辐射剂量及防护

1、第八章 辐射剂量及防护第二节 辐射对人体的影响及其防护1第一节 辐射剂量及其单位 一、照射量（X） 仅适用于X和射线。其定义为： X和射线在某一体积元的空气中所产生的全部电子（电子和正电子）被空气完全阻止时所形成的一种符号离子总电荷dQ的绝对值， 与该体积元空气的质量dm之比的商： X=dQdm2 照射量的国际单位为C/kg; 与它暂时并用的专用单位是伦琴，简称为伦（R）。 1R= 2.58 10-4 C/kg 由于一个电子的电荷为1.60 10-19 C, 于是伦的照射量相当于cm3 标准空气中产生： 2.58 10-4 1.293 10-6/ (1.60 10-19) =2.08 109

2、对离子。3 同时，在空气中产生一对离子平均消耗 33.73 eV, 那么1伦的照射量相当于1kg空气吸收X和射线的能量为： （2.08 109 /( 1.293 10-6) ) 33.73eV = 5.43 1016 eV = 8.69 10-3 J4 照射量率 定义： 单位时间内被照空气所受的照射量，或照射量对时间的变化。 X = dXdt5 二、吸收剂量（D） 吸收剂量则是表示任何一种电离辐射给予任何一种物质的能量的物理量。其定义为：致电离辐射授予某一体积元中物质的平均能量d除以该体积元中的物质质量dm的商： D = ddm6 吸收剂量的国际单位为 J / kg, 单位的专用名称为戈瑞（G

3、ray, 简写Gy）或戈: 1Gy = 1 J / kg 与戈瑞暂时并用的专用单位为拉德（rad）: 1 rad = 10-2 Gy 或 1Gy = 100 rad7 吸收剂量率 定义： 吸收吸剂对于时间的变化率。 D =d Dd t 8 三、 比释动能（K） 间接电离辐射如射线和中子与物质的相互作用的过程可分为两步：首先是把能量传递给带电粒子， 然后通过带电粒子与物质之间的库仑作用把能量沉积在物质中。后一步沉积在物质中的能量可以用吸收剂量来表示。前一步则用比释动能来描述。9 比释动能的定义 间接电离粒子与物质相互作用时，在单位质量物质中产生的带电粒子初始动能的总和: K = 式中dE为间接电

4、离粒子在特定物质的体积元内释放出来的所有带电粒子初始动能的总和； dm为所研究元的物质的质量。dEdm10 比释动能的国际单位与吸收剂量相同，即：J/ kg；专用名称为Gy，暂时并用单位为rad。 比释动能率 dK dt K =11 四、X和 K、D之间的关系 比释动能和照射量都是用来描述间接带电辐射与物质的相互作用结果；比释动能适合于任何间接电离辐射和任何物质，而照射量仅适用于X与射线与空气的相互作用。 吸收剂量则适用于任何电离辐射的任何物质。12 当轫致辐射损失的能量可以忽略时，间接电离粒子传递给直接电离粒子能量就等于该物质吸收的平均能量（ ？）；即此时比释动能等于吸收剂量： K = D1

5、3 照射量与吸收剂量的关系： D = f X （ 其中，f 为转换系数） D空气 = 8.7310-3 X (Gy) D物质 = D空气 = f X ( Gy ) 式中， （en/）空气表示空气中的质量能量吸收系数；（en/）物质表示其他照射物质的质量能量吸收系数。（en/）物质（en/）空气14 f = 8.7310-3 转换系数f值：空气： 0.873 rad/ R;骨胳： 0.935 rad/ R;肌肉： 0.964 rad/ R;水： 0.974 rad/ R;聚乙烯： 1.005 rad /R。（en/）物质（en/）空气15 例： 在60Co 射线下的水受到 2000 伦琴照射，问

6、水受的吸收剂量是多少？ 解： 已知： X = 2000 R; 转换系数 f = 0.974 rad/R; D水 = f X = 0.9742000 ( rad ) = 19.5 Gy16 五、剂量当量 H = D Q N 式中，D 为吸收剂量；Q为品质因素；N为修正系数，目前指定为1。 如果吸收剂量以rad表示，则剂量当量的专用单位是雷姆（rem）。如果吸收剂量以Gy表示，则剂量当量的专用单位是希沃（Sv）: 1 Sv = 100 rem。17 品质因数Q 表示吸收能量的微观分布对生物效应的影响系数。对于内、外照射，其取值如下表所示。18 剂量当量率 定义： 单位时间内的剂量当量。 H = 其

7、国际单位为Sv/h等。 应该注意：剂量当量只用于辐射防护，适用于容许剂量当量的范围，而不适用于大剂量及大剂量率的急性照射。 dHdt19 1895年发现X射线后不久就报道了各种射线会使操作人员眼痛、皮肤烧伤，白血球减少，毛发脱落等病症。随着原子能科学技术的发展，人们对辐射有了较深入的了解，掌握了监测和防止辐射危害的有效方法。第二节 辐射对人体的影响及其防护20 一、自然辐射与医疗照射 人类生活在一个“辐射世界”中，每个人不可避免地承受着一定水平的照射。如宇宙射线和周围物质中微量放射性元素产生的照射。空气、水源、食物中含有的微量放射性物质通过不同途径进入人体引起的照射。此外，在某些医疗过程中也可

8、能受到照射。21222324 例如，人们摄入的空气、食物、水中的辐射照射剂量约为0.25毫希/年。 带夜光表每年有0.02毫希； 乘飞机旅行2000公里约0.01毫希； 每 天抽20支烟，每年有0.5-1毫希； 一次X光检查0.1毫希等等。25 二、 辐射对人体的危害 在小剂量范围内，低于大约100mSv，癌症或遗传效应的发病率随相关器官和组织的剂量当量的增加成正比地增加。 辐射作用于人体，可能造成组织或器官的损伤，因而引起各种生物学效应，称为辐射损伤。 26 国际放射防护委员会(ICRP)建议把电离辐射对人体产生的有害生物效应分为两种：随机效应与非随机效应。27 1. 随机效应 其特点是：无

