辐射防护及放射源安全管理.ppt

辐 射 防 护 基 础 及 放射源的安全管理,,一 人与辐射,二 辐射的生物效应,三 辐射防护基础知识,四 辐射探测基础,五 放射源安全管理,人与辐射 1 物质的结构 世界上形形色色的物质都是由原子构成的。 原子由原子核和核外电子组成。原子核内有质子和中子，它们统称为核子。质子带有一个电子电荷的正电荷，而中子不带电。不同核素的原子核里含有不同数量的质子和中子。 1 电子电荷（e） = 1.602 x 10-19 C 原子核外的电子分布在不同的壳层上，这些壳层由里向外依次称为K、L、M、N、……等壳层，每个壳层最多可容纳 2n2个电子。,原子结构,3 放射性核素的活度 放射性核素的活度是放射性核素多少的量度，一定量的某放射性核素的活度是该放射性核素的原子核在单位时间内自发放射性衰变的平均数。单位为秒的倒数（S-1），专用名称是贝可勒尔（Bq） 放射性活度的老单位是居里（Ci） 1 Ci = 3.7 x 1010 Bq,γ 辐射 由不稳定原子核发射的高能光子（电磁辐射的一种 形式，光是另一种形式的电磁辐射） γ 辐射的穿透能力比α和β辐射大很多，只有足够厚 的致密物质（例如铁、铅等）才能对γ 辐射进行有 效的屏蔽。 即使不进入体内， γ 辐射也能对人的内部器官造 成剂量。,X 辐射 大多数辐射都来自放射性核素，是在放射性核素的原子核 衰变时由原子核的内部发射出来的，但是X辐射不是这样 产生的。X射线通常是用电子束轰击金属靶（常常是钨靶） 时产生的。金属靶中原子里的电子吸收了电子束的能量后 被激发，当这些被激发了的原子退激时，以发射X射线的 形式释放能量。可见，X射线是来自金属靶的原子，而不 是来自原子核内部。 对X射线来说没有半衰期，只要把电子束关掉， X射线也 就消失了。 X射线和γ射线一样是高能光子，但是X射线是人工产生的。 穿透能力强，可对人的内部器官造成剂量。,,中子辐射 不稳定原子核发射的中子，尤其是在核裂变或核聚变 的过程中发射的 除了宇宙射线中的中子以外，中子通常是人工产生的。 中子不带电，穿透能力会很强 与物质或人的组织相互作用时，可能发射β和γ辐射 要求用小原子序数的物质（如水、石蜡等）进行屏蔽,宇宙辐射 来自宇宙深部 多种辐射的混合物，包括α粒子、质子、电 子、其它高能粒子。 这些高能粒子可以与地球大气相互作用，到 达地面的宇宙辐射主要是介子、中子、电子、 质子和光子。对人造成剂量的主要是介子和 电子。,天然放射性(辐射) 就其来源而言，放射性核素可以分为 ——天然放射性核素 ——人工放射性核素 天然存在的放射性核素叫做天然放射性核素，天然存在的辐射叫做天然辐射。如铀、钍、镭、钾、C-14 等都是天然放射性核素。天然辐射除宇宙辐射以外都是来自天然放射性核素的衰变。 从天然辐射对人类辐射剂量的贡献考虑，常常把天然辐射分为宇宙辐射、陆生辐射、体内天然辐射源和氡（包括Rn-222和Rn-220及其子体）。,,6 人是在辐射照射下诞生的,地球元年,,完全是天然辐射照射,,人类起源,,伦琴人工产生X射线,,,1895年,,贝氏发现辐射,,1896年,,自持链式核反应堆,,1942年,,核武器,,核能,,,医疗应用,+ 人工辐射照射,,,注：此图的时间轴不是按比例标度。,辐射不是由人的活动招惹来的 恐核是杞人忧天！,1954年,,1945年,,世界上第一座自持链式核反应堆及其旧址,CP-1 (Chicago Pile – 1 第一号芝加哥反应堆) 结构示意图,,曼哈顿计划(Manhattan Project) 美国陆军部于1942年6月开始实施的利用核裂变反应来研制原子弹的计划，亦称曼哈顿计划。为了先于纳粹德国制造出原子弹，该工程集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家，动员了10万多人参加这一工程，历时3年，耗资20亿美元，于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸，并按计划制造出两颗实用的原子弹。