作用于人体电离辐射

1、关于作用于人体的电离辐射第1页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四一. 医疗放射治疗装置第2页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四（一） X 射线诊断机第3页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四1、 X线产生的机理 （1）韧致福射 （2）特征X射线第4页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四X 射线管的结构第5页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第6页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第7页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第8页，共98页，2022年，5月20日，

2、8点31分，星期四第9页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第10页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第11页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四产生X射线的条件*电子 灯丝加热（灯丝电压）*电子被加速 高压第12页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四作用于人体的电离辐射源作用于人体的电离辐射源天然辐射源人工辐射源地球外宇宙空间地球本身工业技术发展宇宙射线宇生放射性核素地球辐射原生放射性核素氡空中旅行 燃煤发电 磷酸产品 天然气 建材工业 核爆炸 核能生产（反应堆事故，加工过程等） 医疗照射消费品的人工辐射 第13页，共

3、98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第一节 天然辐射源天然辐射源宇宙，地壳天然本底照射宇宙辐射陆地辐射人类活动给公众增加的天然辐射第14页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四宇宙辐射初级宇宙射线的来源宇宙射线对人体产生的有效剂量宇生核素对人体产生的年有效剂量第15页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 宇生放射性核素 宇宙射线在大气层，生物圈 和岩石圈中通过不同的核反应产生的放射性核素称为宇生放射核素。第16页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第17页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第18页，共98页，

4、2022年，5月20日，8点31分，星期四第一节 天 然 辐 射 源 ( Natural radiation source)第19页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 研究天然辐射源的意义： 1、核工业、放射性同位素和辐射应用的 发展， 以及其它技术的发展（如磷肥 的广泛应用等）均有可能改变本底辐 射水平，因此有必要确定天然本底辐 射水平，以区分天然本底辐射和人工 污染，及时发现污染和采取相应的环 境保护措施。第20页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、对制定辐射防护标准有较大参考价值， 一些国家已经采用天然辐射剂量水平为参考线，制定辐射防护标准。3、

5、人类所受放射性辐射剂量主要来源于本底辐射， 因此研究本底辐射与人群健康之间的关系， 对揭示辐射对人类产生伤害作用的本质有较大意义。第21页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四一、宇宙辐射 （一）宇宙辐射的来源 1、初级宇宙射线 银河宇宙射线 能量为1081020eV 太阳粒子辐射 能量多数为100eV 少数为109 eV 主要成分：核子98%，电子2%。 第22页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 2、次级宇宙射线 入射到地球大气层中的宇宙射线中的高能 粒子于大气层中的原子、分子相互作用产生的。e 很多粒子 312e 通过宇宙射线的核簇射，在 几百万分之一

6、秒内产生几百万个新粒子 ,其主要成分：质子、中子、 介子。第23页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2）宇生放射性核素主要成分： 3H、7Be、14C、22Na。第24页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四（二）宇宙射线对人体产生的有效剂量 1、初级宇宙射线 不能对人体形成直接照射。 2、次级宇宙射线 能够对人体形成照射。第25页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四1 ）照射的剂量水平与海拔高度(Z)有关： E(Z)=E1（0）0.21e-1.649z+0.79e0.4528z 式中：E1（0）为海平面出的宇宙射线剂 量取240 Sv;

7、Z为海拔高度,单位为km。 第26页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2）次级宇宙射线对人体产生的年有效剂量直接电离成分和光子 280 Sv中子成分 100 Sv 总计：380 Sv第27页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四3、宇生放射性核素对人体产生的年有效剂量 3H 0.01 Sv 7Be 0.03 Sv 14C 12 Sv 22Na 0.15 Sv 总计：12.19 Sv第28页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 6、宇宙辐射对人体产生的总剂量 宇宙射线 380 Sv 宇生放射性核素 12.19 Sv 合计： 392.19 Sv

