电离辐射与安全防护概述PPT

研究生暑期学校讲座肖德涛电离辐射防护与安全概述辐射防护和环境保护工学博士南华大学教授、博士生导师TEL:0734-8282552,13307478601E-mail:[e-mail]研究生暑期学校讲座对辐射防护与安全基础知识有一个概念性的了解目的研究生暑期学校讲座l前言l原子核与放射性l电离辐射的生物效应l常用辐射量l辐射防护的基本原则l辐射防护的一般方法l辐射监测的一般方法l辐射安全管理（辐射监管）概述内容研究生暑期学校讲座第一节前言与绪论1.辐射防护的含义2.辐射防护简史3.辐射防护的基本任务和目的4.辐射防护的主要内容研究生暑期学校讲座1.辐射防护的含义（1）什么是辐射？从某种物质中发射出来的波或粒子。（热辐射、核辐射等）（2）辐射的分类非电离辐射：能量小于10eV，如紫外线、可见光、红外线和射频辐射电离辐射：能量大于10eV，如X射线、γ射线、中子、α射线、β射线等研究生暑期学校讲座（3）什么是电离辐射？电离：从一个原子、分子从其束缚状态释放一个或多个电子的过程。电离辐射：能通过初级过程或次级过程引起电离的带电粒子或不带电粒子研究生暑期学校讲座（4）常见的电离辐射辐射组成质量电荷速度a2protons+2neutronsRelativelyHeavyDoublePositiveSlowbelectronRelativelyLightSingleNegative3x108m/snneutronMiddleweightnonvariousPprotonMiddleweightpositivevariousgHighEnergyElectromagneticPhotonsnonnon3x108m/sXSameasGamma-Raysnonnon3x108m/s研究生暑期学校讲座研究生暑期学校讲座放射性衰变基本规律Ø原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。Ø对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法预测的；Ø但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定的，并服从量子力学的统计规律。研究生暑期学校讲座（5）为什么对辐射（电离辐射）要进行防护？电离、激发损伤、修复辐射原子、分子组织、器官机体损伤确定性效应随机性效应研究生暑期学校讲座“事实上，在人类身体里就可以找到天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的核衰变。”诺贝尔奖获得者—西博格《人与原子》研究生暑期学校讲座2.辐射防护简史v1895,伦琴（Roentgen）发现X射线伦琴NobelPrizein1901世界上第一张X射线照片研究生暑期学校讲座v1896,贝克勒尔（Becquerel）发现铀（Uranium）发现了天然放射性NobelPrizein1903v1898,居里夫妇发现钋（Polonium）和镭（Radium）同位素的工业应用NobelPrizein1903and1911研究生暑期学校讲座v1898,卢瑟福（Rutherford）发现了α、β粒子。法国化学家维拉尔发现g射线v1932,查德威克（Chadwick）发现中子。研究生暑期学校讲座（1）早期辐射损伤认识时期（又称职业性辐射损伤时期）时间：发现X射线（1895年）～1930年代特点：对辐射可能造成的损伤认识不足损伤对象：1）X射线球的制造者和应用X射线的技术人员；2）从事放射性物质研究的科学家；3）铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工。研究生暑期学校讲座损伤特点：1）外照射引起的急性体表损伤；2）氡及其子体内照射引起的肺癌；3）镭内照射引起的骨肿瘤。典型事例：1）X射线被发现一个月，X射线的制造者Grubbe的手发生了“特异性皮炎”；2）1896年，Edison和助手Morton自身试验，眼部受照数小时后，眼痛，结膜炎；研究生暑期学校讲座典型事例：3）1896年，Danil报告了X射线可导致秃头；4）1901年，Becquerel和Curie分别讲述了自己的经历；5）1911年，54名医学放射性工作者死于恶性疾病；1922年，约100名医学放射性工作者死于恶性疾病；6）1875～1917年，Schneegerg矿死亡的622名工人中有322人死于癌症，其中肺癌占87％；1921～1926年，Schneegerg矿死亡的工人中死于肺癌的占50％；7）1925年，Martland报告在美国从事用镭发光材料描绘表盘的女工遭受了严重的内照射，发现50例镭致骨肉瘤。研究生暑期学校讲座（2）中期辐射损伤认识时期（又称放射线诊断、治疗损伤时期）时间：1930～1960年代特点：医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段，却缺乏对辐射远期效应的认识，病人由于接受高累积剂量而诱发过多的白血病、骨肿瘤、肝癌等恶性肿瘤。。研究生暑期学校讲座损伤对象：接受超剂量辐射照射的病人，较突出的例子有：1)1935—1954年，在英国应用X射线局部照射治疗强直性脊椎炎的病人；2)1944—1951年，在德国应用镭—224注射治疗强直性脊椎炎，关节炎及结核病的病人；3)1928—1954年，在一些国家中应用钍造影剂进行x射线造影的病人。研究生暑期学校讲座（3）近期辐射损伤认识时期（又称流行病学调查所见的辐射损伤时期）时间：1960年代～现在特点：早期的职业性急性辐射损伤，除事故外，巳极为罕见了。中期所见到的高发生率的恶性肿瘤，得以避免。除事故外，只能用大群体的或高人年的流行病学的调查方法，才能发现辐射损伤或危害的增加。研究生暑期学校讲座重点调查对象包括：1）职业性受照射群体的流行病学调查；2）放射事故受害者调查；3）出生前受X射线诊断照射的群体流行病学调查；4）高辐射本底地区居住者的流行病学调查；5）原子弹、氢弹、切尔诺贝利事故受害者跟踪调查。研究生暑期学校讲座调查结论：迄今为止的流行病学的调查资料证明：Ø在低剂量下，唯一潜在的辐射危害是致癌。非特异性寿命缩短末见发生。遗传危害也未见增加。