放射性卫生安全防护.ppt
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1、第第7章章放射性卫生安全防护知识放射性卫生安全防护知识中国农业大学中国农业大学齐孟文齐孟文7.1电离辐射及其对人体的危害电离辐射及其对人体的危害1.人类所处的辐射环境人类所处的辐射环境天然照射天然照射宇宙射线宇宙射线初级初级(能量能量107eV),p,和各种核和各种核次级次级介子、电子、光子、介子、电子、光子、n、p天然放射性天然放射性宇生宇生约约20种,主要有种,主要有3H、14C、7Be、22Na原原生生衰衰变变系系列列,铀铀系系(238U)、钍钍系系(232Tn)、钶系钶系(235U)非衰变系列非衰变系列,40K、87Rb放射性衰变系列放射性衰变系列8085901451401351301
2、25ZN钍系(钍系(4n)级联衰变级联衰变808590145140135130125ZN铀系(铀系(4n+2)级联衰变级联衰变808590145140135130125ZN808590145140135130125ZN放射性衰变系列放射性衰变系列808590145140135130125ZN808590145140135130125ZN锕系(锕系(4n+3)级联衰变级联衰变镎系(镎系(4n+1)级联衰变级联衰变808590145140135130125ZN表表.正常本底地区天然辐射致人体的年有效当量剂量正常本底地区天然辐射致人体的年有效当量剂量源源年有效剂量当量年有效剂量当量(mSv)占总计的
3、占总计的外照射外照射内照射内照射总计总计分数,分数,%宇宙射线宇宙射线荷电成分荷电成分中子成分中子成分宇生核素宇生核素原生核素原生核素4087238U系系232Th系系总计总计比较:比较:职业放射性工作人员年均当量剂量为职业放射性工作人员年均当量剂量为5mSv。人工照射人工照射 医疗照射医疗照射 源于体外源于体外 射线、体内核素造影成射线、体内核素造影成像检查及放疗所产生的照射,居像检查及放疗所产生的照射,居人工照射的首人工照射的首位。全球由于医疗照射所致的集体有效当量剂位。全球由于医疗照射所致的集体有效当量剂量约为天然本底的量约为天然本底的1/51/5,即年人约。,即年人约。放射三废放射三废
4、 核能生产和放射性同位素生产及应核能生产和放射性同位素生产及应用过程的产生的放射性三废在环境中的累积对用过程的产生的放射性三废在环境中的累积对公众的照射公众的照射.预计当核电力达到人均预计当核电力达到人均1 kW1 kW、居民、居民年均剂量当量为年均剂量当量为610610-2-2 mSv mSv。核爆落灰核爆落灰 核爆炸落下灰是环境中广泛存在的核爆炸落下灰是环境中广泛存在的照射源照射源,主要核素为主要核素为137137CsCs、9090Sr,Sr,日前年均剂量当日前年均剂量当量不到天然本底量不到天然本底1%1%。职职业业照照射射 职职业业照照射射是是指指从从事事放放射射性性工工作作的的专专职职
5、人人员员受受到到的的照照射射。据据调调查查,工工作作人人员员总总年年均均剂剂量量为为5mSv,5mSv,职职业业照照射射在在全全部部人人群群中中造造成成的的人人均均有有效效剂剂量量当当量量是是很很小小的的,核核能能发发达达的的英英国国也也只只达达到到8 8 SvaSva-1-1。表表.人工辐射所致人体的年有效剂量当量人工辐射所致人体的年有效剂量当量辐射源辐射源 剂量剂量/Sva/Sva-1-1 放射诊断放射诊断放射治疗放射治疗医用同位素医用同位素 放射性废物放射性废物 核爆炸落下灰核爆炸落下灰 职业照射职业照射 其他辐射源其他辐射源 220 30 2 2 10 9 12 总剂量总剂量285 年
