(4.1)--4辐射效应辐射防护量.ppt

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1、第4讲 辐射效应与辐射防护量CH4 Radiation Effect&Radiological Protection Quantities目录目录4.1 4.1 辐射效应辐射效应辐射效应辐射效应4.24.2 辐射防护量辐射防护量辐射防护量辐射防护量4.3 4.3 环境辐射环境辐射环境辐射环境辐射4.1 辐射效应4.1.1 4.1.1 电离辐射电离辐射对人体的有害效应对人体的有害效应1 1、生物效应产生的过程和机理生物效应产生的过程和机理2 2、电离辐射所致生物效应的分类电离辐射所致生物效应的分类3 3、确定性效应、确定性效应4 4、随机性效应、随机性效应5 5、影响因素、影响因素基本生物学概念

2、基本生物学概念:DNA 硷（碱）基对硷（碱）基对A-T；C-G无穷的排列方式无穷的排列方式由两条螺旋状排列的脱氧核苷酸链组成(碱基碱基)1 1、生物效应产生的过程和机理、生物效应产生的过程和机理辐射生物效应过程及时间尺度辐射生物效应过程及时间尺度辐射生物效应过程及时间尺度辐射生物效应过程及时间尺度酶辐射与生辐射与生物作用过物作用过程划分程划分超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基（具有一个或多个不配对电子的原子或分子）在DNA分子中,按照碱基激发态能量的高低，激发单线态的能量沿下列顺序转移：AUTGC 物理阶段物理阶段物理物理-化学阶段化学阶段生物化学阶段生物化学阶段

3、生物效应阶段生物效应阶段（1）物理过程与能量转移（10-10s以下）电电离：离：产生初级电子，次级电子产生初级电子，次级电子 作作用对象：用对象：生物大分子（核酸，蛋白质，酶）生物大分子（核酸，蛋白质，酶）（2 2）物）物理化学作用（理化学作用（1010-6-6s s以下）以下）自由基的生成自由基的生成:H H2 2OO2 2,HO,HO2 2,H,H-,OH,OH-（3 3）分）分子组成及性质的改变子组成及性质的改变 细胞膜、核膜细胞膜、核膜自自自由基，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必由基，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必由基，

4、是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其它物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。须成对出现，因此自由基就到处夺取其它物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。须成对出现，因此自由基就到处夺取其它物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为在化学中，这种现象称为在化学中，这种现象称为“氧化氧化氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基。过多的。我们生物体系主要遇到的是氧自由基。过多的。我们生物体系主要遇到的是氧自由基。过多的活性氧自由基导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。活性氧自由基导致人体正常细胞和组织的损坏，从而

5、引起多种疾病。活性氧自由基导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。自由基与细胞自由基与细胞自由基与细胞自由基与细胞分子的反应分子的反应分子的反应分子的反应 过多的自由基会攻击生物膜的不饱和脂肪酸引起膜脂质过氧化反应;攻击蛋白质引起结构与构象的改变,造成肽链断裂、聚合与交联;可攻击DNA,造成其永久性损伤。这些生物大分子结构与功能的改变,导致细胞功能的紊乱,从而导致生物体的疾病和衰老 辐射粒子与生物大分辐射粒子与生物大分子如子如DNA和和RNA，直，直接发生作用，导致细接发生作用，导致细胞的损伤。辐射引起胞的损伤。辐射引起的的DNA分子变化可以分子变化可以导致细胞死亡或损伤。导致细胞死亡

6、或损伤。大剂量照射直接导致大剂量照射直接导致细胞死亡（坏死和调细胞死亡（坏死和调亡）亡）辐射粒子与细胞内辐射粒子与细胞内环境成份（主要是环境成份（主要是水）发生作用，产水）发生作用，产生自由基和过氧化生自由基和过氧化物，导致细胞的损物，导致细胞的损伤。低剂量辐射损伤。低剂量辐射损伤是间接作用。伤是间接作用。物理阶段物理-化学阶段生物化学阶段生物效应阶段。电离辐射的能量转移过程电离辐射的能量转移过程单链断裂：单链断裂：DNA损伤（分子水平）损伤（分子水平）双链断裂：双链断裂：错误修复错误修复错误修复错误修复可以实现无差错修复可以实现无差错修复可以实现无差错修复可以实现无差错修复低剂量辐射为什么能

