核安全工程师综合知识三隶校PPT课件

.,注册核安全工程师培训,2012.07.08,核安全综合知识,第三章,辐射防护,清华大学工程物理系,辐射防护与环境保护研究室,桂立明guilimin13671145451,.,考试要求,1.了解辐射防护的概念和含义。2.了解电离辐射生物效应的分类及其对人类和环境的影响。3.熟悉辐射对人体的效应（确定性效应、随机性效应、遗传效应等）。4.熟悉常用辐射量、单位及其计算方法（照射量、吸收剂量/率、当量剂量/率、有效剂量/率等）。5.了解辐射探测器的类型、用法及刻度。6.了解职业照射、公众照射、医疗照射和潜在照射的基本概念。7.放射性物质的防护监测（个人和工作场所）。8.了解内照射和外照射的评价原则和方法。9.熟悉实践、干预的基本概念。10.熟悉辐射防护的目的和安全目标。11.辐射防护的基本原则（正当性、限值、最优化）及其实施。12.熟悉控制辐射危险的基本方法（包括内照射和外照射）。13.辐射源安全和保安的要求和措施。14.了磨辐射防护的体系。15.了解辐射防护大纲。16.辐射防护的标准和限值。17.熟悉应急准备的要求。,掌握,掌握,掌握,掌握,.,目录,3.1辐射防护的概念、目的与任务,3.2电离辐射对人类和环境的影响,3.3辐射照射的类别,3.4电离辐射对人体健康的作用,3.5辐射剂量与辐射防护中常用量及其单位,3.7辐射防护的基本原则,3.6实践与干预、,3.8辐射防护标准及其安全评价,3.11辐射防护大纲,3.12辐射应急准备的基本要求,3.10辐射防护监测,3.9外照射防护与内照射防护的基本方法,辐射源的安全与保安,.,3.1辐射防护的概念、目的与任务,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。它与许多学科存在交叉领域。辐射防护和核安全有许多交叉的地方。其主要内容要求涉及到的学科有：原子核物理学、核化学、辐射剂量学、核辐射探测技术、核电子学、放射生物学、放射卫生学、放射生态学和辐射评价学等。内容极为丰富，至今在理论上或在应用上仍处在发展和深化阶段，有许多新课题尚待研究和介决。,3.1.1辐射防护的概念与含义,.,3.1.2辐射防护的目的与任务,辐射防护的主要目的是在不对伴随辐射照射的有益实践造成过度限制的情况下为人类和环境提供合适的保护。具体来讲，就是要防止有害的确定性效应，并限制随机性效应的发生率，使之降低到可合理达到的程度。既要保护环境，保障从事辐射工作人员和公众成员，以及他们的后代的安全和健康，又要允许进行那些可能产生辐射照射的必要活动；提高辐射防护措施的效益，以促进核科学技术、核能和其它辐射应用事业的发展。,.,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,生活中的辐射来源,天然辐射,人工辐射,3.2电离辐射对人类和环境的影响,可靠的统计数据显示，日常生活中天然辐射占我们所接受剂量的80%，人工辐射约占20%。,.,天然辐射,宇宙射线,宇生放射性核素,原生放射性核素,一般场所：天然本底为2.4mSv/a,多为内照射(222Rn,60%),天然本底照射,3.2.1天然辐射源对人类和环境的影响,人类活动引起天然辐射的增加,.,天然本底照射：1.宇宙射线,初级宇宙射线：质子（87）、粒子（10）、重带电粒子、电子、中子等。平均能量1010eV，最高能量可达1019eV。,次级宇宙射线：初级宇宙射线与大气作用产物。在纬度高于45度的海平面，宇宙射线平均注量率1/cm2min。（成年男性体表18000cm2，每天1440分）。随高度变化，海平面为1，则海拔2km为海拔12km为2030。,.,宇生放射性核素和原生放射性核素,2.宇生放射性核素：对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。,天然本底照射,3.原生放射性核素：以238U、232Th和235U为起始核素的三个天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如40K等。,.,宇宙射线,大气层,地面,O2,N2,H2O,3H,14C,7Be,22Na,.,我国人群平均每天食入的放射性及体内放射性物质的含量估计值,从饮水摄入226Ra约0.01Bq,.,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值,（UNSCEAR2000）,.,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）,.,a.括号内是UNSCEAR1993年给出的估计值。b.从海平面到高海拔的地区的整个范围。c.与土壤和建材中放射性核素的组成有关。d.与氡气在室内的积累有关。e.与食品和饮水中放射性核素的组成有关。,在任何一个大的郡体中，约65的人预期年有效剂量在1-3mSv之间，约25的人预期年有效剂量小于1mSv，而其余10的人年有效剂量大于3mSv。个人剂量变化范围很大。