Ø低于职业性剂量限值的辐射水平的长期慢性照射，是否会增加恶性肿瘤尚不明确。Ø出生前诊断性X射线的照射量，是否能增加出生后的小儿癌症的发病率，尚有争议。Ø高本底地区居民流行病学的调查，均末证实遗传危害的增加或恶性肿瘤较对照群体有过多的发生。研究生暑期学校讲座3.辐射防护的基本任务和目的基本任务：（1）允许可能产生辐射的实践（2）保护人员、后代、环境目的：（1）防止有害的确定性效应；（2）限制随机性效应的发生率，合理尽可能低。研究生暑期学校讲座4.辐射防护的主要内容研究防止辐射对人体危害的综合性学科。Ø辐射剂量学Ø辐射防护标准Ø辐射防护技术Ø辐射防护评价Ø辐射防护最优化Ø辐射安全管理研究生暑期学校讲座•ICRP（Publication）InternationalCommissiononRadiologicalProtection国际放射防护委员会•ICRU（Report）InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements国际辐射单位与测量委员会•UNSCEARUnitedNationsScientificcommitteeontheEffectsofAtomicRadiation联合国原子辐射效应科学委员会•IAEA（SafetySeries）InternationalAtomicEnergyAgency国际原子能机构•ISOInternationalStandardizationOrganization国际标准化组织研究生暑期学校讲座•NCRP（Report）（Handbook）NationalCouncilonRadiationProtectionandMeasurements辐射防护与测量国家委员会（美）•BEIRcommitteeontheBiologicalEffectsofIonizingRadiations电离辐射生物效应委员会（美）•ANSIAmericanNationalStandardInstitute美国国家标准•NRPBNationalRadiologicalProtectionBoard国家放射防护委员会（英）研究生暑期学校讲座ICRP的组成主委员会，一般由13个成员组成，现任主席：Holm(瑞典辐射防护所所长）第一分委员会：辐射效应第二分委员会：辐射照射剂量第三分委员会：医学中的防护第四分委员会：委员会建议的应用第五分委员会：环境保护我国参加人员：潘自强（主委员会）周平坤（第一分委员会）马吉增（第二分委员会）岳保荣（第三分委员会）刘华刘森林（第四分委员会）研究生暑期学校讲座第二节原子核与放射性原子核中子质子电子(电子云)+++电磁力将原子核与电子结合核力将核中质子与中子结合核力〉〉电磁力核力是短程力一：现代原子结构核与电子处于不同的能量状态(能级结构)原子半径：10-10m原子核半径：10-14m研究生暑期学校讲座核素：具有确定质子数和中子数的原子核的一种统称核素质子数中子数质量数符号氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C核素及符号表示同位素：质子数相同而中子数不同的核素名称质子数中子数质量数举例同位素相同不同不同1H2H3H同中子素不同相同不同2H3He同量素不同不同相同3H3He研究生暑期学校讲座放射性核素：能自发地发射各种射线或粒子的核素。二：原子核衰变及衰变规律---放射性原子核衰变：原于核由于自发地放出某种粒子而转变为新核的变化过程。放射性：原子核自发地发射各种射线或粒子的现象。研究生暑期学校讲座+++++++++从母核中射出的4He原子核α粒子得到大部分衰变能238U→4He+234Th放射性母核!!基本衰变——a衰变放射性衰变及衰变规律研究生暑期学校讲座+++++++++发生原因：母核中子或质子过多质子转变成中子，并且带走一个单位的正电荷中子转变成质子，并且带走一个单位的负电荷+反中微子－中微子三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量基本衰变——b衰变研究生暑期学校讲座质子变成中子X射线电子俘获研究生暑期学校讲座电子俘获——7Be®7Li研究生暑期学校讲座+++++++++－中微子g光子基本衰变——g衰变研究生暑期学校讲座基本衰变——g衰变g衰变特点：1、从原子核中发射出光子2、常常在a或b衰变后核子从激发态退激时发生3、产生的射线能量不连续4、可以通过测量光子能量来鉴定核素种类类别研究生暑期学校讲座α衰变β-衰变β+衰变g衰变研究生暑期学校讲座半衰期(T1/2)定义：一定量的某种放射性原子核衰变至原来的一半所需要的时间。时间t(T1/2)012345n放射性原子核数目N0N0/2N0/4N0/16N0/32N0/64N0/2n经过n个半衰期后，未发生衰变的放射性原子核数目是原有的1/2n放射性衰变规律研究生暑期学校讲座放射性衰变基本规律1.指数衰减规律N=N0e-ltN0:（t=0）时放射性原子核的数目N:经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目l:放射性原子核衰变常数大小只与原子核本身性质有关，与外界条件无关;数值越大衰变越快N=N0e-lt研究生暑期学校讲座1.0086650n中子1.007276+1p质子00gg5.486×10-4±1e±β4.00279+24Heα质量(u)电荷（e)符号种类αβ核辐射的基本性质研究生暑期学校讲座电离辐射直接或间接使介质发生电离效应的带电或不带电的射线或粒子(能量﹥keV)α、β、γ、x、n、p、裂变碎片p介子等非电离辐射紫外线、红外线、微波等，这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生电离效应～eV量级移动电话800-1800MHz﹤0.01eV(没有电离作用）三：电离辐射的来源研究生暑期学校讲座研究生暑期学校讲座照射源年有效剂量（mSv）平均典型范围宇宙射线直接电离及光子成分中子成分宇生放射性核素宇宙与宇生总计0.28（0.30）①0.10(0.08)0.01(0.01)0.390.3-1.0②陆地辐射外照室外室内陆地辐射外照总计0.07(0.07)0.41(0.39)0.480.3-0.6③吸入照射铀、钍系