7、激励 DNA修复系统？辐射的直接作用和自由基的攻击都可以造成一条互补链的断裂，即单链断裂。如果两个断裂点是如此之近（少于20个核苷酸）,以至它们之间的核苷酸配对不能使DNA分子保持为一个整体,就会形成双链断裂。辐射引起的DNA转化活性的丧失,主要与单链断裂有关；而噬菌体DNA转染活性的丧失则与双链断裂有关。生物化学阶段生物化学阶段生物化学阶段生物化学阶段细胞水平损伤（1）细胞死亡）细胞死亡间期死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡间期死亡增殖死亡增殖死亡间期死亡间期死亡间期死亡间期死亡功能障碍功能障碍结构改变结构改变增殖死亡增殖死亡影响因素：剂量大小、细胞的增殖能力影响因素：剂量

8、大小、细胞的增殖能力生物化学阶段、生物效应阶段生物化学阶段、生物效应阶段确定性效应确定性效应确定性效应确定性效应生物效应阶段生物效应阶段细胞水平损伤细胞水平损伤（2）细胞变异细胞变异（modification)生物化学阶段、生物效应阶段生物化学阶段、生物效应阶段异常细胞克隆异常细胞克隆异常细胞克隆异常细胞克隆细胞转化细胞转化癌症癌症变异变异先天性畸形先天性畸形剂量，剂量，Gy损伤类型损伤类型说明说明0.010.05突变（染色体畸变，基因损伤）不可逆，染色体断裂可修复1.00有丝分裂延迟，细胞功能的损伤可逆的3.00有丝分裂永久性抑制，细胞功能损伤某些功能可修复，可能发生一次或一次以上分裂4.0

9、010.00间期死亡无分裂500.00即刻死亡蛋白质凝固辐射对细胞的损伤作用辐射对细胞的损伤作用辐射对细胞的损伤作用辐射对细胞的损伤作用生物效应阶段生物效应阶段生物效应阶段生物效应阶段机理：P53基因 激活自我致死程序镜下表现：胞核浓缩、断裂 凋亡小体（3 3）细胞凋亡）细胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)变异细胞的程序性死亡（programmed death）一般认为恶性转化的肿瘤细胞是因为失控生长，过度增殖；从细胞凋亡的角度看则认为是肿瘤的凋亡机制受到抑制不能正常进行细胞死亡清除的结果。Bcl-2家族、家族、caspase家族、癌基因如家族、癌基因如C-myc、抑癌基因、抑

10、癌基因P53 凋亡是多基因严格控制的过程凋亡是多基因严格控制的过程 是变异细胞免于患癌的重要机制是变异细胞免于患癌的重要机制Bcl-2基因（即B细胞淋巴瘤/白血病-2基因）是一种癌基因，它具有抑制凋亡的作用。Bcl-2可以抑制由多种细胞毒因素所引起的细胞死亡。Bcl-2的过度表达能增强所观察细胞对大多数细胞毒素的抵抗性。这一发现使人们认识到凋亡的各种信号转导途径有一个共同的通路或交汇点，而该通路或交汇点受Bcl-2调节。Bcl-2可增强细胞对大多数DNA损伤因子的抵抗性，抑制大多数化疗药物所引起的靶细胞凋亡，但其本身并不能抑制这些因素对细胞的损伤；同样地，它也不能促进DNA修复Caspase与

11、真核细胞凋亡密切相关，并参与细胞的生长、分化与凋亡调节。各种Caspase都富含半胱氨酸，它们被激活后，能够在靶蛋白的特异天冬氨酸残基部位进行切割C-myc是一种可使细胞无限增殖，获永生化功能，促进细胞分裂的基因，myc基因参于细胞凋零，c-myc基因与多种肿瘤发生发展有关。C-myc基因表达的失调是多种细胞凋零的主要诱因，细胞发生凋零的速度及其对诱导因素的敏感性均依赖于细胞Myc蛋白的含量。p53是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。p53基因时刻监控着细胞染色体DNA的完整性，一旦细胞染色体DNA遭到损害，P53蛋白与基因的DNA的相应结合部位结合，起特殊转录因子的作用，活化p21基