整个工程取得圆满成功。在工程执行过程中，负责人L.R.格罗夫斯和R.奥本海默应用了系统工程的思路和方法，大大缩短了工程所耗时间。这一工程的成功促进了第二次世界大战后系统工程的发展。,,,7 辐射在人类生存和发展中的作用 辐射在工业、农业、医疗、能源、交通、科学研究、国防、航天、仪器仪表、辐照消毒保鲜、材料改性等等领域都有广泛的应用。 核技术和辐射技术应用已经成为一个不可或缺的新兴产业。反核和弃核将招致社会的倒退。,CT机,密度测量仪,便携式密度湿度仪,中子测井仪,秦山核电站,大亚湾核电站,江苏田湾核电站,我国研制的核武器（模型）,我国第一个核武器研制基地旧址 青海省海北藏族自治州首府西海镇,我国第一个核武器研制基地旧址,原子城换新颜,我国第一个核武器研究基地展览厅里展出的科研工具（文物）,可以携带核弹头的导弹（资料图）,导弹发射资料图,中国导弹核潜艇,中国航母想象图,放射源分类原则 (国家环保总局2005年第62号公告） 参照国际原子能机构的有关规定，按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将放射源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类，V类源的下限活度值为该种核素的豁免活度。 （一）Ⅰ类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡; （二）II类放射源为高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可致人死亡; （三）III类放射源为危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡; （四）Ⅳ类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤; （五）Ⅴ类放射源为极低危险源。不会对人造成永久性损伤。,一些常见放射源或活动所造成的辐射剂量,在“正常”情况下所遭受的辐射剂量所伴随的危险是很小的。 典型核事故和辐射事故（切尔诺贝利事故、三里岛核事故、日本东海村铀转换厂核临界事故、巴西戈亚尼亚事故、山西省忻州市放射源丢失事故）的后果。 辐射是可以防护的,切尔诺贝利事故 1986年4月26日，乌克兰切尔诺贝利核电站4号机组发生核事故。事故发生的原因是此类反应堆设计存在严重缺陷，操作人员在事故发生时严重违反操作程序。根据事故后果，这次事故被定义为7级，即特大事故。这是迄今为止发生的最严重的一起核事故，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。 切尔诺贝利事故造成30人死亡（其中28人死于过量辐射，2人死于爆炸），均为核电站的工作人员和消防人员，无一公众因受辐射剂量死亡。除儿童甲状腺癌的发生率有十万分之一增加外，至今未发现其它可归因于这次事故的癌症发生率。由于儿童甲状腺癌治愈率高，14年内仅有3名患者因得此病而死亡。 切尔诺贝利事故后的头几个星期里，当地生物群尤其是被毁反应堆四周数千米内的针叶林和田鼠（小鼠）群受到致死剂量。到1986年秋季，剂量率下降到原来的1/100。到1989年，当地生态系统开始恢复。没有观察到对动物群体或生态系统的持续严重影响。可能的长期遗传学影响及其意义有待研究。,三里岛核事故 1979年3月28日凌晨发生的美国三里岛核事故是至今商用轻水堆核电厂最严重的事故，反应堆堆芯严重损坏，部分堆芯发生熔化。在这之前，对核电厂会发生严重事故只是假定是可能的，三里岛事故使人们相信严重事故确实会发生。按照国际核事件分级表，此次事故被定义为5级，即有场外危险的事故。 尽管堆芯严重损坏，放射性裂变产物大量从燃料中释放出来，但由于安全壳的包容作用使得释放到环境中的放射性物质很少。 三里岛事故对环境的影响微不足道，对公众未造成任何辐射损伤，但经济损失几乎使核电厂业主破产。