辐射防护基础

辐射防护基础InstituteofOccupationalMedicineofBeijing北京市化工职业病防治院北京市职业病防治研究院BeijingInstituteofOccupationalMedicineforChemicalIndustry讲授人：曹磊副研究员粒子物理与原子核物理硕士北京市安监局职业卫生专家库成员（放射防护方向）电离辐射与电磁辐射的区别2放射线是指波长较短的电磁波和微小粒子的流动现象。放射线通常简称为射线；在辐射防护领域，不包括可见光、通信用无线电波等非电离辐射。源项分类-辐射性同位素3放射性同位素可根据需要制成辐射源，在任何时间、任何环境下一直释放出射线源项分类-辐射性同位素4放射性同位素可根据需要制成辐射源，但同等

能量下，粒子的穿透能力大不相同。源项分类-射线装置（包括X射线管球设备）5射线装置只有在通电状态下产生射线（类似于电灯）源项分类-核燃料循环6核燃料循环（核反应堆）核科学和电离辐射技术应用7

1.

人类始终生活在充满辐射的环境中

•

宇宙射线

•空气中氡、钍射气

•

地壳土壤岩石的辐射性

•

水中的辐射性

•人体内的辐射性（钾–40等）天然源辐射(本底辐射)核科学和电离辐射技术应用8

人工源电离辐射照射●医用辐射（各类辐射诊疗）所致受检者与患者的医疗照射●核武器爆炸的沉降物污染●核能利用产业链的核辐射●各行各业的辐射性职业照射●各种核辐射事故引起的意外照射核科学和电离辐射技术应用9

电离辐射：

能够引起物质电离的辐射

例如宇宙射线，

、、、X射线， 中子、质子、正负电子、重粒子、裂变碎片等•

天然源电离辐射

——

初级宇宙线，次级宇宙线；宇生核素：3H,7Be,14C,22Na

地壳中原生辐射性核素：

铀系(从238U开始，其T1/244.7亿年),

钍系(232Th,T1/2141亿年)，锕系(235U,T1/27.1亿年)；

40K（T1/212.8亿年)，87Rb(T1/2475亿年)等；镎系(人工辐射系，237NP,T1/22.2百万年)•

人工源电离辐射

——

两千多种人工辐射性核素：如60Co,90Sr,137Cs,99mTc,131I等半衰期T1/2

为10年以上的约百种核技术应用的双刃剑10

人类始终生活在充满电离辐射的环境中，然而直到近一个世纪前才发现生存环境中的辐射性，并迅速加以越来越广泛的利用。

人类在利用电离辐射技术的过程中,也不断改进和加深对电离辐射本质的认识，从而驾驭这把双刃剑。核技术应用的双刃剑11

3.

辐射防护是发展核科学技术及其应用的基础电离辐射技术是把双刃剑

获取利益

与

潜在危险

并存辐射防护学应运而生辐射防护基础12辐射性损伤案例陆续出现

红斑剂量——

耐受剂量——

容许剂量

辐射防护的重要性日益凸显

在各行各业广泛应用

电离辐射技术中

强化辐射防护与安全是历史的必然辐射防护基础131895.11.8.

W.C.Röentgen

伦琴

X射线1896

A.H.Becquerel

贝可勒尔

铀

辐射性1898

P.Curie

&M

.Curie

居里夫妇

钋、镭

1925

第一届国际辐射学大会

国际辐射单位与测量委员会（ICRU）1928

第二届国际辐射学大会

国际X射线和镭防护委员会（ICXRP）于1950年改名为

国际辐射防护委员会（ICRP）1934

人工辐射性同位素1945.8.

美国在日本广岛、长崎投下第一、二颗原子弹1954

核能发电1972X射线计算机断层扫描装置（X-CT）辐射防护基础144.

主要的电离辐射量及其单位概述

4.1

电离辐射量及其单位概述

4.2

电离辐射基本量及其单位

4.3

辐射防护剂量学中的量及其单位辐射防护基础15电离辐射剂量学

主要研究电离辐射的能量在物质中的转移、吸收规律，受照射物质里的剂量分布及其与辐射场的关系，照射剂量与有关辐射效应的关系，在各种电离辐射照射中各类电离辐射量的测量以及计算方法等。辐射防护基础16国际辐射单位与测量委员会ICRU成立于1925年

ICRU与国际计量局（BIPM）等相互关联关于电离辐射量与单位基本报告的演进●

ICRU10a《辐射量和单位》（1962）(已过时)●

ICRU11《辐射量和单位》（1968）(已过时)●ICRU19《辐射量和单位》（1971）(已过时)●ICRU33《辐射量和单位》（1980）(已过时)●

ICRU51

《辐射防护剂量学中的量和单位》1993●

ICRU60《电离辐射的基本量和单位》1998●

ICRU85

《电离辐射的基本量和单位》

2011辐射防护基础17●

吸收剂量D=dε/dm

式中dε是电离辐射授予某一体积元中质量为dm的物质的平均能量其SI单位是焦耳每千克，符号为Jkg-1

专用名称为戈瑞，符号为Gy

●吸收剂量率D=dD/dt

式中dD是时间间隔dt内吸收剂量的增量吸收剂量率的SI单位为Jkg-1s-1Gys-1辐射防护基础18

1)吸收剂量适用于任何电离辐射和任何介质；比释动能适用于非带电电离粒子和任何介质；照射量仅适用于能量在几千电子伏至几兆电子伏范围内的光子（X和射线）和空气介质。

2)提及这几个辐射量时，均必须注意指明介质和所在位置。辐射防护基础19

辐射剂量学（防护）量、辐射实用量辐射场物理量物理量实用量防护量非常困难辐射防护基础20

放射性活度

ICRU60号报告共定义了3

个剂量学量，与33号报告相同

●衰变常数:λ=

dP/dt(s-1

)