8、第29页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四二、陆地辐射 1、原生放射性核素定义： 半衰期与地球年龄相似的许多天然放射性核素广泛地存在于地球物质中，这些放射性核素称为原生放射性核素。第30页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、原生放射性核素的构成： 铀系 238U 具有衰变系的放射性核素 钍系 232Th 锕系 235U 不具有衰变系的放射性核素 40 自发裂变产生的裂变产物（几率低，很少）第31页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四3、原生放射性核素形成的照射机理和方式： 直接的照射 、外照射； 吸入照射 、内照射。 食入照射 第32

9、页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四（一）原生放射性核素产生的外照射 1、环境中辐射来源： 原生放射性核素存在于构成地球的地壳之 中，由于、h、等放射性核素易于生成氧 化物，它们易于和硅的氧化物共存在一起，所 以i2多的地方原生放射性核素也多。另外 由于土壤是由岩石风化形成的，土壤中的剂量 是由形成土壤 的岩石种类决定。 第33页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、 岩石的剂量贡献： 火成岩中：花岗岩、闪绿岩、 玄武岩和橄榄岩； 沉积岩中：石灰岩、碳酸岩、 砂岩和页岩； 花岗岩 页岩 碳酸岩。第34页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期

10、四3、室外辐射 室外外照射主要是由厚度约为30cm的表层土壤中的40、232h和238所提供表。 第35页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 4、室内辐射 来自建筑材料的外照射 建筑材料的屏蔽作用 第36页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四5、土壤中原生放射性核素不同活 度浓度产生的外照射剂量率 第37页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 6、室内、外陆地 辐射产生的空气吸 收剂量率 室内： 84 nGyh-1 波动范围 20200 nGy h 室外：59 nGyh-1 波动范围 18 93nGy h 第38页，共98页，2022年，

11、5月20日，8点31分，星期四7、室内、外陆地 辐射产生的外照射 平均年有效剂量 室内 ：84 nGyh-18760ha0.80.7Sv/Gy = 410 Sv 室外 ：59 nGyh-18760ha0.20.7Sv/Gy =70 Sv 合计： 410 Sv + 70 Sv = 480 Sv 第39页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 (二）原生放射性核素产生的内照射 天然本底的内照射就是人体内受到长寿命天然放射性核素的照射。 对人体内照射影响较大的原生放射性核素有40以及238和232h两个系列的一些核素。 放射性核素进入人体的主要途径是：食入、其次是吸入。 第40页，共

12、98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四1、对人体内照射影响较大的原生放射性核素 1）钾-40 是经由食入途径进入人体造成内照射剂量的最主要的天辐射源。 在天然钾中，40自然丰度为1.17*10-4，比活度虽然很低但它作为机体中大量存在的生物元素的同位素，半衰期又较长（121.26*109年），成为人类内照射的主要辐射源。40是、辐射，其中衰变占89.33。第41页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 40对人体内照射的年吸收剂量： 红骨髓最高，为270y； 肺、性腺、骨衬细胞和全身其他组织为140-180GY。第42页，共98页，2022年，5月20日，8点31分

13、，星期四2）铀-238系（分为五个子系） 234h、 234a 238 234； 230h； 226a； 218o、 214b、 214i 222a 214o 210i 210b 210o第43页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 正常饮食地区人体内： 组织中238比活度为1- 10mBq kg； 肾脏为10-80 mBq/kg； 骨中为100-200mBqkg。 假定人体放射性70分布在骨，30 分布在软组织，肾中的水平为其它软组织的10倍，则 骨中平均浓度为150mBgkg； 肾中平均浓度为50mBgkg； 它软组织为5mBqkg。第44页，共98页，2022年，5月2

14、0日，8点31分，星期四3）钍-232系（分为三个子系） 232h； 228c 228h 228a 224a 216o 212b 212i 212o 220n 208b第45页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 钍经由胃肠道吸收率很低，因而h 由食入进入体内的贡献可以忽略。而主要是通过吸入摄入。 232h经由吸入途径年摄入量为0.01q。 钍是亲骨性核素，在骨骼内长时间存留，在骨表面、淋巴结中比活度最高，其次是骨、肺、肾、肝和脾。由于骨的质量比淋巴结大得多，体内钍在骨骼中。 骨内钍232 的典型活度为140mq。第46页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四