12、因转录，使细胞停滞于G1期；抑制解链酶的活性；并与复制因子A相互作用，参与DNA的复制与修复。如果修复失败，P53蛋白即启动程序性死亡（凋亡）过程诱导细胞自杀，阻止有癌变倾向的突变细胞的生成，从而防止细胞恶变。（3 3）细胞凋亡）细胞凋亡）细胞凋亡）细胞凋亡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DNADNA损伤损伤损伤损伤细胞水平细胞水平临床症状临床症状效应效应小结：电离辐射诱发效应，对人体健康的影响：1）变化：有害、无害2）损伤：有害、但未构成对人体健康威胁3）危害：有害效应危害：有害效应达到临床

13、可见程度有害效应有害效应包括躯体效应躯体效应、遗传效应遗传效应2 2、电离辐射、电离辐射所致生物效应的所致生物效应的分类分类关于遗传效应关于遗传效应（1）由生殖细胞的变异引起）由生殖细胞的变异引起（2）辐射照射引起的遗传效应没有特异性）辐射照射引起的遗传效应没有特异性（3）迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传效应的发）迄今没有人类资料肯定辐射所致遗传效应的发生生放射科医师后代的流行病学调查放射科医师后代的流行病学调查（英、美、日、中）（英、美、日、中）依据效应发生的时期依据效应发生的时期依据效应发生的时期依据效应发生的时期潜伏期（潜伏期（潜伏期（潜伏期（latent period)latent p

14、eriod)从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间从受到照射到临床上特定效应的发生所需的时间早期效应（早期效应（早期效应（早期效应（early effectsearly effects）受到照射后数周之内发生的效应受到照射后数周之内发生的效应受到照射后数周之内发生的效应受到照射后数周之内发生的效应晚发效应（晚发效应（晚发效应（晚发效应（Late effectsLate effects）受到照射后数月以后发生的效应受到照射后数月以后发生的效应受到照射后数月以后发生的效应受到照射后数月以后发生的效应 电离辐射对

15、人体的有害效应从性质而言，分为：确定性效应 和 随机性效应确定性效应(Deterministic Effect)器官、组织中细胞集体死亡的结果，并且由此导致器官、组织出现明显的功能障碍，出现临床可见的病理状态。3 3、确、确定性效应的量定性效应的量-效关效关系系除功能细胞损失外，辐射照射造成血管受损导致供血不足或发生纤维组织取代功能细胞也会间接引起组织器官的功能障碍。确定性效应的量-效关系是：发生几率、严重程度与剂量都相关的一类效应。发生几率、严重程度与剂量都相关的一类效应。发生几率、严重程度与剂量都相关的一类效应。发生几率、严重程度与剂量都相关的一类效应。表现为：生育能力障碍、造血功能低下、

16、皮肤损伤、表现为：生育能力障碍、造血功能低下、皮肤损伤、组织功能障碍、受照胎儿出生后认知能力低下等。组织功能障碍、受照胎儿出生后认知能力低下等。确定性效应的发生存在 剂量阈值器官剂量超过剂量阈值，受照人群中此类效应的发生几率、严重程度将随器官剂量超过剂量阈值幅度的增加而增加，甚至死亡。不同组织辐射敏感性不一样骨髓、性腺、眼晶体 最敏感即使是同种组织，敏感性也会因人而异。针对不同的确定性效应，有不针对不同的确定性效应，有不针对不同的确定性效应，有不针对不同的确定性效应，有不同的剂量阈值！且受辐射类型、同的剂量阈值！且受辐射类型、同的剂量阈值！且受辐射类型、同的剂量阈值！且受辐射类型、剂量率、受照

17、范围影响！剂量率、受照范围影响！剂量率、受照范围影响！剂量率、受照范围影响！受照群体中某些敏受照群体中某些敏受照群体中某些敏受照群体中某些敏感个体受到较低剂感个体受到较低剂感个体受到较低剂感个体受到较低剂量时就会出现某种量时就会出现某种量时就会出现某种量时就会出现某种临床可见的病理状临床可见的病理状临床可见的病理状临床可见的病理状态，而另一些个体态，而另一些个体态，而另一些个体态，而另一些个体要受到较大的剂量要受到较大的剂量要受到较大的剂量要受到较大的剂量时才出现同样症状时才出现同样症状时才出现同样症状时才出现同样症状剂量阈值取决与剂量阈值取决与剂量阈值取决与剂量阈值取决与人为规定的病理人为规