6、均照射(mSv,%)天然照射 宇宙射线0.301,15.1人工照射 医疗照射 0.252,88天然放射线宇生 0.015,0.75 放射三废 0.002,0.7原生1.676,83.8 核爆落灰 0.01,3.51 小计 2.0 ,100 职业照射 0.009,3.16 相关用品0.012,4.21 小计 0.285,100 2.0 ,87.5 0.285,12.5总计 2.285,100 2.2.电离辐射对人体的危害电离辐射对人体的危害核技术的开发与利用,无疑给人类带来核技术的开发与利用,无疑给人类带来了巨大的利益,但因辐射会对人体造成损伤,了巨大的利益,但因辐射会对人体造成损伤,也伴随着一
7、定危害。也伴随着一定危害。实践表明,实践表明,只要科学地采取有效的防护只要科学地采取有效的防护措施,辐射危害是能够有效控制的。大多数措施,辐射危害是能够有效控制的。大多数事故的发生,都是由于忽视防护或管理不当事故的发生,都是由于忽视防护或管理不当造成的。对待辐射,忽视安防护和极度恐惧造成的。对待辐射,忽视安防护和极度恐惧都是不科学的。都是不科学的。表表.原子能工业与一般工业及职业病死亡率比较原子能工业与一般工业及职业病死亡率比较 事事故故年年均均死死亡亡率率%职职业业病病年年均均死死亡亡率率%原原子子能能工工业业 一一般般工工业业(0.080.68)10-30.06 原原子子能能工工业业 一一
8、般工般工业业0.0020.0160.011辐射效应辐射效应辐射效应按效应发生的过程可分为随机与非辐射效应按效应发生的过程可分为随机与非随机两种随机两种.ICRP ICRP假定随机效应的发生率与剂量存在线性假定随机效应的发生率与剂量存在线性无域关系无域关系,但效应的严重程度与剂量无关但效应的严重程度与剂量无关,因此某因此某组织或器官多次受照剂量可以累加以衡量其总的组织或器官多次受照剂量可以累加以衡量其总的危险度。躯体的远期癌变和遗传效应都是随机的。危险度。躯体的远期癌变和遗传效应都是随机的。非随机效应是一种剂量超过某一阈值才会发非随机效应是一种剂量超过某一阈值才会发生的效应,其严重程度与剂量大小
9、有关,如发生生的效应,其严重程度与剂量大小有关,如发生白内障的阈剂量当量为白内障的阈剂量当量为4Sv4Sv。辐射效应的影响因子辐射效应的影响因子与射线有关的因子与射线有关的因子射线种类和照射方式射线种类和照射方式不同类型射线和照射方式不同类型射线和照射方式的辐射效应的效价不同,一般称为射线品质的辐射效应的效价不同,一般称为射线品质Q,其是射线传能密度其是射线传能密度(LET)的的函数,的的函数,LET越大,越大,辐射剂量的效价越大。辐射剂量的效价越大。剂量随时间的分配剂量随时间的分配照总剂量相同时,小剂量率照总剂量相同时,小剂量率分次照射比大剂量率急性照射所造成的辐射损伤分次照射比大剂量率急性
10、照射所造成的辐射损伤要小,进行剂量控制时,应在尽可能低的剂量率要小,进行剂量控制时,应在尽可能低的剂量率水平分散进行。水平分散进行。照射部位和面积照射部位和面积照辐部位不同效应不同,其敏照辐部位不同效应不同,其敏感性由高到低依次为感性由高到低依次为:腹部、盆腔、头部、胸部、腹部、盆腔、头部、胸部、四肢。在相同吸收剂量下,受照面积越大,效应四肢。在相同吸收剂量下,受照面积越大,效应也越大。也越大。与机体有关的因素与机体有关的因素 生物种类生物种类 物种进化程度越高物种进化程度越高,机体越复杂机体越复杂,对辐对辐射越敏感。射越敏感。个体差异个体差异 个体敏感性受年龄、生理和健康状况个体敏感性受年龄