15、4）镭-a 镭是铀、钍的衰变产物，同位素有25种之多，但作为天然源对人体产生有意义的照射的镭同位素有： 226a、228a、224a。 镭比钍更容易向植物和动物转移，因而人体中的镭主要是由于食入摄入，在正常地区 226a和228a的食入摄入量大约是Bqa。第47页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、吸入铀、钍系原生核素产生的内照射年待积有效剂量第48页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四3、食入铀、钍系原生放射性核素产生的内照射第49页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第50页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第5

16、1页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 4、食入钾-40产生的内照射剂量 天然钾中活度浓度 剂量转换系数 40K 2.6 108Bq/kg 3 Sv.a-1/(Bq.kg 1) 钾在人体内的浓度只受体内环境的控制通常是恒定的，基本不受外界环境影响。 40K在人体组织产生的年有效剂量 儿童 165 Sv 成人 185 Sv 平均值： 170 Sv 第52页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四5、摄入陆地原生核素产生的加权年 平均待积有效剂量 40K以外的原生核素 140 Sv 40K 170 Sv 合计 310 Sv 第53页，共98页，2022年，5月20

17、日，8点31分，星期四实践活动，辐射事件人工辐射源作用于人体的电离辐射源第54页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四（三）、氡及其子体的内照射 1、人类对氡子体危害的认识 第55页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、射气 238 U 226 Ra 222 Rn 232 Th 224 Ra 220 Rn 235 U 223 Ra 219 Rn第56页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四3、氡的特点： 无色无味溶于水，在水中的溶解度随温度变。 a0.1057+0.405exp(-0.0502t) 式中：t为温度，单位为度。第57页，共98页

18、，2022年，5月20日，8点31分，星期四4、氡的半衰期及卫生学意义 222 Rn 半衰期3.82d 有卫生学意义 220 Rn 半衰期55.6s 有卫生学意义 219 Rn 半衰期3.05s 无卫生学意义第58页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 5、氡的子体 222Rn 218Po 214Pb 214Bi 214Po 3.82d 3.05min 26.8min 19.9min 164 s 210Pb 210Bi 210Po 206Pb 22d 5d 140d 220Rn 216Po 212Pb 212Bi 212Po 55.6s 0.15s 10.6h 60.6h 0

19、.22s 208Pb 第59页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 6、短寿命子体定义： 半衰期短于氡-222的氡子体称为短寿命子体。第60页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四7、氡及其子体的致癌作用机理 一般认为： 肺支气管上皮细胞癌变始于基底细胞核。 基底细胞在柱状细胞和杯状细胞的根部下呈梭形，其中央是基底细胞核。当支气管上皮细胞厚度连同纤毛厚度和被覆盖的黏液厚度等于 粒子射程时，基底细胞核可受到 粒子的电离辐射作用从而引起癌变。 第61页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四8、对人体作用的氡的主要来源、剂量水平及影响因素 1）来源

20、室外: 土壤、岩石 室内：土壤、水、建筑材料 2）剂量水平 室外：10Bq/m3 室内：40 Bq/m3第62页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四3）影响因素 室外：岩石土壤析出率、温度、 湿度、风 室内：建材、楼层、通风第63页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四9、氡及其子体测量用单位和专用量 1） 测量空气中222Rn或220Rn的浓度时使用 的单位为放射性活度浓度，Bq/m3; 2） 测量空气中222Rn子体或220Rn子体的浓 度时使用的单位为 潜能浓度（PAEC) 工作水平（WL） 平衡当量氡浓度(EEC)第64页，共98页，2022年，5月2

