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辐射危害与防护,山东省环境保护学校 张文革
2015. 10 济南,放射性同位素与射线装置 安全与防护培训,辐 射 危 害,辐 射 防护,辐射如何伤害人们的身体？,如何做好辐射防护,主要内容,第一部分：辐射危害,主要内容
辐射的生物损伤
电离辐射效应类型
辐射危害的影响因素,1. 辐射的生物损伤（生物效应）,细胞损伤：辐射干扰细胞的正常运转导致细胞
的直接和间接损害。
直接损伤：对DNA分子自身的直接电离。
间接损伤：细胞内形成化学活性高的自由基。,辐射使细胞中水分子电离,,产生化学活性高的自由基,,自由基导致酶的损伤,,,自由基打断DNA中的化学键,自由基导致细胞膜的损伤,1. 辐射的生物损伤（续）,细胞损伤效应：
对单个细胞的辐射损伤基本上是源于DNA的损伤。3个主要的损伤结果：
（1）细胞死亡；
（2）细胞发生改变导致非正常的细胞分裂；
（3）细胞的遗传信息被改变。,,损伤效应产生的过程和机理,1. 辐射的生物损伤（续）,细胞修复
细胞有一个非常有效的修复机制来恢复不同
介质带来的各种损伤。
细胞的损伤速度越慢，细胞修复的几率越高。
如：长时间低剂量辐射（易修复）
短时间高剂量辐射（不易修复）
细胞的修复机制是癌症患者放疗的重要依据。,2. 电离辐射效应类型,按效应出现的时间早晚分：
早期效应：效应发生在数天或数周内
晚期效应：效应需要数年来形成
按效应发生在自身或子代身上分为：
躯体效应：受照者本人
遗传效应：影响下一代或随后的几代
按剂量-效应关系分：
确定性效应
随机性效应,遗传效应：如果生殖细胞(精子或卵子)受到辐射的损害，使生殖细胞发生变异，则错误的信息将向后代传递，有可能直接影响下一代或随后的几代。
遗传效应是随机性效应，风险远低于癌症。
动物试验研究：受到大剂量辐射后会发生遗传效应
人体受到辐射损害后产生遗传效应未得到确认,后代中的
随机性效应,确定性效应：当照射剂量达到一定水平，辐射导致的死亡细胞达到一定数量时必然会影响器官或组织的整体功能，导致器官功能丧失，这种辐射损伤称为确定性效应。
临床表现：乏力、呕吐、脱发、牙龈出血、白细胞降低、白内障、皮肤红斑、溃疡等不同类型的放射病，直至死亡。,2.1 确定性效应,确定性效应的特点：
●损害程度取决于吸收剂量，如皮肤变红、发黑、溃烂
●存在剂量阈值
例如: 白内障，皮肤损伤，再生障碍性贫血和不育。,短时间大剂量辐射
（意外事故、急性照射）,,身体急性照射效应（全身）,事故经过: 2001年9月2日凌晨，某施工队在探伤检测后，将放射源（192Ir）从仪器中掉出，遗留在工地上。一工作人员在第二天上班时，发现放射源并拾起,双手来回玩耍、观看约20min，然后放入右裤兜； 2小时后放入工具箱内，并在工具箱边吃饭、休息，下午下班洗澡时，发现右大腿有2×2cm的充血性红斑。当晚入院治疗。,丢失探伤机放射源受照事故 2001.9.2,2.1Gy
31.2Gy,受照剂量： 全身剂量：1.0Gy±0.5 局部剂量：右大腿皮肤 100Gy 右大腿骨中心 8Gy 左大腿 10～15Gy 手部 10～20Gy 胸部 10～15Gy,+1d,+2d,+4d,+5d,+9d,+20d,+39d,+39d,+27d,+27d,+2d,+5d,+15d,+22d,随机性效应：受照细胞未死亡，这些损害造成细胞变异，细胞的变异比正常细胞更迅速分裂并大幅度增加。如果异常细胞侵害正常组织，最后形成癌症或遗传性疾病。