,.,年均有效剂量和个人剂量的范围（mSv）（UNSCEAR2008）,天然辐射源,全世界天然本底辐射水平,.,人工辐射源,年均有效剂量和个人剂量的范围（mSv）（续）（UNSCEAR2008）,.,正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量,.,部分国家的天然本底水平,.,世界天然辐射高本底地区,（UNSCEAR2000）,.,世界天然辐射高本底地区（续）,a包括宇宙辐射和陆地辐射,.,部分高本底地区,.,我国部分g辐射较高的地区,注：（1）测量次数，所列数据为二次测量均值；（2）土壤采样点的原野剂量率值；（3）包括了计马石2个样品和相邻地区2个样品；（4）地质结构：除降札温泉为铀矿矿脉外，其余均为燕山期花岗岩。,.,生活在高海拔地区或上述高本底地区的居民会受到较高的外照射剂量。居住在通风不良的室内居民也会受到较高的内照射剂量，这主要是氡的贡献。天然辐射源所引起的全球居民的年集体有效剂量的近似值为107人Sv。天然本底照射的特点是它涉及到世界的全部居民，并以比较恒定的剂量率为人类所接受。所以可将天然辐射源的照射水平作为基准，用以与各种人工辐射源的照射水平相比较。,.,人们关注室内氡浓度,根据2000年UNSCEAR估计，在世界“正常”本底地区每年由于吸入氡及其短寿命子体产生的辐射剂量约占人类所受全部天然辐射年有效剂量的一半（1.25mSv）。由于室内氡浓度较高，人们在室内停留时间比在室外长，因此对室内氡及其子体的水平测量以及它们对健康的影响问题，越来越引起人们的关注。,.,资料,全国政协科教文卫体委员会、中国癌症基金会编撰的癌症的科学与实践：最高发的癌症依次为肺癌、乳腺癌和结直肠癌。我国癌症死亡率已居死亡首位。死亡率最高的癌症依次为肺癌、肝癌、胃癌、食管癌及结直肠癌。北京每年新增2万名癌症患者（全国220万）肺癌居第一，其次是结直肠癌和肝癌。,.,2004-2010中国癌症预防与控制规划纲要中，肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌、宫颈癌、乳腺癌和鼻咽癌被列为重点防治的癌症。这8种癌症死亡约占中国癌症总死亡人数的80以上。自上世纪70年代以来，癌症死亡在我国一直呈持续增长趋势。目前癌症死亡已位居我国各类死因的第一位。如不控制，20年内癌症死亡人数将上升1倍。2005年有60万人死于肺癌，肺癌已成为我国致死率首位的恶性肿瘤。目前，北京的所有恶性肿瘤发病统计中，肺癌发病率和死亡率均居首位，同时，据全国肿瘤防治愚治研究办公室提供的数字，目前肺癌发病已普遍提前5至10岁。,.,室内瞬时氡浓度随时间的变化,采用双率膜法测量了室内瞬时氡浓度随时间的变化。早晨（04：0007：00）的氡浓度明显高于一天中的其他时间，最高值在06：00前后。在83个小时的持续监测中观测到的最大浓度是最低浓度的5.6倍。氡浓度这种昼夜变化的一种解释是由于早晨低部大气层的逆温现象导致的垂直交换的减少。在18：0024：00期间氡浓度比较稳定，且接近一天的平均值。室内瞬时氡浓度随大气压力的变化而变化，当大气压力降低时，原来在土壤、建材等材料孔隙中的氡与外界大气压力于压力平衡状态的氡会大量释放到室内，引起室内氡浓度的增加。大气压力下降1时，大约会使室内氡浓度增加1倍以上。,.,我国居室中氡浓度,*潘自强，辐射防护的现状和未来，原子能出版社1997.*UNSCEAR2000。*尚兵王作元高印平等，中国甘肃东部地区居民窑洞中的氡浓度辐射防护15(6)461，1995.,.,天然本底照射,4.人类活动引起天然辐射的增加,.,典型的矿物加工工业设施或运行释放出的天然放射性核素引起的最大有效剂量,UNSCEAR2000年向联合国大会提交的报告及科学附件电离辐射源与效应卷：辐射源附件B表29山西科学技术出版社2002.91）由居住区下面回填渣释放出的氡导致的吸入剂量。2）相当不确定的值。,.,不同航线机舱内宇宙辐射有效剂量(软件计算结果),注：假设短航线的巡航高度为11.0km,爬升到巡航高度的时间为20分钟，降落20分钟。飞行时间取自公布的时刻表。表中各航线的剂量是1999年的平均值,剂量估算的误差约为20%。,（a）某些短航线,.,（b）某些长航线,注：假设长航线50%飞行时间的巡航高度为11.0km,另50%飞行时间的巡航高度为12.5km。爬升到巡航高度的时间为30min，降落时间30min。飞行时间取自公布的时刻表，因此包括停在地面上的时间。表中国外航线是太阳活动最小情况下的计算结果，而起点在中国的航线是1999年的平均值,计算结果的误差约为20%。,.,天然照射的组成,.,医疗辐射是最大的人工辐射来源，一般地区医疗辐射为天然辐射的20；各种人工放射性核素，大约80用于医学目的。,人工辐射1.医疗辐射,放射诊断放射治疗核医学介入放射学,3.2.2人工辐射源对人类和环境的影响,.,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）（UNSCEAR2000）,.,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）（续）,.,反应堆运行：,大气，Kr、Xe、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，3H和裂变产物。,长寿命核素，3H、14C、85Kr、90Sr等，以及超铀元素的同位素。,后处理：,核能生产所致居民人均年剂量当量，美国、加拿大为310-8Sv，英国为2.510-6Sv,人工辐射2.