据估计，三里岛2号核电机组的基建投资为8亿美元，而事故后的恢复工作在10年期间已耗资10亿美元。,日本东海村铀转换厂核临界事故 1999年9月30日，日本东海村JCO公司的一座铀转换厂发生了核临界事故。根据事故后果，将这次事故定级为4级，即事故后果仅限于厂区内。 此次临界事故使现场93名工作人员受到不同程度的γ外照射和中子照射。其中1人于12月21日死亡。,巴西戈亚尼亚事故 1985年，戈亚尼亚一家私人放射治疗诊所搬迁至新的经营场所时，没有带走铯-137源。这个内装辐射源的远距离放射治疗装置未加任何保安措施，留在原地大约两年后被两个拣破烂的人发现。他们把这个装置拿回家，企图拆除源组件并拉开源的密封容器。在这个过程中，他们沾污了自己、数千其他人，以及周围的城市和环境。四个受严重照射的人死亡，其他许多人严重受伤，应急响应和房屋、建筑物和场地的清理工作持续了6个月，对10多万人进行了辐射照射监测，其中将近300人受到不同程度的铯-137污染。,山西省忻州市放射源丢失事故 1992年11月19日，山西省忻州市一位农民在干活时捡到一个亮晶晶的小东西，便放进了上衣口袋里，几小时后，便出现了恶心、呕吐等症状。十几天后，他便不明不白地死去。没过几天，在他生病期间照顾他的父亲和弟弟也得了同样的“病”而相继去世，妻子也感到不适。后来经过医务工作者的调查，才找到了真正的病因，那个亮晶晶的小东西是废弃的钴-60放射源，其放射性强度高达10居里。,辐射防护基础知识 1 射线对人体的伤害 伽马射线对人体的伤害主要是杀伤白血球和血小板。中子射线对人体的伤害在于人体含氢量高，中子射线进入人体被慢化后可被体内的氯或钠元素俘获，形成氯或钠的同位素放射出次生伽马射线对人体的细胞有杀伤作用。比较明显的反应是眼球晶体混浊。,剂量限制 GB18871-2002中规定的剂量限值适用于实践引起的照射，不适用于医疗照射，也不适用于无任何主要责任方负责的天然源照射。 应用个人剂量限值时应注意的问题 ——限值不是危险与安全的分界线 ——限值不是可接受的剂量的上限 ——没有正当理由长期在接近剂量限值的条件下工作是不恰当的 ——即使遵守了剂量限值，也还要遵守辐射防护最优化原则 ——剂量限值是最优化的约束条件 ——不可将剂量限值直接用于设计和工作安排，剂量限值不是满意防护的目 标,公众照射的剂量限制： 由于通常是通过对源的控制来实现对公众照射的控制，所以在公众照射控制中广泛地使用源相关的剂量约束值。但是源相关的剂量约束值只考虑了单一源的照射，而没有考虑个人遭受的总照射，所以还是需要规定个人相关的剂量限值。GB18871-2002规定，公众照射的个人年剂量限值是1 mSv,在连续5年平均每年不超过1 mSv的前提下单一年分可以5 mSv；眼晶体当量剂量15 mSv，皮肤当量剂量50 mSv。,屏蔽材料的选择 对β辐射的屏蔽： -- 能阻止（吸收）具有最大能量的β辐射 -- 韧致辐射的屏蔽 一般先选用较低原子序数的材料（Al、塑料、玻璃等），然后选用高原子序数的材料（铁、铅、水泥等） 对γ辐射的屏蔽： 选用高原子序数的材料（铁、铅、水泥等） 对中子辐射的屏蔽： 选用低原子序数的材料（水、石蜡、石墨、塑料等）,人（续） 对内照射的防护 放射性物质进入人体内部的途径: 食（饮）入 吸入 通过伤口或皮肤进入体内,对内照射的防护（续） 内照射防护的一般方法： （这里介绍的一些方法已不仅仅是个人防护） 对非密封源的包容（通风柜、手套箱、热室）和隔离（工作 场所分级分区管理） 净化（吸附、通风过滤、除尘、凝聚沉淀、离子交 换、去污、储存衰变等方法降低空气和水中的放射性物质浓 度和可再悬浮表面的放射性污染水平）和稀释 遵守规章制度，作好个人防护 如不在污染工作场所休息、进食、饮水和吸烟，遵守开放性工作场所分 级、分 区管理规定、避免和正确处理皮肤伤口等 正确使用呼吸保护器,3 辐射探测器 辐射探测器的基本工作过程 将被测辐射引入探测器的灵敏体积 入射辐射通过与探测器的探测元件相互作用而在其中 沉积能量 探测元件将沉积的能量转换为输出信号 将探测元件的输出信号转换为可测读的电信号 信号处理和数据处理 数据显示和结果输出,人员防护,时间、距离、防护服 每年对储存容器进行监测，不能超标 每年对放射源壳表面进行检测，检查是否泄漏； 操作时必须佩戴剂量监测牌； 每年对所有操作人员进行放射性体检，建立健康档案。