21、0日，8点31分，星期四10、氡对人体产生的年平均有效剂量 1) 影响氡对人体产生的年平均有效剂量因素 放射性气溶胶粒子颗粒度分布； 未结合态子体 潜能在子体 潜能总和中所占 的份额fp; 呼吸速率； 支气管上皮细胞表面黏液向咽喉方向的廓清速率和靶细胞的厚度； 氡及其子体的浓度。第65页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 2）产生的年平均有效剂量 （1）空气中 222Rn及其子体 220Rn及其子体 支气管 室内: 1.0 mSV 0.084 mSV 室外：0.095 mSV 0.007 mSV 血 液 室内：0.048 mSV 0.008 mSV 室外: 0.003 mS

22、V 0.002 mSV 合 计： 1.146 mSV 0.101 mSV第66页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四（2）水中222Rn及其子体 吸入：0.025 mSV 食入：0.002 mSV 第67页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 综上所述 222Rn、 220Rn及其子体产生的年平均有效剂量为： 222Rn: 1.147 + 0.002 = 1.15mSV 220Rn: 0.1mSV合计: 1.15 + 0.1 = 1.25mSV第68页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四人类受天然辐射源照射的全世界年平均有效剂量（mSV)第

23、69页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四三、人类活动给公众增加的 天然辐射照射 某些工业活动 农用肥料 乘飞机 燃煤发电站引起的照射 吸烟 第70页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 第二 节 人 工 辐 射 源第71页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 人工辐射源的构成 公众照射 实在照射 医疗照射 潜在照射 职业照射第72页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 一、实在照射 （一）人工辐射源对公众产生的剂量 大气层核武器试验落下灰产生的剂量 核能发电对公众产生的剂量 同位素的生产和应用对公众产生的剂量 医疗照射中

24、X射线诊断对公众产生的剂量 核事故对公众产生的剂量 第73页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 1、核电站1) 采矿和水冶对公众产生的剂量2）浓缩铀和核燃料元件生产对公众产生的剂量3）发电核反应堆对公众产生的剂量4）乏燃料后处理厂对公众产生的剂量第74页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、核事故 1）核电站 2）医疗事故 3）丢源第75页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 3、公众受人工照射水平第76页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四第77页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四（二）人工辐射源

25、对职业人员产生的 剂量第78页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四二、潜在照射 1、潜在照射（Potential exposure) 预期不一定受到但可能遭受到的照射，它可能有源的事故或由具有偶然性质的事件或实践序列（包括设备故障和误操作）引起。第79页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四2、存在潜在照射的领域 核能发电 同位素的生产和应用 医疗照射 核辐照 核废物收贮第80页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 潜能： 222Rn或（220Rn）的某一子体衰变成212Po或210Po过程中所发射出的粒子能量的总和。单位为： MeV 或 J

26、。 潜能浓度(PAEC): 单位体积空气中氡的短寿命子体混合物发射出的全部潜能之和。单位为：MeV/m3或J/m3。第81页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四工作水平（WL): 出于辐射防护的目的定义潜能浓度的专用量为工作水平。 1WL=1.3 108MeV/m3=2.0810-5J/m3 对工作水平进行时间积分可以得到工作水平小 时（WLh）或工作水平月（WLM）。 工作水平小时单位为 MeVh/m3 或 Jh/m3 1个工作水平月等于170个工作水平小时，即： 1 WLM = 170 WLh。第82页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四平衡当量氡浓度：

27、 与空气中非放射性平衡状态氡子体混合物的潜能总和相当的氡及其子体处于放射性平衡状态时的氡浓度Ccq,单位为Bq/m3。 Ccq = FCm 式中： F 为平衡因子 Cm为空气中非放射性平衡状态氡 浓度第83页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四气溶胶： 固态相或液态相与气相之间形成的“溶胶”体系称为气溶胶。放射性气溶胶： 含放射性物质的固态相或液态相的粒子与气相之间形成的“溶胶”体系称为放射性气溶胶。第84页，共98页，2022年，5月20日，8点31分，星期四 未结合态氡子体： 刚生成的RaA原子是一个能量大约为100keV的反冲核在它和器物表面或空气中固有的凝聚核结合之前能自由存在一段时间。在这段时间里RaA以单原子形式存在于空气中，被称为未结合态氡子体。 未结合