第八章-辐射防护原则和方法

核技术应用与辐射防护第八章辐射防护原则与方法尽管核技术应用有着广阔的前景，但我们也应该充分认识到辐射是存在危险的，为了避免在核技术应用过程中造成不必要的危害，本章将着重讨论辐射防护的一些原则和方法。这些原则和方法是在长期实践过程中不断总结出来的，是广大核科技工作者经验及智慧的结晶，通过系统学习，有助于我们提高认识，树立信心，加速核技术应用的推广。核技术应用与辐射防护§8.1辐射防护基本原则8.1.1辐射防护三原则实践的正当性辐射防护的最优化个人剂量限值核技术应用与辐射防护1．实践的正当性为了防止不必要的照射，在引进伴有辐射照射的任何实践之前，都必须经过正当性判断。实践的正当性就是对于一项实践，只有在考虑了经济、社会等各种因素之后，确认这种实践对受照个人或社会所带来的利益超过其付出的代价（包括可能引起的危害的代价）时，该实践才是正当的，对于不具备正当性的实践不应予以批准。核技术应用与辐射防护2．辐射防护的最优化辐射防护的最优化是对于来自任一辐射源的照射，在考虑了经济和社会等各种因素的条件下，个人受照剂量的大小、受照射人数以及受照射的可能性都应保持在可合理达到的尽可能低的水平。这种最优化应该以个人所受剂量和潜在照射危险分别低于剂量约束和潜在照射危险约束为前提条件。核技术应用与辐射防护3．个人剂量限值个人剂量限值是指对个人所受的正常照射的剂量加以限制，防止确定性效应的发生，并使随机效应的发生率控制在可合理达到的尽可能低的程度。为了确保在正常情况下的剂量限值得以实现，有必要对个人可能受到的潜在照射危险也应该加以限制，使获准实践项目的所有潜在照射所致的个人危险与剂量限值处于同一数量级水平。核技术应用与辐射防护个人剂量限值适用于实践所引起的照射，不适用于医疗照射，也不适用于无任何主要责任方的天然源的照射。个人剂量限值在实际应用时有更具体的规定，《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871—2002）规定，对于工作人员的职业照射，由审管部门决定的连续5年的年平均有效剂量不超过20mSv，任何一年中的有效剂量不超过50mSv。对于公众照射年有效剂量不应超过lmSv，特殊情况下，若5个连续年的年平均剂量不超过lmSv，则某单一年份的有效剂量可提高到5mSv。核技术应用与辐射防护实践的正当性是在立项时由审管部门（环保）进行判断的，个人剂量限值已存在国际公认数值，因此，在辐射防护三原则的运用中，主要研究的是辐射防护的最优化。当然辐射防护最优化并不是唯一的，它是辐射防护三原则的组成部分，实践的正当性是辐射防护最优化的前提，个人剂量限值是最优化过程的约束条件。ICRP（国际辐射防护委员会）26号出版物已明确指出，个人剂量限值是不允许接受的剂量范围的下限，它不能直接作为设计和安排工作的依据。核技术应用与辐射防护8.1.2最优化过程与影响因素最优化过程的基本原则：在考虑到经济和社会的因素之后，辐射源和包含产生辐射的各种实践的设计、计划以及其后的使用与操作，应按确保照射水平保持在可合理达到的尽可能低的原则进行。评价的主要标准应该是是否实现了辐射防护最优化，而不是评价是否超过个人剂量限值，不应该把个人剂量限值作为设计和安排的出发点，当然，个人剂量限值是不允许超过的。核技术应用与辐射防护最优化过程举例（运行段）：（1）初步评价（2）评价和建议（3）决策（4）基础数据的鉴别（5）可合理达到的尽可能降低原则的定期评审（6）反馈核技术应用与辐射防护影响最优化的因素（运行段）：（1）组织者的安全政策和他对“合理达到的尽可能低原则”所负的责任。在贯彻安全政策方面，各级管理人员的素质和他的责任；（2）生产和防护人员的数量及能力；（3）训练方案和它的有效性，操作实践的质量和遵守操作规程的程度；（4）安全设备的保障和适当的利用，即安全和信号系统的质量、有效性及适当的维护，工作人员对这些系统的恰当利用；（5）有效的防护监测纲要；（6）应急情况的准备，事故计划的适当性；（7）整个辐射防护方案的定期评价，这种评价应当由无关的专家负责以保证其客观性。