电离辐射安全与防护基础应知应会

1 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 7 8 9 4.5衰变规律（衰变常数，半衰期） 4.6辐射的类型和特点 2 41 42 43 46 46 48 49 4.1放射性物质进入人体的途径 4.3非密封放射工作场所防护措施 3 3.2放射源失去屏蔽和α放射源弥散事故响应 1 1 3 5 11片片时，发现了一种新的射线，与可见光不同，它能够穿透可见光穿之处就在于它清楚地显示出了被肌肉遮挡的骨骼以及手指所带的戒指。这个发现预示了辐射的医学应用，从此开启了人类应用辐射的序幕，医学应用有了不断的发展。鉴于为人类做出的特别贡物碎片的抽屉里，当他对底片显影时惊奇地发现，底片受到了辐 22.1电离辐射电离辐射分为直接电离辐射和间接电离辐射。直接电离辐射是指那些具有足够大的动32.2非电离辐射43.1原子的结构 3.2原子的大小每个原子包含一个原子核以及若干个电子。原子核位于中央，体积非常小，带正电荷。电子绕原子核运动，带负电荷，其“轨迹”就是所谓的电子云或电子层。电子云没核心部分是原子核，它是由质子和中子组成的，形状近似于球形，其直径大约是原子直径的万分之一。原子核的大小取决于核内核电子本身则更要小得多。这就是说，原53.3原子的质量为了量度原子的质量，人们定义了一个使用起来更方便的原子质量单位，即将一个ma=Zmp+Nmn+Zme≈Z+N=A（1-1）14g/cm3（1-2）33.4原子的电性11063.5原子的结合能E=mc2△E=△mc274.1核素与同位素夫首先依据原子核内的质子数和中子数将各种元素排列在一个表里，将具有相同质子数的），元素的化学性质是由原子核内的质子数（Z）决定的，它决定了该元素在元素84.2核素的符号与中子数来标识每一种原子，比如锂原子，可表示为EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up5(7),3)Li4。AX是ZN，其中X代表元素的符号，如氢的元素符号是H，铁的元素符号是FeAX9际使用中，人们还常常将这个核素符号简化为EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up10(A),Z)X、AX或X-A。这几种表示方法都是正确4.3放射性）；核素的稳定性主要是由原子核内的质子数与中子数之间的比例决定的。较小的稳定核根据原子核的稳定性，可以把核素分为稳定的和不稳定的核素。对于稳定的核素，图1-12格中给出了该核素的丰度，核素图中呈蓝色；而对于不稳定的核素，在格中给出了衰4.4放射性活度4.5衰变规律（衰变常数，半衰期）T（1-5）4.6辐射的类型和特点是通过将电子束投射到金属靶(通常为钨)上产生的。金属靶原子中的电子先是能量（用科学术语来说，这些金属原子变成了处于“激发态”的原子之后，当这些原子相对较大的粒子，在空气中的射程较短如果发射α粒子的核素被吸入或摄γ辐射是原子核能级跃迁退激时释放出的射线，是波长较短的电磁波，也称作γ光子，子核往往处于激发态，处于激发态的原子核经或铅之类的高密度物质才能起到较好的屏蔽作中子(n)辐射是指由不稳定原子核发射出的物质或人体组织相互作Pαβ_γ00n04.7辐射能量5.1α粒子与物质的相互作用与靶物质的原子相互作用，将它们的能量传递给原子里的轨道电子。由于α粒子传递给轨外的能量而从自己原来的能态跃迁到一个较使靶物质的原子激发而损失能量，使自己慢少了一个电子的原子这一对离子称为离子射前后的运动方向几乎不发生改变，即α粒子在与轨道电子碰撞以后仍然保持其原来动方向。只有当α粒子与原子核碰撞时才可能发生大角度散射，而与原子核发生碰5.2β粒子与物质的相互作用5.3γ射线与物质的相互作用现在人们知道，光电效应多发生在γ光子与靶物质越大，发生光电效应的概率也越大。