核辐射防护

第三章核辐射防护1、为什么要进行核辐射防护？2、如何进行核辐射防护？3、防护到怎样的程度为安全？4、污染如何处理？５、放射性实验室的级别、要求。曾经担任过美国橡树岭国家实验室保健物理部部长的摩根（Morgan）说过：“无需害怕辐射，然而必须小心。”第一节：辐射防护中的基本概念及单位定义库仑每千克（C·Kg-1）国际制单位伦琴（R）专用单位单位1R=2.58×10-4（C·Kg-1）1C·Kg-1=3.876×103R转换关系照射量定义焦耳·千克-1（J·Kg-1）戈瑞(Gy)国际制单位拉德（rad)专用单位单位1Gy=1J·Kg-11rad=0.01Gy转换关系吸收剂量定义焦耳·千克-1（J·Kg-1）西沃特（Sv)国际制单位雷姆（rem)专用单位单位1Sv=1J·Kg-11rem=0.01Sv转换关系剂量当量剂量单位辐射防护中的基本概念及单位剂量单位照射量单位吸收剂量单位剂量当量单位照射量是表征X或γ射线对空气电离本领大小的一个物理量。照射量（χ）的定义是：X或γ射线在质量为dm的某一体积元的空气中，与空气中的原子相互作用产生次级电子，这些次级电子可导致空气电离，所释放出的全部离子（电子和正离子）完全被空气阻止时，在空气中产生任何一种符号的离子总电荷的电量（库仑）的绝对值除以dm，即：dmdQ单位时间内照射量的增量叫做照射量率，用来表示，即：dtdX因为当在1R的X或γ射线的照射下，0.001293克空气（在标准状况下，1cm3干燥空气的质量）中释放出的次级电子，在空气中产生的正负离子电荷的电量各为1静电单位。即)(1058.2Kg10293.1C1033.3001293g.011146-10KgCR静电单位RKgC3110876.31照射量率的SI单位:C·Kg-1·s-1（库伦·公斤-1·秒-1）,暂用专用单位:R·s-1（伦琴·秒-1）。照射量单位：国际制单位库伦每千克（C/Kg）专用单位伦琴（R）转换关系141058.21KgCRRKgC311087.31吸收剂量（D）的定义为：单位质量物质吸收电离辐射的平均能量，即核辐射的能量被物质吸收，从而使物质内部发生各种变化。吸收剂量反映了受照物质吸收辐射能量的过程。吸收剂量率表示单位时间内的吸收剂量。dmEdDDdtdDD吸收剂量的国际制（SI）单位:焦耳·千克-1（J·Kg-1），国际制专门名称:戈瑞(Gray)，可用符号“Gy”1Gy=1J·Kg-1暂时并用的专用单位是“拉德”，用符号“rad”表示1rad=0.01Gy吸收剂量率的SI单位:焦耳·千克-1·秒-1（J·Kg-1·s-1）其SI制专用单位:戈瑞·秒-1（Gy·s-1）剂量当量（H）只限于辐射防护中应用。不能用于评价严重事故。DQNH式中D表示该点处的吸收剂量；Q是一与能量转移有关的常数（见表3-1），N为其它修正因子，对于外照射N暂时取作1。Q和N是无量纲的，所以剂量当量与吸收剂量有相同的SI单位。单位时间的剂量当量称为剂量当量率（）HdtdHH其计算公式为：SI单位：焦耳·公斤-1（J·Kg-1），SI专用单位：“希沃特”，可用符号“Sv”表示1Sv=1J·Kg-1暂时并用的专用单位为“雷姆”，可用符号“rem”表示1rem=0.01Sv剂量当量率剂量当量SI单位为焦耳·公斤-1·秒-1或西沃特·秒-1（J·Kg-1·s-1或Sv·s-1）表3-1不同种类辐射的品质因素（Q）照射类型射线种类品质因素（Q）外照射X、γ、电子1热中子及0.005Mev以下的中子3中能中子(0.02Mev)5中能中子(0.1Mev)8快中子(0.5-10Mev)10重反冲核20内照射β-,β+,γ,e-,X1α10裂变碎片、α反冲核20上式代入下式，则有照射量与吸收剂量的关系：fDDmaenmenm31069.8)(1069.8)(3RGyDa根据照射量定义，在电子平衡条件下，1R的X或γ射线传递给1Kg空气中次级电子的总能量为8.69×10-3J。