记住：随机性效应是低剂量下唯一可能发生的效应，即使很小剂量的辐射也可能导致癌症。,2.2 随机性效应,低剂量下唯一
可能发生的效应,随机效应的特点:
● 损害程度与吸收剂量无关；
● 不存在剂量阈值；
● 发生的机率随剂量线性增加。
例如: 辐射引致的癌病，遗传效应,辐射效应总结,辐 射 照 射,,,,急性照射,慢性照射,,早期效应,,晚期效应,,,,红斑,辐射病,不育,,,,癌症,遗传效应,意外事故,公众场合
工作场所,白内障,电离辐射的种类
吸收剂量
剂量率
分次照射
照射部位和面积
照射方式
辐射敏感性敏感性：个体差异、年龄,3. 辐射危害的影响因素,电离辐射的种类：由于不同种类的电离辐射与物质相互作用的特点不同，其生物效应也不同。
吸收剂量：一般剂量越大，生物效应越严重。
● 剂量低于1Gy，效应不明显；
● 在1~10Gy之间，剂量与效应基本上呈线性关系
● 10-100Gy之间，平均生存时间处于一个坪值；
● 剂量超过100Gy时，平均生存时间又随剂量加
大而缩短。,不同吸收剂量的X、射线对人体损伤的估计,剂量率：一般情况下，剂量率越高生物效应越显著。这是因为高剂量率的照射使机体对损伤的修复作用不能充分显现出来所致。
分次照射：同一剂量的照射，在分次给予的情况下，其生物效应低于一次给予的效应，分次愈多，各次间隔时间越长，其生物效应越小。其原因与机体的代偿和修复过程有关。,>0.05~0.1Gy/min
引起急性放射病,照射方式：内、外照射或二者兼有的混合照射作用于机体产生的生物效应各不相同。
● 外照射时，多方向照射 > 单向照射；
● 内照射时，射线的生物效应 > 、射线；
● 混合照射 > 单一照射的效应更显著。,照射部位与面积：
● 机体受照的部位不同，其损伤的严重程度也不同
在同一剂量和剂量率情况下，腹部损伤最重
其次是盆腔、头颈、胸部和四肢。
●当照射的其他条件相同时，受照射的面积愈大，
机体出现的损伤效应愈显著。
如200cGy的辐射：照射几cm2的皮肤，引起皮肤发红；
照射全身，可发生急性放射病。,● 个体发育不同阶段的敏感性：一般情况下放射敏感性随发育过程而逐渐降低。老年人其放射敏感性又高于成年。
● 个体敏感性差异：
● 人体各种组织的敏感性差异：
高度敏感组织：淋巴、骨髓、性腺、胚胎等；
中度敏感组织：角膜、晶状体、皮肤上皮、肾、肝等
轻度敏感组织：中枢神经系统、内分泌腺、心脏
不敏感组织：肌肉、软骨和骨组织、结缔组织,辐射敏感性,主要内容
辐射防护基本原则
外照射危害的防护
内照射危害的防护,第二部分：辐射防护,1. 辐射防护基本原则,所有人都会受到来自天然和人工电离辐射源的照射。
人工辐射源的应用带来了许多利益，但是这些源的照射会对人造成损害。
如何来保护人们免受不必要的或者过量的电离辐射的照射？,辐射防护体系,辐射源及其产生的人均剂量（UNSCEAR2000年报告）,医用X射线检查的有效剂量（1991-1996）,什么是辐射防护？,辐射防护定义为旨在限制辐射造成的人类损害的科学与实践，是一门综合性学科，已成为核科学领域中一个重要分支。,电离辐射,辐射防护的主要目的
（1）防止确定性效应；
（2）减少随机性效应的发生几率；
（3）为人们提供必要和适当的防护，以最大限度
地保证人们的辐射安全。,辐射防护的任务
（1）保护从事放射工作者本人和后代以及广大
公众乃至全人类的安全，保护好环境；
（2）允许进行那些可能会产生辐射的必要实践
以造福于人类。,辐射防护的基本原则,,不应独立应用
三者同等重要,（1）实践的正当性
（2）辐射防护的最优化
