电离辐射防护

1、第一部分：电离辐射生物效应,主要内容 放射损伤机理 电离辐射效应类型 影响生物效应的因素,电离辐射生物效应是判定电离辐射影响或危害的基础，是确定采取防护措施或控制工作人员照射水平的主要依据，对不同类型、不同程度放射损伤的诊断、治疗以及近期和远期后果的评估等均有重要意义。了解电离辐射生物效应，对于正确认识辐射危害，做好放射防护有着重要的理论和实际意义。,一、放射损伤机理,人类接受辐射照射后，引起组织细胞中原子及由原子构成的分子的变化，可以使很多生物活性物质，特别是生物大分子受到损伤，引起健康危害。其中最重要的是细胞核中的脱氧核糖核酸(DNA)损伤。 其它原子或分子(如水分子)在射线作用下，产生自

2、由基，使生物活性物质受到损伤。 辐射也是一种能引起基因突变和染色体畸变的物理诱变剂，与一些如多环芳烃、黄曲霉素、亚硝胺等化学诱变剂一样，都是环境中的重要污染物。,按效应出现的时间早晚分： 近期效应 远期效应 按效应发生在自身或子代身上分为： 躯体效应 遗传效应 按剂量-效应关系分： 确定性效应 随机性效应,二、电离辐射效应类型,目前主要关注的分类： (1)确定性效应 (2)随机性效应 (3)胚胎和胎儿效应,(一）确定性效应 是指通常情况下存在剂量阈值的一种辐射效应，超过阈值时，剂量越高则损伤效应越严重。 一般在辐射导致组织细胞大量死亡而超过机体的再生和代偿能力时，则出现确定性效应。由于这种损害

3、效应是当受照剂量达到一定水平后肯定发生，故称为确定性效应。,确定性效应特点,存在剂量阈值：超过阈剂量值，才会产生效应。 效应严重程度：与接受的剂量有关，剂量越大越严重。 临床表现：乏力、呕吐、脱发、牙龈出血、白细胞降低、白内障、性欲降低、皮肤红斑、溃疡；十余种不同类型的放射病。,某些确定性效应是特殊组织所独有的: 睾丸和卵巢的暂时和永久性不育 眼晶体的白内障 骨髓内血细胞减少所致造血障碍 皮肤的良性损伤 任何器官都能发生的炎症过程,全身和局部照射的剂量阈值,济宁金乡“10.21”60Co源辐照事故,济宁金乡“10.21”60Co源辐照事故,(二)随机性效应,发生几率与受照剂量成正比而严重程度与

4、剂量无关的效应称为随机效应。如受照个体的癌症和遗传效应。如果照射后细胞DNA的损害和突变没有使细胞死亡，也没有得到正确修复，而是出现错误修复，这些修复的细胞可以保存继续增殖的能力，并把错误的信息传给后代的细胞，演变成伴有特定DNA变化了的异常细胞克隆，造成细胞变异。,不存在“剂量阈值”，效应的发生率与接受的剂量有关，接受的剂量越大，发病率越高； 严重程度与接受的剂量无关； 主要表现为癌症发病率的增加与遗传性疾病。,随机性效应的特点,1.致癌效应,(1)辐射致癌危险 辐射致癌效应危险系数（10-2Sv-1) ICRP2007年建议书,（2）辐射致癌潜伏期 辐射诱发癌症的平均潜伏期,主要表现受照者

5、后代遗传紊乱，属于受照者后代的随机性效应。 如果射线损伤了生殖细胞，使生殖细胞发生变异，则错误的信息将向后代传递，并表现为受照者后代的遗传紊乱。 遗传效应主要发生于受照后的第一、第二子代。,2.遗传效应,辐射遗传效应危险系数（10-2Sv-1),胚胎死亡 畸 形 智力障碍 出生后生长发育障碍 儿童期白血病等,(三)胚胎和胎儿效应,胎儿出生前不同时间受照： 1-6周（妊娠早期）：胚胎死亡，阈值0.1Gy 6-13周（器官形成期）：畸形，阈值0.1Gy 8-15周最危险（大脑皮层形成期）：严重智力障碍 概率0.4Sv-1 3周-妊娠终了：儿童期恶性疾病,概率0.1-0.165Sv-1,忻州放射事故