18、定的病理人为规定的病理人为规定的病理状态出现的概率状态出现的概率状态出现的概率状态出现的概率确定性效应确定性效应确定性效应确定性效应出现时间取出现时间取出现时间取出现时间取决于组织细决于组织细决于组织细决于组织细胞动力学特胞动力学特胞动力学特胞动力学特征（更新速征（更新速征（更新速征（更新速度）度）度）度）随机性效应(Stochastic Effect)（1）是器官组织中单个细胞变异引起的躯体效应或遗传效应。变异细胞有可能演变为一个癌如果发生变异的是生殖细胞，则受照者后裔可能出现严重的遗传疾患。4 4、随、随机性效应的量机性效应的量-效关系效关系（2）是发生几率与剂量成正比，严重程度与剂发生几

19、率与剂量成正比，严重程度与剂量无关量无关的一类效应。有无剂量阈值，目前未有定论为放射防护目的：随机性效应没有剂量阈值简称：线性无阈线性无阈剂量剂量几几率率随机性效应随机性效应随机性效应随机性效应考虑随机性效应健康危害时，综合以下4个因素：1、辐射诱发致死癌的概率 2、严重程度计权后非致死癌概率 3、严重遗传疾患的概率 4、上列效应造成的寿命缩短5、影响辐射生物学作用的因素外照射：外照射：内照射：内照射：相同剂量下，分次越多，各次照射间相同剂量下，分次越多，各次照射间隔时间越长，生物消效应越小隔时间越长，生物消效应越小剂量率越大，生物效应越显著剂量率越大，生物效应越显著照射部位不同，辐射损伤程度

20、不同照射部位不同，辐射损伤程度不同照射剂量相同，受照面积愈大，产生照射剂量相同，受照面积愈大，产生的效应也愈大的效应也愈大人体内剂量的分布：入射辐照的角分人体内剂量的分布：入射辐照的角分布、空间分布、辐射能谱、人体的姿布、空间分布、辐射能谱、人体的姿势、辐射场的取向等。势、辐射场的取向等。人体内繁殖能力越强，代谢越活人体内繁殖能力越强，代谢越活跃，分化程度越低的细胞对辐射跃，分化程度越低的细胞对辐射越敏感。辐射敏感性的分级！越敏感。辐射敏感性的分级！辐射敏感性：辐射敏感性：细胞、组织、器官或个体对辐射作用细胞、组织、器官或个体对辐射作用反应的强弱或其迅速程度反应的强弱或其迅速程度种系的演化程度

21、越高、机体结构种系的演化程度越高、机体结构越复杂，其对辐射的敏感性越高越复杂，其对辐射的敏感性越高随着个体发育过程的推进，其对随着个体发育过程的推进，其对辐射的敏感性会逐渐降低。辐射的敏感性会逐渐降低。4.2 辐射防护量放射防护量由ICRP规定的人体中的剂量学量用于表示辐射防护中的剂量限值、预测、评价辐射照射对人体健康的危害程度的量。需要强调的是：放射防护量 都不可测量计算放射防护量所用到的一些参数都来自小剂量低剂量率照射情况下放射生物学的实验观察结果。因此，放射防护量 只能用于放射防护所关心的小剂小剂量、低剂量率量、低剂量率 照射情况,主要体现在随机性效应。辐射事故中遇到的大剂量、高剂量率情

22、况下评价人体健康危害还得使用受照器官的吸收剂量作为评价的剂量学指标。基本的放射防护量 器官剂量，器官剂量，D DT T 器官当量剂量，器官当量剂量，H HT T 有效剂量，有效剂量，E E与基本的放射防护量相应，还有用于：内照射评价的 待积量HT()、E()群体辐照防护评价的集体量、人均量 环境对人体影响评价的负担量器官剂量，DT T（Organ Dose）人体特定组织或器官的平均吸收剂量 DT T/mT Gy T：器官T吸收的总辐射能量 mT：器官T的质量4.2.1 器官剂量（DT）能否代表T范围内所有吸收剂量的影响因素：1）外照射：照射均匀性、辐射穿透性贯穿能力弱、人体广泛分布组织、局部照

