第二章辐射防护基础知识(四)常用物理量

辐射防护中常用物理量放射性活度（radioactivity)简称活度(activity)，是用以表示核素特征的一个重要辐射量。即在给定时刻处于一给定能态的一定量的某种放射性核素的活度A定义为：A=dN/dt1放射性活度式中：dN——在时间间隔dt内该核素从该能态发生自发核耀迁数目的期望值。即单位时间内的核衰变数。活度的SI单位是秒的倒数（S-1），SI单位制专门规定的单位名称为：[贝可勒尔]（Becquerel)，简称贝可，符号为Bq，每秒一次核衰变，即为1Bq=1s-11放射性活度为了表示各种物质中的放射性核素含量，通常用放射性比活度及放射性浓度二参数表示。放射性比活度（specificradioactivity)放射性浓度(radioactiveconcentration)1放射性活度放射性比活度（specificradioactivity)是指某一纯的元素或化合物中单位质量所含的放射性活度，单位是Bq/g，亦可用单位摩尔物质的放射性活度来描述放射性比活度，单位是Bq/mol。放射性比活度简称比活度，实质上是表示样品内放射性核素在其所属的物质全部原子中所占比例的一个参数。1放射性活度放射性浓度(radioactiveconcentration)是单位体积溶液内所含的放射性活度，单位是Bq/ml。1放射性活度2.吸收剂量（absorbeddose,D)定义：授予单位物质(dm)（或被单位物质吸收）的任何致电离辐射的平均能量（dE)。单位：J/kg1J/kg=1Gy（戈瑞）1Gy=100rad（拉德）dmdED吸收剂量1戈瑞（1焦耳/千克）时的能量效应1）水温升高（比热4.2×103J/千克度）1kg水物质吸收剂量1Gy水温度上升1/（4.2×103）=2.4×10-4C°2）转化为物体的动能mD=(1/2)mv2运动速度v=1.4m/s3)转化为物体的势能mD=mgh上升高度h=0.1m剂量——实际上是单位物质吸收电离辐射能大小的一种量度吸收剂量率（absorbeddoserate）是指单位时间内的吸收剂量，以Ｄ表示，SI单位为戈瑞·秒-１Gy/s）。吸收剂量是指每单位质量受照物质吸收的辐射能量。适用于任何类型、任何能量的电离辐射，且适用于任何受照物质。2.吸收剂量3剂量当量及其单位辐射防护中，测量和计算的一个主要目的，就是为了定量地说明个人或群体实际受到或可能受到的辐射照射。吸收剂量D是用来说明生物物质所受照射的重要物理量。在未加说明的情况下，吸收剂量并不能用来预示辐射照射所产生的生物效应的有害程度。3剂量当量及其单位辐射防护中，测量和计算的一个主要目的，就是为了定量地说明个人或群体实际受到或可能受到的辐射照射。吸收剂量D是用来说明生物物质所受照射的重要物理量。在未加说明的情况下，吸收剂量并不能用来预示辐射照射所产生的生物效应的有害程度。3剂量当量及其单位一般说来，某一吸收剂量产生的生物效应与射线的种类、能量及照射条件有关。即使受到相同数量的吸收剂量的照射，因为射线种类和辐照条件不同，其所致的生物效应无论其严重程度还是其发生几率皆不相同。为了统一表示各种射线对机体的危害程度，在辐射防护中，使用了剂量当量概念。3剂量当量及其单位定义H为在组织内某点上的D、Q和N的乘积，用公式表示如下：D：吸收计量（戈）；Q：品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；N：所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布等因素。ICRP（国际辐射防护委员会）指定：N=1（不论是内照射还是外照射）；H：剂量当量，SI单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号SV表示。DQNH3剂量当量及其单位1西弗=1焦耳/千克（J·Kg-1）暂时与SI单位并用的专用单位为雷姆（rem），1西弗=102雷姆（rem）由上式可以看出，剂量当量是用适当的修正系数对吸收剂量进行加权，使得修正后的吸收剂量能更好的和辐射引起的有害效应联系起来。3剂量当量及其单位剂量当量率：单位时间内剂量当量的增量，称之为剂量当量率。如果dt时间内剂量当量的增量为dH，剂量当量率即为dtdHH3剂量当量及其单位剂量当量概念只限于辐射防护中使用，而且专用于人体（高级动物），即必须是有生命的物质、动物。因为它是为了统一表示各种射线对机体的危害程度，而采用和定义的剂量当量概念；在计算剂量当量时，必须指明射线种类、能量和照射条件。因为剂量当量可以表达不同种类射线，在不同能量及不同照射条件下，所引起的各种电离辐射的危害程度的差异；Q值不能代表高剂量水平下的相对生物效应。使用剂量当量概念时需注意4.