辐射剂量与防护.ppt

第四章 辐射剂量与防护,比较核辐射的强弱，对人体或介质产生辐射效应的大小。不同核辐射种类、活度、转移能量，吸收体的性质等有关。 4.1辐射计量量度及单位 一．辐射在介质中的能量沉积，授予能 辐射以电离或激发 方式授予介质某一 体积的能量 一个随机量,二．吸收剂量和吸收剂量率,单位质量受照射物质中所吸收的平均辐射能。 J/kg “戈瑞” Gy 历史上曾用“拉德Rad” 作单位 1Rad=100尔格/克 1Gy=100Rad, 1Rad=10-2Gy 反映单位质量受照射物质中从辐射中吸收能量多少的物理量，适用于仼何类型辐射和仼何介质 。 吸收剂量率 Gy/sec,三、辐射品质因数Q,关注辐射对人体引起生物效应是否发生或危害程度不仅与D有关，与核辐射类型、能量、强度、照射条件及人体组织部位和个体差异等有关。 Q: 表示人体组织吸收剂量的微观分布对危害的影响引入一个系数因子。 根据辐射在水中传能线密度值(LET)而定。反映电离密集程度的量。 带电粒子电离辐射在水中L∞ (电离过程中一切能量损失值在内的线能量转移值，即总质量的阻止本领。,四．剂量当量和剂量当量率,对各种辐射有一个统一尺度反映机体组织所受危害程度 H=DQN N:反映其他影响辐射损伤的修正因子，暂定为1。 量纲：J/kg, 专名：”希沃特” Sv 曾用单位”rem”, 1rem=0.01Sv 剂量当量率: Sv/sec, Sv/a 剂量当量只适用人或其他生物体，是一个反映实际辐射损伤的量。,五．有效剂量当量HE ， 危险度γ,人体各器官被辐射诱发某种有害效应的几率不同 γ=f/H f:有害效应发生的几率 权重因子WT: 组织T受照时产生随机危险度与全身均匀照射的总危险度的比率,有效剂量当量HE,考虑对受到照射器官和组织所带来的总危险度引入Heff 重要概念；量度核辐射源无论均匀或非均匀照射对人体造成危害发生率的指标，用来评价电离辐射对人体的总的损伤程度。,六．待积剂量当量H50,评价 在内照射下单次摄入放射性物质对人体的危害 七、集体剂量当量SH 评价群体受辐射影响的程度，对社会总的危害 第i组中平均每人受到的平均剂量当量,第i组中人数， 单位：“人.希沃特”,“man.Sv”,4.2 辐射场中的若干常用量与概念,存在辐射的空间，构成辐射场。描述场中辐射量多少的物理量 注量率(粒子通量密度),二、 照射量是根据x和γ射线在空气中产生的电离电荷量的多少来量度其强弱的物理量，它不是辐射剂量。定义为： x=dQ/dm, c/kg, 传统单位：伦琴 (1R: 1个标准大气压，零度，1Cm3 0.001293g,空气中产生1个CGSE电离电荷。) 1R相应产生 电荷离子对数目 产生1离子对需射线沉积34ev能量,照射量率,源活度A，源与被照空气的距离d，辐照源产生照射率的1个特征量г常量。(c.m2/kg.s.Bq),三．比释动能Kerma (Kinetic energy released in material),中子、X射线和γ射线等非带电致电离粒子（或射线）在物质中产生吸收剂量的过程可分为两个阶段。第一阶段，非带电致电离粒子（或射线）与物质发生作用而产生带电粒子和次级非带电致电离粒子（或射线）；第二阶段，产生的带电粒子将能量授予物质。计量学中用比释动能和吸收剂量分别表示第一和第二阶段。 比释动能定义为非带电致电离粒子（或射线）在单位质量物质中引起的所有带电粒子的初始动能总和。,比釋动能：单位质量的介质受到核辐射作用所产生的全部带电粒子的初始动能之和。仅适用于非带电的辐射(x, γ射线,快中子)而引起吸收介质的总电离取决于初始电离所产生的带电粒子的动能。如γ射线作用生成的光电子、康普顿电子、电子对；快中子作用产生反冲核、核反应能。不管这些初始动能最终沉积在什么地方。通常近似等于吸收剂量，却又不同的一个概念。Kerma对中子把动能传递给反冲核的能力量度，而吸收剂量是各种反冲核授于物质能量的量度。,由于比释动能的提出具有明确的物理意义，而且在带电粒子平衡条件下比释动能和吸收剂量在数值上几乎相等（差别可忽略不计），因此，比释动能一直是剂量学中一个重要的研究对象。 中子注量与比釋动能,,,比释动能系数KΦ是中子注量-比释动能的转换系数。从微观反应截面出发计算比释动能系数的一种表达式为:,,,,,,,,中子源辐射场周围剂量当量,计算的比释动能系数;干燥空气，C:0.0124%；N: 75.5268%；O: 23.1781%；Ar: 1.2827%。ICRU四元素组织，H:10.1174%；C:11.1%；N:2.6%；O:76.1826%。,计算了Am-Be源中子场的周围剂量当量，单位中子注量下为373.0 pSv·cm2。利用本实验室计算的国产Am-Be源的中子能谱，算得相应中子场的周围剂量当量为374.0 pSv·cm2，距离该源1 m远处空气对中子和γ射线的吸收剂量率分别为1.457×10－2 和0.158 μGy/(GBq·h)。,Kerma与照射量区别：照射量:1.只适用x,γ射线，2.