辐射防护基础.ppt

辐射防护基础知识 1 概述2 相关术语解释3 几种常见的放射源4 放射性物质在环境中的迁移5 辐射对生物体的作用过程及损伤机理6 辐射防护的目的 原则及相关防护措施 1 概述随着核工业的迅速发展和科学技术的不断进步 放射性同位素与射线装置在工业 农业 科技 医疗等部门的应用越来越广泛 然而 由于管理工作的不当和失误 应用部门的防护意识差 放射事故时常发生 所以 严格放射事故管理 减少或杜绝放射事故的发生 对于保障放射工作人员和公众的健康与安全 促进放射性同位素与射线技术的应用与发展有着重要的意义 2 相关术语解释2 1放射性radioactivity某些核素自发地放出粒子或 射线 或在发生轨道电子俘获之后放出X射线 或发生自发裂变的性质 2 2放射性核素radionuclide能够自发地放射各种射线的核素 2 3放射性污染radioactivecontamination是指由于人类活动造成物料 人体 场所 环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线 2 4放射源radioactivesource是指除研究堆和动力堆核燃料循环范畴的材料以外 永久密封在容器中或者有严密包层并呈固态的放射性材料 2 5辐射事故radioationaccident是指放射源丢失 被盗 失控 或者放射性同位素和射线装置失控导致人员受到意外的异常照射 2 6外照射externalexposure体外辐射源对人体的照射 2 7内照射internalexposure进入体内的放射性核素作为辐射源对人体的照射 2 8放射性半衰期T1 2radioactivehalf life放射性核素由于放射性衰变使其活度衰减到一半时所经过的时间 表1内 外照射的不同特点 2 9吸收剂量Dabsorbeddose指当电离辐射与物质相互作用时 用来表示单位质量的受照物质吸收电离辐射能量大小的物理量 单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量 单位为戈 Gy 曾用单位为拉德 rd 2 10当量剂量HT Requivalentdose辐射R在器官或组织T中产生的当量剂量HT是器官或组织T中的平均吸收剂量DT R与辐射权重因素WR的乘积 即HT R DT R WR2 11照射量Xexposure表示X或 射线在空气中产生的电力大小的物理量 x或 辐射在单位质量空气中产生一种符号离子总电荷的绝对值 单位为库 千克 C kg 曾用单位为伦琴 R 表2照射量 吸收剂量和剂量当量的剂量关系 3 几种常见的放射源 放射源 常用源 210Po 238Pu 239Pu 241Am 237Np 235U 238U等制作 电镀法 将放射性物质沉积在金属托盘上 表面镀薄层纯金或云母 射线 也称 粒子 是高速运动的氦原子核 带正电荷 具有很强的电离能力 但穿透力弱 很容易被皮肤阻挡 放射源 常用源 3H 14C 22Na 45Ca 55Fe 58Co 63Ni 137Cs 90Sr 90Y等制作 电镀法 陶瓷法 金属特性的放射性核素 电镀法沉积在金属托盘上 外加保护层密封 Sr Cs可以烧结在陶瓷中 H C可以制成有机玻璃 用途 参考源 测厚源等 射线 是高速运动的电子流 速度接近光速 电离作用比 射线弱 但其穿透能力较 射线强 放射源 常用源 60Co 137Cs 192Ir等制作 不锈钢或铂铱合金密封壳用途 医疗照射 工业照射 工业照相及辐射仪表等 射线 是短波 高能量的电磁波 发射的是单能光子 不带电 穿透力很强 4 放射性物质在环境中的迁移4 1放射性物质在大气中的迁移放射性物质释入大气后会产生一系列的物理 化学行为 一部分放射性气体可被大气中的尘埃或液体微滴吸收或溶解 一部分放射性核素可被氧化 输运过程中放射性核素将逐渐衰变 雨雪的清洗作用又可导致核素沉降至地面 风度作用又导致沉积物的再次悬浮 造成二次污染 危害 对人体直接造成外照射 通过吸入或食入造成内照射 4 2放射性物质在地表水体中的迁移地面水体放射性污染主要源于放射性废水的排放 另外 大气中的气载放射性物质及开采 提炼和使用放射性物质时 也有可能造成放射性水污染 放射性物质进入水体后 将发生各种物理 化学及生物过程 水的流动导致污染物在水体中或扩散 或沉积 或再悬浮 污染物在水体中发生水解 络合 氧化还原 沉淀 溶解 吸附 解吸 化合及分解等化学反应 水生生物又对放射性物质产生吸附 吸收 代谢及转化等作用 危害 主要是通过食入造成内照射 4 3放射性物质在岩石 土壤和地下水中的迁移污染的地下水在岩层裂隙中的流动过程中 放射性核素因机械过滤 离子交换 胶体吸附 