集体剂量当量在环境放射性中，人们经常须对环境辐射给予某一群体的危害作出科学的评价。当某一核设施向环境排放放射性废物时，人们就要对排放的放射性三废给公众造成的剂量当量作出估计，以评价该群体受影响的程度。须采用“集体剂量当量”的概念来评估，其定义是：iHiPiS4.集体剂量当量式中，S为集体剂量当量；Hi为受照群体第i组成员每人全身或者任一特定组织受到的平均剂量当量；Pi为群体中第i组中的人数。由上式可见，辐射给予某一群体产生的效应是各个单一组分所受的剂量当量之总和。剂量当量与集体剂量当量的区别在于，前者用于单个生物体，后者则用于群体。集体剂量当量的国际单位为人·希沃特，符号为man·Sv。5.有效剂量当量有效剂量当量是考虑人体组织或器官发生的辐射效应为随机效应时，全身受到非均匀照射的情况下，人体各器官或组织所接受的平均剂量当量与相应的权重因子的乘积之总和，即式中，H有效为有效剂量当量；HT为人体内器官或组织T所接受的平均剂量当量；TTTWHH有效5.有效剂量当量WT为相应器官或组织的权重因子，它表示器官或组织T受电离辐射照射时产生随机效应的几率与全身受到均匀照射时产生的随机效应的几率之比值。因此，是一个无量纲因子。有效剂量当量的SI单位与剂量当量相同，即希沃特(Sv)，暂时并用的专用单位为雷姆(rem)。5.有效剂量当量有效剂量当量是一个很重要的概念，它是一个度量体内或体外照射源（无论是均匀照射还是非均匀照射）造成的健康效应发生率的指标，用来评价电离辐射对人体的总的损伤程度。6组织权重因子（tissueweightingfactor，WT）组织或器官组织权重因子WT红骨髓结肠肺胃膀胱乳腺旰食道甲状腺皮肤骨表面睾丸其余组织或器官0.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.200.056组织权重因子例：某人骨表面接受0.3Sv的剂量当量，而另一个人骨表面受0.2Sv的照射，同时肝脏又受到0.1Sv的照射，哪个人危险更大些？7待积（约定）剂量当量在内照射情况下为了评价单次摄入放射性物质对人体的危害，引入待积剂量当量。放射性物质进入人体后，一方面由于衰变和排泄而减少，同时会浓集于某些器官组织中形成内照射。7Committeddoseequivalent单次摄入放射性物质后，某一器官或组织在此后50年受到的累积剂量当量称为待积剂量当量，即其中t0是摄入放射性的时刻，为t时刻的剂量当量率。dttHHtt505000)(H8照射量X1）照射量X——指x或γ射线的光子在单位质量空气中释放出的所有次级电子，当它们完全被阻止在空气中时，在空气中产生一种符号的离子的总电荷量。定义为dQ除以dm而的得商，即dQ为在质量为dm的体积元中的空气中，当光子产生的全部电子（正、负电子）均被阻留于空气中时，在空气中所形成一种符号的离子总电荷的绝对值。dmdQX8照射量X照射量X的SI单位为库仑每千克，用符号库仑/千克（C/Kg）表示。与它暂时并用的专用单位是伦琴（简称伦），用符号R表示。1伦琴=2.58×10-4库仑/千克2.照射量的单位8照射量X照射量率是单位时间内的照射量照射量率的SI单位为库仑每千克秒，用符号库仑/千克·秒（C/Kg·s）表示。dtdXX3)照射量率8照射量X实际工作中，常常是通过空气的吸收剂量来确定其它介质的吸收剂量，而空气的吸收剂量是通过测得的x或γ辐射的照射量来确定的，并且它们之间有如下关系：式中，X为照射量，以伦琴为单位。XDa31073.84)照射量与吸收剂量的关系放射性活度(A)吸收剂量(D)剂量当量(H)有效剂量（E）吸收剂量(D)1戈瑞=1焦耳/千克1Gy=1J/kg放射源活度(A)1贝克=1次核衰变/秒剂量当量(H)有效剂量（E）1希沃特=1焦耳/千克三者意义和区别任何物质有机体辐射量单位对照表表1-4辐射量单位对照表辐射量SI单位SI单位专名专用单位照射量库伦·千克-1（C·kg-1)未定伦琴（R）1伦＝2.58×10-4库伦·千克-1（1R＝2.58×10-4C·kg-1）吸收剂量焦耳·千克-1（J·kg-1）戈瑞（Gy）1戈瑞＝1焦耳·千克-1＝100拉德（1Gy＝1J·kg-1＝102rad）拉德（rad）1拉德＝10-2焦耳·千克-1＝100尔格·克-1（1rad＝10-2J·kg-1＝102erg·g-1）当量剂量焦耳·千克-1（J·kg-1）希沃特（Sv）1希沃特＝1焦耳·千克-1＝100雷姆（1Sv＝1J·kg-1＝102rem）雷姆（rem）1雷姆＝10-2焦耳·千克-1（1rem＝10-2J·kg-1）放射性活度秒-1（s-1）贝可勒尔（Bq）1贝可勒尔＝1秒-1（1Bq＝1s-1）居里（Ci）1居里＝3.7×1010·秒-1（1Ci＝3.7×1010s-1）