（3）个人剂量限值,采取任何可能接受辐射剂量的行动，都要经过事先论证，进行正当性分析。只有在其对个人或者社会产生的利益大于其对健康所致的损害或损伤时，才是可以接受的。否则就不能采取这样的行动。,前提,利益>风险,（1）实践的正当性——,个人剂量、受照人数和潜在照射的可能性与大小，在综合考虑了社会和经济等因素之后，都应保持在合理达到的尽可能低的水平。
As Low As Reasonably
应当为辐射源与装置提供最好的实际可行的防护和安全措施。,（2）辐射防护最优化——,永远的追求,ALARA,规定个人剂量限值的目的是为了保证社会的每个成员都不会受到不合理的辐射照射。
不适用于医疗照射和干预场合。
医疗照射另行制定了供执业医师适用的指导水平。
干预的剂量限值：
＜50mSv （一般情况） ;
＜100mSv（紧急情况）; 如防止演变成灾难性情况等
＜500mSv（抢救生命）。,（3）个人剂量限值——,允许受照剂量的上限,当量剂量与有效剂量限值,16岁周岁以下：不得接受职业照射。
16岁~18岁学生：
孕妇和喂乳妇女：① 腹部表面＜2mSv
（ICRP建议） ② 放射性核素摄入量＜（1/20）ALI,其他职业照射人员的剂量限值,辐射防护的三个主要原则,辐射防护体系,,,正当性,最优化,利益>风险,,剂量限值,ALARA,数值的剂量限值,必须全面贯彻整个放射防护体系三者同等重要，缺一不可。
不能单把个人剂量限值当作尺子来用，不考虑实践的正当
性和防护的最优化。,2. 外照射危害的防护,外照射是来自于体外的辐射源造成的照射。
辐射类型对外照射危害的影响：
外照射危害的来源：
放射性物质
设备或装置运行时产生的电离辐射,中子射线 >γ射线 >β射线 >α射线,外照射危害防护基本措施
控制照射时间—— 时间防护
增大与源的距离——距离防护
设置屏蔽——屏蔽防护
管理控制
实体控制,人体受到照射的累积剂量是随时间延长而增加的，正比于受照时间。
在固定剂量率的放射源下，工作人员受到的总的辐射剂量为：
D = R•T （R为剂量率）
降低从事放射性工作的时间
降低受到放射性物质照射的时间,（1）时间防护,因工作需要进入电离辐射场操作时，为缩短受照时间，操作时务求熟练、迅速。
严格遵守规章制度，应避免在电离辐射场中作不必要的逗留。
某些场合如抢修设备和排除事故时，无关人员要及时离开辐射场，工作人员需在强辐射场内进行工作，应采用轮流、替换办法，严格限制每个人的操作时间。2min、2.5mSv/h、5组9人,控制受照时间的措施,人体受到照射的剂量率是随离开源的距离增大而减小的。
点源(d>10L)的剂量率和距离之间的关系如下：
R = k/d2 （平方反比定律）
即：距离加倍，剂量率降低到原来的1/4。
禁止靠近放射源
使用长柄工具（夹具）来操作等。,（2）距离防护,屏蔽防护，就是在放射源和人员之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料，从而减弱或消除射线对人体的危害。
屏蔽材料的数量和种类依赖于：
辐射的类型和能量；
辐射源的活度；
屏蔽体外面所允许的辐射剂量率。,（3）屏蔽防护,β射线的屏蔽防护,低能量的β射线：低能量的β射线（如氚发射的β射线0.019MeV ）很容易被吸收，不需屏蔽。
高能量的β射线：高能量的β射线（如32P发射的β射线1.7MeV ）具有很强的穿透力，与屏蔽材料相互作用产生韧致辐射。
F=3.3×10-4ZEmax (F：转成韧致辐射的比例),0.07MeV,β射线的屏蔽防护,选用的屏蔽材料：内层为有机玻璃或铝
外层铅包裹
操作强β放射源注意：
（1）不要用眼睛在近处直接观察，可透过有机玻璃观察放射源；
