辐射防护知识(讲稿)

辐射防护基本知识辐射广泛存在；辐射危害藐视；辐射防护重视。一、放射性同位素物质是由100多种元素组成的，迄今已发现118种元素，其中92种是天然存在的，26种为人造元素。构成元素的最小单位为原子。原子由原子核和按一定轨道绕原子核高速旋转的电子组成。中子不带电中子不带电质子带正电原子原子核（带正电）质子带正电原子电子（带负电）元素通常以X表示XAXZ式中Z为元素的原子序数，即原子核所含质子数A为元素的质量数，即质子数与中子数的总和一种元素在门捷列夫元素周期表中只占有一个固定的位置。如元素氢如元素氢H1H磷P1磷P3115同位素原子序数相同而原子质量数不同，即质子数相同而中子数不同，在元素周期表中占据同一位置的那些核素。核素稳定性核素核结构稳定不变放射性核素核结构不稳定，自发放出射线，衰变成另一种核素，如3H、32P等。氘如氢的同位素氢氚H，三种核素H、氘如氢的同位素氢氚H，三种核素H、H、123P，两种核素磷的同位素P、11P，两种核素磷的同位素P、31321515放射性核素的特点 （1）能自发地放出射线（核衰变）a.α衰变从放射性核中放出α射线，本质为一氦核，42HeA-4Z-2A-4Z-2AZXY+α+QX为母体、Y为子体、Q为衰变能（下同）b.β衰变核里放射出的高速运动的电子AZAZA2+1XY+β+υ+Q中微子可看成母体核中一个中子转变为质子的结果nP+β+υc.γ衰变核从激发态跃迁至基态的产物，为不带电光子。d.β+衰变β+又称正电子，质量与电子相等，可视为：Pn+β++υ+Qe.电子俘获核俘获一绕行电子，使核内的一个质子转变为中子和中微子AZAZA2-1X+eY+υ+Q（2）有一定半衰期（T1/2）一定数量的放射性核素的原子数目衰减到它的初始值的一半所需时间，即为T1/2。T1/2为放射性核素的特征常数，不随外界条件（如温度、压力等）和其理化状态（如气态、液态、固态等）的改变而不同。如：3H12.3年、32P14天、125I59.7天232Th（钍）140亿年、212Po（钋）3×10-7秒（3）放射性原子核数目的减少服从指数规律N=N0·e-λtN0初始放射性原子核数N经过t时间后未衰变的放射性原子核数λ衰变常数，单位时间内每一个核的衰变几率，秒-1 =N0时，t=T=N0时，t=T1/2=当N=2λλ（4）任一放射性核素，不论其T1/2大小，经10个T1/2衰变后，均剩下其N0的1‰。（5）放射性核素特有的强度单位居里（Ci）1Bq(Becquerel)=1秒-1（一秒钟1次衰变）=1dps∴1Ci=3.7×1010Bq1pci=2.22dpmcpm（每分钟放射性计数）=dpm（每分钟核衰变数）×仪器测量效率(%)示踪实验常用放射性核素半衰期放射性核素主要射线种类T1/2（天）物理生物（全身）有效3Hβ（软）12.3年121214β（软）5692年101032Pβ（硬）14.325713.535Sβ（软）86.79044.351Crγ27.761626.6125Iγ.β601386.3131Iγ.β8.01383.786Rbγ.β18.74513.2放射性比度（比放射性）每单位质量的放射性物质所含的放射性强度，居里/克，居里/毫克分子。任何1克放射性核素的放射性强度（C）为：C=1.3×108C=A×T1/2（天）二、电离辐射和物质的相互作用1、带电粒子与物质的相互作用（1）电离和激发电离带电粒子和物质里的束缚电子间非弹性碰撞，产生由自由电子和正离子组成的离子对，带电粒子运动速度减慢，能量损失。激发束缚粒子所获能量不足以成为自由电子，而只是从较低能级跃迁至较高能级的过程。（2）散射带电粒子通过物质时，受原子核库仑电场的相互作用，运动方向发生改变。（3）吸收当带电粒子通过一薄层物质时，穿过的粒子数比入射粒子数少，此现象称为吸收作用，随物质层厚度增加而增强。（4）轫致辐射高速运动的带电粒子经过原子核时，受到原子核库仑场的作用而产生加速度，其部分或全部动能将转变为连续光谱的电磁辐射。轫致辐射作用随电子能量的加大而增强。β粒子作用于原子序数较高的物质上时，将产生轫致辐射。2、γ射线与物质的相互作用（1）光电效应光子通过物质时，其全部能量交给原子某壳层的一个电子，使其脱离原子而运动，此电子称为光电子，光子本身整个被吸收。（2）康普顿效应光子与原子内一个电子弹性作用时，光子将能量传给电子，并与入射方向成θ角散射（康普顿散射光子），获得足够能量的电子与光子入射方向成φ角方向射出（康普顿反冲电子）。