这就是采用高原子序数的探测元件探测γ辐射的原因。为康普顿效应，被击出的电子称为康普顿电子，如图1-25。我国物理学家吴有训先生在康湮没辐射产生的两个γ光子的能量相同，都是0.5.4中子与物质的相互作用又把在室温下与周围介质的分子处于热平衡状态的中子称为热中子，热中子的能量大约是αβ铝、有机玻璃、混凝光电、康普顿、电砖弹性、非弹性、吸收水、石蜡、含硼聚乙烯1.1辐射的应用到2600～2800亿千瓦时。除了核电站外，还可以利用放射性核素制成原子能电池，如图起到了独特的作用，已成为现代医学不可缺少的重要组成部分。如PET-CT，是将极短寿命图2-6射线的工业探伤装置(γ探伤机和X射线探伤机）1.2辐射的危害这些无处不在的辐射，对人体的健康到底有没有影响呢？其实任何事物都有它的两面工作，身体受到过量的照射，她几乎双眼失明，造血组织受到严重的辐射损伤，1934年7月，她死于白血病。她的女儿伊伦娜·居里(IreneCurie)，人工放射性同位件。当时的放射学是电离辐射的最大用户，1925年国际放射学学会在国际第一次放射学大1930～1960年代，医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段，不同的辐射损伤，成为中、高剂量受照的最大群体。1954年，美国在比基尼岛试验氢弹，护的最优化、人们普遍关注铀矿中氡致癌问题。1977-1979年，ICRP1991年，ICRP出版第60号出版物，降低了剂量限值，全身职业照射的年限值降为2.1吸收剂量D（2-1）其辅助单位专用名称常用毫戈瑞（mGy微戈瑞(μGy即：33定义式为:（2-2）吸收剂量率的SI单位为焦耳每千克秒（J/kg﹒s单位专用名称为戈瑞每秒比释动能：K（2-3）K=D=ΦE（2-4）μen/ρ：质量能量吸收系数：入射光子在靶物质中穿行单位质量厚度时，光子的能量被2.3当量剂量H=WRD（2-5）1155），5其辅助单位专用名称常用毫希沃特（mSv微希沃特(μSv即：-6Sv当量剂量率为单位时间内物质吸收的当量剂量，国际单2.4有效剂量EWT.H（2-6）公式中，WT称为组织权重因子，无量纲，肝肺胃脾、胸腺和子宫。在上述其余组织或器官中有一单个组织或器官受到超过12个规定了权重因数的器官的最高当量剂量的例外情况下，该组织或器官应取权重因数0.025，而余下的上 2.5与群体相关的辐射量STHi.Ni（2-7）STEi.Ni（2-8）3.1辐射生物学效应的发生过程DNA分子被电离粒子直接击中，可以发生单链或双链断裂，解聚和粘度下降等。某些酶也3.2生物效应的分类在辐射防护领域内，为了便于进行危害分析，根据效应与照射剂量的关系，ICRP将电（1）躯体效应：受照射个体体细胞损伤而致本身3.3急性及慢性放射损伤床症状，可能有迟发效应，对于个体不会发12食、全身虚弱及其他症状如喉炎、腹泻等。如果既往4脱落、厌食、全身虚弱、体温增高。第三周出现紫斑第四周出现苍白、鼻血、腹泻，迅速消瘦。50%受照吐、口腔，咽喉发炎，体温增高，迅速消瘦。第二周出（1）自觉症状。早期表现主要是神经衰弱征候群（2）体征。在早期通常无明显体征，有时可发现如下异常：一是神经（3）实验室检查，包括造血系统、内分泌系统、生殖系统、免疫系统有明确的长时间内(一般在5~10年以上)接触超当量4.1物理因素官受到某种辐射类型的平均吸收剂量，此时的辐射射比一次大剂量率的急性照射所造成的辐射损伤要小得多。