辐射安全与防护综合知识小结(XXXX版)

1/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒综合知识小结辐射防护与安全培训班教材清华大学工程物理系辐射防护与环境保护研究室2/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒目录一、放射性衰变的基本规律二、X、γ射线与物质的相互作用三、辐射效应四、辐射剂量与辐射防护中常用的量及其单位五、辐射防护基本原则和辐射防护标准六、外照射防护的基本原则与方法七、许可制度八、放射源及射线装置的分类九、辐射事故的分级及事故的主要原因十、医疗照射3/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒衰变规律：以一定的规律衰减，放射性衰变是由原子核内部运动规律所决定的，与物理和化学性质无关，与外界温度、压力、机械运动等无关；统计规律：对一个特定的放射性核素，衰变的精确时间是无法预测的；但对足够多的放射性核素的集合，服从量子力学的统计规律；满足质量-能量转换关系满足能量守恒、动量守恒。一、放射性衰变的基本规律4/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒由于微观世界的统计性，不能预测某一原子核的衰变时刻，但可以统计得到放射源中总的放射性原子核数目的减少规律；具体到每个放射性原子核的衰变来说，就是服从一定规律进行衰变的一个随机事件，可以用衰变概率表示。实验发现，用加压、加热、加电磁场、机械运动等物理或化学手段不能改变指数衰减规律，也不能改变其衰变常数。这表明，放射性衰变是由原子核内部运动规律所决定的。1.放射性衰变的统计规律5/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒2.放射性的负指数衰减规律放射性核素的核衰变服从负指数规律。任何放射性核素，不管放射任何射线，也不管放射性衰变的快慢，都服从负指数规律，这是一个普遍规律。A=Aoe-λt式中：Ao—在t＝０时，即原始的放射性核素的活度，Bq；A—在t时刻，该放射性核素经核衰变后剩余的活度，Ｂq；λ—放射性核素的衰变常数，1/s；t－经过的时间，s。6/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒放射性活度随时间的变化7/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒放射性活度(Activity)即：)()()(00tNeNdteNddttdNAtt定义：00NA则：teAA0活度定义：一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数。以A表示，表征放射源的强弱。3.放射性活度及其单位1Bq=1s-1放射性活度的国际单位（SI）是s-1，称为贝可勒尔,简称贝可,用符号Bq表示。规定：即每秒衰变1次为1贝可。8/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒4.半衰期T1/2半衰期：放射性核数衰变一半所需的时间，记为T1/2。即：)0(2102121NeNTNT2121Te693.02ln21T量纲为：[t],如s，h，d，a9/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒半衰期T1/2：原子核数目减少一半的时间693.02ln2/1T衰变特性10/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒放射性活度是衰变数，不是发出的射线数；（137Cs：、γ）历史上曾使用过的单位：居里（Ci）；1Ci相当于1g镭的放射性活度BqCi10107.31几点注意放射性核素的放射性活度，过去也称放射性强度。它是表征放射性核素特征的物理量之一。11/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒X、γ射线与物质相互作用的主要类型D.瑞利（相干）散射E.光核相互作用在这些相互作用中，前三个是最重要的，因为这些相互作用会将能量转移给电子，然后，电子沿其径迹在许多次库仑力（通常是很小的）相互作用中将该能量给予物质。1.概述在x和γ射线与物质相互作用的各种类型中，有五种相互作用类型是在放射物理中所必须考虑的：A.光电效应B.康普顿效应C.电子对效应二、X、γ射线与物质的相互作用12/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒2.X、γ射线与物质的相互作用的主要过程（1）光电效应光电子动能：Ee＝h－Bi（i＝K，L，M…）能量为hν的光子通过物质时，与原子内壳层的一个轨道电子相互作用，把全部能量传递给这个电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（常称光电子），这种效应称光电效应。13/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒在光电吸收过程中，入射光子在与吸收物质原子的相互作用中完全消失，代以一个有相当能量的光电子从原子某一束缚壳之层发射出来。光子是与原子整体相互作用，而不是与自由电子发生相互作用。原子吸收了光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。因此，光电子的动能就是入射光子能量与该束缚电子所处电子壳层的结合能之差。对于能量足够高的入射光子，光电子最可能来自原子中结合得最紧的K壳层。第I阶段14/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒第II阶段激发态退激特征X射线俄歇电子发生光电效应时，从内壳层上打出电子，在此壳层上就留下空位，并使原子处于激发状态。这种激发态是不稳定的。它的退激过程有两种：一种是外层电子向内层跃迁以填补空位，使原子恢复到较低的能量状态并发射特征X射线。两个壳层的结合能之差就等于跃迁时释放出来的能量，这将以特征X射线的形式出现。原子的另一种退激过程是将其激发能直接传给外壳层的电子，使它从原子中发射出来，称作俄歇电子。15/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒光电效应特征X射线和俄歇电子的发射示意图16/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒（2）康普顿效应17/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒18/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒当具有能量为的光子与原子内一个轨道电子相互作用时，光子交给轨道电子部分能量后，其频率发生改变并与入射方向成θ角散射（康普顿散射光子），获得足够能量的轨道电子与光子入射方向成φ角方向射出（康普顿反冲电子），此种效应称康普顿效应。θ角称散射角；φ角称反冲角。