（2）不要使手或身体的其他部位直接暴露在辐射场中，要用有机玻璃防护，用长柄蹑或坩埚钳操作放射源。,安全保证
D=2Eβ,X、 射线的屏蔽防护,屏蔽材料：X或射线的穿透能力较强，一般选用高原子序数的物质（例如混凝土、铅或铁）作为屏蔽材料。
注意事项：铅有毒，不容易进行操作，大块的铅在没有很好支撑时会下垂。
混凝土价格便宜，易于处理，但需要较厚的尺寸以达到有效屏蔽。,铅当量 为了便于比较不同的屏蔽材料对X、γ射线的屏蔽性能，通常把达到与一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的铅层厚度，称为该厚度屏蔽材料的铅当量，单位以mmPb表示。,1mm铅当量不同材料的厚度,X射线防护材料半值层,几种γ射线源的半值层 cm,中子射线的屏蔽防护,中子防护的原则：
先对快中子减速，然后对减速了的慢中子捕获。
选用的屏蔽材料：
减速剂：低原子序数元素是理想的中子减速剂，
因此，含氢丰富的水、塑料和石蜡是通用的中子屏蔽材料。,常用中子屏蔽材料,中子射线的屏蔽防护（续）,选用的屏蔽材料：
吸收剂：要求在捕获吸收中子时，放射出来的粒子能量小，而且容易被阻挡、被吸收。因此，锂、硼、氢是较好的吸收剂。,中子射线的屏蔽防护（续）,选用的屏蔽材料：常用硼与石腊(或聚乙烯)均匀混合为中子屏蔽材料，也可用水或石腊单独屏蔽。混凝土内含有相当数量的氢，对中子和γ射线都有较好的防护能力，是工程中常用的材料。
注意事项：中子捕获反应可能产生高能量的γ射线，必须考虑对其γ射线的屏蔽。,Fe-58
6MeV,推荐的屏蔽材料小结,任何电离辐射与空气相互作用，会产生某些有害的气体，例如臭氧、氮氧化物。
受到高能带电粒子束、中子束或高能光子束照射的物质(包括空气和灰尘)还可能被诱发感生放射性。
除了注意外照射的辐射防护，还须采取相应的其它措施(如通风)，用以防止内照射、有害气体及其它有害因素对人体的损害。,（3）屏蔽防护（续）,管理控制是防止或减少外照射危害的方法之一
对工作区域进行分区：控制区和监督区
每个分区要放置明显的标志
对工作人员和管理者进行放射防护培训
工作程序要综合考虑时间、距离和屏蔽
辐射安全审核制度
对个人剂量和工作场所剂量建立调查水平,（4）管理控制,根据年剂量率进行分区 μSv/h,电离辐射标志,电离辐射警告标志,IAEA新的警告标志
（Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类放射源）,应该在工作场所设置实体控制，即实体屏障
联锁装置
固定屏蔽
远程操作
定时器,（5）实体控制,铅当量围裙
铅手套
甲状腺隔离罩
铅眼镜,（6）个人防护用具的配备与应用,铅围裙,,管电压在100kV以下，铅当量不得少于0.25mm
100kV以上，铅当量不得少于0.35mm。
介入放射学工作人员必须使用0.5mm铅当量围裙。,在介入放射学中，存在高剂量照射的可能，这些专科医务工作人员，即放射科医师、心脏病专家及神经放射医师等，必须采取甲状腺防护措施 。,甲状腺的防护,74,一些介入放射治疗操作过程中，介入科医师的眼睛晶状体受照剂量接近、甚至可能超过150mSv/a（国家标准的剂量限值）。,铅眼镜,在这种情况下必须戴上铅眼镜或者面罩，包括侧面防护。,0.25~0.5mm 铅当量手套能够在需要接近 x射线束边缘进行操作时对工作人员进行良好的防护。然而，这样的手套使得工作人员操作不够灵活，在需要进行精细操作时就不适用了。,铅手套,轻的铅手套与外科手套相似，在介入治疗中也有一定防护作用。然而，它只能在低管电压的情况下使用（在60kV以下，有10~30 % 衰减作用）。,（7）个人剂量监测
