核电厂辐射防护第3章基础

第3辐射对机体的作辐射防护原事故预防与应常见辐射的相对危辐射的生物效辐射的生物效应的分辐射风险与其他行业风险的比 一旦进入，其射程短，α辐射源体活组织所包积在内的某个，α粒子的能量就会被该全部吸收。该就会受到严重的损害。α粒子的内照射 Ｘ射线和γ射线在空气和其它物质中射程很远 力 由于Ｘ、γ射线 组织中的射程很远，甚至贯 中子的相对危远的射程。因此，与Ｘ射线和γ射线一样，中子对的和γ射线的20倍，因此，同样的吸收剂量，中子对的中子几乎不存在内照射的问题，因为进入的机分为作用和继发作用两个方面。作直接作用（directeffects或化学键的断裂等变化，从而引起其正常功能和代谢作用 间接作用（indirecteffects射通过水的辐解产物(H•、OH•、e-aq、H2、H2O2等)自由基：自由基：是指具有一个或多个不配对电子的原子或分子，它能够与其它具有不配对电子的原子或分子形成化学键，因此化学性质很活泼、不稳定。和是aq其中羟自由基OH*水合电 种最重要的水辐解自和是aq继发作辐射作用中作用和继发作用的划分至今并无确切界限。一般将作用视为从辐射能被吸收后，通过和形态改变，甚至引起细胞。而继发作用是在细胞损伤的基础上，引起各组织和系统的损伤，导致临床症状的出现，甚至机体的。放射损伤中的继发作稀释效应diluenteffect：最大的相对效应发生在最稀释的氧效应oxygeneffect：辐射效应随周围介质中氧浓度的增防护效应protectiveeffect：在溶液体系中，由于其他物质的存在而使一定剂量的辐射对溶质的损伤效应降低，称温度效应temperatureeffect电离辐射对机体作用的过基础：电离和激发，改变原子或分子的状态，从辐射的生物效应的特点：很低的吸收能量就能引起高的生物效应；以6Gy剂量的急性照射为例，它可以致人 但是此时吸收的能量如果全部转换为热能，却物理阶段：从10-18秒～10-12秒，此时电离粒子穿过原子，同原子的轨道电子相互作用，通过电离和激发发生能量沉积。 发和电离引起分子的激发和电离，分子变得很 化学阶段：从10-9秒～1秒，此时自由基扩散并现为细胞效应，如 畸变、细胞、细胞突变等，最终可能造成机体、远期辐射照射的分躯体效应(somaticeffects)：受照射本身发生的各种效应称为躯体效应。如辐射所致的骨髓造血、白内障等.遗传效应(geneticeffects)：受照射生殖细胞突变,在子代身上表现出的效应称遗传效应 畸变,导致后代 近期效应(short-termeffects):是指受照射数远期效应(long-termeffects)：是指受照后数月至数年乃至数十年后才发生的效应，例如辐射、辐射致白内障、辐射性遗传效应等。

造血(骨髓)损伤型中枢神经(脑)损伤型临床症 估计剂量

0.5~1.5~4~6~

按效应发生 按效应表现情 按剂量-效应关急性效应———特殊的躯体效应—

胚胎 突变—发生在性细胞遗传性疾

有严重程度与剂量有

阈 剂应ICRP列出与放射有关的12 肺癌食管癌胃癌肝癌结肠癌胰 肿瘤白血病表： 对 的相对贡a组 致(万人a52胃8肝肺表成年 、眼晶状体及骨髓的确定性效应阈值估计组织和效暂时不眼晶状低指标不适指标不适>>>>>主要组 不发生确定性效应的剂量水平上组织确定性效剂量水平上限致全骨早皮红斑及脱眼晶状白内肺（非致死性损伤肺甲状功能减退、粘液水四、辐射风险与其他行业风险的比 度计算有效剂量按0.2mSv•a-1 常地区天然辐射水平和自 （旋风、洪）所带来 各种类 度的比自然性 疾病 通事故 类别 类别 类别 类别 天然辐