6、,1992年11月19日，山西省忻州市一位农民张某在忻州地区环境检测站宿舍工地干活，捡到一个亮晶晶的小东西，便放进了上衣口袋里，几小时后，便出现了恶心、呕吐等症状。十几天后，他便不明不白地死去。没过几天，在他生病期间照顾他的父亲和弟弟也得了同样的“病”而相继去世，妻子也病得不轻。后来经过医务工作者的调查，才找到了真正的病因，那个亮晶晶的小东西是废弃的钴60，其放射性强度约10居里。,忻州事故,受照剂量2.54 Gy； 急性放射病； 受照时为孕期； 孩子智商相当于4岁儿童，生活不能自理。,三、影响生物效应的因素,电离辐射的种类 吸收剂量 剂量率 分次照射 照射部位和面积 照射方式 辐射敏感性：个

7、体差异、年龄,（1）电离辐射的种类：由于不同种类的电离辐射与物质相互作用的特点不同，其生物效应也不同。如相同的吸收剂量，中子产生的生物效应要比X或射线严重数倍至二十几倍。 （2）吸收剂量：一般剂量越大，生物效应越严重。在110Gy之间，剂量越大，平均生存时间愈短，剂量与效应基本上呈线性关系。,不同吸收剂量的X、射线对人体损伤的估计 剂量cGy(rad) 损伤程度,5000 脑型急性放射病,（3）剂量率：一般情况下，剂量率越高生物效应越显著。这是因为高剂量率的照射使机体对损伤的修复作用不能充分显现出来所致。 （4）分次照射：同一剂量的照射，在分次给予的情况下，其生物效应低于一次给予的效应，分次愈

8、多，各次间隔时间越长，其生物效应越小。其原因与机体的代偿和修复过程有关。,（5）照射方式：内、外照射或二者兼有的混合照射作用于机体产生的生物效应各不相同。外照射时，多方向照射的生物效应大于单向照射。内照射的生物效应则受多种因素影响，一般射线的生物效应大于、射线。混合照射的效应一般较单一照射的效应更显著。,（6）照射部位与面积 机体受照的部位不同，其损伤的严重程度也不同。在同一剂量和剂量率情况下，腹部损伤最重其次是盆腔、头颈、胸部和四肢。 当照射的其他条件相同时，受照射的面积愈大，机体出现的损伤效应愈显著。200cGy的辐射作用于几平方厘米的皮肤时，只引起暂时发红，一般不伴有全身症状，若同样的剂

9、量照射全身，就可发生急性放射病。,（7）辐射敏感性 所谓辐射敏感性，即当一切照射条件完全严格一致时，机体或其组织、器官对辐射作用的反应强弱或速度快慢不同，若反应强、速度快，其敏感性就高，反之则低。 个体发育的放射敏感性：一般情况下放射敏感性随发育过程而逐渐降低。胚胎最为敏感，幼年、少年、青年至成年敏感性依次降低，老年人由于各种功能衰退，其放射敏感性又高于成年。 个体敏感性差异,人体各组织的放射敏感性以形态学损伤为衡量标准分为：高度敏感组织（淋巴、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺、胚胎）、中度敏感组织（角膜、晶状体、结膜、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝、肺组织的上皮细胞）、轻度敏感组织（中枢神经系

10、统、内分泌腺、心脏）、不敏感组织（肌肉、软骨和骨组织、结缔组织）。,第二部分：辐射防护,主要内容 辐射防护的目的与任务 辐射防护基本原则 外照射防护 内照射防护 几种电离辐射的防护要点 放射诊疗防护的重点,一、辐射防护的目的与任务,1.辐射防护的目的 防止发生有害的确定性效应，把随机性效应控制在可以接受的水平。 2.辐射防护的任务 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全人类。,辐射防护基本原则 辐射实践的正当性 辐射防护的最优化 个人剂量限值 完整的辐射防护体系。三者同等重要，缺一不可。不能单把个人剂量限值当作