11、、生理和健康状况的影响。的影响。不同器官不同器官 细胞细胞 形态和功能分化越低,有丝分裂活形态和功能分化越低,有丝分裂活动越旺盛,其敏感性越高;动越旺盛,其敏感性越高;组织组织 高度敏感高度敏感:淋巴、胸腺、骨髓、胃淋巴、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺和胚胎;肠上皮、性腺和胚胎;中度敏感中度敏感:感知器感知器官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、官、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝和肺肝和肺;轻度敏感轻度敏感:中枢神经、内分泌腺、中枢神经、内分泌腺、心脏;心脏;不敏感不敏感:肌肉、软骨及骨、结缔组肌肉、软骨及骨、结缔组织。织。辐射损伤辐射损伤辐射损伤是指电离辐射引起的人体各辐射损伤是指电离辐射引起
12、的人体各种生物效应的总称,出现在受照者本人身种生物效应的总称,出现在受照者本人身体上的叫躯体效应,出现在受照者后代身体上的叫躯体效应,出现在受照者后代身体上的称为遗传效应。体上的称为遗传效应。躯体效应躯体效应按发生的早晚,分为急性效应或晚期按发生的早晚,分为急性效应或晚期效应。效应。急性效应急性效应受照者一次或短期内连续接受受照者一次或短期内连续接受大剂量照射所发生的效应,主要发生于核大剂量照射所发生的效应,主要发生于核事故情况下,核企业正常运行过程一般不事故情况下,核企业正常运行过程一般不会发生这种照射。会发生这种照射。晚期效应晚期效应指受照数年后出现的病理发应。指受照数年后出现的病理发应。
13、当急性放射病恢复后或长期接受超限值水当急性放射病恢复后或长期接受超限值水平的低剂量照射,可能发生晚期效应,其平的低剂量照射,可能发生晚期效应,其主要有辐射诱发癌变,白血病及辐射致寿主要有辐射诱发癌变,白血病及辐射致寿命缩短和视器官病变。命缩短和视器官病变。遗传效应遗传效应电离辐射损伤致电离辐射损伤致DNA损伤,若发生在损伤,若发生在体细胞体细胞,可产生癌变;若是生殖细胞可产生癌变;若是生殖细胞DNA损损伤,并把这种损伤的信息传给后代,即可伤,并把这种损伤的信息传给后代,即可能产生遗传疾患。从现有资料看,遗传效能产生遗传疾患。从现有资料看,遗传效应虽然重要,但似不具有压到一切的重要应虽然重要,但
14、似不具有压到一切的重要性。性。辐射防护中常用的辐射量辐射防护中常用的辐射量1.描述辐射效应的物理量描述辐射效应的物理量 旨在对电离辐射作用于受体而产生的辐射效旨在对电离辐射作用于受体而产生的辐射效 应进行度量的物理量。应进行度量的物理量。吸吸收收剂剂量量 单单位位质质量量物物体体吸吸收收的的电电离离辐辐射射能能量量。定定义义为为,电电离离辐辐射射授授与与某某一一体体积积元元物物质质的的平平均均能能量除以该体积元的质量量除以该体积元的质量,即即SISI单位,单位,Gy(Gy(戈瑞戈瑞)1Jkg1Jkg-1-1(焦耳焦耳/千克千克)专用单位,专用单位,rad(rad(拉德拉德)1010-2-2Gy
15、Gy吸收剂量率吸收剂量率 单位时间内的吸收剂量,即单位时间内的吸收剂量,即SISI单位单位,Gys,Gys-1-1(戈戈/秒焦耳秒焦耳/千克千克秒秒)专用单位专用单位,rads,rads 1 1(拉德拉德/秒秒)例题例题 若半致死剂量若半致死剂量为戈瑞,试计算该剂量使人为戈瑞,试计算该剂量使人体体温升高多少。体体温升高多少。解:解:假设可用水的比热103则 例题例题 用仪器测得某人体表处,用仪器测得某人体表处,3232P P的的 粒子注量率为粒子注量率为2.32.3 10105 5粒子粒子/米米2.2.秒秒,试计算该人体表的吸收剂量。试计算该人体表的吸收剂量。解解:3232P P的的 查表知查
