放射防护基本知识

放射防护基本知识广西区卫生监督所陆有荣2010.11放射卫生放射卫生是研究电离辐射对人体健康影响及其防护方法的科学。辐射一般分为致电离辐射和非电离辐射。日常使用的“辐射、放射和射线”等用语如无特别说明，均指电离辐射。放射防护工作任务与措施任务:控制正常照射，防止潜在照射(事故)的发生，避免或减少辐射危害，保护工作人员和公众的健康措施:控制照射放射性同位素：一般指可产生电离辐射的各种放射性核素。射线装置：一般指只在通电状态下产生射线的电离辐射发生装置，X线机、加速器、中子发生器，（含放射源的装置）第一章基础物理知识第一节放射性的发现一、X射线的发现1895年，伦琴在研究阴极射线产生的荧光现象时，发现了X射线。这种射线具有贯穿能力，可以穿透一些不透光的物质。以后又发现，这种射线能使空气导电，即具有使物质电离的能力。第一章基础物理知识伦琴的发现使人类第一次认识到电离辐射，并很快把这种辐射用于医学上的诊断和治疗。由于伦琴这一伟大贡献，在很长一段时间内人们曾用“伦琴”这一名字作为X和γ射线照射量的单位。第一章基础物理知识二、放射性的发现1896年贝可勒尔发现了铀的放射性。通过一些实验，认识到铀盐无需阳光照射自身会发射一种射线，这种射线同样可以使空气电离，使胶片感光。但是，它和X射线不一样，不是阴极射线打到靶物质上发出的，而是从一种物质，即从铀中发出的。第一章基础物理知识人类第一次发现了物质的放射性。为了纪念贝可勒尔这一伟大贡献，人就今天用“贝可勒尔”这一名字作为放射性物质活度的单位。在此以后的几年里，人们又先后发现了其它重元素，如钍、镭、锕等都具有放射性，都能发出射线。第一章基础物理知识第二节放射性同位素一、核素（nuclide）在其核内具有一定数目的中子和质子以及特定的能态的一种原子称为核素。例如44100Ru，45100Ru是独立的两种核素，第一章基础物理知识它们有相同的质量数而原子核内含有不同的质子数；2760Co，2760mCo是独立的两种核素，它们所处的能态不同。第一章基础物理知识二、同位素（isotope）同位素实际上就是原子序数Z相同而原子质量数A不同的各核素的总称。同位素是指各核素在元素周期表中处于同一个位置，它们具有相同的化学性质。例如，氢同位素有三种：1H、2H、3H。第一章基础物理知识第三节放射性衰变一、放射性衰变的主要类型放射性——原子核的自发转换，并随之引起本身物理及化学性质的改变，根据转换的型式，放射性过程可以分为五类。第一章基础物理知识放射性核素的衰变有α衰变，β衰变，β+衰变或电子俘获，γ衰变等。此外还有为数不多的别种衰变，如自裂变和缓发中子等。下面将分别讨论α、β和γ衰变。第一章基础物理知识1、α衰变从放射性核素的核放射出来的α粒子实际上就是氦原子核（24He），它的质量和氦核相等，即m=4.002775原子质量单位，而且也由2个质子和2个中子组成，带着2e正电荷。第一章基础物理知识凡是α衰变的放射性同位素衰变之后，它的原子质量数A降低了4个单位，原子序数Z降低了2个单位。第一章基础物理知识2、β衰变从放射性核素放射出来的β粒子的质量等于0.000549原子质量单位（0.511MeV），并带着一个单位e的负电荷。所以事实上它就是电子。因为β粒子的质量和核的质量比起来要小得多，所以β衰变的母体和子体的原子质第一章基础物理知识量数A是相同的，但子体的原子序数Z却比母体提高了一个单位。从核衰变放射出来的β粒子在被物质阻止之后，就成为自由电子，和一般的电子没有什么不同。但是为了区别起见，通常称从核里出来的电子为β粒子或β射线。第一章基础物理知识3、γ衰变γ射线是一种电磁辐射，不过是从原子核内放射出来的，而且波长也比较短（波长从10-8cm到10-11cm）。它的性质和X射线十分相似。现在应用MeV～几百MeV的电子加速器来产生X线，可以得到比γ射线波长第一章基础物理知识还短得多的电磁辐射。从核衰变所能得到的γ射线通常是伴随α射线、β射线或其他射线一起产生的。