总之，人的因素或受人为影响较大的因素占有重要地位。核技术应用与辐射防护§8.2辐射防护基本方法对内照射的防护措施是减少放射性核素进入人体和加快排出。对外照射的防护通常采用：时间防护距离防护屏蔽防护在实际工作中，通常将上述3种防护手段组合应用。核技术应用与辐射防护1．时间防护在不影响正常工作情况下，尽可能减少与放射源的接触时间。在不影响工作的前提下，如何减少受辐照时间？关键在于提高操作者的素质，而提高操作者素质最有效、最常用的办法就是坚持日常培训及演练。核技术应用与辐射防护2．距离防护在正常工作情况下尽量采用远距离操作，距离放射源越远，接触的射线越少，受到的伤害也越少。距离防护可以借助于长柄夹、机械手等进行，在无法远距离操作的场所，使用机器人操作相对于摇控者而言仍属距离防护。核技术应用与辐射防护3．屏蔽防护射线与物质发生作用，可以被吸收和散射，即物质对射线有屏蔽作用，所以，可以在放射源与人员之间设置阻挡材料，使透过屏障的照射量率降低到适当的水平，来实施辐射防护。由于时间防护和距离防护适应的范围以及其可靠性都是有限的，因此屏蔽防护更广泛应用于辐射防护领域，并形成为一种专业理论和实践技术。核技术应用与辐射防护屏蔽防护效果与辐射源强度、受保护人员与辐射源之间的距离、工作时间、屏蔽材料特性等因素密切相关。提高屏蔽防护效果最重要的方面是选择屏蔽材料。在选择屏蔽材料时，需要考虑的因素：所屏蔽线束的能量、与物质相互作用的性质、拟设屏蔽场所的空间特性、材料的性质和密度、材料是否经济、防护的均匀性、防护的持久性、光学透明性。常用的屏蔽材料有铅、水泥混凝土、含铅材料（包括铅玻璃、含铅胶皮等）、铁、贫化铀、钨等。核技术应用与辐射防护GK-Ⅱ-A型柔软射线防护衣服GK-Ⅱ-B型柔软射线防护背心核技术应用与辐射防护除了以上时间防护、距离防护和屏蔽防护外，在满足需要的情况下，应尽量选择活度小、能量低、容易防护的辐射源，并且在不影响照射目的的前提下，控制射线装置的出束面积和出束条件，尽可能减少照射量和照射面积，以减少辐射量，也是不需要花费防护代价的有效防护措施。在有的资料中，将上述措施称之为控源防护，与时间防护、距离防护、屏蔽防护并列。核技术应用与辐射防护§8.3辐射防护纲要为了实现可合理达到的尽可能低的原则，必须制定和建立一个最优化的辐射防护纲要。纲要内容：健全的辐射安全组织严格的安全教育和训练合理的设施设计可靠的个人安全保障合适的个人防护设备有效监测计划周密的应急计划核技术应用与辐射防护8.3.1辐射安全组织辐射安全组织的形式及规模与其所从事工作的相对危险程度有关。对辐射物质操作量和所用辐射源强度很少的单位，可以不必设置专门辐射安全人员，而由兼职人员管理，并请有辐射防护经验的辐射防护安全人员定期进行检查。对操作大量放射性物质和使用强辐射源的单位，应配备专职辐射安全人员并设置相应的辐射安全机构。辐射安全组织应建立完整的档案，以说明辐射安全与环境保护的状况。“放射性同位素与射线装置台帐、个人剂量档案和职业健康监护档案应当长期保存”核技术应用与辐射防护8.3.2辐射安全教育培训《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》第十三条至第十七条对有关辐射活动的单位所具备的条件中明确要求“从事辐射工作的人员必须通过辐射安全和防护专业知识及相关法律法规的培训和考核”。辐射安全教育的要求与工作性质有关。职业照射人员（小于等于18项）管理人员（18项）核技术应用与辐射防护8.3.3辐射防护设施设计合适的辐射防护设施设计虽不能完全消除辐射照射和污染事故的可能性，但能够在很大程度上减少事故的可能性和危害程度，也能有效的降低不必要的照射。设施设计原则：辐射防护最优化、设施的布置要合理、严格控制污染的扩散和交叉、严格的出入口控制、必须设置减小污染向环境传播的设施。核技术应用与辐射防护8.3.4职业照射的控制1．