11、尺子来用，不考虑实践的正当性和防护的最优化。必须全面贯彻整个放射防护体系。 此外，还应考虑为将来发展留有余地。在进行防护设计时，应考虑到未来的发展可能造成的危害，应留有余地。,二、辐射防护基本原则,辐射实践的正当性是指从事任何与放射性有关的活动，都要有正当理由。 采取任何可能接受辐射剂量的行动，都要经过事先论证，进行正当化分析。要使个人和社会得到的利益大于辐射造成的危害。否则就不能采取这样的行动。 没有正当理由，就不要采取可能接受辐射剂量的行动。,1. 辐射实践的正当性,2. 防护与安全的最优化,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

12、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。 在该工作场所实际活动的情况下，必须对机器自身、工作人员和环境防护做出适当与合理的规定，使设备符合安全条件，工作人员始终处于安全工作条件下，四周环境的安全得到充分的保障。,3. 个人剂量限值,个人剂量限值是指在具备实践正当化和防护最优化的条件下，人员接受的剂量不能超过一定量值。 （剂量限制和潜在照射危险限制） 应对个人受到的正常照射加以限制，使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规定的相应剂量限值（特殊情况除外）。不应将剂量限值应用于获准实践中的医疗照射。 应对个人受到的潜在

13、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。,个人剂量限值,对于年龄为1618岁接受涉及辐射照射就业培训的徒工和年龄为1618岁在学习过程中需要使用放射源的学生，应控制其职业照射使之不超过下述限值： 年有效剂量，6mSv； 眼晶体的年当量剂量，50mSv； 四肢（手和足）或皮肤的年当量剂量，150mSv。,如果以规定的剂量限值20mSv/年方式工作，对于整个工作期间从18岁到65岁，超额癌症的机会是1/1000。,关于放射工作场所分区,按GB18871中规定，将放射性工作场所划分为控制区和监督区进行管理： 控制区：控制区

14、应当设置实体屏蔽。在控制区进出口处和控制区内相应位置设立醒目的标准辐射危险警示标志；制定在控制区的职业防护与安全操作规则和程序；进入控制区工作应当持有许可证而且入口处的门有安全联锁，以限制受照人员数。 监督区：监督区内不需要采取专门的防护措施和作出安全规定，但是该区域的职业照射条件却需要处于经常监督下。根据需要，在监督区出入口处适当位置设立辐射危害警示标志；定期审查该区域的工作条件，以确定是否需要采取防护措施和作出安全规定，或更改监督区边界。,三、外照射防护,体外辐射源对人体的照射，称为外照射。 能够引起外照射的电离辐射源主要包括：放射性核素，其中包括放射性核素、放射性核素和放射性中子源等。X

15、射线机。粒子加速器。核裂变反应堆。,外照射防护目的在于既保证完满达到电离辐射源的应用目的，又使得人员受到的辐射照射保持在可以合理做到的最低水平。另外，外照射防护有时也为了保护那些对电离辐射敏感的材料和设备免遭电离辐射的损坏。,（一）外照射防护基本措施,时间防护 距离防护 屏蔽防护,1、时间防护,时间防护 缩短受照时间。人体受到照射的累积剂量是随时间延长而增加的，正比于受照时间。因工作需要进入电离辐射场操作时，为缩短受照时间，应做好充分准备，操作时务求熟练、迅速。某些场合下，如抢收设备和排除事故，工作人员需在强辐射场内进行工作，应采用轮流、替换办法，严格限制每个人的操作时间，将每人所受的剂量控制

16、在拟定的限值以下。另外除工作需要外，应避免在电离辐射场中作不必要的逗留。,距离防护 增大与源的距离。人体受到照射的剂量率是随离开源的距离增大而减小的。 辐射场强度与源的距离的平方成反比（1/R2）。即：距离增加一倍，辐射场强度降低到原来的四分之一。,2、距离防护,点源辐射强度的计算,一个放射性活度为A0、照射量率常数为的点状源，在距离r(m)处造成的照射量率X即可由下式给出： X = A/ r2 注意，式中r用“m”作单位，当A和或者都采用SI单位，或者都采用旧的专用单位。 因此，当周围介质对电离辐射的散射和吸收很小时，人体受到点状源照射的剂量率接近与距离的平方成反比，亦就是，距离增大一倍，剂