23、射贯穿能力弱、人体广泛分布组织、局部照射2）内照射：辐射贯穿性、核素分布均匀性、器官组织构造当DT无法作为合适度量情况：局部外照射情况下放射性防护设置了特定的剂量限制；ICRP提出了内照射致癌靶区组织平均剂量计算模型。注：细胞DNA前体受氚掺入，及结合发射俄歇电子的核素影响，细胞核收到剂量比细胞大1、相对生物学效能（RBE）Relative Biological Effectiveness辐射类型、能量不同，诱发辐射效应的能力也不同。为反映这种能力上的差异，放射生物学采用的指标是：相对生物学效能4.2.2 当量剂量（当量剂量（HT T）A辐射对B辐射的 RBEAB 定义是：为产生同一程度、同类

24、效应，B辐射与A辐射所用吸收剂量DB和DA的比值 RBEAB DB/DA 同一程度 同类效应原原则上，则上，RBERBE可以用于任何两种辐。射然而，通常把用作比较可以用于任何两种辐。射然而，通常把用作比较基准的基准的B B辐射定为低辐射定为低LETLET的射线：的射线：250kV X250kV X线线 或或 Co-60 Co-60 射线射线与照射的物理因素有关，如辐射类型、剂量率、剂量水平及其分次、间隔时间也与生物因素有关，如生物种类、组织类型、效应种类、效应终点lRBE 最大值的高低取决于 辐射类型、效应种类为加以区别，低剂量情况下关于随机性效应和确定性效应的RBE 最大值分别记做：RBEm

25、 和 RBEM微核（micronucleus,简称MCN），也叫卫星核，是真核类生物细胞中的一种异常结构，是染色体畸变在间期细胞中的一种表现形式。微核往往是各种理化因子，如辐射、化学药剂对分裂细胞作用而产生的。微核测试用于辐射损伤、辐射防护、化学诱变剂、新药试验、食品添加剂的安全评价，以及染色体遗传疾病和癌症前期诊断等各个方面。随机性效应的RBEm要比确定性效应的RBEM高很多按定义，对于高LET辐射，有：RBE高 D低/D高D低 RBE高 D高辐射防护中，危害评价大多依据低LET辐射生物效应的定量资料。用与RBE类似的因子对高LET辐射的吸收剂量进行修正,从而得到与高LET辐射损伤程度相当的

26、低LET辐射的照射水平。基于此，提出当量剂量 HT、辐射权重因子 WR2、器官的当量剂量 HT：HT DR,TWR单位：J/kg，专门名称：Sievert，国际代号：Sv，中文名称：希(弗)DR,T，辐射R对 T的器官剂量WR，辐射R的辐射权重因子l辐射权重因子 WR是第R种辐射诱发生物效应的能力对器官剂量 DT,R进行修正的一个因子显然，随辐射种类、能量的改变，WR与RBE应该有类似的数值变化趋势。与RBE值不同，辐射防护目前尚难针对不同效应和不同照射的情况一一指定相应的WR值防护涉及的主要是随机性效应，故采用高LET辐射诱发随机性效应的RBEm值来表示WR值针对不同的辐射类型和能量，WR的

27、选定是根据高LET辐射各种随机性效应的RBEm值变化的范围凭经验作出的选择。WR只是高LET辐射RBE的粗略代表只用于评价小剂量低剂量率下随机性效应的辐射危害可见，当量剂量HT的含义为：与特定辐射对器官 T 造成的辐射影响程度相仿的低LET辐射的吸收剂量。对于特定器官 T，无论对它造成照射的是何种辐射，只要当量剂量数值相同，则 该器官受到的辐射影响程度大致相仿。器官不同，给人体带来的辐射损伤也不同例如：H红骨髓 1Sv 对人体的辐射伤害显然大于 H肌肉 1Sv因此，还需要应用组织权重因子WT对器官当量剂量施加修正。4.2.3 有有效剂量（效剂量（E）组织权重因子WT 是：全身各器官均匀受到相同

