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認識輻射 及 輻射安全

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認識輻射 及 輻射安全. 綱 要. 1. 認識輻射 2. 輻射的生物效應 3. 輻射防護與安全標準. 輻射 ( 放射線 ) 發現史. 1895. 1896. 1898. 1899. 1932. 1953. 德國物理學 家倫琴發現 X 光. 法國物理學 家貝克發現 阿伐、貝他 、加馬射線. 居里夫人自 天然鈾礦尋 得釙與鐳二 種放射性元 素. 拉塞福發現 放射性元素 “釷”. 查兌克發現 中子. 利用鈷六十 治療癌症首 先被引用. 質子(正電). 原子核. 中子(中性). 原子模型. 電子(負電,軌道運動).

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綱 要

1.認識輻射

2.輻射的生物效應

3.輻射防護與安全標準

slide3

輻射(放射線)發現史

1895

1896

1898

1899

1932

1953

德國物理學

家倫琴發現

X光

法國物理學

家貝克發現

阿伐、貝他

、加馬射線

居里夫人自

天然鈾礦尋

得釙與鐳二

種放射性元

拉塞福發現

放射性元素

“釷”

查兌克發現

中子

利用鈷六十

治療癌症首

先被引用

slide4

質子(正電)

原子核

中子(中性)

原子模型

電子(負電,軌道運動)

Z = 原子序 = 質子個數 = 電子個數

A = 質量數 = 質子個數 + 中子個數

slide5

阿伐粒子(二質子與二中子)

核輻射

貝他粒子(正電子或負電子)

加馬射線(電磁波)

中子

原子輻射

X射線(電磁波)

電子(負電子)

原子輻射與核輻射
slide6
游離輻射
  • 核輻射的能量在百萬電子伏特(MeV)的範圍;原子輻射的能量在仟電子伏特(keV)的範圍。
  • 這些輻射因能游離物質之分子,產生正負離子對,故稱為游離輻射。
  • 游離輻射照射人體,與細胞中的重要分子(如DNA)作用,可使分子鍵斷裂,引起生物效應。
slide7

直接作用

輻射

間接作用

輻射

輻射與DNA的作用

slide8
游離輻射的特性
  • 游離輻射,隨時隨地都存在,但因我們察覺不到,所以沒有警覺,等到身體受害,可能已經為時過晚。
  • 雖然輻射可能引起健康危害,但也不必過分擔心。流行病學的研究顯示,高劑量的輻射對人體是有害的,但低劑量的輻射(天然背景輻射的變化範圍),則對人體無害或風險甚低。
slide11

發生衰變的機率

N

dN

l

=

單位時間

N

d

/

N

=

d

t

=

N

(

N(0)e

t

)

-lt

N-dN

活度(A)與衰變常數(l)

發生衰變的機率 = dN/N

活度:每秒原子核衰變的個數

A(t) = l N(t) = l N(0) e-lt = A(0) e-lt

slide12

放射性同位數經過衰變,其原子個數變為原來一半放射性同位數經過衰變,其原子個數變為原來一半

  • 所需的時間,稱為半衰期。
relative biological effectiveness

A輻射

B輻射(250keV 之 X-ray)

DA

D250

吸收劑量:

相同生物效應

數量:吸收劑量(D)

品質:相對生物效應(RBE)

RBE=D250 / DA

相對生物效應(Relative Biological Effectiveness)
slide14
輻射的健康效應
  • 機率效應(癌病、遺傳效應等)
    • 效應發生的機率(風險)與劑量呈正比;效應的嚴重程度與劑量無關;沒有低限劑量。
  • 非機率效應(皮膚紅斑、白內障等)
    • 效應的嚴重程度與劑量呈正比;有低限劑量。當劑量小於低限劑量時,效應不會發生;當劑量大於低限劑量時,效應確定發生。
slide15

輻射健康效應

角質層

0.007 cm

淺部組織

0.007-1 cm

深部組織

> 1 cm

淺部組織器官(皮膚及水晶體等)以非機率效應為防護重點

深部組織器官(紅骨髓及生殖腺等)以機率效應為防護重點

slide16

致死劑量(Lethal Dose), LD

接受曝露後T天,造成曝露群體中50%死亡的

全身急性劑量稱為 LD50/T劑量。

如:

LD50/30表示接受這個劑量的人,在30天內

會有一半的人死亡。(約 5 Sv)

輻射急性效應

slide17

早期效應

接受急性輻射曝露的早期效應和血液有關。

急性劑量 3 Sv 後的血球數變化

輻射急性效應

slide18

非機率效應

(急性效應)

沒有顯著的效應

輕微的血液異常

0~0.5 Sv

0.5~1 Sv

5~50%的患者在

3小時內嘔吐,

有倦怠和失去胃

口的現象,中度

的血液變化;可

在數週內復原。

1~2 Sv

2~6 Sv

大於3西弗以上,2小

1小時內嘔吐,嚴重

血液變化、出血、

脫髮,約80%~100 %

時以內嘔吐,嚴重

血液變化及出血

6~10 Sv

,兩週後脫髮,

的患者在2個月內

死亡,生存者需

要一段很長的時

間復原。

20~100%在1個月至1年之間復原。

slide19

g 射線對人體生殖腺的可能效應

劑量(Gy)