φ康普顿反冲电子φθ电子入射光子·θ电子康普顿散射光子（3）电子对生成效应光子能量大于2个电子的静止质量能量，即大于022Mev时，它和物质相互作用将产生一对电子和正电子，光子本身消失。（4）吸收γ射线通过物质时，因光电效应，康普顿效应，电子对生成效应，其强度将随物质厚度的增加而逐渐减弱。3、中子与物质的相互作用中子不带电，几乎不能和原子的电子相互作用，而只能和原子核相互作用。（1）散射（2）吸收中子被原子核吸收产生其它种类的次级粒子，快中子减速成为能量较低的中子的过程，称为中子的慢化，当中子被慢化后才能有效地被物质吸收。三、辐射的安全防护1、辐射来源天然辐射源天然本底，宇宙射线，宇生核素，原生核素。人工辐射源核爆炸，核能生产。2、辐射生物效应电离辐射作用于机体后，能量传递给机体的分子、细胞、组织、器官所造成的形态和功能的后果。射线作用的靶点是对电离辐射高度敏感和具有非常重要生物功能的DNA和生物膜，是引发一系列生化、生理和病理学变化的关键。3、影响辐射损伤的因素射线种类α射线电离本领极强，穿透能力很弱，具有明显的生理作用，进入体内造成严重的内照射损伤。β射线电离本领很强，内照射损伤次于α射线，外照射损伤较α射线强得多。γ射线外照射损伤最严重，易引起体内生物效应，内照射危害较α、β小。大剂量γ射线照射眼睛，产生白内障，且难以恢复。中子流在人体内射程较长，进入体内，与C、H原子作用被减速，产生反冲质子，引起强烈电离，反应中放出的γ射线对人体产生严重的损伤。中子的体内、体外辐射损伤均很大。射线对人体危害作用由强到弱的次序：外照射n>γ、x>β>α内照射α、P>β、γ、x照射剂量受照射剂量大，则损伤严重，在剂量相同时，小剂量分散照射比一次大剂量率急性照射所造成的伤害要小得多。（3）照射部位在相同剂量和剂量率照射条件下，不同部位的辐射敏感性高低次序为：腹部、盆腔、头部、胸部、四肢要特别注意腹部的辐射防护。四、辐射的防护原则基本原则（1）避免放射性物质进入体内和污染身体（内照射）；（2）减小人体接受来自外部照射的剂量，使之保持在可以合理做到的最低水平。1、外照射防护（1）原则a.时间防护在剂量率不变时，照射剂量与时间成正比，尽量缩短受照射时间。不在放射性工作区作不必要的停留。先做“冷”试验。b.距离防护受照射剂量率与距离平方成反比，距辐射源距离增大一倍，则接受的辐射剂量率减少至原来的1/4。=I1d22=I2d12c.屏蔽防护利用射线通过物质时与物质相互作用，使其能量被物质吸收而逐渐减弱的原理。利用屏蔽物，将外照射的剂量减小到容许水平以下，常用屏蔽物材料有，铅、铁、铝、有机玻璃、水泥、砖石等。屏蔽物分为固定的和可拆装的两大类。（2）不同射线的外照射防护a.α射线的防护α射线射程很短，可被很薄的空气层吸收，如5Mevα射线在组织中的射程仅45μm。但电离比值很大。最重要的是不让其进入体内。操作时应戴手套。伴随有β衰变的α放射性物质，按防护β射线方法处理。伴随有γ衰变的α放射性物质，按防护γ射线方法处理。b.β射线的防护β射线较α射线有更大的穿透力，在空气中的射程可达数米。β射线与物质作用的另一特点是产生轫致辐射，其强度与β射线的能量、屏蔽材料的原子序数有关。对β射线的防护应考虑两层屏蔽：第一层用低原子序数的材料，如铝、有机玻璃、烯基塑料，减少轫致辐射。第二层用高原子序数材料，如铅等，屏蔽轫致辐射。β放射源一般放在玻璃安瓶中，外加一厚度为数毫米的硬铝合金套罐。伴有γ衰变的β放射源，在β防护层外，加适当厚度的铅罐。操作β射线可用有机玻璃板屏蔽β射线易被吸收，防止被机体表面完全吸收引起照射局部，如眼角膜、粘膜层等损伤。严禁用手与放射性物质接触，手指与几十毫居的β放射源接触，将可能引起严重的不可愈合的烫伤。严禁用眼睛直接从容器顶端向下观察。c.γ射线的防护γ射线具有较大的穿透力，能量大至几兆电子伏，射程很长，其间接电离作用亦有较大的伤害性。对γ射线的防护策略加用屏蔽物，最好的材料为铅、铅玻璃缩短操作时间增大与γ辐射源的距离2、内照射防护（1）常用放射性核素相对毒性a.极毒性210Po226Ra228Ra228Th230Thb.高毒性22Na60Co90Sr131I238Uc.中毒性24Na32P35S36Cl42K45Ca65Zn86Rb137Cs198Aud.