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辐射基本知识

辐射基本知识. 放射性与电离辐射基本知识. 重要的概念和量 —— 原子结构、核素、同位素、射线与物质的相互作用等 辐射防护基础知识 —— 辐射基本物理量、天然本底辐射、电离辐射的生物效应等 辐射防护的原则和方法 —— 辐射防护的三原则、内外照射的防护方法. 辐射安全和防护（辐射环境管理） 放射卫生 放射性同位素 射线装置 放射源. 原子的结构. 电子. 质子. 中子. 氢原子结构. 电子. 质子. 同位素. 同位素的质子数相同，中子数不同 相同元素的同位素具有相同的化学性质. 氢的同位素. H-3 Z=1 ， N=2. H-1

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辐射基本知识

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Presentation Transcript

  1. 辐射基本知识

  2. 放射性与电离辐射基本知识 • 重要的概念和量 ——原子结构、核素、同位素、射线与物质的相互作用等 • 辐射防护基础知识 ——辐射基本物理量、天然本底辐射、电离辐射的生物效应等 • 辐射防护的原则和方法 ——辐射防护的三原则、内外照射的防护方法

  3. 辐射安全和防护（辐射环境管理） • 放射卫生 • 放射性同位素 • 射线装置 • 放射源

  4. 原子的结构 电子 质子 中子

  5. 氢原子结构 电子 质子

  6. 同位素 • 同位素的质子数相同，中子数不同 • 相同元素的同位素具有相同的化学性质

  7. 氢的同位素 H-3 Z=1，N=2 H-1 Z=1，N=0 H-2 Z=1，N=1 氢 氘（dǎo） 氚（chuān）

  8. 其实我和他们一样高！ 所有不同类型的原子都称为核素

  9. 放射性 • 稳定的核素 • 放射性核素 • 放射性 放射性是指某些核素自发地放射出各种粒子的现象。通常可观察到、粒子或射线，放射正电子、质子、中子、中微子等其它粒子则较为少见。

  10. α粒子 α粒子是一个氦核，由两个质子和两个中子组成。它是由α发射体以某一不连续的能量和特有的半衰期而发射出来的。 它具有下列性质：绝大多数在介质中具有相同的射程（布拉格峰）；沿直线径迹运动；α粒子只是偶尔发生散射并且散射大多发生在靠近α粒子射程的末端。 α粒子射程很短，可以认为不存在外照射危害，但其内照射危害却极其严重。自然界中氡是造成α内照射危险的最重要的元素。

  11. β粒子 β辐射的概念已经扩大到正电子辐射，β粒子是正电子和电子。它们的静止质量相同，电荷相等，符号相反。 与α粒子不同，β粒子展示出一个连续能谱。核素表中查到的是β能谱的最大值。 电子与介质相互作用主要是电离、激发和辐射（轫致辐射产生X射线）。电子在介质中衰减过程基本符合指数规律。 β粒子可以构成外部伤害，深度和β粒子能量有关，高能β粒子还要考虑它通过轫致辐射产生的X射线的危害，而它的内照射危害却比α粒子小得多。

  12. γ和X射线 γ和X射线是波长较短的电磁辐射，统称光子（无质量，只有能量）。 γ和X射线起源不同。由核和基本粒子突变产生的电磁辐射光子称作γ射线。 由带电粒子在原子核库仑场中、慢化和原子电子能级改变而产生的电磁辐射称为X射线。前者可称为轫致辐射X射线，后者称为特征X射线。

  13. α、β、γ和中子的穿透能力

  14. 放射性活度 放射性活度 A=dN/dt单位时间核素衰变的次数。 衰变次数≠发射的粒子数 活度单位：居里（Ci）、 贝可（Bq） 1 Ci=3.7×1010 Bq 1Ci=1000mCi, 1μCi=10-6Ci MBq, TBq, GBq，PBq = 106 ,109, 1012 ,1015 Bq

  15. 衰变 放射性衰变 半衰期（工作时考虑放射性素的半衰期） 半衰期T1/2： 在单一的放射性衰变过程中，放射性活度降至其原有值一半时所需时间被称为 半衰期 N=N0e-λt 1/2N0=N0e-λT1/2 λ=ln2/T1/2