剂量控制纲要管理技术措施物质技术措施核技术应用与辐射防护管理技术措施内容（a）制定书面的操作方法，明确规定需要采取的行动和行动水平，即运行限值；（b）可能受到明显剂量照射的辐射工作应有适当的计划，并应得到相应监督级别的标准，即计划照射；（c）只有经过适当训练或具有丰富经验的人，才准许进入高剂量率或可能产生高剂量率辐射的区域或污染区，即实行入口控制；（d）一切伴有辐射发生的区域、设备和物件，均应设置电离辐射警示标志；（e）在辐射水平超过一定数值时，发出灯光和声响等报警信号；（f）用非放射性物质或复制品进行模拟演习。核技术应用与辐射防护电离辐射警示标志核技术应用与辐射防护物质技术措施内容：施加屏蔽，确保人与源之间有适当距离的栅栏或阻止人不适当的靠近源或进入到污染区的联锁门等，联锁系统应有自动保护，自动保护的设计应请质量保护专家进行审查并做出相应的检验。除此之外，还包括用于去除表面污染的去污设备，局部通风设备、通风柜或手套箱等，必要时采用限制放射性物质食入、吸入和吸收的防护衣具及呼吸保护用具。但在决定采用呼吸保护用具时，应权衡危害和利益、内照射和外照射，只有在利益明显大于代价时才采用。核技术应用与辐射防护2．监督纲要（1）剂量和辐射监测（2）数据收集（3）质量保证（4）辐射安全分析（5）人员健康监督核技术应用与辐射防护8.3.5公众剂量控制纲要排放和环境管理标准的确定处置设施的监察流出物监测环境监测核技术应用与辐射防护§8.4各类放射源的防护8.4.1α放射源的防护常用的α放射源活度一般较低，自发辐射的能量一般低于7MeV，在空气中射程6cm，穿不透皮肤表层，故没有外照射危险，但当源的活度很强时，伴随的其他辐射，如X和γ射线、自发裂变及（α，n）反应产生的中子等，应考虑对光子和中子的屏蔽防护。有的α源还可能含有微量杂质，能产生很强的β、γ辐射，应该引起注意。用作α活度测量和α能谱分析的电镀源，活性区表面往往没有覆盖层，必须特别注意使用这种源时造成的污染。核技术应用与辐射防护8.4.2β放射源的防护β粒子的穿透能力比同样能量的α粒子的约强100倍，能量超过70keV的β粒子即可穿透皮肤表层。常用的β放射源，除个别核素外，β粒子的能量一般大于70keV，故应考虑β射线外照射的防护。β放射性核素衰变时，常伴有γ辐射或其他形式的光子，只有少数核素（如3H、14C、32P、35S、45Ca、90Sr、90Y等）例外。β粒子穿过周围物质时产生韧致辐射，其穿透能力比β粒子强的多，因此应用β放射源时不能忽视对光子的防护，即使纯β辐射体，也要注意减少韧致辐射的影响。核技术应用与辐射防护1．β辐射剂量估算β射线能量在0.5～3MeV范围内的点源，若不计源的自吸收，可利用经验公式估算其在空气中的吸收剂量率，即AD10108式中，为距β点源10cm处空气中的吸收剂量率；A为β源的活度。当空气对β粒子剂量率的减弱可忽略时，距点源r处的空气吸收剂量率为：D280rADr核技术应用与辐射防护2．β辐射的屏蔽设计屏蔽β粒子应选用低原子序数的材料，以减少韧致辐射，外面再用高原子序数的材料屏蔽韧致辐射和其他光子。（1）屏蔽β辐射的最大射程法β粒子的最大射程R（g/cm2）可用下面的经验公式计算βmax21ER该经验公式在β粒子能量较高时与实验值符合得较好，但对低能部分的估算值偏大。核技术应用与辐射防护当选定材料的密度ρ已知时，利用下式估算出与最大射程对应的防护厚度d。屏蔽材料的厚度等于粒子在该材料中的最大射程时，即可将β粒子完全挡住。βmax21Ed（2）屏蔽β辐射的半值层法使辐射水平减弱一半所需要屏蔽材料的厚度称为半值层。根据半值层求所需屏蔽材料的厚度或已知屏蔽层厚度估算屏蔽效果比较方便。核技术应用与辐射防护表8-2β辐射在铝中的半值层Eβ/MeVΔ1/2/mgcm-2Eβ/MeVΔ1/2/mgcm-2Eβ/MeVΔ1/2/mgcm-2Eβ/MeVΔ1/2/mgcm-20.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.14