10-2×10-10-10-10-

（我国 自 率（英20～50岁流

5×10-10-10-10-

大城（我国

10-

10-10-2×10-3×10-5×10-10-2×10-3×10-3×10-3×10-5×10-10-各 度比较 度量率率率111ICRP，以公众对日常生活中其它所能接受的程度来评价辐射的大小是合适的。并，每年10-6～的职业性照射剂量（1985-1989）摘自，UNSCEAR，1993，表 年集体有效剂(人年人均有效剂量核循合计（取整 （UNSCEAR，2000）（106人以目前的照射率持续2以目前的照射率持续以目前的照射率持续源剂量范围在0.04mSv（最低健康医疗水平）1.0mSv（最高健康医疗水平）之试北半球相对较高，南半球相对较源世界范围个人年均有效剂量核能生职业照我国1985-2000期间职业照射的个人剂量监测情年市监测人数万率/％量/人.Sv量/mSv62 职业照射一览表 富

除矿山外 工

被监测人N年集体剂量（人年人均剂年最大个人剂合《辐射防护》第24卷3-4期2004年5月樊治国等（大亚湾核电运营管理限责任公司）“大亚湾核电站1994-2002年职业性照射个人剂量监测和评价《辐射防护》第24卷3-4期2004年5月樊治国等（大亚湾核电运营管理限责任《辐射防护》第24卷3-4期2004年5月樊治国等（大亚湾核电运营管理低剂量电离辐射 人数：2514～176000之间国家：美、法、英 、中国、澳大利亚、西班牙、比利时 等疾病统计：全死因、 、白血病、多发性骨髓瘤、非霍奇金淋巴 引自《辐射防护》第28卷第3期“核工厂低剂量电离辐射职业受照人 分析--低剂量电离辐射 的流行病学研究”漆波等（苏州大 21、随机效应包括（）和（）2、辐射照射可分为（）（）和（） C.D.辐射防护体辐射防护的目外照射防护的基本原外照射防护的基本方内照射防护的基本原内照射防护的基本方辐射防护的目外照射防护的基本原照射方辐射源类危害方特内照多见开放电离、化学毒α、持外照多见封闭电高能β、质子、X、间尽量减少或避免射线从外部对 的照射，使之外照射防护的基本方（1（1）时间防护距离防护 内照射防护的基本原 同一数量的放射性物质当其进入内后所引起危害；这是因为进入内后组织将受到连续照为止；同时也因为α射线、低能β射线等辐射的所有能量均将耗尽在组织或本身的缘故。放射性物质进 皮肤（完好的或伤口）进入体内造成放射放射性物质进入的各种途径，在最优化原则内照射防护的基本方内照射防护的一般方法是“包容 “净化、稀释“遵守规章制度、做好个人防护1.辐射防护的基本原辐射实践的正当对于一项实践，只有在考虑了社会、经济和其他有关因素 实践的利益>付出的代代价：社会的总代价（经济、健康、环境、心理等 防护与安全的最优会因后，个人受照剂量的大小、受照射的分别低于剂量约束和潜在照射约束为防护与安全最优化的过程，可以从直观的定性分析一直到使用辅助决策技术的定量分析，但均应以某种适当的方法将一切有关因素加以考虑，施，确定这些措施时应考虑可供利用的防护与安根据最优化的结果制定相应的准则，据以采取预防事故和减轻的措施，从而限制照射的大ALARA原则：AsLowAsReasonably并不是越低越好，而是综合考虑了多种因素后，照并不是越低越好，而是综合考虑了多种因素后，照代价－利益分析方法B－纯利益，V－毛利益，PdV