  16. 电离辐射 电离是指从一个原子、分子或其它束缚状态释放一个或多个电子的过程，而电离辐射就是指可以引起物质电离的辐射。 电离辐射分为直接电离辐射和间接电离辐射。

  17. 电离 电离前 电离后

  18. 电离 • 由α粒子和β粒子产生的电离（直接电离） 体内α源比体内β源对人产生的伤害更大 • γ射线（非带电离子）产生的电离（非直接电离）

  19. 根据带电的电离辐射静止质量的差别可分为重带电粒子（如α粒子、质子等）和轻带电粒子（电子和正电子）。 在核技术应用领域内所涉及的重带电粒子能量绝大部分在10keV到10MeV之间，在此能量范围内的重带电粒子穿透物质时，在气体内最多穿透几厘米，在液体和固体内最多穿透几十微米的深度后就全部停滞在该物质内。

  20. 带电离子电离 • 带电的电离辐射在穿透物质时主要通过库仑力发生4种相互作用： 1.与核外电子的非弹性碰撞，即电离和激发； 2.与核外电子的弹性碰撞； 3.与原子核的非弹性碰撞，发射轫致辐射或 者其他类型的辐射； 4.与原子核的弹性碰撞。

  21. 带电离子电离示意图 激发 电离 光子 退激 带电离子 X线 电子

  22. 基本量 • 活度（单位 Bq） • 辐射的吸收剂量（单位 Gy） • 当量剂量（单位 Sv） • 有效剂量（单位 Sv）

  23. 剂量 • 剂量 剂量是受辐射照射的物质所接受或吸收的辐射的一种量度。 吸收剂量，国际单位 Gy（戈瑞） 剂量当量HTR ,考虑射线因素，国际单位 Sv(西弗) 有效剂量E，考虑组织因子，，国际单位 Sv(西弗) 不可以测量，可以根据人受照的情况，计算得出

  24. 各种射线的辐射权重因子，WR

  25. 组织权重因子

  26. 辐射量和单位一览表

  27. 全球平均辐射剂量 根据UNSCEAR 2000年报告 全球平均辐射剂量 2.8mSv/年 其中：2.4mSv/年 来自天然辐射 0.4 mSv/年 来自医学诊断 0.007 mSv/年 来自大气层核试验和 切尔诺贝利事故引起的放射性沉降物 0.0002 mSv/年 来自核电站排放

  28. 天然本底辐射无时不在，无处不在 到处都有辐射？

  29. 辐射效应 • 确定性效应（旧称非随机性效应）：指效应的严重程度与剂量的大小有关的辐射效应 • 随机性效应：其发生的几率（而非严重程度）与剂量的大小有关的辐射效应。这种效应发生的几率正比于剂量。 • 躯体效应：辐射所致出现在受照者本人身上的有害效应。 • 遗传效应：辐射所致出现在受照者后代身上的有害效应。

  30. 辐射效应的分类及特点

  31. 确定性效应的阈剂量

  32. 对于高剂量率、大剂量照射引起的急性确定性效应，不同照射剂量对人体损伤的估计见下表对于高剂量率、大剂量照射引起的急性确定性效应，不同照射剂量对人体损伤的估计见下表 急性放射性全身照射又未进行专门的医学治疗的半致死剂量约为3-5Gy

  33. 剂量（Gy） 类型 程度 初期症状或损伤程度 ›0.25 0.25-0.5 0.5-1 不明显和不易察觉的病变 可恢复的机能变化，可能有血液学的变化 机能变化，血液变化，但不伴有临床症状 1-2 2-3.5 3.5-5.5 5.5-10 骨髓型急性放射病 轻度 中度 重度 极重度 乏力，不适，食欲减退 头昏乏力，食欲减退，恶心呕吐，白细胞短暂上升后下降 多次呕吐，可有腹泻，白细胞明显下降 多次呕吐，腹泻，休克，白细胞急剧下降 10-50 ›50 肠型急性 放射病 脑型急性 放射病 频繁呕吐，腹泻严重，腹痛，血红蛋白升高 频繁呕吐，腹泻，休克，共济失调，及张力增高，振颤，抽搐，昏睡，定向和判断力减退