17、量率则减小到原来的四分之一。,屏蔽防护设置防护屏障。虽然通过控制时间、距离可以减少人体受照剂量，但是为了达到电离辐射源预期的应用目的和保证对预定的照射程序的有效控制和操作，客观上不允许无限制地缩短受照时间和增大距离。为了达到有效的防护目的，尚须设置屏蔽进行防护。所谓屏蔽防护，就是在放射源和人员之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料，从而减弱或消除射线对人体的危害。 屏蔽防护是外照射防护三项基本措施中最重要的一项措施。,3、屏蔽防护,另外，任何电离辐射与空气相互作用，会产生某些有害的气体，例如臭氧、氮氧化物。 同时，受到高能带电粒子束、中子束或高能光子束照射的物质(包括空气和灰尘)还可能被诱发感生

18、放射性。 因此，在应用外部电离辐射源的时候，除了注意外照射的辐射防护，还须采取相应的其它措施(如通风)，用以防止内照射、有害气体（臭氧、氮氧化物）及其它有害因素对人体的损害。,（二）关于X、射线的屏蔽防护材料的选择,屏蔽材料的选择原则 防护性能 主要指材料吸收射线的能力。 X或射线与物质相互作用的过程主要有光电效应、康普顿散射和电子对效应。由于光电效应、康普顿散射、电子对效应的作用几率分别与物质的原子序数Z成四次方、一次方和二次方关系，因此，一般来说，物质的原子序数越高，对X或射线屏蔽效果越好。,结构性能 屏蔽防护中，要求选用的材料不仅能起到屏蔽辐射的作用，而且能够成为建筑构造的一部分。因此，

19、屏蔽材料要求具有一定的结构性能，包括材料的物理形态、力学特性和机械强度等。 稳定性能 为保证屏蔽效果不随时间而衰退，要求材料具有抗辐射损伤的能力，而且当材料处于水、汽、酸、碱、高温环境时，还要求它能耐高温、抗腐蚀。 经济成本 所用的屏蔽材料应该价格便宜，来源广泛，加工方便，易于安装和维修等。 X、射线常用的防护材料：混凝土、粘土砖、铅等。 按需选择防护材料！,铅当量，为了便于比较不同的屏蔽材料对X、射线的屏蔽性能，通常用铅作为比较，把达到与一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的铅层厚度，称为该厚度屏蔽材料的铅当量，单位以mmPb表示。,四、内照射防护,（一）内照射概念 放射性物质进入人体内部而对人

20、体产生的照射称为内照射。 （二） 放射性物质进出人体的途径 吸入；食入；皮肤、黏膜；伤口。以液态、气态、粉末状态存在的放射性物质。X射线不会产生内照射。,（三）非密封源防护的复杂性,非密封型放射源的防护，除外照射防护外，还有内照射的防护和放射性“三废”的治理等，其中，特别要重视内照射防护。 1、从事非密封源的操作过程中，放射性核素可能以液态、气态或气溶胶的状态进入周围环境，污染空气、设备、工作服和工作人员的体表，从而通过呼吸道、消化道、皮肤或伤口进入体内产生内照射； 2、由放射性核素发射的、或特征X射线等辐射，对人体造成外照射； 3、工作中产生的放射性废水、固体废物及废气，核医学中某些疾病患者

21、服用放射性药物后，如不加管理等都有可能对外环境造成放射性污染，对公众产生危害。,（四）内照射防护的基本原则,（1）优选核素与种类。达到同样的应用目的，要选择毒性最低的放射性核素，并将使用量控制在需要量的最小值。 （2）内、外照射防护兼顾。使用的放射性核素多为混合辐射体，既有或粒子，又有射线，因此既要防止内照射，又要防止外照射。 （3）防护设施为主，个人防护为辅。放射性物质的操作、贮存、运输和废物处理等各个环节都必须有符合国家标准的固定防护设施，操作者还需穿戴个人防护用品以及严格执行操作规程。,（五）内照射防护的一般措施,（1）包容。将放射性物质密闭起来，如采用通风橱、手套箱等。对工作人员，可用