个人剂量监测：
（1）控制区：职业照射剂量>5mSv/a，必须进行
（2）监督区：职业照射剂量在1~5mSv/a，尽可能进行
（3）其 他： ＜＝ 5mSv/a，可以不监测,每个剂量计只能供专人使用。,个人剂量监测设备,工作人员在控制区工作时必须佩戴个人剂量计。 剂量计应当佩戴在躯干上半身前部，即肩膀与腰部之间，通常在铅围裙内面。,3. 内照射危害的防护,当放射性物质进入体内后，就存在内照射危害。
持续照射组织器官、直接接触到身体组织
内照射危害的来源：
非密封源：放射性示踪、放射性药物等
事故时的密封源,200Bq的239钚
导致100mSv,放射性物质进入体内的途径
吸入放射性气溶胶
通过口腔食入
通过皮肤吸收
通过敞开的伤口进入,辐射类型对内照射危害的影响：,α射线> β射线 >γ射线,取决于射程,年摄入量限值ALI
一个年摄入量限值定义为放射性核素的Bq数，
这个数量的核素产生的待积有效剂量等于剂量限值。
L：年有效剂量限值，目前为20mSv
h：剂量系数，吸入1Bq核素所导致的有效剂量。,ALI = L / h,内照射防护的基本原则
制定各种规章制度，采取各种有效措施，阻断放射性物质进入人体的各种途径，在最优化原则的范围内，使摄入量减少到尽可能低的水平。
内照射危害防护基本措施
操作放射性物质最小化
管理控制
实体控制,在所有处理放射性核素的过程中，应按照ALARA原则，将放射性活度降到尽可能低的水平。
达到同样的应用目的，要选择毒性最低的放射性核素，并将使用量控制在需要量的最小值。,（1）放射性物质的最小化,管理控制是预防或减少内照射危害的方法之一
对工作区域进行分区：控制区和监督区
每个分区要放置明显的标志
对工作人员和管理者进行放射防护培训
工作程序和实体控制相结合
局部规章限制进入和工作条件要求穿防护服和戴面具
对每个区域的放射源台账进行检查；
放射安全审管体系，包括工作场所和设备的安全评价；
对个人剂量和工作场所剂量建立调查水平,（2）管理控制,根据表面污染和空气污染水平分区,DL：表面污染的导出限值，Bq/cm2
DAC：导出空气浓度， Bq/cm3, 按照内照射危害的水平对工作场所进行分区,应该在工作场所采用实体控制来包容放射性物质防止放射性物质的扩散
防洒托盘（简单的包容系统）
通风橱 （低水平包容系统）
手套箱 （包容系统，有机玻璃制成，操作α或β源）
屏蔽室 （包容系统，厚铅玻璃屏蔽窗，操作高剂量率γ源）
联锁装置,（3）实体控制, 实验室设计要求：,对地面的要求,非渗透材料
耐洗
耐化学腐蚀
要有墙的下裙
密封所有的接缝
粘附在地板上,不可使用
地毯,,,因为相当重的铅制的屏蔽物可能放到工作台上，故需要加固。,对工作台的要求,要在工作台的表面覆盖有吸水收性的纸,通风橱,在上下拉框处于正常工作状态下，通风橱的空气处理能力应当使得线形层面的速度在0.5~1.0米/秒之间；,通风厨必须由光滑的、非渗透的、可清洗的，并且耐化学试剂的材料制造；,工作台的表面边缘要稍微隆起，以容纳任何的溢出，并且必须足够的结实来承担可能需要的加在其上面的铅质的遮板。,定期检查
风的流量率！,,洗漱池应置于走动少并且靠近工作区的位置,洗涤设备,应该使用声控或脚踏开关，而不是直接用手来操作,要准备好一次性的毛巾和风干器
洗眼器应该装在洗手池的旁边并且在实验室内或附近要装有可以使用的紧急冲洗的淋浴,,谢谢！,
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