核电站,.,燃煤的放射性污染问题,燃煤对环境的影响,化学物质污染,放射性物质污染,煤散逸飞灰中放射性核素的平均含量：40K为265Bq/kg，238U为200Bq/kg，210Pb为930Bq/kg，210Po为1700Bq/kg，232Th为70Bq/kg，228Th为为110Bq/kg，228Ra为130Bq/kg,燃煤电站导致的居民辐射剂量是核电站的3倍！,.,放射性落下灰,局部沉降,带状沉降,全球性沉降,（含200多种放射性物质）,外照射：137Cs、95Zr、106Ru、140Ba等；内照射：14C、137Cs、3H、131I、239Pu、240Pu、241Pu等。,食物链转移问题,人工辐射3.核爆炸,.,各国大气层核爆炸次数和核爆炸当量,.,大气层核试验产生的放射性核素的平均年有效剂量Sv（UNSCEAR2000）,包括在全球扩散的3H和14C的贡献。,.,核试验对我国居民产生的年平均剂量负担,.,人工辐射的组成,.,生活中的辐射来源组成,.,人类生活方式对辐射水平的影响,.,3.3辐射照射的类别,照射是指受照的行为或状态。根据不同的行为或状态，照射的分类方法就有好几种。照射可以是外照射（体外源的照射），也可以是内照射（体内源的照射）。照射可以分为正常照射或潜在照射；也可以分为职业照射、医疗照射或公众照射；在干预情况下，还可以分为应急照射或持续照射。,.,3.3.1职业照射,工作人员在其工作过程中所受的所有照射。这里有两种情况要排除在外：一是除了国家有关法规和标准所排除的照射；另一是根据国家有关法规和标准予以豁免的实践或辐射源所产生的照射。通常情况下应将天然源照射视为一种持续照射，但是，喷气飞机飞行过程中机组人员所受的天然源照射，列入工作人员的职业照射。,.,3.3.2公众照射,公众成员所受的辐射源的照射。这里指的照射，包括获准的源和实践所产生的照射和在干预情况下受到的照射，但不包括职业照射、医疗照射和当地正常天然本底辐射的照射。所以，也有两类照射是被排除在外的：即除非这种照射是被排除的或引起这种照射的实践或源是被豁免的。对于末被排除的天然源照射或未被豁免的天然源，除了氡所致的照射低于审管部所制定的持续照射行动水平（将在下一条中叙述）的情况以外，对涉及天然源的实践所产生的流出物的排放或放射性废物的处置所引起的公众照射，仍应遵循国家标准的有关规定。,.,对于含有放射性物质的消费品，除了下列三种情况外，任何人均不得向公众出售能够引起辐射照射的消费品：所引起的照射是被排除的；或者是消费品中的放射性含量是被豁免的；该消费品已经审管部门批准可以销售的。,.,3.3.3医疗照射,患者（包括不一定患病的受检者）因自身医学诊断或治疗所受的照射、知情但自愿帮助和安慰患者的人员（不包括施行诊断或治疗的执业医师和医技人员）所受的照射，以及生物医学研究计划中的志愿者所受的照射。在进行医疗照射时，必须认真实施医疗照射的辐射防护体系基本原则：1.医疗照射的正当性判断2.医疗照射的防护与安全最优化3.医疗照射的指导水平与剂量约束,.,3.3.4潜在照射,有一定把握预期不会受到但可能会因源的事故或某种具有偶然性质的事件或事件序列（包括设备故障和操作错误）所引起的照射。所以，从实质上来说，对潜在照射的控制，就是对辐射源的安全性的控制。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。,.,除医疗照射外，对一项实践中任一特定源，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，并不大于可能导致超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。,.,应使辐射源始终处于受保护状态，防止被盗和损坏，并防止任何人未经批准进行辐射实践；并保证将源的失控、丢失、被盗或失踪的信息立即通知审管部门；对可移动的源应定期进行盘存，确认它们处于指定位置并有可靠的保安措施。应对源运用与其潜在照射的大小和可能性相适应的多层防护与安全措施（即纵深防护），以确保当某一层次的防御措施失效时，可由下一层次的防御措施予以弥补或纠正，以达到：防止可能引起照射的事故；减轻可能发生的任何这类事故的后果；在任何这类事故之后，将源恢复到安全状态。,.,3.4电离辐射对人体健康的作用,3.4.1辐射的作用过程3.4.2影响辐射生物学作用的因素一、物理因素二、生物因素3.4.3剂量与效应的关系,.,辐射与人体相互作用会导致某些特有生物效应。效应的性质和程度主要决定于人体组织吸收的辐射能量。从生物体吸收辐射能量到生物效应的发生，乃至机体损伤或死亡，要经历许多性质不同的变化，以及机体组织、器官、系统及其相互关系的变化，过程十分复杂。,.,目的：在分子水平上，了解辐射损伤的机理。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：（1）很低的吸收能量就能引起高的生物效应；（2）短暂作用引起长期效应。,辐射的初始作用,3.4.1辐射的作用过程,.,（1）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。（2）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。