28、当量剂量时，个人蒙受的健康危害中 T 器官所占的份额。红骨髓的WT0.12，就是红骨髓受照1Sv时健康危害程度相当于全身均匀受照1Sv时的12。l有效剂量 E受照人体中以组织权重因子修正后的器官当量剂量的总和。l有效剂量 E 的剂量学含义：将全身不均匀照射所致健康危害程度大致相当的全身均匀照射的当量剂量，使得 不同情况下辐照，有相同危害评估指标。有效剂量数值相同意味随机性健康程度大致相同。l有效剂量 E 的使用注意：1）有效剂量针对平均体格特征的参考人，不能贸然用于特定个体的危险评估。2）大剂量照射时，需计算特征个体T剂量作为危险评估指标，并以此评价效应程度和制定防护、处理措施。评价内照射危害

29、的待积量（Committed Quantity）内照射情况下，器官当量剂量率与器官内核素的活度呈正比关系。由于器官内活度会因为代谢和衰变而减少，所以当量剂量率呈逐步下降趋势。4.2.4 待待积量积量 HT()、E()为评价内照射危害，需要知道一段时间内核素对器官造成的总剂量，于是提出 待积量待积量 的概念。待积当量剂量 是单次摄入放射性核素后，器官当量剂量率 在 时间内的积分。积分时间成人取50年，儿童为70年l按有效剂量的定义，有：称为E()待积有效剂量(Committed Effective Dose)为评价辐射实践中受照群体造成的健康危害需要采用与特定器官相关的集体当量剂量，ST以及与全

30、身相关的集体有效剂量，SE4.2.5 集体量（集体量（ST、HT）防护最优化防护最优化防护最优化防护最优化 集体当量剂量，ST 集体有效剂量，SE N(HT,i)，N(Ei)分别是受照群体中平均剂量为 HT,i 或 Ei 的个体数。如果上面被累加的如果上面被累加的是相应的待积量则是相应的待积量则得到的集体量便称得到的集体量便称之为：之为：集体待积当量剂量集体待积当量剂量集体待积有效剂量集体待积有效剂量（manSv）如果受照群体总人数为 N，则可由集体量计算受照群体相应的人均量，如：E SE/N，即为受照群体的人均有效剂量。l给出群体相关防护量时，必须说明与其对应的：相关辐射源、受照群体人数、照

31、射的时间范围 或者应该进一步说明 集体量 按时间、地域的分布评价环境放射性污染的对人体负担量（Dose Commitment）放射性核素进入环境后，会造成环境介质的污染，通过内外照射对人体进行照射。4.2.6 剂量负担（剂量负担（HT,c T,c Ec c）（Dose CommitmentDose Commitment）由于放射性衰变和环境稀释作用介质中放射性核素的含量和相关人群受照的当量剂量率会随时间延长而降低。为评价当前辐射实践在后来时间内通过环境污染对相关人群造成的健康危害 放射防护引用 与特定实践相关的负担量 （核武器实验和放射性同位素应用）由某一特定实践对相关人群造成的人均剂量率在无

32、限长时间内的积分器官当量器官当量器官当量器官当量剂量负担剂量负担剂量负担剂量负担有效剂有效剂有效剂有效剂量负担量负担量负担量负担在实际的环境评价中还经常使用到 截尾剂量负担（Truncated dose Commitment）即为在剂量负担的计算中时间不取无限大，而取某个特定的时刻 T。称为与T对应的截尾有效剂量负担。4.3 辐射来源4.3.1 辐射来源概论Internal 日常生活中，辐射无处不在，身在日常生活中，辐射无处不在，身在日常生活中，辐射无处不在，身在日常生活中，辐射无处不在，身在“辐辐辐辐”中不知中不知中不知中不知“辐辐辐辐”。按照辐射的来源，分为两大类：按照辐射的来源，分为两大

33、类：按照辐射的来源，分为两大类：按照辐射的来源，分为两大类：天然电离辐射天然电离辐射天然电离辐射天然电离辐射和和和和人工电离辐射人工电离辐射人工电离辐射人工电离辐射。备注：图件统计口径不同，备注：图件统计口径不同，数据会有所差异。数据会有所差异。4.3.24.3.2 天然电离辐射天然电离辐射天然辐射天然辐射天然辐射天然辐射(natural exposure)(natural exposure)：人类在地球出现以来，就一直存在的电离辐射。宇宙射线：宇宙射线：宇宙射线：宇宙射线：质子质子质子质子(p(p)、电子、电子、电子、电子(e)(e)、氦氦氦氦核核核核()、重离子、重离子、重离子、重离子宇生