可能效應

1.5

2.5

5-6

8

短期的不孕

1至2年不孕

大部分的人永遠不孕

所有的人永遠不孕

輻射急性效應

後期效應

(當劑量小於1西弗時,發生白血病

的機率與正常人無顯著差別)

1. 癌症

2. 白內障

3. 不孕症

4. 突變

5. 萎縮效應

6. 壽命減短

1. 癌症

2. 白內障

3. 不孕症

4. 突變

5. 萎縮效應

6. 壽命減短

1. 癌症

2. 白內障

3. 不孕症

4. 突變

5. 萎縮效應

6. 壽命減短

(當劑量小於2西弗時不會發生)

slide20

輻射急性效應

後期效應

1. 癌症

2. 白內障

3. 不孕症

4. 突變

5. 萎縮效應

6. 壽命減短

1. 癌症

2. 白內障

3. 不孕症

4. 突變

5. 萎縮效應

6. 壽命減短

1. 癌症

2. 白內障

3. 不孕症

4. 突變

5. 萎縮效應

6. 壽命減短

(當急性劑量在0.2西弗到2西弗之間

時,突變的機率是正常情況的2倍)

(大劑量對組織器官的傷害,造成

新陳代謝失常)

slide21

放射性射源的分類

  • 密封射源: 固態射源,用較堅固的保護層密封,僅利用其外洩的輻射。
  • 非密封射源 : 液態或氣態射源常不加密封而直接使用為示蹤劑。(短半衰期、低活度)
  • 非密封射源不用時為密封,使用時再打開密封容器。使用此種放射源的工作稱為非密封型放射性操作。
slide22

a粒子

密封射源

b粒子

x射線、c射線

中子

輻射源在身體外面,輻射由體外射入身體。

體外曝露

slide23

呼吸

空浮微粒

飲食

溶入飲水

非密封射源

輻射源污染體內,輻射由體內射入組織器官。

體內曝露

slide24

簡易的輻射防護方法

體內防護

設法防止放射性物質進入人體

體外防護

(1)遠離輻射源(輻射劑量

與距離平方成反比

戴呼吸防護面具

穿著防護衣

避免接觸污染

工作後、吃東西

前要洗手

(2)減少輻射照射時間

工作區禁止吸煙及飲食

戴防護手套

避免接觸污染

(3)加屏蔽阻擋輻射

slide25
a粒子的屏蔽考量
  • 穿透力極弱(射程很短),只會在人體表皮之角質層(死組織層)造成劑量,故不構成健康威脅。
  • 可不必考慮屏蔽。
  • 應小心防護α粒子進入體內(Q=20)。
slide26
β粒子屏蔽考量
  • 穿透力雖較α強,但射程仍屬短,只會在人體淺部組織(皮膚﹑水晶體)造成劑量,非機率效應比機率效應重要。
  • β粒子之屏蔽物質及厚度,決定於:
    • 屏蔽物質的原子序必須很小,以減少制動輻射的產生。
    • 屏蔽物質的厚度必須大於β粒子的最大射程,以完全阻擋β粒子。
slide27

低原子序

高原子序

b

f=β粒子轉換成制動輻射的分數

E0=β粒子之最大能量(MeV)

Z=物質之原子序

  • 低原子序物質的厚度必須大於β粒子的射程,以完全吸收β粒子,並減少制動輻射的產生量。
  • 高原子序物質可有效衰減所產生之制動輻射的量。
高能量、高通量β粒子的屏蔽
slide28
光子屏蔽考量
  • 光子(γ或X射線)穿透力很強,找不到能完全將其阻擋的材料。
  • 衰減光子,以密度較高的物質為佳(密度較高, 每單位體積內的電子數較多)
    • 例:鉛的密度比水大,故光子能夠穿透鉛的數目遠比水少,因此鉛的屏蔽效果比水好。
  • 屏蔽物質的原子序愈大、密度愈大,屏蔽效果愈好(鉛、鐵、混凝土等是良好的屏蔽材料)。
slide29

HVL

HVL

經過N個半值層,輻射強度衰減至原來的(0.5)N

光子屏蔽考量
  • 半值層(HVL)-衰減輻射強度至原來一半所需的屏蔽厚度。
  • 針對鈷六十而言,HVL(鉛)=1.2 cm,HVL(混凝土)=6.2 cm 。
slide30

常 用 來 偵 測 輻 射 的 儀 器

手足偵檢器

熱發光劑量計

劑量筆

輻射偵測的分類

輻射偵測的結果,常因使

用之偵測儀器、幾何形狀或條

件不同而偵測出不同結果。輻

射偵測儀器可略分為偵測污染

的計數器與測取劑量率的偵檢

儀。

碘化鈉偵檢

器或蓋格管

slide31

實驗室操作輻射源之危害因素

  • 直接輻射
  • 表面污染
    • 體外曝露、食入體內、滲入皮膚、污染空氣
  • 場所內空氣污染
    • 自然揮發、隨空氣流揚起
  • 場所外環境污染
    • 運送、被盜丟失
slide32