,.,b.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。c.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。d.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。,.,.,突变（Mutation）是细胞的遗传特征以不连续的跳跃形式发生了突然变异，其化学本质是DNA结构的变化。体细胞突变可诱发癌症，性细胞突变可导致遗传效应。,电离辐射是人类首先证实的致突剂。1927年，MllerHJ用x射线照射果蝇诱发了基因突变。1942年才证实化学物质有致突变作用。,辐射的致突作用,.,人体淋巴细胞离体照射X射线后的突变频率,.,3.4.2影响辐射生物学作用的因素,一、物理因素,（1）辐射品质：不同种类和不同能量的射线有不同的生物效应。传能线密度LET（linearenergytransfer）：单位长度上发生的能量转移。高LET辐射（highLETradiation）：直接产生的或通过次级带电粒子产生的各电离事件之间的距离以细胞核的尺度衡量比较小的辐射。一般指快中子、质子和粒子等。,.,低LET辐射（lowLETradiation）：直接产生的或通过次级带电粒子产生的各电离事件之间的距离以细胞核的尺度衡量比较大的辐射。一般指X、辐射等。一般说来，高LET辐射(n，)的生物效应比低LET辐射(X，)的更为明显或严重。,.,辐射权重因子（WR）GB18871-2002、IAEANo115、ICRP60,.,(2)辐射剂量：剂量效应关系中的决定因素。,.,(3)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。,X射线及中子辐照后的存活曲线,AX射线，0.01Gymin-1BX射线，1.0Gymin-1C中子，0.01Gymin-1D中子，1.0Gymin-1,.,（4）照射部位和面积,辐射损伤与受照部位及受照面积密切相关。这是因为与各部位对应的器官对辐射的敏感性不同；另一方面，不同器官受损伤后对整个人体带来的影响也不尽相同。例如，全身受到射线照射时可能发生重度的骨髓型急性放射病；而以同样剂量照射人体的某些局部部位，可能不会出现明显的临床症状。照射剂量相同，受照面积愈大，产生的效应也愈严重。,.,（5）照射的几何条件,外照射情况下，人体内的剂量分布受到入射辐射的角分布、空间分布以及辐射能谱的影响，并且还与人体受照时的姿势及其在辐射场内的取向有关。因此，不同的照射条件所造成的生物效应往往会有很大的差别。,.,除以上所述，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。,.,物理因素总结（1）辐射类型外照射:gba(危害程度)内照射:abg(危害程度)（2）剂量率、受照时间间隔剂量率生物效应时间间隔生物效应,.,物理因素总结（续）（3）照射部位与面积不同部位不同的敏感度面积生物效应（4）几何条件不同的几何条件不同的生物效应,.,二、生物因素,（1）不同生物种系对辐射的敏感性不同,.,胚胎不同发育阶段，2GyX射线照射下死胎或畸形的发生率,（2）不同年龄对辐射的敏感性不同,.,（3）不同组织或器官对辐射的敏感性不同,高度敏感:淋巴组织、胸腺、骨髓、性腺、胚胎肠胃上皮中度敏感:感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝等轻度敏感:中枢神经系统、内分泌腺、心脏不敏感:肌肉组织、软骨组织、结缔组织,.,不同组织和器官对辐射致癌作用的敏感性,.,.,躯体效应（somaticeffects）定义：发生在受照者本人身上的效应。,（1）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。,电离辐射所致生物效应的分类,3.4.3剂量与效应的关系,.,关于遗传效应,遗传效应是由生殖细胞的变异引起的。,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。,.,电离辐射所致生物效应的分类,（2）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。,.,日本东海村核燃料加工厂核临界事故（99.09.30上午）根据推算，铀的临界量为2.4kg，而这名工作人员却将16kg的铀硝酸盐溶液一下子都倒入沉淀池中，于是即引发了链式核裂变反应，在瞬间三人都看见了“兰色的闪光”辐射射监测报警器立即呜响，临界事故已发生。,S氏（610Gy）20分钟后感觉麻木、呕吐、腹泻，在210天后死亡。,O氏（1623Gy），意识丧失、呕吐、腹泻、淋巴细胞数，事故82天后死亡。,事故发生时的位置图,关于早期效应,.,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,.,辐射致癌的潜伏期,ICRPPubl.60(1990),.,皮肤损伤与射线及剂量的关系，Gy,.,世界卫生组织国际癌症研究中心特别工作组报告,（一）肯定致癌物：,苯、石棉、联苯胺、芥子气、砷和某些砷化合物、烟炱、焦油和氡等共十八种；,（二）可能致癌物：,黄曲霉毒素类、四氯化碳、环氧乙烷、镉和某些镉的化合物等共十七种；,（三）可疑致癌物：,氯霉素、苯乙烯、六六六、滴滴涕、三氯乙烯、利血平、苯巴比妥、铅和某些铅化合物等共十七种。