作电子俘获的核衰变，有的也伴有γ射线。γ射线是核从它的激发能级跃迁至基级时的产物。第一章基础物理知识二、放射性衰变规律不稳定同位素的核将自发地发生变化而放射出某一种粒子（如α、β、β+或γ射线），这种现象称为核衰变（或核蜕变）。核衰变进行的速度完全不能以外加因素第一章基础物理知识（如温度、压力的改变等）加以改变；有的同位素衰变得很快，有的则很慢；它是个别放射性同位素的特性。衰变后的核有的是稳定的，有的是不稳定而继续衰变的。第一章基础物理知识1、衰变规律假定取一定量某种放射性核素，并测量它在每一单位时间内所放射出来的粒子数ni则可以发现ni的数值随时间的增长而逐渐减少。第一章基础物理知识2、半衰期通常用来表示放射性的特征的还有半衰期（又称半寿期），用符号T1/2来代表。半衰期的定义是放射性原子数因衰变而减少到原来的一半时所需要的时间。第一章基础物理知识第四节电离辐射一、重带电粒子α粒子是放射性核素放射出来的高速飞行的氦原子核，它带两个正电荷，质量接近4。第一章基础物理知识二、高能电子高能电子包括放射性核素核转变时释放出的β射线（电子或正电子）及电子加速器产生的能量接近单一的电子束。第一章基础物理知识三、电磁辐射γ射线和X射线本质上与可见光、电磁波一样都是电磁辐射，但在来源、能量分布上是不同的。γ射线是放射性核素衰变过程中产生的波长极短的电磁辐射，能量一般在0.04～4MeV之间。第一章基础物理知识四、中子中子是质量约为一个原子质量单位的不带电粒子第一章基础物理知识第五节电离辐射与物质的相互作用一、光电效应该过程中，X或γ光子主要与原子的内壳层电子发生作用，入射光子整个地被原子吸收，继而从原子壳层中击出一个电子，称为光电子。第一章基础物理知识二、康普顿效应康普顿效应是X或γ光子的能量被部分地吸收而产生散射的过程。三、电子对效应一个具有足够能量的光子（hν≥1.02MeV），在行近靶原子核时，突然消失，将其能量转化为正、负两个电子，这个作用过程成为电子对效应。第一章基础物理知识四、轫致辐射高速运动的电子在原子核的电场中掠过时，由于电子和原子核库仑场间的强烈相互作用，电子被减速，同时将其一部分能量转为电磁辐射，这就是所谓轫致辐射，即X射线。轫致辐射能量分布在零到电子动能之间。第一章基础物理知识由于产生轫致辐射需耗损能量，它和原子序数平方成正比，跟入射电子的能量成正比，这意味着阻止高速运动的电子材料为重元素或者电子能量越高产生的轫致辐射越强。第二章辐射量和单位第一节照射量一、照射量（exposure）X照射量是X射线沿用最久、用以衡量X、γ辐射致空气电离程度的一个量，所以它只用于X或γ射线在空气中的辐射场的量度，不能用于其他类型辐射（如中子或电子束等）和其他物质（如组织等）。第二章辐射量和单位所谓照射量，是指X射线或γ射线的光子在单位质量空气中释放出来的全部电子完全被空气阻止时，在空气中产生同一符号离子的总电荷的绝对值（不包括因吸收次级电子发射的轫致辐射而产生的电离）。第二章辐射量和单位照射量用符号X表示。照射量X的SI单位是库仑每千克，用符号库仑·千克-1(C·kg-1)表示，它没有专门名称。以前采用的照射量专用单位是伦琴（R）。1伦琴（R）=2.58×10-4C·kg-1（精确值）1C·kg-1=3.877×103R第二章辐射量和单位二、照射量率（exposurerate）单位时间内的照射量称照射量率，用符号X表示。照射量率SI单位为库伦每千克秒，用符号库伦·千克-1秒-1（C·kg-1s-1）表示。其专用单位是伦琴或其分数除以适当的时间而得的商，如伦琴.秒-1（R·s-1），伦琴.分-1（R·min-1）或伦琴.小时-1（mR·h-1）等。第二章辐射量和单位第二节吸收剂量吸收剂量（absorbeddoes）D电离辐射作用于机体而引起的生物效应，主要取决于机体吸收辐射能量的多少。第二章辐射量和单位吸收剂量的SI单位是焦耳每千克（J·kg-1），称为戈瑞（Gy）。