dS 分析 dX 0S0

dY 0S0S0 量和有关或组织的总当量剂量不超过标准中应对个人所受到的潜在照射加以限制，使来与正常照射剂量限值所相应的健康处于同一射约束应不大于审管部门对这类源规定或认可的值，并不大可能导致超过剂量限值和潜在照射限值的值。确保对该源释放的累积效应加以限制，使得在考虑了以上实践都不包括医疗照射利益和代价在群体分布的不一致性，满足了正当化和最优化，还必 结论 、经济和其它有关因后，经过充分论证，权衡利弊，只有当该项辐射对受照个人或社带来的置）所致个人剂量和潜在照射分别低于剂量约束和潜在照射约束的前提下，在充分考虑了经济和社会因后，个人受照剂量的大小、受到的尽量低的水平，这也是有时称之为ALARA原则（AsLowAsReasonablyAchievale）。 两类活实践——通过选择而承担的一种会引起总剂量增加的人类活动。核医学 的应用。干预——为了降低照射而针对辐照所采取的一种活动。对现有住房进行降氡改造是实践与干预都需符合正当性原则，其防护三类照 其来源。但由于辐射无所不在，直接应用上述定义势将使所有工作“职业照射”一词限于在正常场合下能合理地视作运行管理部门负有责任的那些情况下在工为了给出一些实用的引导，建议只对以下 操作与通常并不视为放射性物质，但含有医疗照射限于作为其本身的医学与治疗的一个组成部分的个人所受到的照射，以及知情并愿意在或治疗中帮助扶持或使之舒适的人（不是职业照射）所受的照射。医疗照射不包括个人所受的其它源的照射，如诊治别人时的杂散辐射照射，也不包括任何工作人员的职业照射。生物医学研究计划中的公众照公众照射包括职业照射及医疗照射以外的所有其它照射，来自天然源的照射是公众照射组分中远在其它组分之上的最大的一项，但不能两种评源相关评价——关心来自单个源的照射。源相关评价使得有可能判断某个实践或干预是否可以带来足够的利益，是否已经采取各自合理的步骤来减少源所产生的照射。因此它便于进行实践和干预的正当性判断和源水平上的防护最潜在照预期不一定受到但可能 到的照射叫潜在照射，它可对潜在照射的处理，应作为用于实践的防护体系的一个预防是要减少可能造成或增加辐射照射的一系列事件的发生缓解是万一发生了这类事件，限制和减少照射。它涉及采用事件，以便万一发生时能限制其，缓解的安排不应该源在正常与事故情况下所致的个人剂量没有合理的控制方法能使个人剂量及集体豁豁免—：人工源排除—：天然源有些源是基本上无法控制的，例如地面宇宙射线与体内40K，最好的办法是把它们排除在文件的范围以外。因或者从事该实践一年所待积的集体有效剂量不许多辐射防护决策可以标准化，这样就不需要针对各个情况重复评价和决策过程。要做到这一点最简单的方法是采用一些可测量的或可评价的量来作为整个评价的替代物。记录水平由运行管理或国家管理部门制定，超过它的值记录下来以排除意义不大的信息，主要用于职业照射中的和工作场所监测。 由运行管理部门制定，假若被超过就要求进行就 干预水平由国家管理部门制定，应用于公众照射中由某种

辐射防护的各种限1）剂量限应职公有效剂20mSv·a-连续5年内平1mSv·a-50mSv·a-在任一年当量剂眼皮四隐含着对最优化的剂量约束值一年中不应超过特殊情况下，公众每5年平均剂量不超过1mSva-1，在单皮肤剂量限值指在任一1cm2剂量限值只是防护体系的一部分，刚好达到可忍受程度的 年有效剂 四肢（手和足） 未孕妇女的职业照射控制 相同 IT

I

式中：h50,T是摄入活度的1Bq放射性核素后在靶T中产，发生内照射时，只要监测体内的该核素的放射性活度就可算得该所受的剂量。为便于应用，实际上给出 E Ii

HS

HSEEL有效剂量限值，20mSv·a-IiHSHS，L是对皮肤的年当量剂量限值，500mSv。导出限导出空气浓度（derivedairconcentration,场所空气中放射性浓度限式中 DAC－导出空气浓度，Bqm-3 管理限参考水据记录；或原因与；甚至采取必要的干预行动等。最常用的参考水平有记录水平、行动水平、水平、干预水。标准限值总1、外照射防护原2、内照射防护的基本方3、潜在照4、参考水5、辐射防护的基本原1、外照射防护的三要素（）、（）和（）1、职 的年有效剂量限值 B.6mSvC.20mSv 内的途径：A.食入B.吸入C.皮肤进入体内伤口进入体1、辐射场内某点的剂量率为0.03mSv/h，仅考虑外照射， 核电站的安全措应急目标与计应急组织体、事件的与影响的状态。有害化学物质释放、暴风雪、等导致的紧急在事故的可能性，特别是那些概率很小而更为严重 技技术措管理措 五道防线（纵深防御预防偏离正常运运行的控制——防止事故的发设计基准事故的控制——防止事事故管理——防止包壳损场外应急响应——减轻事故影第一层：稳妥的设计，高质第二层：正确的运行控制（这一层做的好，可确保三第三层：专设安全设施和保护系统（防止事件演变成大事故，将放射性物质滞第四层：防止安全壳失效的第五层：应急响应行