则空气为吸收物质时,Ｄ和Ｘ的关系为：2121enenDD剂量学上可以证明，不同介质同一点处的吸收剂量（D）与其质能吸收系数(μen/p)成正比，即为了方便计算，防护专家将不同吸收物质和光照能量情况下的f值计算出来，列成表。值得注意的是：f值在列表中所使用的单位！表3-2各种能量的光子在几种介质中的f值（)1310RGy光子能量（Mev）水骨肌肉0.0100.0150.0200.0300.0400.0500.0600.0800.100.150.200.300.400.500.600.801.01.52.03.09.128.898.818.698.788.929.059.329.489.629.739.669.669.669.669.659.659.649.669.6235.439.742.343.941.435.829.119.114.510.59.799.389.289.259.259.209.229.209.219.289.259.169.169.109.199.269.299.399.489.569.639.579.549.579.579.569.569.589.549.54上式中：A：点状γ源的放射性活度，单位：Bq，R：P点到γ源的距离，单位：m，t：照射时间，单位：s,：P点的照射量和照射量率，单位：C·kg-1·s-s,Г：该源的照射量率常数。Г的大小只与γ放射源本身性质有关。2RAX2RtAXXX,某一γ放射源在空气场中对P点进行照射，γ源越强，P点处受照射量也越大。对于点状γ放射源来说，根据它们的定义，可推导出如下公式：核辐射的生物效应及防护标准分子内、分子间能连发转移生物分子自由基遗传变异生殖细胞细胞死亡个体死亡细胞异常增殖代谢损伤体细胞生物分子损伤继发反应生物分子原初损伤生物分子被激发电离生物分子吸收能量与生物分子反应自由基水分子被激发、电离水吸收能量电离辐射直接效应间接效应遗传效应急性效应晚发性效应躯体效应表3-4全身急性照射剂量与效应情况受照剂量（Gy）临床症状0-0.25不引起任何临床表现0.5略有暂时的血相变化，无其它临床症状。但可能有迟发效应，但不严重。〉1有15%的人出现血相变化，呕吐，疲劳。2几乎所有的人都出现症状。24小时内出现恶心呕吐，经过一周的潜伏期后，毛发脱落，厌食，表现虚弱，咽喉炎，腹泻，一般可以恢复。但也有因并发症或感染在2-6周内死亡。4-5（半致死剂量）1-2小时内恶心，呕吐，一周左右潜伏期后毛发脱落，厌食，体弱发烧。第三周出现口腔炎与咽喉炎。第四周出现脸色苍白，腹泻，鼻出血，迅速消瘦。在2-6周内有人死亡，最终可能有50%的人死亡。〉6（致死剂量）1-2小时内恶心，呕吐，潜伏期短，第一周末即出现腹泻，口腔和咽喉发炎，发烧，迅速消瘦，两周左右出现死亡，死亡率可达100%。按照效应发生的规律，1977年国际放射防护委员会（ICRP）建议，将辐射效应分为随机效应和非随机效应两类。随机效应是指，在辐射防护中，效应发生的几率（而非严重程度）与剂量的大小存在着线性无阈的关系。非随机效应是指损伤的严重程度与受照剂量大小有关，并有剂量阈值（阈值大小与生物个体情况有关）。即低于阈值的剂量一般不会发生非随机效应，一旦超过阈值，其发生几率骤然上升。我们的防护目的是：限制随机效应，杜绝非随机效应的发生辐射防护标准发展史1902年将7分钟不感光的X射线量看作是无害的。能引起皮肤明显发红的剂量“红斑剂量”，约为600R。1925年30天受照剂量不超过红斑剂量的1/100（每天约0.2R）。1950年将最大允许剂量由过去的0.2R/天，下降到0.3R/周。1954年把剂量降到每年5R（50mSv）。