  34. 由于辐射的随机性效应造成的低水平辐射致癌的危险度见下表由于辐射的随机性效应造成的低水平辐射致癌的危险度见下表 辐射危险度因子R（或称为随机性效应的标称概率系数）：指对由辐射造成的随机性效应的度量，对于致死癌r=510-2Sv-1，非致死癌为r=110-2Sv-1，对于严重遗传效应r=1.310-2Sv-1。总计为R=7.310-2Sv-1。

  35. 部 位 每万人•Sv致癌的 危险度 部 位 每万人•Sv致癌的 危险度 致死性 癌症 癌症 增加数 致死性 癌症 癌症 增加数 骨髓（白血病） 10-50 20-60 骨 2-3 5-10 甲状腺 10 20-150 食 道 2-3 5-10 乳腺（妇 女） 50 50-200 小 肠 2-3 5-10 肺 20-50 25-100 膀 胱 2-3 5-10 脑 10-15 15-25 胰 腺 2-3 5-10 胃 10-15 15-25 淋巴组织 2-3 5-10 肝 10-15 15-25 皮 肤 1 15-20 结 肠 10-15 15-25 唾 腺 10-15 15-25 总计(两性) 100-250 300-400

  36. 躯体效应和遗传效应 躯体效应一般由受照的个人出现效应，而遗传效应则是效应出现在后代身上。

  37. 遗传效应 • 遗传效应的发生概率会随所受剂量的增加而增加，因此应避免一切不必要的照射。

  38. 10天规则 医院应保证育龄妇女只能在月经开始后的第一个10天内接受胃部或骨盆的X射线诊断，这样在理论上可保证她们没有在怀孕的情况下受照——10天规则

  39. 躯体效应可分为短期躯体效应和长期躯体效应 急性剂量 早期效应 0—100 mSv 没有明显效应 250 mSv 血液形状非常微小的变化 精子数暂时减少 1000 mSv 恶心、呕吐 女性暂时性不育 2000 mSv 流鼻血、传染病、发烧 3000 mSv 腹泻；暂时性脱毛；可能永久性不育 5000 mSv 接受该剂量水平的人的死亡率达50% 急性照射全身剂量的短期躯体效应

  40. 长期躯体效应 • 辐射照射的长期效应是大瀑布式的，并且使得患癌症的概率有所增加。 • 只有剂量超出0.2Sv时，才能在统计上出现明显增高的癌症发病率。这意味对高剂量和高剂量率才能说辐射同效应相关，但对辐射防护而言，无法确定低剂量照射同效应之间的直接关系。

  41. 对辐射伤害的治疗 治疗 原因 全面的休息 保护血液成分 严格的无菌环境、抗生素 减少接触细菌的机会 提高身体的免疫力 输血 补充血液成分 输液 辅助或代替正常的消化过程

  42. 效应类别 随机性效应 确定性效应 躯体效应 早期效应 √ 晚期效应 √ √ 遗传效应 √ 随机性效应和确定性效应

  43. 剂量限制体系和风险概念 • 辐射防护目标 • 辐射风险

  44. 辐射防护的目标 • 辐射防护的主要目标是在进行必需和有益的辐射实践活动时，保护人员及其后代、保护全人类。

  45. 辐射防护三原则 • 辐射实践的正当性 • 防护的最优化（ALARA） • 个人剂量限制

  46. 实践的正当性 对各方面因素进行分析判断，决定该项辐射实践是否正当，在论证实践的正当性后才能实施该项辐射实践。

  47. 防护的最优化 在考虑了经济和社会的因素后，所有辐射剂量应保持在合理可达到的尽可能低的水平 As Low As Reasonable Achievable （ALARA）

  48. 个人剂量限制 通过明确规定剂量限值，使公众和职业照射人员从辐射实践中接受的照射不能超过规定的剂量限值。

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