例如，若一生（50年）全身均4.2生物因素人猴鸡龟人的胚胎在不同的发育阶段，对辐射敏感性呈现不同程度的变化，其中妇女在怀孕的前多数系统小头症智力异很少有小头症很少有严重的解高的辐射敏感性；DNA是染色体的主要成分，细胞的染色体体积与辐射敏感性密切相关，染色体体积大的受射线损伤的概率大，辐射敏感性也较高；DNA修复能力感觉器官（角膜、晶状体、睫膜内皮细胞（主要是血管、血窦和淋巴管1.1宇宙射线1.2宇生放射性核素1.3原生放射性核素地球生成已经45亿年了，经历这么长的时射性核素及其衰变子体。这些放射性主要有2310a11a10a材料中逸散到环境中，所以，一般认为环境2.1医学应用2.2核能及核燃料循环设施物的处理和处置设施等。如图3-7核燃料循环示意图。在核设施运行的每一步骤都有可能处理把燃料物质及其他有用物质分离出来，即进行所谓的后处理2.3工业应用利用的放射性核素与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质2.4核武器试验与生产2.5核与辐射事故2.6其他近地球表面其强度越弱，而且其组成成分也与高空不一样。总的趋势是离地面越高(海拔越高)宇宙射线的强度越大，宇宙射线的辐射强度在海平面最低。人们可以预计所乘飞机飞得Sv/h。现在大多数远距离飞行是在10～根据联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）的统计，各种人工辐射照射来源所致这些来源引起的辐射照射，以及与这种照射相关的风险。UNSCEAR定期向联合国大会报告和镭防护委员会，1950年改用现名。其主要任务是了解辐射防护领域内的进展，研究辐射作。IAEA同样有责任应成员国的请求，提供如何适用这些标准的帮助和机制，包括辐射防护的目的就是在不过分限制既伴有辐射照射又有益于人类的生存与发展的实践），2.1实践的正当性践及该实践中的源，不应予以批准；涉及医疗照射的实践的正当性判断应遵循2.2个人剂量限值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2.3辐射防护最优化辐射防护中最重要的要求是把剂量保持在可合理达将其放置在容器或用屏蔽材料包裹，从而将外照射危害降低由于累积剂量与受照时间成正比，因此控制照射时间是降低外照射危害的一种重要方3.2距离的有效方法；距离放射源越远，受到的剂量越小。对任何形状的辐射源，当考察点与源的距在辐射防护中，通过增加人与放射源之间的距离，来降低电离辐射的危害，如：禁止靠近放射源、任何人不能用手拿放射源，需使用工具来操作，如图4-1所示。在实人们常常使用一些工具使得工作人员与辐射源3.3屏蔽在实际工作中，由于条件所限，往往单靠缩短时间和增大距离并不能达到安全操作的目的。如在某个操作场所，室内有一个大型的放射源，离工作人员的最大距离也只有几米，在此处工作人员所受一秒钟也是非常危险的，必须采用屏蔽防护。屏蔽防护的原理是，辐射通过物质时会被减弱，在人与辐射源之间增加一层足够厚的屏蔽物，可以把外照（1）需要根据辐射源的类型、射线能量、活度，选择适当的材料和相（3）辐射与屏蔽材料相互作用时，是否会产生有很好的抗腐蚀特性，在射线照射下不易损坏。变形。工业射线探伤室的铅门如图4-3所示。（3）混凝土：普通混凝土通常是水泥、砂子、碎石与水按一定比例的混/MeV铅铅于β等较轻的带电粒子，在同物质相互作用β射线与物质作用时将产生轫致辐射，而轫致辐射的强度与β射线的能量、屏蔽材料的有效原子序数有关。轫致辐射的最大能量近似等于初级β射线的最大能量。β射线一般采用双层材料组合屏蔽，第一层用低原子序数的蔽轫致辐射。选用低原子序数的材料屏蔽β（1）水：水中含有大量的氢，所以是一种非常好的中子慢化剂。氢的（3）聚乙烯：它含氢丰富，是较好的中子防护材料，同时易于加工成型（6）泥土：泥土含水也较多，是一种廉价材料，为充分利用它的防护性4.1放射性物质进入人体的途径放射性物质污染的食物、水、入口器具等，4.2内照射防护的一般措施4.3非密封放射工作场所防护措施4.4个人防护措施此外，每个工作人员都要养成遵章守纪的好习惯。