任一器官或组织所受的年剂量当量限值为，对眼晶体：150mSv(15rem)，其它单个器官和组织：500mSv(50rem)。全身均匀照射时的年有效剂量当量50mSv(5rem)/年。受到不均匀全身照射时THT≤50mSv(5rem)/年(式中，HT为器官或组织（T）的年剂量当量（mSv）；WT是器官或组织（T）的随机危险度与全身受到均匀照射时的总危险度的比率，表示组织或器官相对危险度的权重因子。)在连续三个月内一次或多次接受照射的总剂量当量50mSv(5rem)/2一次事件中接受照射的有效剂量当量(应急照射〕100mSv(10rem)/次一生中这种照射的有效剂量当量250mSv(25rem)/一生。孕妇和哺乳期妇女不得接受应急照射.只能在用量15mSv/年的场所工作。育龄妇女的照射需4mSv/月。公众中个人受到照射的年剂量当量限值一般是工作人员的１/10辐射防护标准TW辐射防护标准“标准”中规定，应对任何工作人员的职业照射水平进行控制，使之不超过下述限值：连续5年的年平均有效剂量（不可作任何追溯性平均）：20mSv。任何一年中的有效剂量：50mSv。眼晶体的年当量剂量：150mSv。四肢（手和足）或皮肤的年当量剂量：500mSv。辐射防护标准“标准”中规定，对于年龄在16～18岁涉及到辐射照射的学徒或学生，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。辐射防护标准职业照射特殊情况下临时剂量限值①“标准”中规定，连续5年年平均有效剂量不超过20mSv，破例延长到10个连续年。②在此期间，任何工作人员所接受的年平均有效剂量不应超过20mSv，任何单一年份不应超过50mSv。③任何一个工作人员自延长平均期开始所接受的剂量累计达到100mSv时，应对这种情况进行审查。④剂量限制的临时变更应遵循审管部门的规定，但任何一年内不超过50mSv，临时变更期限不得超过5年。辐射防护标准对特殊人员的规定“标准”规定，孕妇和受乳妇女应避免受到内照射。年龄小于16周岁的人员不得接受职业照射。对于公众的剂量当量限值“标准”规定，实践使公众所受到的平均剂量估计值不应超过下述限值：年有效剂量：1mSv。特殊情况下，如果5个连续年的年平均剂量不超过1mSv，则某一单一年份的有效剂量可提高到5mSv。眼晶体的年当量剂量：15mSv。皮肤的年当量剂量：50mSv。表3-5各种类型的危险程度自然性疾病性交通事故类别危险程度类别危险程度类别危险程度天然辐射10-5癌死亡率（我国）5×10-4航运事故10-5洪水2×10-6癌死亡率（世界）10-3重大路面事故10-3旋风10-5自然性死亡率（英国20-50岁）10-3大城市车祸（我国）10-4地震10-6流感死亡率10-4放射性工作8.25×10-4第三节：核辐射防护（内、外）方法及剂量计算内照射防护即防止放射性物质通过各种可能的途径（呼吸、食道、伤口〕进入人体。内照射防护的措施：对放射性操作场所的卫生要求；对放射性工作人员安全操作和个人卫生要求。对放射性操作场所的卫生要求操作方式修正因子毒性组别修正因子实际日（年）操作量等效日（年）操作量放射性核素的毒性分类和工作场所（单位）分级（分类）放射性工作场所的安全监测开放型工作场所的分区原则和其内部建筑要求表3-6放射性工作场所的最大等效日操作量工作场所级别最大等效日操作量（Bg）甲级乙级丙级〉1.85×10101.85×107-1.85×10103.7×104-1.85×107表3-7开放型放射性工作单位的分类单位类型等效年用量（Bq）第一类第二类第三类﹥1.85×10121.85×1011-1.85×1012﹤1.85×1011表3-9放射性核素毒性组别修正因子毒性组别毒性组别修正因子极毒10高毒1中毒0.1低毒0.01表3-10操作方式与放射源状态修正因子操作方式放射源状态表面污染水平较低的固