辐射安全与防护知识培训精选课件.ppt
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1、关于辐射安全与防护知识培训第一页,本课件共有79页一放射性基础知识一放射性基础知识二电离辐射及其生物效应二电离辐射及其生物效应三辐射安全与防护三辐射安全与防护四柳钢放射源使用和管理现状四柳钢放射源使用和管理现状五电磁辐射介绍五电磁辐射介绍第二页,本课件共有79页原子核中子质子电子(电子云)+现代原子结构现代原子结构第三页,本课件共有79页原子半径:10-10m 原子核半径:10-14m电磁力电磁力 将原子核与电子结合核力核力 将核中质子与中子结合 核与电子电子处于不同的能量状态(能级结构能级结构)核力核力电磁力,电磁力,核力是短程力,只有在距离很短的时候才发生作用第四页,本课件共有79页核素核
2、素 :具有确定质子数和中子数的原子核的一种统称同位素同位素:质子数相同而中子数不同的核素核核 素素质子数质子数中子数中子数质量数质量数符符 号号氢氢1 10 01 11 1H H氘氘1 11 12 22 2H H氚氚1 12 23 33 3H H碳碳-12-126 66 612121212C C碳碳-13-136 67 713131313C C碳碳-14-146 68 814141414C C第五页,本课件共有79页放射性衰变原子(或分子、离子)有趋稳性,它总是力图使自己的能量状态处于基态上,处于不稳定态或被激发到高能级后的粒子,力图回到基态上去,与此同时放出激发时所吸收的能量。基态是粒子能量
3、最平衡最稳定的状态,从高级回到低能级去的过程称为跃迁,跃迁时释放的能量即辐射。原子核自发地放射出射线后,原子核本身就从一种核素转变成另一种核素,这种过程就叫做原子核的衰变,又叫放射性衰变。第六页,本课件共有79页放射性活度原子核衰变:原子核衰变:原于核由于自发地放出某种粒子而转变为新核的变化过程。放射性:放射性:原子核自发地发射各种射线或粒子的现象。放射性核素放射性核素:能自发地发射各种射线或粒子的核素。核素放射性的强弱用放射性活度表示,放射性核素在单位时间(dt)内发生核衰变的数目(dN),称为放射性活度(A),即A=dN/dt单位为贝可勒尔,简称贝可,符号Bq。1Bq等于放射性物质在1秒钟
4、内有1个原子核发生衰变。1Bq=1次衰变/秒专用单位:居里1Ci=3.71010Bq第七页,本课件共有79页放射性衰变的类型在放射性的衰变中,发生衰变的原子核叫母核,衰变后所产生的核叫子核。放射性原子核的衰变主要有三种类型:衰变衰变跃迁第八页,本课件共有79页衰变原子核自发地放射出粒子而发生的转变,叫做衰变。经过衰变以后,子核的质量数比母核减少4,原子序数减少2。粒子是由高速运动的氦原子核(又称射线)组成的,所以它在磁场中的偏转方向与正离子流相同。它的电离作用大,贯穿本领小,在空气中的射程只有几个厘米。第九页,本课件共有79页衰变原子核的衰变有三种形式。它们是正离子衰变、负离子衰变和电子俘获。
5、射线是高速运动的电子流,它的电离作用较小,贯穿本领较大。它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异,一般为几米。第十页,本课件共有79页跃迁 原子核通过放射射线由高能态自发地向低能态跃迁,叫做跃迁,也叫衰变。跃迁不会导致核素质量数和原子序数的变化,只是原子核内部能量状态发生了改变。射线是波长很短、频率很高的电磁波,所以它在磁场中不发生偏转。它具有间接电离作用,贯穿本领很大。它在空气中的射程通常为几百米。第十一页,本课件共有79页X射线X射线不属于原子核的衰变形式,但它跟射线一样是波长很短的电磁波,并具有电离作用。发生机理原子核外层电子发生跃迁时会伴随发生X射线,高速运动的电子与物体碰撞时,发生
6、能量转换,电子的运动受阻失去动能,其中一小部分(1左右)能量转变为X射线,而绝大部分(99左右)能量转变成热能使物体温度升高。第十二页,本课件共有79页放射性衰变规律 某种原子核在时刻t的数量与其起始时刻(t=0)的数量之间存在着指数衰减的关系,即这种原子核的数量由于衰变而按指数规律减少,这就是放射性核素指数衰减规律。N=NN=N0 0e e-t t为核素的衰变常数,即放射性核素在单位时间内发生衰为核素的衰变常数,即放射性核素在单位时间内发生衰变的几率;它的单位为变的几率;它的单位为1/秒。它只与核素的种类有关,是秒。它只与核素的种类有关,是放射性原子核的特征量;由放射性核素本身的性质决定的,