,ECLIPS-5700使用的放射源,源 仪器 用途 源类 强度 半衰期 S3L20 ZDL 测井 铯－137 74GBq(2CI) 30.2年 S3J5 ZDL 刻度 铯－137 18.5GBGq(500MCI) 30.2年 S17S20 CN 测井 AM-241/Be 666GBq（18CI) 432 S17F04 CN 刻度 AM-241/Be 14.8GBq（400mCI) 432,放射源技术指标,AM-BE中子源 产地：英国放射化学中心 强度： 18居里，中子产额2.5*10E6中子/秒/居里 半衰期： 432年 耐温耐压：-40℃(20分）+600℃(1小时)25千帕---170兆怕 撞击：5公斤从1米高处 封装形式：氧化镅与铍混和压制而成，源由内盒及外壳双层包装。内盒用ALSL316L不锈钢，外壳用美国轧钢公司17-4PH型不锈钢制成，内盒及外壳均用氩弧焊密封。 CS137伽玛源 产地：英国放射化学中心 强度： 2 居里， 0．662百万电子伏 半衰期： 30年 耐温耐压：-40℃(20分）+600℃(1小时)25千帕---170兆怕5 撞击：5公斤从1米高处 耐温耐压：-40℃(20分)+600℃(1小时)25千帕---170兆怕5公斤 封装形式：采用美国轧钢公司17-4PH型不锈钢双层外壳，用氩弧焊密封。,个人防护,18ci中子源属二类源，中子射线，2ci伽马源属4类源，伽马射线，均属强源。 无屏蔽近距离对人体细胞有杀伤力，但在25米以外就没什么损伤；若放在源罐中，对中子源，3米以外无伤害，对伽马源0.5米外无伤害。 对刻度源2米以外就无伤害。,个人防护,监测实例： 山东卫生防疫站的专家对胜利测井公司人员装卸中子和伽马源过程的剂量进行测量，当时是对不熟练的操作者进行测量。装源并上好螺丝为40－55秒，卸源为35－50秒，当时包括抬源罐、开锁、取源、装源、放刻度器、换刻度器、卸源、锁源罐、固定源罐。经监测一串仪器的总接触剂量为12－17毫雷姆，接触剂量还不到年允许接触剂量的1/365（国家规定：一个人年接触剂量为5雷姆）。如果动作熟练，接触时间还能缩短至20－30秒内完成，剂量也会减少到10毫雷姆以下。,放射源包装与运输,包装： 放射源包装容器表面剂量不超过2.0msv/hr; 距离容器1米处剂量不超过0.1msv/hr; 容器任何一处的壁厚不小于100mm,放射源包装与运输,泄漏监测： 每一个放射源均要进行泄漏监测； 必须由有资质的专业单位进行； 必须使用专业工具； 每年或六个月进行一次监测； 源壳表面采集物的检测剂量超过185Bq(0.005mci),放射源必须停用并交由生产厂家处理。,储存： 储存库符合国家法规； 严格的领用手续并保存记录； 双人双锁，专人包管； 安装监控设备； 明显辐射标志,放射源包装与运输,放射源包装与运输,运输： 仔细探测确认放射源在容器中后办理交接； 源罐用铁链牢固的固定在车辆源仓中；铁链加锁； 检查源罐锁、铁链锁、源仓门锁，三锁必须齐全； 检查车辆源仓门报警器正常工作； 队车行驶，每100公里检查放射源固定状况； 全程一人负责，每次检查均要将检测数据通过短信发回。,井场放射源管理,远离工作区，但在工作人员视线内； 用铁链固定并放置标识牌（放射性，危险，禁止靠近); 每2小时对放射源检查一次，填写检查记录 装源前对源室、装源工具进行检查，确保正常； 井口装卸源前，必须盖好井口，钻盘附近的孔洞缝必须全部盖住，确认无误再装卸； 放射源入井、出井、存放、装车时必须探测检查并发回检查数值； 放射性仪器遇卡后严禁拉断，只能进行穿心打捞； 放射性作业完成后，放射源及时归位、加锁固定、标识。,