次照射的累积剂 量的阈值 量的阈值 Sv 睾丸睾丸 精子减少精子减少 永久性不育永久性不育 0 15 3 5 无意义无意义 无意义无意义 卵巢卵巢 永久性不育永久性不育 2 5 6 0 6 0 眼晶体眼晶体 混浊混浊 视力障碍视力障碍 0 5 2 0 5 0 5 0 8 0 骨髓骨髓 血细胞暂时减少血细胞暂时减少 致死性再生不良致死性再生不良 0 5 1 5 无意义无意义 无意义无意义 外部辐射照射外部辐射照射防护的基本方法防护的基本方法 外照射护三外照射护三要素 要素 时间时间 距离距离 屏蔽屏蔽 核辐射基础知识 一一 时间防护时间防护 Time 累积剂量与受照时间成正比累积剂量与受照时间成正比 措施 充分准备措施 充分准备 减少受照时间减少受照时间 核辐射基础知识 二 二 距离防护距离防护 Distance 剂量率与距离的平方成反比 点源 剂量率与距离的平方成反比 点源 措施措施 远距离操作远距离操作 任何任何源不能直接用手操作 源不能直接用手操作 注意注意 射线防护 射线防护 26 284 核辐射基础知识 三 三 屏蔽防护屏蔽防护 Shielding 措施 措施 设置设置屏蔽体屏蔽体 屏蔽屏蔽材料和厚度的选择 材料和厚度的选择 辐射源的类型 射线能量 活度辐射源的类型 射线能量 活度 核辐射基础知识 当源强活度一定时 决定受照剂当源强活度一定时 决定受照剂 量大小的因素量大小的因素 1 受照剂量与受照时间成正比受照剂量与受照时间成正比 2 如果是点源的几何条件下时 受照如果是点源的几何条件下时 受照 剂量与距点源的距离成反比剂量与距点源的距离成反比 核辐射基础知识 根据GB 18871 2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标 准 的规定 对所有受到职业照射且照射剂量大于1mSv a 的人员 就有必要采用TLD 热释光 或直读式电子剂量报 警仪 DoseRAE 2等 来进行当量剂量监测 国际基本安全标准的剂量限值主要如下 限值不包括天然本 底和医疗照射 剂量限值剂量限值 5年平均值年平均值 毫希毫希 年年 其中任一年值其中任一年值 毫希毫希 年年 职业照射职业照射 20 m Sv 年 年 50 m Sv 年 年 公众照射 公众照射 1 m Sv 年 年 核辐射基础知识 放射性危险区域划分 剂量 剂量 活动活动 可滞留时间可滞留时间 环境本底环境本底 50urem h 无限制无限制 无限制无限制 10mrem h 一般人群受限制进入 地带中人员可直一般人群受限制进入 地带中人员可直 接回家冲洗接回家冲洗 12小时小时 100rem h 禁止进入 进入者需告知具有生命危险禁止进入 进入者需告知具有生命危险 核辐射基础知识 100rem h 10rem h 1rem h 100mrem h 10mrem h 50urem h 核辐射基础知识 射线检测原理 射线检测原理 1 盖革计数器 GM管 具有两个电极的圆筒状容器 充有惰性气体和 猝灭气体 如CL2等 电极间加电压 它的工作电压高 出现多次电 离过程 因此输出脉冲的幅度很高 可以不经放大直接被记录 它只能 测量粒子数目而不能测量能量 完成一次脉冲计数的时间较长 核辐射基础知识 2 闪烁计数器通过带电粒子打在闪烁体上 使原子 分子 电离 激发 在退激 过程中发光 经过光电器件 如光电倍增管 将光信号变成可测的电信号来测量核辐 射 闪烁计数器分辨时间短 效率高 还可根据电信号的大小测定粒子的能量 碘化 铯CsI Tl 晶体属于无机闪烁体 对电子 辐射灵敏 发光效率高 有较好的能量分 辨率 但光衰减时间较长 塑料有机闪烁体的光衰减时间短 2 3纳秒 快塑料闪烁 体可小于1纳秒 常用在时间测量中 它们对带电粒子的探测效率将近百分之百 核辐射基础知识 3 半导体探测器 辐射在半导体中产生的载流子 电子和空穴 在反向偏压电场下 被收集 由产生的电脉冲信号来测量核辐射 常用硅 锗做半导体材料 主要有三种类型 在n型单晶上喷涂一层金膜的面垒型 在电阻率较高的 p型硅片上扩散进一层能提供电 子的杂质的扩散结型 在p型锗 或硅 的表面喷涂一薄层金属锂后并进行漂移的锂漂移 型 高纯锗探测器有较高的能量分辨率 对 辐射探测效率高 可在室温下保存 应用广 泛 砷化镓 碲化镉 碘化汞等材料也有应用 核辐射基础知识 三类检测原理的比较 GM计数管的 能量响应特性差 探测效率低 但电子线路简单 成本较低 闪烁体探测器的灵敏 度高 能量响应好 质量轻 携带方便 但自身本 底较高 半导体探测器属于一种新型的x 射线探 测器 具有能量响应好 体积小等优点 核辐射基础知识 核技术应用领域核技术应用领域 密封源 密封源 指密封在包壳里的或紧密地固结在覆指密封在包壳里的或紧密地固结在覆 