保持室内清洁，经常用洗尘器吸去地面上的灰尘，用湿拖布进檫。尽量减少、以致杜绝因放射性物质弥散造成的污染。固体性废物应存放在专用的污物桶内，并定期处理。防止玻璃仪器皮肤造成伤口污染。离开工作场所前，应检查手及其他可能被5.1放射性工作场所的分区5.2非密封放射工作场所的分级甲乙丙>4×109日等效最大操作量是指可操作的各种放射性核素的日最大操作量与相应放射性核素的111116.1标准依据GB18871-2002，是以国际放射防护委员会（ICRP）60号出版物为基础的六个国际组织联合6.2剂量限值职业人员在工作过程中受到的照射剂量限值和公众成员所受到的照射剂量限值如表（5）怀孕职业妇女对胎儿提供大致相当于公众中成员的防护标准。6.3工作场所的表面污染控制水平4444（2）手、皮肤、内衣、工作袜污染时，应及时请洗，尽可能清洗到本（3）设备、墙壁、地面经采取适当的去污措施后，仍超过表中所列数6.4参考水平国际放射防护委员会建议以年当量剂量限值或年摄入量限值的十分之一作为记录水平6.5电离辐射标志和警告标志1.1气体探测器气体探测器常用的有电离室、正比计数管、盖革-弥勒计数管（G-M计数过收集射线穿过工作气体时产生的电子-离子对来获得辐射的信息。气体探测器是最早用于辐射测量的探测器，它具有结构简单、性能稳定、环境适应性好等特点，获得广泛应用。各种类型气体探测器Ⅲ区（正比区随着电压增加，电子在被收集前被加速。加速后的电子进一步引起工Ⅳ区（有限正比区在该区，随着电压的增加，气体的放大倍数与收集到的总电量成正比的严格关系被打破。对于特定的电压，M不再是一个恒定值，但与初始电离有关。该电粒子或电离产生的次级带电粒子被电极全部收集，既无离从结构上看，电离室相当于一个充气的密闭电容器，典型的结构为平行板和圆柱形两种。按工作状态分类，电离室脉冲电离室只对单个入射粒子产生响应，因而能用于测量入射粒子数量。电流电离室是测量大量入射粒子所产生的平均电流，而不是单个粒子的效应。电流电离室具有测量范的放大作用可以大大增加探测器输出信号的幅度，提高探测器的信噪比。正比计数器十问题。当一个入射粒子进入计数管引起放电尚未结束时，又有一个新的粒子进人计数管，此时这个新的粒子就就是两个入射粒子能引起放电而形成脉冲的最小时间间隔。G-M计数管的死时间较长，会发生“阻塞”现象，这时的漏计数十分严重。G-M计数管1.2闪烁探测器/闪烁体光导闪烁探测器工作过程可分为五个相互联系的步骤：①射线进入闪烁体与闪烁体相互作率高和能测量射线能量等优点，是目前应用最闪烁体按其化学性质可分为无机闪烁体和1.3半导体探测器金硅面垒型探测器以N型硅单晶做基增加结区厚度的另一途径就是提高材料的电阻率，即采用高纯材料。高纯锗（HPGe）高纯锗探测器有平面型的也有同轴型的。平面型高纯锗的灵敏区的厚度一般在5~1.4中子探测器有机闪烁体：利用中子与有机闪烁体中氢原子的弹性散射产生的反冲质子使闪烁体发252Cf1.5热释光探测器（TLD）2.1监测仪器的选择2.2监测仪器的使用射空气比释动能（吸收剂量）率仪相对固有误2.3监测仪器的维护3.1环境监测3.2工作场所监测工作场所放射源失控或开放型工作场所通风系统故障或放射性物质包容失效造成工作量率仪。常用的便携式剂量率仪有电离室、闪烁体、G-M管、正比计数管、半导体等不同相对湿度95%工作场所放射源或辐射源处在失控状态时，会使工作人员受到意外的超剂量的事故照避免重大事故的发生；④为制定个人监测计划和空气监测计划及完善工艺操作规程提供资服的污染测定。