9、剂量阈值，其发生的几率（而非其严重程度）与受照射剂量的大小有关。 （1）癌症 癌症是某些组织的恶性过度增生，使患病器官失去功能。辐射诱变的潜伏期从几年到几十年，其长短不但与受照剂量、剂量率，辐射的种类等有关，而且与其他因素有关，如吸烟。28 （2）白血病 其发生率与受照剂量和剂量率有关。例如：在日本的原子弹爆炸受害者中，白血病的发生率明显高于未受照的居民。受照者的吸收剂量在15 Sv时，白血病的发生率与受照剂量成线性关系。辐射诱发白血病的发病率在照后几年内达到最高峰，大约经过25年后恢复到受照前的水平。29 （3）遗传效应 电离辐射可以引起基因突变或改变携带基因的染色体结构与数目，引起染色体畸

10、变。30(4) 受照器官或组织的危险度 所谓危险度是表示每单位剂量当量（希沃）所致的恶性病死亡率，或所诱发的严重遗传疾患（最初二代）的几率。它是定量表示辐射对健康危害的一种量度。在评价辐射危害和制订辐射标准时，都要采用危险度的概念。31（1）红骨髓 在辐射防护上最关心的是红骨髓受照后能诱发白血病。其危险度取为210-3希沃-1。（2）肺 暴露于高浓度的氡及其衰变产物的矿工中，发现有辐射所致的肺癌。外照射也可以引起肺癌。其危险度也取为210-3希沃-1。32 2. 非随机效应 只有当受照射剂量超过某阈值时才发生，也就是说效应的发生存在剂量阈值的。其效应的严重程度随受照剂量的大小而异。 （1）诱发

11、白内障 眼晶体对电离辐射比较敏感。一般认为X或射线引起白内障的最低剂量为一次200rad以上，如三个月内分次照射则需累积 500rad以上。33 （2）对胚胎的影响 分为致死效应、畸形或发育障碍三大类。 在剂量低于100mGy的情况下，致死效应将是非常少见的。关于辐射畸形，宫内辐射敏感性与妊娠龄有关，在主要器官形成期敏感性最高。根据动物数据判断，对于诱发畸形存在一个约为100mGy真实的剂量阈。 对于日本原爆幸存者在生前最敏感时期（受孕后815周）受照诱发的严重智力迟钝的评议，支持该效应具有至少300mGy剂量阈的意见，因此在小剂量情况下没有这种危险。34（3）外照射慢性放射病 目前还难以确切

12、的引起慢性放射性病的剂量范围，暂定为累积剂量在1.5Sv以上。皮肤营养障碍：表现为皮肤干燥、粗糙、毛发脱落等。造血系统的改变是本病的最常见的客观检查指标。35 （4）辐射的急性效应 这是受照者一次或短时间接受大剂量照射时发生的效应。 0.5Gy: 可使血象有轻度暂时性变化； 1Gy: 可产生乏力、不适及食欲减退； 2Gy: 可致头昏、乏力、恶心、呕吐等； 4Gy: 为半致死剂量，多次呕吐，可有腹泻、白细胞数明显下降。 8Gy: 为致死剂量; 大于 8Gy 100%死亡。36 （一）辐射防护的基本原则 1、实践的正当性 2、辐射防护的最优化 3、个人剂量限值二、辐射防护原则和标准37（二）辐射防

13、护标准 放射卫生防护基本标准由国家卫生部批准已于1985年4月1日起实施。此标准采纳了国际放射防护委员会（ICRP）第26号出版物（1977）所推荐的基本原则。38 (1) 有效剂量当量HE HE= T WT HT 其中：WT为器官或组织的权重因子； HT为器官或组织的剂量当量； 由于WT没有量纲，所以有效剂量当量HE和剂量当量H的单位一样，也是Sv 或rem。3940 （2）剂量当量限值 习惯上称作最大容许剂量，其含义是：从现在积累的资料看，经受该剂量照射在人的一生中不会引起显著的躯体损伤和遗传效应（具体见下表2-1）。 41表2-1：在计划照射情况下推荐的剂量限值11 国际放射防护委员会2

14、007年建议书，潘自强等译，原子能出版社。42 三、辐射防护 （一）外照射防护 当辐射源处于机体外部时，其所受之照射称为外照射。外照射主要来自中子、X射线，其次是射线。 1. 防护措施 （1）缩短受照时间； （2）增加与辐射源的距离； （3）屏蔽。43 2. 外照射剂量的计算（ 点源的计算） 利用照射量率常数来计算 定义：由给定放射性核素的点源在距离l处所产生的照射量率X乘以l2,再除以该源的放射性活度。 = X l2 / A 的国际单位为Cm2 kg-1，专用单位为R cm2 h-1 mCi-1。44 这样，点状源于 r(m)处的照射量： X = 举例：某工作人员在离源1m处操作放射性活度为50mCi的60Co源，试计算该工作人员工作3小时所受的剂量当量是多少？A tr245解： A= 50mCi = 0.05Ci; 查表得： = 1.32 ; t= 3h; r = 1m; X = = =0.198RA tr20.051.32 31246 由 D物质 = f X ; 肌肉：f = 0.964 rad/R 得：D肌肉 = 0.964 0.198 = 0.191 ( rad ) 由 H=DQN 和 Q=N=1； 得：H肌肉 = 0.191 1 1