盖层里并呈固体状态的放射性物质 盖层里并呈固体状态的放射性物质 非密封源 非密封源 是指不满足密封源定义中所列条件是指不满足密封源定义中所列条件 的源 也称非密封放射源物质 的源 也称非密封放射源物质 射线装置 射线装置 指指x射线机 加速器 中子发生器射线机 加速器 中子发生器 以及含放射源的装置 以及含放射源的装置 常见放射源数量所占比例常见放射源数量所占比例 2 2 29 29 48 48 5 5 16 16 Ir 192 Ir 192 Co 60 Co 60 Cs 137 Cs 137 中子源中子源 其它 其它 Co 60 放射源示意图放射源示意图 Ni转化为转化为 60Co 高活度的高活度的60Co 颗粒颗粒 不锈钢挡版不锈钢挡版 双层不锈钢双层不锈钢 含低 含低C 合金包壳合金包壳 辐射工业应用辐射工业应用 辐照室辐照室 探伤机探伤机 密度计密度计 核子称核子称 测厚仪测厚仪 料位计料位计 密度水分仪密度水分仪 测井测井 辐照装置辐照装置 辐射交联热缩套管辐射交联热缩套管 辐照小麦原冬辐照小麦原冬3 3号号 伽马探伤装置 定向 伽马探伤装置 定向 源不离开装置 屏蔽 源不离开装置 屏蔽 有快门结构有快门结构 定向探伤 定向探伤 源通过气压装置移到曝光位置源通过气压装置移到曝光位置 伽马探伤装置伽马探伤装置 周向伽马探伤 周向伽马探伤 源从容器中发射出来源从容器中发射出来 采用遥控设备采用遥控设备 源在曝光期间无屏蔽源在曝光期间无屏蔽 可手动或自动操作可手动或自动操作 工业探伤源 工业探伤源 100100居里的居里的IrIr 192192或硒或硒 7575 源源 工业探伤源的容器工业探伤源的容器 工业探伤放射源工业探伤放射源 X X射线探伤设备射线探伤设备 三个主要部件 三个主要部件 X线管线管 控制板控制板 高压电缆高压电缆 管道爬行器管道爬行器 特殊应用 特殊应用 陆上管道陆上管道 海底管道 采用外部辐射源提供海底管道 采用外部辐射源提供 走走 停的信息 外部控制源一般采用居里级停的信息 外部控制源一般采用居里级Cs 137 密度测量仪密度测量仪 通过探测器测量穿过被检查物质的射线通过探测器测量穿过被检查物质的射线 量 典型采用量 典型采用GBq的的137Cs 探测器 接探测器 接 受器 受器 物质流向物质流向 开关控制器开关控制器 屏蔽体屏蔽体 包壳 包壳 源源 开关 开关 密度仪照片密度仪照片 核子秤 传送带称重仪器核子秤 传送带称重仪器 探测器 接探测器 接 收器 收器 传送带及需要测传送带及需要测 量的物品量的物品 源源 皮带 放射源放射源 皮带皮带 接收器接收器 SYSY 55005500核子秤核子秤 反散射核子仪反散射核子仪 探测器安装在辐射源同一侧 探测反射回的射探测器安装在辐射源同一侧 探测反射回的射 线量 线量 一般一般由由90Sr和和85Kr等发射等发射b b粒子粒子 探测器探测器 被测材料被测材料 源源 开关开关 反散射核子仪示意图反散射核子仪示意图 射线测厚仪射线测厚仪 物位测量仪 料位计 物位测量仪 料位计 通常一个或多个仪器和探测器被用作 开通常一个或多个仪器和探测器被用作 开 关 用来控关 用来控 制料箱或料斗中物料的位置等 大 厚壁容器可能使制料箱或料斗中物料的位置等 大 厚壁容器可能使 用用60Co 小 薄壁使用小 薄壁使用137Cs 活度一般在活度一般在10mCi 1Ci 一般位多个源 一般位多个源 高位探测高位探测 器器 低位探测低位探测 器器 源源 料位计照片料位计照片 密度密度 水分仪水分仪 密度测量 伽马密度测量 伽马 源源 137Cs 推出推出 屏蔽室到源棒末屏蔽室到源棒末 端 并位于被测端 并位于被测 物质中进行测量 物质中进行测量 湿度测量 仪器湿度测量 仪器 里中子源里中子源 通常是通常是 241Am Be 通过通过 中子散射测定湿中子散射测定湿 度 度 g g g g n n g g 探测器探测器 中子源中子源 源源 测井测井 工业同位素示踪工业同位素示踪 各种核探测器各种核探测器 医疗辐射的学科分支医疗辐射的学科分支 电离辐射的医学应用电离辐射的医学应用 X射线诊断学射线诊断学 临床核医学 放射肿瘤学 传统 数字化 诊断 治疗 远距放疗 近距放疗 透视透视 摄影摄影 造影造影 断层断层 X CT DSA DR CR 扫描机扫描机 像机像机 SPECT PET 放射性放射性 检验检验 敷贴敷贴 腔内腔内 插植插植 放射性放射性 药品药品 射线射线 X射线射线 电子束电子束 中子中子 重粒子重粒子 后装腔内后装腔内 组织内组织内 手术中手术中 辐射医学应用辐射医学应用 放射治疗放射治疗 钴钴 60治疗机治

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