氚表面污染的测量方法见《表面污染测定第2部分氚表面污染》在开放型工作场所出口处设置全身表面或手脚污染仪，可防止工作人员带出放射性物3.3流出物监测3.4个人剂量监测1.1辐射事故及其类型故包括:1.2放射源、射线装置的分类放射源的种类和用途很多，他们的主要区别在于不同的放射性核素和不同的放射性活（3）Ⅲ类射线装置：事故时一般不会使受到照射的人员产生放射损伤1.3辐射事故分级特别重大辐射事故、重大辐射事故、较大辐射特别重大辐射1.4应急预案（2）设施概况：说明应用设施或实践的性质；使用或操作的放射源、辐射2.1应急启动与报告（1）发生辐射事故或者发生可能引发辐射事故的运行故障时，生产、（2）接到辐射事故或者可能引发辐射事故的运行故障报告的生态环境（3）接到辐射事故报告或者可能发生辐射事故的运行故障报告的生（4）省级人民政府生态环境主管部门接到辐射事故报告，确认属于特（5）发生辐射事故或者运行故障的单位，应当按照应急预案的要求，（6）省级人民政府生态环境主管部门应当每半年对本行政区域内发生2.2职责分工与应急行动（1）生态环境主管部门负责辐射事故的应急响应、调查处理和定性定发生辐射事故的单位应当立即将可能受到辐射伤害的人员送至当地卫生主管部门指定2.3应急现场警戒与防护消防行动或采取防护措施后允许的行动。表6-7给出了内警戒区初始半径及警戒区域建议涉及潜在危险源的火灾、可疑脏弹或其他事我国国家标准对应急响应人员的剂量控制水平及要求列于表6表6-7GB18871—2002规定的应急响通用优化干预水平用可防止的剂量表示。隐蔽的通用优化干预水止的剂量为10mSv。临时撤离的通用优化干预水平是：在不长于一周2.4应急监测β和γ射线的监测，也要关注α核素的污染监测。体表污染监测，通常④当监测发现γ放射性核素已经进入人体，可以直接在人体腹部或者及仪器监测距离等存在差异，前者通常选取β、γ剂量率监测仪，仪器距离污染面保持在1~⑤在发现污染的部位表面停留几秒钟，确认仪表读数；对于α污染，2）体内污染监测：体内污染监测通常包括排泄物测量和又叫生物样品测量或者离体测量，通常指收集待监测的体内污染人员的便、呼出气、汗水等)，进行放射性水平分析测定的方法。活体测量是（1）鉴别和定位辐射源：初始应急人员应快速确射线和X射线。电离室对低剂量率的测量并不优于G-M管，电离室受业和农业的放化试剂事故中。测量适用的仪器包括：薄端窗式G-M管、βG-M管和正比计数器整体失效，或严重损坏光敏性，导致闪烁探测器灵敏污垢、纸或其他物质就可能导致不能探测到α粒子。为确保获得准确测3.1放射源丢失后的事故响应3.2放射源失去屏蔽和α放射源弥散事故响应行动仪源高高高人3.让非必要人员离开事故区域4.戴呼吸防护器，穿防护服5.辐射评价人员到场评价事故情况6.辨识和隔离可能受污染的人7.如有辐射损伤，则通知医院8.检测并控制辐射污染9.人员去污1A、术语阿尔法(α)粒子：由放射性核素发射出的由两个质子与两个中子组成的粒子（即氦贝塔(β)粒子：原子核或中子在核转变过程中发射出的电子或正电子。伽玛(γ)射线：原子核进行放射性衰变期间发射出的贯穿性电磁辐射，其波长比可比释动能：不带电电离粒子与物质相互作用时，单位质量的物质中产生的带电电离粒（电离辐射）直接作用：电离辐射的能量直接转移并沉积在生物大分子上，引起生物（电离辐射）间接作用：电离辐射将自身的能量转移至水分子，并引起水分子的电离电子：一种稳定的基本粒子，带有1.6x10-19C的负电荷，静止质量为9.1x10-31kg。放射性：某些核素自发地放出粒子或γ射线非电离辐射：指能量比较低，并不能使物质原子或分子产生电离的辐射。包括低能量俘获截面：是指单位注量的中子与某靶核发生俘获反应的概率，单位：靶恩(barn)，靶（b1b=10-28m2。通常用σ表示，即2式中：p-作用概率；σ-具有面积的量纲，b。慢性放射病：人体在较长时间内受到超过剂量当量限值的电离辐射作用，引起以造血确定性效应：电离辐射剂量值达到一定阈值时有害效应一定会发生