h19/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒康普顿效应与光电效应不同，光电效应中，入射光子被吸收了，能量全部转移给光电子（以及俄歇电子或特征X射线）。康普顿效应发生后仍存在散射光子，反冲电子只获得入射光的一部分能量。光电效应主要发生在束缚最紧的内层电子上，而康普顿效则主要发生代束缚最松的对层电子上。光电效应与康普顿效应的差别20/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒（3）电子对效应在原子的电子场：能量大于2.04MeV，发生几率很小。当辐射光子的能量足够高，在原子核场或原子的电子场中经过时，在库仑场作用下，一个光子转化成一对正、负电子，这种过程称作电子对效应。能量大于1.02MeV，发生几率大；原子核场：21/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒辐射与人体相互作用会导致某些特有生物效应。效应的性质和程度主要决定于人体组织吸收的辐射能量。从生物体吸收辐射能量到生物效应的发生，乃至机体损伤或死亡，要经历许多性质不同的变化，以及机体组织、器官、系统及其相互关系的变化，过程十分复杂。三、辐射效应22/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒辐射效应（Stochasticeffect，Deterministiceffects）②躯体效应和遗传效应（Somaticeffect，Hereditaryeffects）①随机性效应和确定性效应23/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒随机性效应和确定性效应确定性效应(Deterministiceffect)：是指辐射效应的严重程度取决于所受剂量的大小。这种效应有一个明确的剂量阈值，在阈值以下不会见到有害效应，如放射性皮肤损伤、生育障碍。辐射效应按剂量—效应关系分类。随机性效应(Stochasticeffect)：是指辐射效应的发生几率(而非其严重程度)与剂量相关的效应，不存在剂量的阈值。主要指致癌效应和遗传效应。24/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒(1)发生概率与剂量有关(2)严重程度与剂量无关(3)线性比例、无阈A.随机效应特点:直线的斜率也称危险度系数，表示发生严重疾病几率的大小。故也可以用危险度来描写随机性效应。随机性效应25/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒确定性效应(1)有阈(2)严重程度与剂量有关B.确定性效应特点:26/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒确定性效应与随机性效应剂量剂量几率严重程度阈值随机性效应确定性效应（简化模型）27/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒辐射的人体效应眼晶体的辐射效应胚胎的辐射效应性腺的辐射效应血液的辐射效应遗传效应致癌效应确定性效应随机性效应急性放射病皮肤的辐射效应28/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒四、辐射剂量与辐射防护中常用的量及其单位1.照射量X2.比释动能K3.吸收剂量D4.器官剂量DT5.与个体相关的辐射量当量剂量H有效剂量E29/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒1.照射量XX、γ射线，在空气中，单位体积元内产生的全部电子均被阻留在空气中时，形成的总电荷除以该体积元空气质量。式中：dQ－在一个体积元的空气中，产生的一种符号的离子总电荷的绝对值；dm－体积元内空气的质量。照射量SI单位：C/kg库伦/千克定义：辐射剂量学中使用的物理量主要有：照射量、比释动能、吸收剂量。30/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒照射量X应用条件有些文献提到介质的照射量时，是指在介质中放置少量空气后测得的照射量值。X、γ射线；介质为空气。31/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒2.比释动能K间接带电粒子在体积元内产生的所有带电粒子的初始动能的和除以物质质量的商。SI单位：J/kg专门名称戈［瑞］，1Gy=1J/kgdmdKtr/式中，是不带电粒子在质量dm的物质中释出的全部带电粒子的初始动能总和的平均值，它既包括这些带电粒子在韧致辐射过程中放出的能量，也包括在该体积元内发生的次级过程所产生的任何带电粒子的能量。trd定义：（历史上曾用单位：拉德，1rad＝0.01Gy）32/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒它也是一个与无限小体积相联系的辐射量。在受照物质中每一点上都有它特定的比释动能数值。所以在给出比释动能数值时，也必须同时指出与该比释动能相联系的物质和在该物质的部位。比释动能K应用条件对不带电粒子适用；所有受照物适用；33/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒电离辐射授与某一体积元中物质的平均能量除以该体积元中物质的质量的商dmdD单位：戈［瑞］，1Gy＝1J/kg；（历史上曾用单位：拉德，1rad＝0.01Gy）3.吸收剂量D定义：34/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒对所有射线适用；适用于所有介质；吸收剂量D的使用条件35/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒35/284为了辐射防护目的，而且我们平时所研究的器官或组织并不是一个无限小体积的介质，都具有一定的体积和质量，因此，定义一个器官或组织的平均吸收剂量。也就是说，在辐射防护中感兴趣的是某一器官或组织的吸收剂量的平均值，而不是某一点上的剂量。4.器官剂量36/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒36/284DT是很有用的量，它的定义为DT＝εT/mT式中：εT是授予某一器官或组织的总能量；mT是该器官或组织的质量。例如DT的范围可以不到10g（卵巢）到大于70kg（全身）。DT的单位与D相同。37/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒式中：WR－辐射权重因子；DT,R－器官、组织的平均剂量SI单位：希［沃特］，1Sv＝1J/kg（历史上曾用单位：雷姆rem，1rem＝0.01Sv）RTRRTDwH,,器官或组织T中的平均吸收剂量DT,R与辐射权重因子wR的乘积（1）当量剂量HT,RRRTRTDwH,5.与个体相关的辐射量38/101综合知识小结辐射防护与环境保护研究窒一些射线的辐射权重因子ωR辐射类型和能量范围ICRP60ICRP103所有能量的光子*11所有能量的电子、子11质子