7、放射性原子核的特征量;由放射性核素本身的性质决定的,与放射性核素有确定的对应关系。与放射性核素有确定的对应关系。第十三页,本课件共有79页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律1.1.指数衰减规律指数衰减规律 N=NN=N0 0e e-t t N N0:0:(t=0t=0)时放射性原子)时放射性原子 核的数目核的数目N:N:经过经过t t时间后未发生衰变时间后未发生衰变 的放射性原子核数目的放射性原子核数目:放射性原子核衰变常数放射性原子核衰变常数 大小只与原子核本身性质大小只与原子核本身性质 有关,与外界条件无关有关,与外界条件无关;数值越大衰变越快数值越大衰变越快N=NN=N0 0e e-t
8、 t第十四页,本课件共有79页半衰期半衰期 (T(T1/21/2)定义定义:一定量的某种放射性原子核衰变至原来一定量的某种放射性原子核衰变至原来 的一半所需要的时间。的一半所需要的时间。时间时间 t t (T(T1/21/2)0 01 12 23 34 45 5n n放射性原放射性原子核数目子核数目N N0 0N N0 0/2/2N N0 0/4/4N N0 0/16/16 N N0 0/32/32N N0 0/64/64N N0 0/2/2n n核素名称核素名称60-Co137-Cs192-Ir241-Am14-C226-Ra131-I半衰期半衰期5.26a5.26a 30.1a30.1a7
9、4d74d433a433a6730a6730a1600a1600a8.04d8.04d第十五页,本课件共有79页电离辐射及其生物效应电离辐射及其生物效应微观粒子间碰撞有动量和能量的传递微观粒子间碰撞有动量和能量的传递 第十六页,本课件共有79页自由电子自由电子正离子正离子射线是一种带电粒子流,射线也是一种高速带电粒子,与物质作用时,物质中原子被电离,在粒子通过物质中原子被电离,在粒子通过的路径上形成许多离子对:正离子和自由电子的路径上形成许多离子对:正离子和自由电子 +e-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-库仑作
10、用库仑作用一一 带电粒子与物质的作用带电粒子与物质的作用第十七页,本课件共有79页射线是波长很短能量高的电磁辐射射线是波长很短能量高的电磁辐射 不带电,不带电,静止质量静止质量 0 。(10-11 米,米,keV,MeV),),不能直接使原子电离但同物质原子发生作用能够产生载能次级不能直接使原子电离但同物质原子发生作用能够产生载能次级带电粒子,次级带电粒子能够带电粒子,次级带电粒子能够对物质发生电离作用。对物质发生电离作用。当光子与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时,将部分能量传给电子,电子获得能量后脱离原子而运动,该电子称康普顿吴有训电子,而使物质电离。射线与物质的相互作用射线与物质的相互作
11、用第十八页,本课件共有79页2 2 射线对物质的射线对物质的作用作用作用作用-两步过程两步过程三种作用效应三种作用效应 光电效应光电效应 康普顿效应康普顿效应 电子对效应电子对效应 产生次级电子产生次级电子电离效应电离效应次级电子使次级电子使物质原子电离物质原子电离射线射线第第 1 1 步步初级作用初级作用第第 2 2 步步次级作用次级作用第十九页,本课件共有79页电离:就是原子受到外界的作用,如被加速的电子或离子与原子碰撞时使原子中的外层电子摆脱原子核的束缚而脱离,原子成为带一个或几个正电荷的离子,这就是正离子,如果在碰撞中原子得到了电子,则就成为负离子。电离作用,即物质中原子被电离,在粒子
12、通过的路径上形成许多离子对。、射线与物质(包括液体、气体、固体和射线与物质(包括液体、气体、固体和人体等)发生作用时,人体等)发生作用时,微观粒子间会产生碰撞并有动微观粒子间会产生碰撞并有动量和能量的传递量和能量的传递,导致物质发生电离作用。,导致物质发生电离作用。电离作用第二十页,本课件共有79页1.0086651.008665 0 0 n n中中 子子1.0072761.007276+1+1 p p质质 子子 0 0 0 0 5.486105.48610-4-4 1 1 e e 4.002794.00279+2+2 4 4He He 质质 量量 (u)(u)电荷电荷(e)e)符号符号种类种