,人类癌症约有90与环境中的化学致癌物质有关。,.,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),（3）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,.,(1)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。(2)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。(3)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。,辐射作用人体的方式,.,辐射效应的分类,按效应发生的个体,按效应表现情况,按剂量-效应关系,大剂量照射的,遗传效应,确定性效应,随机性效应,躯体效应,急性效应急性放射病,受照射远期发生的效应,白血病癌症白内障不育,特殊的躯体效应室内受照后胚胎和胎儿的效应：致死性效应先天性畸形生长发育缺陷远期恶性疾病的诱发,基因突变发生在性细胞：,遗传性疾病,先天性畸形,生长发育障碍,.,随机性效应(Stochasticeffect)：是指辐射效应的发生几率(而非其严重程度)与剂量相关的效应，不存在剂量的阂值。主要指致癌效应和遗传效应。确定性效应(Deterministiceffect)：是指辐射效应的严重程度取决于所受剂量的大小。这种效应有一个明确的剂量阂值，在阂值以下不会见到有害效应，如放射性皮肤损伤、生育障碍。,辐射效应按剂量效应关系可分为随机性效应和确定性效应,.,(1)发生概率与剂量有关；(2)严重程度与剂量无关；(3)线性比例、无阈。,A.随机效应特点:,直线的斜率也称危险度系数，表示发生严重疾病几率的大小。故也可以用危险度来描写随机性效应。,随机性效应,.,确定性效应,(1)有阈(2)严重程度与剂量有关,B.确定性效应特点:,.,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,？,（简化模型）,.,辐射的人体效应,眼晶体的辐射效应,胚胎的辐射效应,性腺的辐射效应,血液的辐射效应,遗传效应,致癌效应,确定性效应,随机性效应,急性放射病,皮肤的辐射效应,.,一些确定性效应阈值-1,.,一些确定性效应阈值-2,.,射线对人体的作用,根据目前的认识，大致可分为两类有益的：人类生存条件之一，天然辐射提高免疫力、刺激作用。有害的：大剂量照射时，可能得各种放射病。小剂量照射时，有三个大家关心的问题：遗传、致癌、寿命。根据目前所掌握的知识来看，这些影响可忽略，可被接受。射线对人体作用时，有三种生化指标可能会发生变化白血球、血小板、染色体。,.,2007年各国健康寿命（岁）,（2009中国卫生统计年鉴）,.,“勿需害怕辐射，然而必须小心”,.,3.5辐射剂量与辐射防护中常用量及其单位,3.5.1照射量3.5.2比释动能3.5.3吸收剂量3.5.4器官剂量3.5.5有关辐射量之间联系与区别3.5.6当量剂量3.5.7有效剂量3.5.8待积当量剂量与待积有效剂量一、待积当量剂量二、待积有效剂量3.5.9集体当量剂量与集体有效剂量一、集体当量剂量二、集体有效剂量,.,3.5.1照射量x,定义：,X、射线，在空气中，单位体积元内产生的全部电子均被阻留在空气中时，形成的总电荷除以该体积元空气质量。,式中：,dQ在一个体积元的空气中，产生的一种符号的离子总电荷的绝对值；dm体积元内空气的质量。,照射量SI单位：C/kg库伦/千克,（3-5-1）,.,另一个定义式,X、射线；空气，有些文献提到介质的照射量时，是指在介质中放置少量空气后测得的照射量值。不包括次级电子韧致辐射被吸收后产生的电离（3MeV时，才予以考虑）按照定义来测量照射量时，要求满足电子平衡条件。在电子平衡条件下，鉴于目前的测量技术及对精确度的要求，所能测量的光子能量为几千电子伏到3兆电子伏左右。在此能量范围内，由次级电子产生韧致辐对测量值dQ的贡献可忽略不计。在辐射防护中，能量的上限可扩大到8MeV。,特点：,（3-5-2）,.,在气体中每形成一对离子所消耗的平均电离能。称平均逸出功。单位为eV/离子对。既没有把成为辐射损失的那部分能量计算在内，也没有把辐射损失而形成的光子所产生的电离计算在内，因此，照射量中也将他们排除在外。对于X和射线，在干燥空气中，当前其最精确的值为33.97eV/离子对。ICRP建议值为33.85eV/离子对。对于能量在几个keV以上的X和射线，对各种气体均可视为常数而与光子能量无关。,的定义,.,照射量X是个历史悠久、变化较大的一个辐射量，也是目前争论较多的一个量。历史上曾使用照射量单位是伦琴（在1962年之前曾称之为“照射剂量”）,伦琴：,在1伦琴X射线照射下，0.001293克空气（标准状况下，1立方厘米空气的质量）中释放出来的次级电子，在空气中总共产生电量各为1静电单位的正离子和负离子。,1R2.5810-4C/kg,.,照射量X应用条件,有些文献提到介质的照射量时，是指在介质中放置少量空气后测得的照射量值。,X、射线；介质为空气。