化学反应 沉积等被岩层中的矿物质吸附而造成污染 核设施放射性流出物的排放 雨水对铀矿冶废矿石及尾矿堆场的冲刷 都会造成对空气 地面水体及土壤的污染 进而污染地下水 危害 表层土壤的放射性污染对人体直接造成外照射 农作物的吸收导致污染物通过生物链途径 以及土壤表层颗粒和沉积物被风扬起会经呼吸对人体造成内照射 4 4放射性物质通过生物链向人的转移人处于整个生物链的最末端 生态系统中的能量传递和物质迁移过程 环境放射性水平及其变化 都会在不同程度上对人造成影响 空气 水 土壤等非生物环境物质中的放射性物质伴随生态系统发生于植物 动物 人这一生物链中各种复杂的过程 而向人转移 危害 主要是通过食入造成内照射 1 物理变化阶段 持续约10 16s 细胞被电离 2 物理 化学变化阶段 持续约10 6s 离子与水分子作用 形成新产物 3 化学变化阶段 持续约几秒 反应产物与细胞分子作用 可能破坏复杂分子 4 生物变化阶段 持续约几十分钟至几十年 上述化学变化可能破坏细胞或其功能 5 辐射对生物体的作用过程及损伤机理5 1辐射对生物体的作用过程 5 2辐射损伤 辐射损伤就是电离辐射产生的各种生物效应对人体造成的损伤 其过程主要有急性损伤和慢性损伤两种 1 急性损伤是指短时间内全身受到大剂量 如数戈瑞 照射产生的辐射损伤 主要是中枢神经系统损伤 造血系统损伤和消化系统损伤 也可以造成性腺损伤和皮肤损伤等 典型的急性损伤表现为三个阶段 即 前驱期 受照者出现恶心 呕吐等症状 持续约1 2天 潜伏期 一切症状消失 持续数日或数周 发症期 表现出辐射损伤的各种症状 如呕吐 腹泻 出血 嗜眠及毛发脱落等 严重者死亡 2 慢性损伤是指长时间受到超过容许水平的低剂量照射 在受照后数年甚至数十年后出现的辐射生物效应 目前认为慢性损伤主要有白血病 癌症 皮肤癌 甲状腺癌 乳腺癌 肺癌 骨癌等 再生障碍贫血和白内障等 辐射损伤与许多因素有关 主要是辐射性质 剂量 剂量率 照射方式 照射部位和范围等 6 辐射防护的目的 原则及相关防护措施 1 辐射防护的目的 防止发生有害的非随机效应 而限制随机效应的发生率 使之合理达到尽可能低的水平 2 辐射防护的原则 实践的正当性 剂量限制和潜在照射危险限制 辐射防护的最优化 剂量约束和潜在照射危险约束 医疗照射指导水平 表3有效剂量与当量剂量限制 6 1外照射防护 密封源 正常工作状态下没有开封或破损的可能性 不会因泄漏 渗透等导致逸出或扩散的放射源a 有足够强度的包壳b 正常使用条件下不污染设备 环境分类 点源 线源 平面源 园柱源等 按形状 检查源 照射源 标准源 按活度不确定度 外照射防护基本原则 时间防护 Time 累积剂量与受照时间成正比措施 充分准备 减少受照时间距离防护 Distance 剂量率与距离的平方成反比措施 远距离操作任何源不能直接用手操作 注意 射线防护屏蔽防护 Shielding 设置屏蔽体屏蔽材料和厚度的选择 辐射源的类型 射线能量 活度等 表4屏蔽材料选择的一般原则 屏蔽方式 固定式 防护墙 迷路 防护门 观察窗移动式 包装容器 手套箱 防护屏铅砖 铅围裙 眼镜等 6 2内照射防护 非密封放射性物质没有包壳 有可能向周围环境扩散的放射性物质 非密封放射工作从事非密封放射性物质的操作 放射性物质进入体内的一般途径 吸入 食入 通过皮肤渗入 通过伤口侵入等 防护要求 除了考虑缩短操作时间 增大与源距离和设置防护屏障 防止过量的外照射外 还应考虑防止放射性物质进入人体所造成的内照射的危害 内照射防护的一般措施 包容操作过程中 将放射性物质用通风橱 手套箱等密闭起来 隔离即分隔 根据放射性核素的毒性大小 操作量多少和操作方式等 将工作场所分级 分区管理 净化采用吸附 过滤 除尘 凝聚沉淀 离子交换 蒸发 贮存衰变 去污等方法 尽量降低空气 水中放射性物质浓度 降低物体表面放射性污染水平 稀释在合理控制下利用干净空气或水使空气或水中的放射性浓度降低到控制水平下 6 3 射线的防护 一般 射线的能量 70keV 可穿透皮肤表层 故要注意外照射防护 射程 Range R 带电粒子在物质中沿其入射方向所穿过的最大直线距离 屏蔽材料的厚度等于 粒子在该材料中的最大射程时 即可屏蔽所有 粒子 一般操作的防护要求 几兆Bq 源 戴手套 眼罩 使用聂子等工具较强 源 长柄工具操作 R的有机玻璃屏 辐射屏蔽方法 1 最大射程法 经验公式 R是电子在低z物质中的射程 gcm 2 知道了材料的密度 可计算出最大射程对应的屏蔽材料厚度d cm 2 半值层法由半值层求所需屏蔽材料的厚度或估算屏蔽效果比较方便 n个半值层的屏蔽厚度可使辐射减弱1 2n 6 4 射线的防护 半减弱厚度 1 2 halfvalueth