低毒性3H14C51Cr65Cu99（2）放射性物质进入体内的途径a、消化道用口吸移液管、手、身体被污染b、呼吸道吸入污染有放射性的空气、尘埃c、破损的皮肤（3）防止内照射的措施a、防止由消化道进入体内绝对禁止用口吸移液管转移溶液；禁止在实验室吃、喝、吸烟和存放食物。b、防止通过呼吸道进入体内湿法清扫；保持清洁；良好的通风；密闭包装。c、防止经皮肤进入体内操作仔细，不损伤皮肤；小伤口应包扎，戴手套；大伤口，暂停操作；操作后认真洗手，不得用有机溶剂洗手。三种射线辐射损伤特点的比较αβγ电离本领++++++穿透力—+++++外照射损伤—+++++内照射损伤++++++五、安全操作操作前经过训练，掌握辐射防护技术，熟悉所用放射性物质的性质和防护要求。2、健康检查。3、使用放射性药品试剂须登记。存放时有明确的标签，注明使用人姓名，放射性物质名称，放射性强度、浓度、时间等，不得与易燃易爆品放在一处。4、冷试验的操作训练。 5、及时去污染。6、放射性废物的处理。六、放射性污染的去除一般原则尽早去污。选择去污效果好、操作安全的去污剂。选用合理的去污方法如浸泡、冲刷、淋洗、擦拭等。防止扩大污染面从污染轻的周围向污染重的部位清除皮肤去污用于皮肤的去污剂应对皮肤无刺激性腐蚀性，不增加皮肤对放射性物质的渗透性，也不被皮肤所吸收，如中性洗涤剂、20%柠檬酸钠等，不用乙醇等有机溶剂。工作服去污染按污染的轻重程度分开，避免交叉污染。工作场所去污染少量放射性溶液洒落，用吸水纸吸干，如洒落较多，可用锯末吸干，用去污剂，水擦至允许水平以下。七、放射性废物的处理放射性废物含有放射性核素或放射性核素污染，其浓度比活性大于解控水平的废弃物，包括放射性废水，废气和固体。在处理放射性废物时需注意：严格将非放射性废物与放射性废物分开，以减少放射性废物的数量；严格将含短寿命核素的废物与含长寿命核素的废物分开，以简化废物的处理。1、放射性废水的处理a、静置法T1/2<15天的短半衰期放射性核素，如32P、131I、198Au，放置任其自然衰变7－10个半衰期，从下水道中排放。b、稀释法稀释后放射性废水浓度低于露天水源限制浓度，可直接排入下水道，允许排出浓度：3H<0.3μCi/L；32P<0.05μCi/L；14C<0.1μCi/L2、放射性固体废物的处理T1/2<15天的放射性核素，放置7--10个半衰期，可作为一般废物处理。含长半衰期的放射性固体废物、动物尸体浸没在装有福尔马林溶液的坛子内，由放射性物质管理部门统一收集处理。八、放射性示踪实验设计放射性核素的化学性质和生物学性质与其天然存在的分子和原子完全相同，但物理性质不同，用其具有发出射线可被跟踪检测的特点，代替天然分子中的原子，广泛用于医药学和生物学研究。（一）特点1、灵敏度极高10-7--10-10g（比色法10-2光度法10-8g，层析法10-10g，放免法102、符合生理状态示踪量，与体内原有元素量比较可忽略不计，不改变体内正常生理过程3、具非创伤性特点只需微量样品4、标记分子易分辨、识别5、测量简便多样，既能定量，又能定位6、特殊点（1）超过剂量造成辐射损伤（2）专门设计的实验室，安全防护条件（3）特殊的测量仪器（4）操作人员须经过训练（5）放射性废物处理（二）示踪实验时应注意的问题1．T1/2的选择需符合实验需要 T1/2太短，不宜用于长周期的操作过程。 T1/2太长，应注意对人体的安全防护。2．射线的种类一般选用β和γ射线，尤其是β射线，计数效率较高，且易防护。3、放射性核素标记的位置应标记在稳定的位置上，否则在反应过程中将失去示踪原子的作用。如3H标记物，标记在-COOH、-OH、-NH2、-NHR等基团上的3H不稳定，易和水分子上的H发生H-3H交换而丢失。连接在碳原子上的氢较稳定，不易脱落。4、放射化学纯度放射性物质中所含的规定化学形态的放射性的比例。一般要求放射化学纯度>95%。5、放射性比度（比活性）单位质量物质的放射性强度，Ci/mmol较高的放射性比度6、化学纯度和稳定性随着放射性核素的衰变，其化学性质也在变化，在操作短半衰期放射性物质时需注意缩短操作时间，如：32P32S；14C14N；3H3He7、冷试验在正式放射性核素试验前，需先以同一状态的稳定性物质进行操作，熟悉操作过程，缩短操作时间，减少照射剂量。8、放射性物质的用量所用放射性药物符合体内用药要求无菌、无毒、无热源。依据其放射性比度，化学纯度，放化纯度，测量仪器效率，方法的灵敏度等而定，在保证实验结果准确的前提下用量尽可能小。用量过大亦可能引起反应体系内物质化学链的断