16、表知,在肌肉中在肌肉中,比较:比较:国家剂量限制标准相当的剂量率为国家剂量限制标准相当的剂量率为 1010-2-2GyhGyh-1-1.当量剂量(当量剂量(equivalent dose,HT)当量剂量是为了统一度量不同类型、不同能量当量剂量是为了统一度量不同类型、不同能量射线或不同照射方式下,辐射在组织或器官所产射线或不同照射方式下,辐射在组织或器官所产生的生物效应,而引入物理量。生的生物效应,而引入物理量。组织或器官的当量剂量是该组织或器官的平均组织或器官的当量剂量是该组织或器官的平均吸收剂量与辐射权重因子的乘积之和,即吸收剂量与辐射权重因子的乘积之和,即 SI单位,焦耳每千克,专门名称西
17、弗,单位,焦耳每千克,专门名称西弗,SV 1西弗焦耳西弗焦耳/千克千克有效剂量(有效剂量(effective dose,HE)在全身均匀照射下,为了建立基于全在全身均匀照射下,为了建立基于全身总危险度的当量剂限值,引入有效剂量。身总危险度的当量剂限值,引入有效剂量。定义为:各组织或器官的当量剂量(定义为:各组织或器官的当量剂量(HT)与相应的组织权重因子(与相应的组织权重因子(WT)的乘积的总)的乘积的总和。和。组织权重因子(ICRP60,WT=T/全,全10-2Sv-1)组织或器官组织或器官组织权重因子组织权重因子WT睾丸红骨髓结肠肺胃膀胱乳腺旰食道甲状腺皮肤骨表面其余组织或器官0.200.
18、120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05 例题例题 若全身受均匀辐照的总危险度为若全身受均匀辐照的总危险度为 1010-4-4SvSv-1-1,那么年有效剂量限值那么年有效剂量限值20mSv20mSv相应的受照个人发生相应的受照个人发生严重自身疾患或遗传疾患的概率。严重自身疾患或遗传疾患的概率。解:解:例题 某人骨表面接受的剂量当量,而另一人骨表某人骨表面接受的剂量当量,而另一人骨表面受的照射的同时,肝脏又受到的照射,哪个人面受的照射的同时,肝脏又受到的照射,哪个人危险更大。危险更大。解:解:第一种情况 HE10.3=3mSv 第二种情况 H
19、E20.2+0.05 0.1=7mSv HE2 HE1 6.3 3 辐射防护法规与标准辐射防护法规与标准 1.辐射防护法规辐射防护法规 法规:是使辐射防护管理工作纳入法制管理的规道的保障。标准:是开展辐射防护监测与评价的科学依据。法规 条例 法律性质的 安全准则 安全标准 技术性质的 工业标准 放射性同位素与射线装置放射防护条例放射性同位素与射线装置放射防护条例国务院,国务院,中华人民共和国放射性污染防治法中华人民共和国放射性污染防治法人大常务会,人大常务会,放射性同位素与射线装置放射防护条例放射性同位素与射线装置放射防护条例总则总则:目的、适应范围、执法部门。:目的、适应范围、执法部门。许可
20、登记许可登记:三建三建与与三同三同,单位许可、登单位许可、登记及要求。记及要求。放射防护管理放射防护管理:放射场所、放射源及人员健康日:放射场所、放射源及人员健康日常管理。常管理。放射事故管理放射事故管理:事故分级报告、处置和责任。:事故分级报告、处置和责任。放射防护监督放射防护监督:卫生、环保和公安各自的监督职:卫生、环保和公安各自的监督职责。责。处罚处罚:处罚条款及执行程序。:处罚条款及执行程序。附则附则:关于条例实施、解释及细则制定权力界定。:关于条例实施、解释及细则制定权力界定。中华人民共和国放射性污染防治法中华人民共和国放射性污染防治法 确立了环保部门实施统一监督管理的地位。确立了环