22、工作服、鞋、帽、口罩、手套、围裙等方法，将操作人员围封起来，以防止放射性物质进入体内。 （2）隔离。根据放射性核素的毒性大小、操作量多少和操作方式等，将工作场所进行分级、分区管理。 （3）净化。采用吸附、过滤、除尘、凝聚沉淀、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。 （4）稀释。在合理控制下利用干净的空气或水使空气或水中的放射性浓度降低到控制水平以下。,（5）其他 布局：注意工作场所的合理布局，如核医学科的布局要求。 建筑物的结构材料： 应具有较好的辐射屏蔽性能；墙壁、地面、天棚、工作台表面等应铺设不易污染、耐化学腐蚀、容易去污的材料。,（六）

23、放射性“三废”一般处理,1.废气 通风。独立通风系统；负压抽风；低活区到高活区；排风口高度高于建筑物顶。 过滤。补充的新风应当经过粗过滤器过滤；释放到大气中的气体应当经过高效过滤器过滤。 2.废水 含短寿命核素的放射性废水，放置衰变，直到可排放时为止。 对于产生大量废水的单位，应设置专门下水道和放射性废水贮存处理设施。 3.固废 低放固体废物应集中临时存放、衰变；高放固体废物按规定送储。,表面放射性污染的去除 1、非固定性污染：刚发生的污染，应立即去除，第1、2次去污效果较好，多次去除效果不明显。水是最常用最普通的去污剂。 2、固定性污染：随着放射性污染时间的延长，由于物理化学作用，放射性物质

24、与物体表面形成了牢固性结合，此时称为固定性污染。去除较难。,（七）非密封放射工作场所的分级,按照不同放射性核素的日等效最大操作量的大小，GB18871-2002将非密封源工作场所分为甲、乙、丙3个等级。 放射性核素的日等效最大操作量=(放射性核素的实际日操作量（Bq）该核素毒性组别修正因子)/与操作方式有关的修正因子。,GB18871-2002规定的非密封源工作场所分级 （大多数核医学科为乙级）,GB18871-2002给出了放射性核素的毒性组别修正因子及与操作方式有关的修正因子。,五、几种电离辐射的防护要点,1、放射源的防护 射线是带电的、质量较大的粒子(氦原子核），与物质能发生很强的电离作

25、用，在物质中的射程很短，如在空气中几厘米至十几厘米（一般常用 源6cm），在铝中几十微米。因此对其防护较容易。一般穿不透皮肤层，故没有外照射危险。但是当放射源强度较大时，还会伴有一定量的其它射线放出。 一般普通纸即可阻挡射线。对放射源的防护还要注意表面污染、内照射和伴生的其他射线。,2、放射源的防护 射线所需的屏蔽厚度，一般应等于射线在物质中的最大射程。各种材料的粒子射程均有资料可查，需要时可参阅。 注意，放射性核素衰变时，常伴有辐射；当粒子穿过周围物质时还可产生轫致辐射。因此，除一般用有机玻璃和铝片对射线进行屏蔽防护外，还应注意对辐射和轫致辐射的屏蔽防护。,3.放射源的防护 主要是屏蔽防护 射线的贯穿能力很强，其辐射照射范围往往超出工作场所之外，形成对环境的污染，应用辐射源主要应防止外照射。 硬X射线的防护与辐射防护性质相同，而低能光子的防护比较容易屏蔽。,几种常用材料对宽束射线的1/10值层厚度,4、中子源的防护 中子放射源几乎都是发射快中子。设计屏蔽层时必须用含氢较多的物质(如水，石腊，聚乙烯等)将快中子慢化，然后用吸收截面大的物质将其吸收。 常用硼与石腊(或聚乙烯)均匀混合为中子屏