34、放射性核素宇生放射性核素宇生放射性核素宇生放射性核素(cosmogenic)(cosmogenic)：3 3HH、1414C C、2222NaNa、n n、P P原生原生原生原生放射性核素放射性核素放射性核素放射性核素(primordial)(primordial)：三大放射系：三大放射系：三大放射系：三大放射系 238238U U、232232ThTh、235235U U 和和和和 4040KK人类活动：化石燃料能用、工业和农业人类活动：化石燃料能用、工业和农业人类活动：化石燃料能用、工业和农业人类活动：化石燃料能用、工业和农业生产生产生产生产（1 1）宇宙射线）宇宙射线:包含包含：太阳粒子

35、太阳粒子辐射辐射 银河宇宙辐射银河宇宙辐射 捕获粒子捕获粒子辐辐射射 其初级粒子构成其初级粒子构成:质子质子(p),(p),氦核氦核(),),重离子，电子重离子，电子(e)(e)（2 2）宇生核素：）宇生核素：宇宙射线与大气原子各种反应产物：宇宙射线与大气原子各种反应产物：3 3H,H,7 7Be,Be,2222NaNa和中子和中子(n)(n)、质子质子(p)(p)、介子、介子、k k介子介子 I.I.受太阳受太阳1111年活动周期年活动周期 、银河宇宙射线变化银河宇宙射线变化II.II.宇宙射线和宇生核素所致宇宙射线和宇生核素所致剂量随剂量随海拔、纬度海拔、纬度变化变化 玻璃维亚的巴拉斯城：

36、玻璃维亚的巴拉斯城：3900m,2.02mSv3900m,2.02mSv 我国的拉萨市：我国的拉萨市：3600 m,1.71mSv 3600 m,1.71mSv 海平面海平面:0 m,0.27mSv :0 m,0.27mSv 深圳市（深圳市（北纬北纬22.622.6）：）：28 nGy 28 nGy h h-1-1 北京市（北京市（北纬北纬4040）：）：32 nGy 32 nGy h h-1-1III.III.年有效剂量率典型值年有效剂量率典型值:0.39 mSv0.39 mSv（3 3）原生放射性核素）原生放射性核素原生放射性核素是指地球上生来就有的原生放射性核素是指地球上生来就有的放射性

37、核素。放射性核素。有有衰变系列的衰变系列的核素：核素：钍系钍系(232232232232ThThThTh)、铀系铀系(238238238238U U U U)、锕系、锕系(235235235235U U U U)单单次衰变的放射性核素次衰变的放射性核素如：如：4040K K、8787RbRb、138138LaLa、147147SmSm、176176LuLu等。等。赋赋赋赋存存存存于土壤和岩石中：于土壤和岩石中：于土壤和岩石中：于土壤和岩石中：释放释放释放释放的的的的 射线造成外射线造成外射线造成外射线造成外照射照射照射照射摄入体内形成内照射摄入体内形成内照射摄入体内形成内照射摄入体内形成内照射

38、 射线射线外照射外照射-取决于土壤中放射性核素含量：取决于土壤中放射性核素含量：我国全国本底调查表明土壤中含量：我国全国本底调查表明土壤中含量：40 40k:580k:580 200 Bq/kg 200 Bq/kg 232232ThTh系列系列:49:49 28 Bq/kg 28 Bq/kg 72nGy/h72nGy/h 238238U U系列系列:40:40 34 Bq/kg 34 Bq/kg 美国的钍和钾略低一些美国的钍和钾略低一些,平均剂量率平均剂量率:55 nGy/h55 nGy/h 全世界人口加权平均值全世界人口加权平均值:0.46 0.46 mSvmSv氡核素除外的内照射氡核素除外

39、的内照射-取决于核素的摄入取决于核素的摄入 :4040k:k:体内比活度体内比活度 55Bq/kg55Bq/kg 年有效剂量年有效剂量(成年成年)0.1650.165 mSv mSv 232232ThTh系和系和238238U U系系:年有效剂量年有效剂量 0.060.06 mSv mSv 照射量的变化与饮食结构和习惯有关照射量的变化与饮食结构和习惯有关氡氡及其衰变产物的内及其衰变产物的内照射照射-取决于环境气体氡含量取决于环境气体氡含量 氡是人体受天然照射最有意义的氡是人体受天然照射最有意义的要素：难防护、伤害大要素：难防护、伤害大 氡的三个天然氡的三个天然放射性同位素放射性同位素:锕锕系的