21、保部门实施统一监督管理的地位。涵盖内容涵盖内容:核设施、核技术应用(密封源、非密封源、核设施、核技术应用(密封源、非密封源、射线装置)、铀(钍)矿伴生放射性矿开发射线装置)、铀(钍)矿伴生放射性矿开发 利用的放射性污染防治及放射性废物管理。利用的放射性污染防治及放射性废物管理。名词解释名词解释 放射性污染放射性污染 指人类活动造成物料、人体、场指人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或内部出现超国家标准所、环境介质表面或内部出现超国家标准的放的放射性物质或者射线。射性物质或者射线。核设施核设施指核动力厂(核电厂、核热电厂、核供汽供热厂等)和其他反应堆(研究堆、实验堆、临界装置等);核燃料生
22、产、加工、贮存和后处理设施;放射性废物的处理和处置设施等。核技术利用核技术利用指密封放射源、非密封放射源和射线装置在医疗、工业、农业、地质调查、科学研究和教学等领域中的应用。伴生放射性矿伴生放射性矿指含有较高水平天然放射性核素指含有较高水平天然放射性核素浓度的非铀矿(如稀土矿和磷酸盐矿等浓度的非铀矿(如稀土矿和磷酸盐矿等)。放射源放射源 用放射性物质制成的能产生辐射照射用放射性物质制成的能产生辐射照射的物质或实体,放射源按其密封状况可分为密封的物质或实体,放射源按其密封状况可分为密封源和非密封源。密封源是指密封在包壳或紧密覆源和非密封源。密封源是指密封在包壳或紧密覆盖层里呈固态的放射性材料,非
23、密封源是指没有盖层里呈固态的放射性材料,非密封源是指没有包壳的放射性物质。包壳的放射性物质。射线装置射线装置 指指X X线机、加速器、中子发生器以及线机、加速器、中子发生器以及含放射源的其他装置。含放射源的其他装置。放射性废物放射性废物 指含有放射性核素或被放射性核指含有放射性核素或被放射性核素污染,其浓度或者比活度大于国家确定的清洁素污染,其浓度或者比活度大于国家确定的清洁解控水平,预期不在使用的废弃物。解控水平,预期不在使用的废弃物。2.辐射防护标准辐射防护标准宗旨与目的宗旨与目的 辐射防护的宗旨在于保障放射性工作人员,公众及其后代的健康与安全,提高辐射防护措施的效益,以促进核科学技术及其
24、他辐射应用的发展。防护的目的在于通过对电离辐射源进行必要控制,从而防止对于健康有害的非随机效应的发生,并限制随机性损害效应的发生率使之达到被认为可以接受的水平。基本原则基本原则 一切放射性的实践,必须遵守辐射防护三原则:实践正当性实践正当性(legitimacy)(legitimacy)在进行任何伴有辐射的实践活动之前,都必须经过正当性判断,确认这种实践具有正当理由,获得的利益大于代价(包括健康损害和非健康代价)。防护最优化防护最优化(optimization)(optimization)应避免一切不必要的照射,在考虑到经济和应避免一切不必要的照射,在考虑到经济和社会的条件下,使任何必要照射保
25、持在可合理达社会的条件下,使任何必要照射保持在可合理达到的尽可能低的水平。在防护措施制定时,最优到的尽可能低的水平。在防护措施制定时,最优化是指用最小的代价获得最大的净利益,而不是化是指用最小的代价获得最大的净利益,而不是盲目地追求无限地降低辐照水平,否则所增加的盲目地追求无限地降低辐照水平,否则所增加的防护代价得不偿失,是不合理的。最优化论证常防护代价得不偿失,是不合理的。最优化论证常采用代价利益分析法:采用代价利益分析法:B=V-B=V-(P+X+YP+X+Y)式中,式中,BB辐射实践的净利益;辐射实践的净利益;VV毛利;毛利;PP生生产基本成本:产基本成本:XX防护代价;防护代价;YY危
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