13、类 常见射线的基本性质常见射线的基本性质第二十一页,本课件共有79页 对物质电离作用的比较对物质电离作用的比较 2 MeV 射程射程(m)(m)离子对密度离子对密度/mm/mm 0.01 6000 0.01 6000 2-3 60 2-3 60 10 10 几个几个第二十二页,本课件共有79页1 MeV 1 MeV 的粒子穿透物质能力的粒子穿透物质能力 1 1 页页 60 60页页/本本 铅铅地地 下下1-2 1-2 米深米深铅室铅室n n45804580本本中子源中子源第二十三页,本课件共有79页电离辐射电离辐射 直接或间接使介质发生电离直接或间接使介质发生电离效应的带电或不带电的射线效应的
14、带电或不带电的射线或粒子或粒子 (能量能量 keV)keV)、x x、n n、p p、裂变碎片裂变碎片 介子等介子等 来来 源源 1)1)放射性物质放射性物质 (人造人造 天然)天然)2)2)加速器加速器3)3)反应堆反应堆 4)4)宇宙射线宇宙射线 5)5)地球环境地球环境 电离辐射和非电离辐射电离辐射和非电离辐射 电磁辐射电磁辐射紫外线、红外线、微波等紫外线、红外线、微波等这些粒子虽能够同物质发生这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生电作用但都不能使物质发生电离效应,故也称非电离辐射离效应,故也称非电离辐射 eV eV 量级量级移动电话移动电话 800-1800 MHz800-18
15、00 MHz 0.01 eV 0.01 eV (没有电离作用)没有电离作用)第二十四页,本课件共有79页常用辐射量和单位与辐射剂量学有关的经常使用的量主要有:比释动能、照射量吸收剂量当量剂量有效剂量。第二十五页,本课件共有79页比释动能K(Kerma)辐射与物质相互作用最主要的标志是给物质传递能量,这是产生辐射效应的依据。不带电粒子在物质中传递能量时首先把能量转移给一个带电粒子。接着带电粒子通过碰撞把能量消耗在介质中,产生大量的次级带电粒子。比释动能的定义:不带电电离粒子在单位质量的某一物质内释放出的全部带电电离粒子的初始动能的总和。在国际单位制(SI)中,它的单位是焦耳每千克(Jkg-1),
16、专用名称是戈瑞(Gray),符号为Gy。其表示式是:K=dEtr/dm1Gy=1 Jkg-1 第二十六页,本课件共有79页照射量X(exposure)电离是电离辐射最重要的特点。根据电离电荷测量电离辐射是一种广泛应用的方法。照射量就是根据光子对空气的电离能力来度量光子辐射场的一个物理量。照射量定义 指X或射线的光子在单位质量空气中释放出的所有电子,当它们完全被阻止在空气中时,在空气中产生同一种符号离子的总电荷量。其表示式为:X=dQ/dm照射量的SI单位是库仑每千克,符号为C kg-1。第二十七页,本课件共有79页 吸收剂量D(absorbed dose)吸收剂量的定义单位质量受照物质吸收的任
17、何电离辐射的平均能量。D=d/dm其中dm为物质的质量(kg);d是dm物质所吸收的平均辐射能量(焦耳)。吸收剂量D的SI制单位与比释动能相同,也是Gy(戈端),常用的单位有rad。吸收剂量是辐射剂量学中的一个最重要的物理量。物质吸收辐射的能量越多,辐射引起的效应越明显。吸收剂量就是对物质吸收辐射能量的定量描述。第二十八页,本课件共有79页定义定义:组织或器官的当量剂量是此组织或器官的平均吸收剂量与辐射权重因子的乘积。当量剂量(当量剂量(equivalent dose,HT)单位:单位:J/kg,专用名称为希专用名称为希沃特沃特(Sievert),符号为),符号为Sv1Sv=103mSv=10
18、6SvWR辐射权重因子,表征射线种类、能量与生物效应关系。第二十九页,本课件共有79页各种射线的辐射权重因子,各种射线的辐射权重因子,WR辐射类型和能量范围辐射类型和能量范围 辐射权重因子辐射权重因子光子光子 中子中子所有能量所有能量 1电子和电子和 子子所有能量所有能量1中子中子能量能量20MeV5质子质子能量能量2MeV5 粒子,裂变碎片,粒子,裂变碎片,重核重核20第三十页,本课件共有79页有效剂量(有效剂量(effective dose,HE)定义:各组织或器官的当量剂量(HT)与相应的组织权重因子(WT)的乘积的总和。WT 组织权重因子,组织权重因子,表征组织或器官的辐射敏感性表征组