40、系的219219Rn-Rn-T T1/21/2 =3.923.92秒秒 钍系的钍系的220220Rn-TRn-T1/21/2 =55.6=55.6秒秒 铀铀系的系的222222Rn-TRn-T1/2 1/2=3.825=3.825天天 室内室内222222RnRn世界世界平均平均 42Bq/m42Bq/m3 3，取决于取决于:A.A.建筑承载土中铀建筑承载土中铀(镭镭)的含量的含量B.B.建筑材料建筑材料中铀中铀(镭镭)的含量的含量C.C.室内通风室内通风D.D.建筑所处地质构造（断裂）建筑所处地质构造（断裂）E.E.地下水溶解氡浓度地下水溶解氡浓度产生产生的年平均有效剂量：的年平均有效剂量：

41、1.2 1.2 mSvmSv天然电离辐射源所致成年人年平均有效剂量天然电离辐射源所致成年人年平均有效剂量 照照 射射 年有年有效剂量效剂量(mSv)成成 份份 正常本底地区正常本底地区 剂量高值地区剂量高值地区 宇宙射线宇宙射线 0.38 2.0 宇生放射性核素宇生放射性核素 0.01 0.01 陆地辐射陆地辐射:外照射外照射 0.46 4.3 陆地辐射陆地辐射:内照射内照射(氡除外氡除外)0.23 0.6 陆地辐射陆地辐射:氡及子体内照射氡及子体内照射 吸入吸入222Rn 1.2 10.0 吸入吸入220Rn 0.07 0.1 食入食入222Rn 0.005 0.1 合合 计计(舍入值舍入值

42、)2.44.3.2 4.3.2 人工电离辐射人工电离辐射人类活动带来的电离辐射：医疗照射：放射性诊断治疗，如CT、核磁共振、伽马刀军 事：上世纪50-80年代核爆实验核工业：铀矿冶炼、核动力生产、核电站（核事故）等化石燃料利用：燃煤发电、石油建材成分的改变：煤渣、粉煤灰的再利用 天然石材的利用1.医疗照射 含放射诊断、放疗、核医学，是最大的人工辐射来源，年人均有效剂量世界平均0.3 mSv，一般约为天然辐照剂量20%。I类国家 0.3 2.2 mSv II、III类国家 0.020.2 mSv4.3.2 4.3.2 人工电离辐射人工电离辐射引自：http:/ 2200年以前剂量负担 1.4 m

43、Sv(7106 人Sv)总集体剂量 3107 人Sv随着世界范围内的核爆炸实验的禁止条约的签署，核试验造成的辐射已经逐年下降。目前与天然辐射源所致平均年剂量2.4mSv相比较不到1%。4.3.2 4.3.2 人工电离辐射人工电离辐射3.核工业 包括：采矿、冶炼、尾矿，元件加工，反应堆运行，后处理，包括：采矿、冶炼、尾矿，元件加工，反应堆运行，后处理，废物处置等废物处置等主要类型核电站，公众主要类型核电站，公众最大年有效剂量最大年有效剂量 120120 Sv Sv 大型核燃料后处理厂，公众大型核燃料后处理厂，公众最大年有效剂量最大年有效剂量 200500200500 Sv Sv 核能生产所引起的

44、核能生产所引起的5050年集体有效剂量年集体有效剂量 2 210106 6 人人 SvSv4.3.2 4.3.2 人工电离辐射人工电离辐射项目目年份年份198020002100年核发电量预计值GW(e)a年集体有效剂量（人.Sv）世界人口（109人）年人均剂量当量（Sv）占天然辐射源的百分数（%）8050040.10.005100010001010.051000020000010201核核电力生力生产持持续到到25002500年年时的年人均的年人均剂量当量量当量预计值4.化石燃料利用 其中，燃煤发电对公众电离辐射剂量的贡献大于核能发电。4.3.2 4.3.2 人工电离辐射人工电离辐射辐照加工辐照加工中心中心 随着原子能事业的发展，辐射应用广泛，接触电离辐射的人员也日益增多。总结总结