控制住辐射减小辐射危蒸汽发生器水位过高或过低— 停 停安全壳 阀——失电后必须关在 生根 类计 满对 立严重的自然，如地国家机构对核电厂进行和监督。 核应急状安全目标：实际目标： 可能保护环境和；尽实际可能为恢复正常社会、经对策和措施。它包括组织技术等措施及其相应的设施设备及培训操练和演习等方面的应急 保护公众，保护环目事故应急管理模恢恢预响响件核总应体急应体急系体是系国的家组突成发部公分事《核安全公约《早期通报核事故公约《核事故或紧急辐射情况 公约《核电厂核事故应急管理条例《国家核应急计划《核电厂核事故应急演习管理规定我国的核事故应急工作实行国家、地方 核电厂（其它核核设施）三级应急体系—国家、地方和核电 核电厂所在省 国家核事故应急协国 防 (科 (学 技 术 )工 )

公财交信安政通息部部部

国家核事故应急协 组成单位 提出请求国 的方事故应事故应、直辖市)省府 位（专业组各成员应咨询市、县应急组专业应急力位（专业组各成员应咨询市、县应急组专业应急力任 地方核事故应 应急组织关执行国家核事故应急工作 和政 及时向相邻的省 、直辖市)通报核事故情 ③探查检修 ④辐射防护与评价⑤后勤 副副总指运行运行指技术指 信卫组组组组组组组执行国家核应 和政 辐射场内影响照射的因γ射线外照射的防中子外照射的防内照射的防照射时间的控每天工作的小时数 每小时平均值为HL0.0S在辐射场内的点剂量率 可由下TAHHLTLA辐射源距离的控源的距离为 HL.01mSv/工作8h的安全距 可HHL/HAA选 材料时，首先考 的防护1、我国核事故应急的三级管理体系1、对于点源，粒子注量率与两点到辐射源的径向距离的平方成（）1、纵深防御的五道防线1 受到能量为0.1MeV的γ射线照射，测得体表处γ照射量率，问在这种条件下可连续工作多长时间（0.1MeV的γ2线对11织的因子 2、距离点

s率为0.04mSv/h，m每日工作8小时的安全距离是多少m

36.43JC二、γ 有关问主要考虑的参辐射源（或装置选择适当的材料，根据比确居留因子居留因T种 全居值班室、控制室、、、车间、放射工 点源距离比源本身的几何尺寸大5（1）A

/为此，引进一个照射量率常数Γδ 2A 是距离活度为A（Bq）照射量率常数

rA

en XiEi

XXr点源的吸收剂量率计吸收剂量与照射量的关系 Dm－吸收剂量m 8.7m

/ma/ma

Xfm

Dm

/ma/ma

WaX

33.85

/ma/ma

X

fmDm

fm

KrKr线源情况下，当距离比辐射源本身尺寸大5倍以窄束（narrowbeam）：0NNe0μ—线衰减系数，cm-1低能光子更易被高Z存在一个能量点，μNNN0BeB－积累因子（build-upB Nn,

XBx XXn,B取决于：源的形状，光子能量， 材料的原子序数， 给定辐射源 介质的话，只与光子能量E和介质厚 1111

Bx

Aea1

A)ea2多层介质情况

maxB[E,aB[E,

dbd 低Z介 ，高Z介质在后高Z介 ，低Z介质在后

Bt

d)高

Bt

d)低

d)高

Bt

B[(E

d

B

d排排 材料时，应低 H(d) ①减弱倍数K

/H(d

/

,d辐射场中某点处没有设 层时的当量剂量率，与设置厚度为d的 层后的当量剂量率H(d)的比 ②透射比H(d)/

,d)ed

K 表示辐射透 材料的能力 ③透射系数设置厚度为d的层后，离X射线发单位：Sv·m2·（mA·min）-1半减弱厚度△1/2：halfvalue将入射光子数（注量率或照射量率等）减弱一半所需的屏十倍减弱厚度△1/10：tenthvalue将入射光子数（注量率或照射量率等）减弱到十分之一所 △1/2、△1/10并不 常