只对空气；而kerma适用各种介质。3.不关心次级电子在什么地方形成电离，在dm中产生次级电子在空气中形成电荷量全部计入。4.如果忽略次级电子的辐射损失，照射量实际上是在空气中的比釋动能。,,Kerma:γ射线或快中子的注量随吸收介质深度呈指数减少。因此初始电离的离子对数目也同样规律减少，总动能也减少。 吸收剂量：靠近介质表面逃逸出介质能量较多，随逼近电子平衡厚度d而增大。增大机制是次级离子的增多。d相当于初级电离离子的最大射程。超过d之后，也就发生通量随吸收介质深度呈指数减少情况。 在可以用kerma情况下，在所有吸收深度下，用Kerma作为指标要比用吸收剂量方便和确定得多。,,,,,,,,4.3 电离辐射人体生物效应,一．核辐射对细胞的损伤 脱氧核糖酸 DNA (染色质) 合成核糖酸 RNA (核仁),生物大分子有碳原子的骨架,R-H表示 有机基R 活性氢原子H,电离辐射对细胞间接损伤：,同人体中一般水分子作用导致产生活性很强的自由基和氧化物等，它们进一步同生物大分子作用，在转移大能量情况下，体内出現具有强氧化能力的自由基和过氧化物，便生物大分子受到损伤和破坏，最终细胞受损伤。一般情况下间接损伤是主要过程。,直接作用于细胞核染色质DNA(脱氧核糖酸)和RNA(核糖酸)生物大分子上，使分子中鐽发生断裂，细胞受到破坏。,电离辐射对细胞直接损伤：,,辐射使组成细胞的原子或分子发生电离或激发，而引起细胞许多重要分子的变化，可能会改变细胞原来的功能。如细胞不能正常线状分裂、或引起基因变异，基因行为改动可引起细胞遗传记忆的畸变或导致癌症发生。 二．辐射生物效应 (分为二类) 躯体效应：出現在受照者本人身上的效应 遗传效应：出現在受照者后裔身上的效应 它们、对辐射的敏感性和受损后的效应是 不同的。,,,躯体效应；当被灭活细胞超过其一阈值，正常细胞分裂生成新细胞无法来修复时，躯体细胞损伤和变异导致器官组织发生疾病，不遗传。受到过量的核辐射后，表现出来的各种症状通常称放射病，严重直致死亡，效应有早出现也有晚出現。早期如几小时、周出现急性躯体损伤等；晚期效应在受照六个月后机体效应包括白内障、白血病、恶性肿瘤。 遗传效应：生殖细胞中决定遗传特征的基因和染色体辐射诱发基因突变。但基因突变也有自发突变(如人中几率约为12/1000)。二者突变尚不能区别。低剂量下的辐射遗传效应是很微小的，没有必要过分的忧虑。,根据生物效应发生的几率和危害程度与剂量大小依赖关系不同分为：,非随机效应：如辐射引起白内障 如辐射致癌、遗传效应,,,,,,4.4人类受到的核辐射及其水平,一．天然本底辐射 1．宇宙射线： 来自于地球外层空间的高能粒子流，初级宇宙射线中质子（87%）、N核（10%）及其它重带电粒子、α粒子、电子、光子和中子等,平均动能1010 eV, max 1019 eV.,,“簇射” 现象,“簇射”现象,,太阳热核反应的二个循环方式,,,太阳热核反应的 C-N循环,,高纬度/赤道=1.14 到地面：介子,2．宇生放射性核素： 宇宙射线与大气作用发生核反应生成的放射性核素,3．原生放射性核素(primordial nuclides)A. 三大放射系 [铀U-238系；钍Th-232系；U-235锕系]（其中238U、232Th放射系核数对公众产生的照射占天然总照射的80%以上）地球年龄4.6X109 Y,B. 地球上主要的长寿命放射性核素,,4.环境中天然放射性核素A.空气中：氡（radon) 主要产生途径：镭（Ra）-226 衰变为 氡（Rn）-222。岩石、水泥所造地下室，岩洞，常闭不通风或通风不好的房间或场所等,,B.土壤、原野、花岗岩及建材、煤等,,,,2003年部分省、市环境γ辐射空气吸收剂量率变化趋势,环境γ辐射空气吸收剂量率为37.5～.8nGy/h， 在天然放射性水平调查时的本底水平值42.9～92.6nGy/h范围内。,C.水中放射性,,,二、人们生活中摄入放射性水平,*,,,三、人们生活、活动中受到的辐射,医疗,,,,,,其他辐射来源：核爆炸落下灰尘、卫星上核电池238Pu,235U装置焚毁、核电站核废料泄漏,四、天然本底辐射对人体产生的剂量,,,,各省居民受剂量差异较大 2.5-3.0mSv 宇宙射线：全国平均290µSv，上海广东250µSv， 西藏1105µSv； 原生辐射：全国平均639µSv，北京473µSv， 福建902µSv；,4.5个人剂量当量限值及安全评价和防护,,,,根据统计：职业放射性工作人员，每年接受平均剂量当量约5mSv (为限值的1/10)，由全身均匀照射诱发恶性病概率平均值为1x10-2/Sv。 5mSv相应的死亡率为： 5x10-3x1x10-2 =5x10-5 安全性较高职业平均死亡率为：1X10-4 ICRU认为对公众个人死亡率10-5水平可接受，导出每年剂量当量为1mSv。限定值为5mSv，缘由本底照射水平2.5mSv决定。,辐射防护的总目标,A.防止非随机性效应的发生 (有限定阈) B.限制随机性效应发生的几率 (无阈),谢谢！,,,