,.,照射量率,SI单位：C/Kg.s,R/s等,次级电子在体积以内和以外的空气中走完它们的路程时，总共产生的电离电荷；只适用于X、射线；只对空气；测量时必须满足电子平衡；不能作为剂量的单位，历史误会。,概念理解：,（3-5-3）,.,3.5.2比释动能K,间接电离粒子的能量沉积过程：,间接带电粒子,带电粒子,带电粒子,物质,（比释动能）,（吸收剂量）,（1）简介,.,（Kerma，kineticenergyinmaterial）,定义：,不带电粒子在体积元内产生的所有带电粒子的初始动能总和的平均值除以物质质量的商。,SI单位：戈瑞，符号Gy历史上曾使用过的单位：拉德，符号rad1Gy100rad,（2）比释动能K,（3-5-4）,.,对不带电粒子适用；适用于所有介质。,比释动能K的使用条件,.,（3）比释动能率,定义：,某一时间间隔内比释动能的增量除以该时间间隔的商。,SI单位：戈瑞/秒，Gy/s,（3-5-5）,.,3.5.3吸收剂量D,电离辐射授予某一体积元中物质的平均能量除以该体积元中物质的质量的商,定义：,SI单位：戈瑞，Gy1Gy1J/kg；历史上曾使用过的单位：拉德，rad1Gy100rad,吸收剂量D在剂量学的实际应用中是一个非常重要的基本的剂量学量。,（absorbeddose）,（3-5-6）,.,对所有射线适用；适用于所有介质。,吸收剂量D的使用条件,.,吸收剂量率,SI单位：戈瑞/秒，Gy/s,某一时间间隔内吸收剂量的增量除以该时间间隔的商。,定义：,（3-5-7）,.,3.5.4器官剂量,为了辐射防护目的，而且我们平时所研究的器官或组织并不是一个无限小体积的介质，都具有一定的体积和质量，因此，定义一个器官或组织的平均吸收剂量。也就是说，在辐射防护中感兴趣的是某一器官或组织的吸收剂量的平均值，而不是某一点上的剂量。,.,DT是很有用的量，的定义为DTT/mT式中：T是授予某一器官或组织的总能量；mT是该器官或组织的质量。例如DT的范围可以不到10g（卵巢）到大于70kg（全身）。DT的单位与D相同。,（3-5-8）,.,这是一个与个体相关的辐射量,式中：,WR辐射权重因子；DT,R器官、组织的平均剂量。,器官或组织T中的平均吸收剂量DT,R与辐射权重因子WR的乘积,(equivalentdose),（3-5-9）,3.5.6当量剂量HT,R,定义：,.,SI单位：希沃特，Sv1Sv1J/kg历史上曾使用过的单位：雷姆，rem1Sv100rem,如果辐射场由具有不同WR值的不同类型和（或）不同能量的辐射所构成时，则当量剂量HT为,（3-5-10）,.,辐射权重因子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,为辐射防护目的，对吸收剂量乘以的因数，用以考虑不同类型的辐射对健康的相对危害效应。,.,辐射权重因子（WR）GB18871-2002、IAEANo115、ICRP60,.,辐射权重因子WR,.,中子辐射权重因子WR（ICRP60）,.,中子辐射权重因子WR（ICRP103）,.,中子的辐射权重因子也可以用下列公式进行计算（ICRP103）：,WR,En1MeV,1MeVEn50MeV,En50MeV,（3-5-11）,.,3.5.7有效剂量E,式中：,WT组织T的权重因子；HT器官或组织的当量剂量。,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。,(effectivedose),这也是一个与个体相关的辐射量,（3-5-12）,定义：,.,SI单位：希沃特，Sv1Sv1J/kg历史上曾使用过的单位：雷姆，rem1Sv100rem意义：评价随机效应的危险度，使辐射防护走向定量化。,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：,（3-5-13）,.,组织权重因子WT是器官或组织受照射所产生的危险度与全身均匀受照射所产生的总危险度的比值，也就是说，它反映了在全身均匀受照下各该器官或组织对总危害的相对贡献。换句话说，不同器官或组织对发生辐射随机性效应的不同敏感性。,全身接受1Sv均匀照射时总危险度,WT,T器官或组织接受1Sv照射时危险度,（3-5-14）,.,组织权重因子WT（tissueweightingfactor,WT),定义：WT代表组织T接受的照射所导致的随机效应的危险系数与全身受到均匀照射时的总危险系数的比值。,表征组织或器官的辐射敏感性反应了在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。为辐射防护的目的，器官和组织的当量剂量所乘的因数，乘以该因数是为了考虑不同器官和组织对发生辐射随机性效应的不同敏感性。,.,组织权重因子WT,.,当量剂量与有效剂量是供辐射防护用的，包括粗略地评价危险之用，它们只能在远低于确定性效应阈值的吸收剂量下提供估计随机性效应概率的依据。使辐射防护走向定量化。,.,概念理解,当量剂量针对某个器官或组织，是平均值；有效剂量针对全身而言，取平均值。辐射权重因子描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响；组织权重因子则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献。