3.321/原子序数、密度大，对低能和高能的X或γ射线有很高的减 计HI(d

Aqr2

HL,hr

HL,hrKKHL,hr

en

/ a a

a

en/ 1、距离比源本身的几何尺寸大5（）11居里的24Na放射源在距离其10m源的照射量率常数为2.503×10-18C·m2·kg-1·Bq-1·s-1，60Coγ能量为1.25MeV时肌肉4、一个60Co辐照源，活度为1×1014Bq，为使他在距源8m设容器表面到源的距离为30cm，求铅容器的厚度？1γ中子 层中的减弱规中 计中子剂量的计中子在机体组织中发生的重要的相互作用 氢辐射俘获碳氮 氧热中

1H(n,N(

被组织吸放出的放出的0.6MeV反冲质子、2.2MeV射KfK

/

/TmKTmTtr

/

/TKTm m

/

HI n

,nHIIHII

HI

n,E

fH,n(E)dE辐射权重因子当量剂量换算因子f×10-15中子注量率Cm-2·s-2.5×10-21×10-21×10-21×10-21×10-21×10-21×10-21×10-5×10-125210Po- 210Po- 239Pu- 241Am-Be252Cf 中子 层中的减弱规减弱原首先用重或较重的物质，通过非弹性散射使中子能量很首先用重或较重的物质，通过非弹性散射使中子能量很快降到与原子核第一激发能级能量以下；然后，再利用收吸子中射收吸子中射散辐射俘获弹性散 如：快中子与轻介非弹性散 如：快中子重介质减弱规n窄束n

r(d)

d r 宽束

r(d

r

Bed式中，φr0、φr(d)分别是设置层前、后在辐射场中离源r处的注量率；Σr是材料对中子的宏观分出截面；d是层厚度；Bn是宽束计算宽束中子减弱的分出截面原理：通过材料的选择使得中子一经散射就很快被吸收，穿过层的都是相互作用的满满足简单的指数规层含像铁、铅之类的重材料，通过非弹层内含有足够的氢，在很短距离内，将r(d)

r

为为了运用分出截面法处理宽束中子的弱材料必须满足的条件 HIHI0 对于裂变中子的宏观分出截材石墨水石铁∑R，cm-

n 中子透射 中子减弱倍数Kn中 计n nr(d

r

BqeR

Ld

AyBnqLR L

r式中：d 层厚度，cm；∑R 材料的宏观分出截面cm-1；A是放射性核 中放射性核素的活度，Bq；y放射性核 s1；· 中子射率，s-1；Bn是中子积累因子；q是居留因子；r是参考点离从偏保守考虑厚度不小于20cm的水、石蜡、聚乙铁 计HI(d)

0nq2.8104r

H4HLrn

2.810

0

H式中： 是剂量当量的控制水平，Sh-1；H距离1m处的中子注量率，m2·cm-s-1；r是源到参中子的常用材 化学 化学组含氢量，原子•cm-水7.92％聚乙烯水：含氢量大，既是慢化剂，又是吸收体，氢的俘获辐射能 混凝土：既有轻元素，又有较重的元素和一定量的水分，对中子和光子都有较好的 作用。混凝土中水含量的不 石蜡：含大量的氢，易成型，但结构性能差，高温易软化，低温易干裂，对辐 聚乙烯：含氢丰富，易加工成型，温度高于10C时，易软化。锂和硼：热中子吸收截面大，锂俘获中子后放出的辐射可忽略不计，硼俘获中子放出0.47MeV的辐射，易 内照射防护的基本原则和方放射性物质进 的途放射性物质进 后的分放射性物质进 后的排内照射防护的一般措内照射：存在于内的放射性核素对内照射的严重性不仅在于射线本身对的作用，还在于放射性物质与的化学作用显出毒性。所以，要防止放内照射防护就是防止放射性物质通过各种途径进入，或使进入的放射性物质 量减少到最低限度或容许限值以下，以保障不受超过剂量限值的照射。内照射 的危害特 即使脱离辐射场与环境，进入体内的放 侵 内的放射性核素的辐射类型、能量、半衰期进 的放射性物质的数量（摄入量内照射防护的基本原则和方法是采取各种措施，隔断放射性物质进入的各种途径，使摄入量减少到容许水平以内照射防护的基本方法就是八个字：包容、、净化、稀释。在污染控制中，包容、是主要的，特别是放射性高、在开放型放射操作中，“包容、”和“净化、稀释”放射性物质进入的途径放射性核素经过污染的手、或饮用被污染的水、食物、放射性核素