1戈瑞（Gy）的吸收剂量等于1千克受照物质吸收1焦耳的辐射能量。即1戈瑞（Gy）=1焦耳·千克-1（J·kg-1）第二章辐射量和单位第三节剂量当量一、剂量当量（doseequivalent）H一定吸收剂量的生物效应取决于辐射的品质和照射条件。故不同类型辐射所致吸收剂量相同，而所产生的生物效应的严重程度或发生几率可能不同。对吸收剂量进行修正，使得修正后的吸收剂量第二章辐射量和单位能够较好地表达发生生物效应的几率或生物效应的严重程度。这种修正后的吸收剂量就称为剂量当量H。剂量当量的SI单位与吸收剂量的单位相同，即焦耳每千克（J·kg-1），但是为了避免与吸收剂量混淆，特给予它一个专名希（沃特），Sv。第二章辐射量和单位二、剂量当量率（doseequivalentrate）单位时间内的剂量当量称为剂量当量率，单位的专名为希沃特.秒-1（Sv·s-1）。第二章辐射量和单位第四节放射性活度一、定义和单位放射性活度（简称活度）是度量放射性物质在单位时间内原子核衰变数的物理量，放射性物质在单位时间内发生核衰变数目越多，这种放射性物质的放射性就越强。所以，过去曾称为放射性强度。第二章辐射量和单位活度的国际单位是秒的倒数（s-1），称为贝可勒尔（Becquere），简称贝可（Bq）。1Bq表示放射性核素在1秒钟内发生1次核衰变，即，1Bq=1s-1放射性活度旧的专用单位是居里(Ci)，它表示放射性核素再1秒钟内发生3.7×1010次核衰变，•即1Ci=3.7×1010s-1第二章辐射量和单位二、活度计算1、半衰期（half-life）半衰期是指放射性核素的原子核数目衰变至原有数目的一半所需的时间，常以符号T1/2表示。它与衰变常数有如下关系：T1/2=0.693/λ第二章辐射量和单位2、活度计算放射性活度随时间的延长而呈指数规律减弱。其计算公式为:A=A0·e-λt=A0·e-(0.693/T1/2)t式中，A为放射性核素经过t时间后剩余的活度,A0为原来的活度,即t=0时的活度,T1/2为该放射性核素的半衰期,t为时间间隔(计算时所用单位应与T的单位一致)表1常用辐射量新旧单位换算量的名称符号国际单位制旧单位名称符号单位名称符号换算关系活度A贝可Bqs-1居里(Ci）1Ci=3.7X1010Bq吸收剂量D戈瑞GyJ·kq-1拉德(rad)1Gy=100rad照射量X库仑每千克C·kq-1伦琴（R）1R=2.58X10-4C·kg-1有效剂量E希沃特SvJ·kq-1雷姆(rem)1Sv=100rem剂量当量H希沃特SvJ·kq-1雷姆(rem)1Sv=100rem第三章辐射生物效应机体受到电离辐射的照射，可产生各种有害效应，称为辐射生物效应，而产生的各种不同类型和不同程度的损伤，称为辐射损伤。第三章辐射生物效应ICRP1990年第60号出版物对辐射生物效应方面的资料作了较为详细的描述，列举了确定性效应、随机性效应、胚胎和胎儿效应和皮肤效应等四种有害效应。国际相关组织及其重要出版物ICRPUNSCEAR国际放射防护委员会（26、60、103号出版物）国际原子能机构国际电离辐射防护与辐射源安全基本标准联合国原子辐射效应科学委员会（电离辐射源与效应，向联合国大会提交的报告及附件）IAEA第三章辐射生物效应第一节确定性效应一、阈剂量阈剂量一词系指至少使1%~5%的受照个体发生特异性效应所需的辐射量。二、外照射急性放射病急性放射病是指人体一次或短时间（数日）内，在事故照射、应急照射、医疗照射以及核战争等情况下受到大剂量照射引起的全身性疾病。第三章辐射生物效应三、外照射亚急性放射病外照射亚急性放射病是指人体在较长时间（数周～数月）内受到连续或间断较大剂量外照射引起的全身性疾病。第三章辐射生物效应四、外照射慢性放射病外照射慢性放射病是指放射工作人员在较长时间内连续或间断受到超剂量限值的外照射，达到一定累积剂量当量后引起的以造血组织损伤为主并伴有其他系统改变的全身性疾病。第三章辐射生物效应五、内照射放射病内照射放射病是指放