,.,一、待积当量剂量（committedequivalentdose）,人体单次摄入放射性物质后，某一器官或组织在50年内将要受到的累积的剂量当量。,式中：t0是摄入放射性物质的起始时刻；是在t时刻器官或组织受到的当量剂量率；是摄入放射性物质之后经过的时间。当没有给出积分的时间期限时，成年人50年；儿童70年。,3.5.8待积当量剂量与待积有效剂量,（3-5-15）,定义：,.,二、待积有效剂量（committedeffectivedose）,式中：HT（）是积分到时间器官或组织T的待积当量剂量；WT是器官或组织T的组织权重因子。,受到辐射危害的各器官或组织的待积当量剂量HT（）经WT加权处理后的总和称为待积有效剂量E（），即,待积有效剂量可用来预计个人因摄入放射性核素后将发生随机性效应的平均几率。,HT（）与E（）的单位、名称与符号都和H、E相同。,（3-5-16）,定义：,.,3.5.9集体当量剂量与集体有效剂量,单位：人希,表示一组人某指定的器官或组织的当量剂量的总和。,(collectiveequivalentdose),一次大的放射性实践或放射性事故，会涉及许多人。因此，采用集体剂量来定量地表示这一次放射性实践或事故对该群总的危害。,式中：是所考虑的群体中，第i组的人群中每个人的T器官或组织平均所受到的当量剂量；Ni是第i人群组的人数。,（3-5-17）,一、集体当量剂量ST,.,二、集体有效剂量SE,受照群体每个成员的有效剂量的总和。,注意：时间、人群,（3-5-18）,单位：人希,式中：是第I组人群接受的平均有效剂量。,(collectiveeffectivedose),.,例如有甲、乙2人,甲的骨表面接受0.3Sv的当量剂量照射；而乙的骨表面接受0.2Sv的当量剂量照射，同时肝脏又受到0.1Sv的照射，问哪个人危险更大些？答：根据表6.3给出的WT值按公式6.14计算如下：E甲=0.010.3=0.003Sv(骨表面WT=0.01)甲相当于全身均匀照射0.003Sv的危险性。E乙=0.010.2+0.050.1=0.007Sv(肝脏WT=0.05)乙相当于全身均匀照射0.007Sv的危险性。显然乙受到辐射的危害大于甲。,【计算例题】,.,3.6实践与干预、,在这里是作为放射防护领域专业术语使用，它是特指任何引入新的照射源或照射途径、或扩大受照人员范围、或改变现有照射源的照射途径网络，从而使人们受到的照射或受到照射的可能性或受到照射的人数增加的人类活动。是指任何旨在减少或避免不属于受控实践的或因事故而失控的照射源所致的照射或照射可能性的行动。可见这是不同对象的问题，是两大类活动，因此，区分实践和干预是必要的，所以需要对实践与干预提出不同要求，采取不同办法，以达到各自目标。,实践,干预,辐射源的安全与保安,.,3.6.1辐射的实践,一、实践的范围这里的实践范围非常广泛。从源的生产，一直到辐射或放射性物质在医学、工业、农业、教学与科研中的应用，包括与涉及或可能涉及辐射或放射性物质的应用中有关的各种活动；核能的产生，包括核材料循环中涉及或可能涉及辐射或放射性物质照射的各种活动；审管部门规定需加以控制的涉及天然源照射的实践等。,.,二、对实践的主要要求,（1）凡没有被排除及豁免的实践全部受审管部门管理。按有关管理要求按受管理。（2）对实践的辐射防护要求，应全面而完整地、严格地执行辐射防护基本原则（体系）。（这将在本章第七节详述）。（3）全面的科学管理。要将放射防护技术要求与全面的科学管理提到并重地位，而且放射防护技术要求必须通过有效的科学管理才能实现。管理是全面的，从审管部门、各单位负责人一直到每个工作人员，制定各自的职责，各负其责。不仅要积极倡导培植企业文化，而且要以人为本，发挥人的因素，一直到各顶规章制度的建立和健全。,.,3.6.2辐射的干预,在ICRP60建议书中首次提出了一个新的概念，即干预的辐射防护体系。也就是说辐射源与照射途经业已存在，而可以采取行动的只有干预的那些情况。建立和充实干预的防护体系，在实践中建立的辐射防护基本原则在这里仍要充分贯彻；同时，对持续照射情况采用干预行动与补救行动；并加强应急的准备与响应。,.,一、干预的适用范围,需要实施干预行动一般有二种情况：应急照射情况下的干预与持续照射情况下的干预。应急需要立即采取某些超出正常工作程序的行动以避免事故发生或减轻事故后果的状态，有时也称为紧急状态；同时，也泛指立即采取超出正常工作程序的行动。应急照射在采取应急行动中人员受到的照射。持续照射没有任何不间断人类活动予以维持而长期持续存在的非正常公众照射，这种照射的剂量率基本上是恒定的或者下降缓慢。,.,（1）要求采取防护行动的应急照射情况有：已执行应急计划或应急程序的事故情况与紧急情况，即需要立即采取某些超出正常工作程序的行动以避免事故发生或减轻事故后果的状态，有时也称为紧急状态；同时，也泛指立即采取超出正常工作程序的行动。审管部门或干预组织确认有正当理由进行干预的其他任何应急照射情况。,.,（2）要求采取补救行动的持续照射情况：持续照射是指没有任何不间断人类活动予以维持而长期持续存在的非正常公众照射，这种照射的剂量率基本上是恒定的或者下降缓慢的照射：天然源照射，如建筑物和工作场所内氡的照射，这种照射的剂量率基本上是恒定的或者下降缓慢的照射；以往事件所造成的放射性残存物的照射，以及未受通知与批准制度控制的以往的实践和源的利用所造成的放射性残存物的照射；审管部门或干预组织确认有正当理由进行干预的其他任何持续照射情况。