19、织或器官的辐射敏感性第三十一页,本课件共有79页组织权重因子组织权重因子WT组织或器官组织权重因子,WT组织或器官组织权重因子,WT性腺0.20肝0.05红骨髓0.12食道0.05结肠0.12甲状腺0.05肺0.12皮肤0.01胃0.12骨表面0.01膀胱0.05其余组织或器官0.05乳腺0.05第三十二页,本课件共有79页1 1 核辐射同物质相互作用的过程是能量和动量传递核辐射同物质相互作用的过程是能量和动量传递 的过程;没有能量和动量传递就没有作用。的过程;没有能量和动量传递就没有作用。2 2 通常遇到的核辐射主要是对物质的电离作用,会通常遇到的核辐射主要是对物质的电离作用,会 对物体产生
20、一系列的影响,人体也不例外。对物体产生一系列的影响,人体也不例外。电离辐射的生物效应电离辐射的生物效应定义:定义:电离辐射生物效应是研究核射线的能量传递给生电离辐射生物效应是研究核射线的能量传递给生物机体后引起的机体的变化和反应物机体后引起的机体的变化和反应。即电离辐射的能量。即电离辐射的能量传递给生物机体后造成的后果。传递给生物机体后造成的后果。第三十三页,本课件共有79页一、作用机理一、作用机理第三十四页,本课件共有79页躯体效应:躯体效应:大剂量照射时,处于分裂期间的细胞核遭到破坏,导致细胞大剂量照射时,处于分裂期间的细胞核遭到破坏,导致细胞立即死亡,从而造成躯体损伤甚至个体死亡立即死亡
21、,从而造成躯体损伤甚至个体死亡遗传效应:遗传效应:受照量相对较小,没有发生细胞死亡,但在自我修复过程出受照量相对较小,没有发生细胞死亡,但在自我修复过程出现错误修复,导致细胞变异,错误信息传给后代而产生遗传现错误修复,导致细胞变异,错误信息传给后代而产生遗传效应效应按照发生的个体的不同来划分,分为躯体效应和遗传效应。发生在被照射个体本身的生物效应叫躯体效应;由于生殖细胞受到损伤而体现在其后代活体上的生物效应叫遗传效应。电离辐射生物效应第三十五页,本课件共有79页随机效应:发生几率与受照剂量成正比而严重程度与剂量无关的辐射效应叫随机效应。它们主要是发生受照个体的癌症及其后代的遗传效应。一般认为,
22、在低剂量范围内,这种效应的发生不存在剂量阈值。按照辐射引起的生物效应发生的可能性来划分,可以分为随机效应和确定性效应。确定性效应:通常情况下存在剂量阈值的一种辐射效应叫确定性效应。接受的剂量超过阈值越多,产生的效应越严重。因此只有当受照剂量达到或超过阈值时,确定性效应才会发生。阈值就是发生某种效应所需要的最低剂量值。第三十六页,本课件共有79页确定性效应剂量阈值确定性效应剂量阈值组织或器官确定性效应一次急性照射(Gy)慢性照射(Gy/a)睪丸一时性不育0.150.4永久性不育3.5-6.02.0卵巢一时性不孕0.65-1.50.4永久性不孕2.5-6.0 0.2眼晶体晶体混浊0.5-2.0 0
23、.1白內障5.0 0.15骨髓造血功能障碍0.5 0.4致死性再生不良1.5第三十七页,本课件共有79页分子水平分子水平细胞死亡细胞变异体细胞生殖细胞体细胞生殖细胞功能障碍不孕肿瘤遗传效应确定性效应多细胞死亡导致随机性效应单一细胞变异导致DNA损伤细胞水平细胞水平临床症状临床症状效应效应电离辐射生物效应图解第三十八页,本课件共有79页电离辐射的应用1、医学应用X射线摄影、CT、放射性治疗2、辐照装置食品保鲜用于灭菌(1000居里)3、工业应用工业探伤、料位计等第三十九页,本课件共有79页刀刀(立体定向(立体定向放射治疗装置)放射治疗装置)第四十页,本课件共有79页辐射安全与防护辐射安全与防护第
24、四十一页,本课件共有79页放射源和射线装置分类放射性同位素,是指某种发生放射性衰变的元素中具有相同原子序数但质量不同的核素。放射源,是指除研究堆和动力堆核燃料循环范畴的材料以外,永久密封在容器中或者有严密包层并呈固态的放射性材料。非密封放射性物质,是指非永久密封在包壳里或者紧密地固结在覆盖层里的放射性物质。射线装置,是指 X 线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。第四十二页,本课件共有79页放射源分类原则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、类,V类源的下限活度值为该种核素的豁免活度。(一)类放射源为极高危险源。没有防护情况下,接触
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