實驗室操作輻射源之安全守則

  • 進入實驗室須穿工作衣與套鞋。
  • 在實驗室內不得吸煙或飲食。
  • 如非必要私人物品勿攜進室內,操作所產生之廢料應按規定收集、處理。
  • 射源之領用與歸還應確實記錄。
  • 做實驗時必須佩帶人員劑量佩章。
  • 處理放射性物質時應戴橡皮手套。
  • 輻射源需小心處理,並使用適當輔助工具。吸取液態放射性物質時,應使用安全吸球,嚴禁以口接觸、吸管吸取。
slide33

實驗室操作輻射源之安全守則

  • 操作鬆散的放射性物質,或加熱處理過程,應在氣櫃內進行。
  • 操作過程中如不慎吸入放射性物質,或發生與放射性物質有關之身體傷害時,應即通知輻防人員。
  • 遵循TSD體外輻射暴露防護準則。(T:時間短﹔S:使用屏蔽﹔D:距離長)避免不必要的體外暴露。
  • 實驗完畢應偵測實驗場所如檯面、地面、氣櫃、水槽是否污染,如有污染應即除污。
  • 離開實驗室前,應偵測身體是否受到污染。如發現污染,應即依人員除污步驟進行除污,確認無污染始得離去。
slide34

輻射場所發生火災之處理原則

  • 初期滅火,防止延燒,聯絡輻防人員、場所主管及相關人員、消防隊和警衛隊。
  • 滅火時,避免用強力噴水撲滅,因易引起放射性物質濺散。
  • 放置放射性物質周圍,不要讓火延燒靠近,如有時間,以將放射性物質移出場所,並攬繩定界暫時保管為宜。
  • 火災時,應進行區域管制,進入設施中的人應穿著衣物並戴口罩,並於滅火後即進行污染監測及除污。
slide35
輻射劑量限制之目的
  • 防止非機率效應損害之發生(絕對安全)。
  • 抑低機率效應之發生率,至可接受的低水平(相對安全)。
slide36

H肝

H肺

HT,26 = DT x Q

HT,60 = DT x WR

HT,26:等效劑量dose equivalent (Sv)

HT,60:等值劑量equivalent dose (Sv)

DT:吸收劑量organ absorbed dose (Gy)

Q:射質因數(quality factor)

WR:輻射加權因數(radiation weighting factor)

個別組織器官的等值(效)劑量

slide38

HE

HE = ST HT,26 x WT,26

E = ST HT,60 x WT,60

HE:有效等效劑量effective dose equivalent (Sv)

E:有效劑量effective dose (Sv)

WT,26:組織加權因數tissue weighting factor

WT,60:組織加權因數tissue weighting factor

全身組織器官的有效劑量

slide39

Tissue (WT,26)

Tissue (WT,60)

Thyroid (0.05)

Oesophagus (0.05)

Breast (0.05)

Lung (0.12)

Stomach (0.12)

Liver (0.05)

Colon (0.12)

Bladder (0.05)

Gonads (0.20)

Skin (0.01)

Bone surface (0.01)

Red bone marrow (0.12)

Remainder (0.05)

Thyroid (0.03)

Lung (0.12)

Breast (0.15)

Gonads (0.25)

Bone surface (0.03)

Red bone marrow (0.12)

Remainder (0.30)

ICRP-26 與 ICRP-60 之組織加權因數比較

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我國游離輻射防護安全標準

我國游離輻射防護安全標準之工作人員的個人劑量限度:

  • 全身之有效等效劑量於一年內不得超過50毫西弗。
  • 眼球水晶體之等效劑量於一年內不得超過150毫西弗。
  • 其他個別器官、組織、手足之等效劑量於一年內不得超過500毫西弗。
slide41

我國游離輻射防護安全標準之一般人的劑量限度與劑量約束:我國游離輻射防護安全標準之一般人的劑量限度與劑量約束:

  • 年有效等效劑量不超過五毫西弗。
  • 個別器官或組織之年等效劑量不超過五十毫西弗。
  • 場所主管應確保其輻射作業,對一般人造成之年有效等效劑量,不超過一毫西弗。

我國游離輻射防護安全標準

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輻 射 的 劑 量 及 限 值

來自與宙射線

年劑量

來自環境中之天然

放射性同位素

搭乘飛機飛行

台北、紐約(單程)

巴西喀拉哈利的

自然放射線年劑量

胸部X光一次

職業人員年劑量

(法規限值)

來自食

物之年

劑量

電視機

(每天看

1小時)

每人每年平均接受

大自然放射線劑量

0.01

0.1

0.5

2

2.5

5

10

50

200

全身有效

等效劑量

單位:

毫西弗

一般民眾年劑量

(法規限值)

我國核電廠界外

法令限值

胃部X光

透視一次

鈷60治療一次

(局部照射)