,.,二、干预的基本原则,（1）干预的正当性只有根据对健康保护和社会、经济等因素的综合考虑，预计干预的利大于弊时，干预才是正当的。在干预情况下，为减少或避免照射，只要采取防护行动或补救行动是正当的，则应采取这类行动。所谓防护行动是指为避免或减少公众成员在持续照射或应急照射情况下的受照剂量而进行的一种干预。而补救行动是指在涉及持续照射的干预情况下，当超过规定的行动水平时所采取的行动，以减少可能受到的照射剂量。,.,在应急照射情况下，如果任何个人所受的预期剂量（指若不采取防护行动或补救行动，预期会受到的剂量，而不是可防止的剂量）（这里的可防止的剂量是指采取防护行动所减少的剂量，即不采取防护行动的情况下预期会受到的剂量与在采取防护行动的情况下预期会受到的剂量之差。）或剂量率接近或预计会接近可能导致严重损伤的阈值，则采取防护行动总是正当的。,.,在持续照射情况下，如果剂量水平接近或预计会接近国家标准规定的值时，则无论在什么情况下采取防护行动或补救行动总是正当的。只有当放射性污染和剂量水平很低，不值得花费代价去采取补救行动，或是放射性污染非常严重和广泛，采取补救行动花费的代价太大，在此二种情况时，采取补救行动不具有正当性。,.,（2）干预的最优化,为减少或避免照射而要采取防护行动或补救行动的形式、规模和持续时间均应是最优化的，即在通常的社会和经济情况下，从总休上考虑，能获得最大的净利益，也就是说，最优化过程是指决定干预行动的方法、规模及时间长短以谋取最大的利益。,.,（3）干预的剂量约束前述干预有二种情况，因此干预的剂量约束也分别作了规定。在应急照射情况时：急性照射的剂量行动水平，器官或组织受到急性照射，在任何情况下预期都应进行干预的剂量行动水平，应急照射情况下的通用优化干预水平和行动水平，通用优化干预水平用可防止的剂量表示，即当可防止的剂量大于相应的干预水平时，则表明需要采取这种防护行动。,.,3.6.3辐射源的保安与控制,在辐射防护与安全中，把安全放在与辐射防护同等重要的地位，而在安全中，辐射源的安全是关键，所以，对辐射源的保安与控制，就成了辐射安全的核心。一、源的分类二、许可、注册备案制度三、豁免四、解控五、源安全的责任方,六、源的安全评价,七、源的实物保护,八、源的纵深防御,九、良好的工程实践,.,一、放射源的分类,国家环境保护总局公告2005年第62号关于发布放射源分类办法的公告根据放射性同位素与射线装置安全和防护条例（国务院令第449号）关于放射源实行分类管理的规定，我局组织制定了放射源分类办法，现予发布。二五年十二月二十三日,.,1.放射源分类原则,参照国际原子能机构的有关规定，按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将放射源分为、类，V类源的下限活度值为该种核素的豁免活度。,.,分类的原则,不考虑辐射事故和恶意使用放射源导致的社会经济后果（因为还没有完全研究出这些后果的定量方法和比较方法，尤其是基于国际基础的方法）。不考虑辐射的随机效应（例如增加患癌的风险，因为事故或恶意使用放射源导致的确定性效应比短期内增加的任何随机性效应的风险要高得多）。不包括医疗原因的故意照射（尽管由于有涉及这类源的事故报道，本分类系统中也包括了为这些目的使用的放射源）。,.,国际原子能机构安全标准丛书第RS-G-1.9号放射源的分类,国际原子能机构维也纳2006年本安全导则提供一种以风险为基础将放射源和实践分为5类的方法。这种分类法以一种合理而简明的方法为基础，提供了可适用于大部分情形所需的灵活性。在这种分类的基础上，可以做出基于风险信息的决策，于是便有以安全和施以保安措施为目的对放射源进行监管控制的分类。,.,2.定义,危险源的定义是：如果失去控制，它能够产生足以导致严重确定性效应的照射。确定性效应的定义是：一种有剂量阈值的辐射健康效应，当剂量超出阈值时，该效应的严重程度随着剂量的增加而加大。严重的确定性效应是：当此类效应是致命的或有生命危险的或导致可降低生活质量的永久性伤害时，称为严重的确定性效应。,.,由于认识到人体健康的极端重要性，因此分类法是以放射源造成确定性健康效应的潜在危险为基础的。这种潜在危险是由源的物理性质（尤其是其活度）引起的，部分是由源的使用方式引起。分类法的依据按照安全标准的要求以安全和可靠的方式对放射源进行管理时，对工作人员和公众的辐射风险将保持在可接受的低水平。但是，如果它们未得到适当管理，就像在事故、恶意使用或孤儿源时的情况一样，高活度源可能会造成一系列的确定性健康效应，包括皮肤红肿、组织烧伤、急性辐射病和死亡。,.,类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡；类放射源为高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可致人死亡;类放射源为危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡;类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤;类