●活度：A=

dN/dt(s-1，Bq

)

●空气比释动能率常数:Γδ=

l2Kδ/A(m2GyBq-1s-1)辐射防护基础21ICRP

辐射防护中使用的量基本剂量学量——●

吸收剂量D（点量；器官平均量）●当量剂量HT

●有效剂量E

辅助剂量学量——●待积当量剂量HT(τ)=∫

HT(t)dt

●待积有效剂量E(τ)=∑WTHT(τ)

●集体当量剂量ST

●集体有效剂量S（人·Sv）辐射防护基础225.1电离辐射危险的描述

●变化

(change)：可能有害，也可能无害●损伤

(damage):表示某种程度的有害变化,例如对细胞，但未必对受照射个体有害●损害

(harm)：临床上可观察到的有害效应，表现于受照射个体（躯体效应）或其后代（遗传效应）●危害

(detriment)：是一个比较复杂的概念,结合了损害的概率、严重程度与显现时间,不易用单一变量表示（多维复合概念）。辐射防护基础235.2

电离辐射生物效应的分类●

电离辐射对机体的作用依照射对象可分为躯体效应和遗传效应

依作用显现时间可分为

近期效应和远期效应●还可依损害表现类型分为各种急性效应和慢性效应●依生物效应作用机制可分为

确定性效应和随机性效应辐射防护基础24

电离辐射的生物效应——

确定性效应（deterministiceffect）

有剂量阈值的一类电离辐射生物效应，其严重程度取决于受照剂量的大小。例如：单次照射睾丸

0.15Sv可致暂时不育,3.5~6.0Sv

可致永久不育；卵巢

2.5~6.0Sv可致不育；

眼晶体

0.5~2.0Sv可致浑浊，5.0Sv可致视力障碍（白内障）；骨髓

0.5Sv可致造血机能低下；

全身急性照射吸收剂量3~5Gy可致人体骨髓损伤，

30至60天死亡；5~15Gy可致人体胃肠道及肺损伤，

10至20天死亡；大于15Gy可致神经系统损伤，

1至5天死亡。辐射防护基础25

电离辐射的生物效应——

随机性效应（stochasticeffect）其发生几率（而非其严重程度）与受照剂量大小有关的一类电离辐射生物效应。假定此类效应的发生几率正比于剂量，并且在辐射防护感兴趣的小剂量范围内

不存在剂量阈值。例如：电离辐射诱发癌症及遗传效应辐射防护基础26例：日本原子弹爆炸受照射群体随机性效应的调查研究结果辐射防护基础27胎儿出生前受照的效应

胚胎、胎儿出生前受到电离辐射照射

●

1至3周内受照：不致引起活产儿的确定性效应或随机性效应

●

3周至妊娠终了：可导致活产儿癌症概率增加(随机性效应)；

0.1Gy以上可致胎儿畸形(确定性效应)

●

8至15周：可致严重智力发育迟缓，智商下降

ICRP90

号出版物（2003年）

《胚胎和胎儿出生前受过照射的生物效应》辐射防护基础28

小剂量刺激效应（hormesis）

一些实验研究表明，小剂量电离辐射照射可以刺激某些细胞的增殖与修复,增强机体免疫能力,调节激素平衡等。这种现象称为小剂量刺激效应或兴奋效应、适应性反应(adaptiveresponse)。但由于小剂量实验研究统计学上的复杂性，研究有待深入，尚未达到需要在辐射防护中予以考虑的程度。

辐射防护基础29

旁效应（Bystandereffect）

一般指未被电离辐射照射击中的细胞出现的损伤。例如穿透细胞质的α粒子引起细胞核的遗传效应，或穿透部分细胞的辐射引起在同一环境中未受照射细胞（旁观者细胞）的损伤。可见电离辐射的照射还会发生非靶效应（辐射诱发的基因组不稳定性和旁效应）。辐射防护基础305.3

电离辐射对机体影响的主要因素

●电离辐射照射的剂量与剂量率●电离辐射照射的方式●电离辐射的类型●受照射机体组织的辐射敏感性辐射防护基础31

电离辐射照射剂量与剂量率的影响

电离辐射照射的吸收剂量是辐射能量传递给机体的反映。一般吸收剂量越大，生物学效应越重，机体可能引起的辐射损伤也就随之增加。而电离辐射照射的剂量率反映照射的时间分布。在一定范围内，一般剂量率越高所引起的生物学效应越显著。这表明高剂量率照射使机体对辐射损伤的修复作用不能充分显现出来。辐射防护基础32不同光子辐射照射剂量对人体损伤的估计

照射剂量，Gy

一般损伤程度0.25以下不明显和不易觉察的病变0.25~0.50可恢复的机能变化,可能有血液学变化0.5~1.0有机能及血液学变化,但不伴有临床症象1.0~2.0轻度骨髓型急性辐射病2.0~4.0中度骨髓型急性辐射病4.0~6.0重度骨髓型急性辐射病6.0~10.0极重度骨髓型急性辐射病10.0~50.0肠型急性辐射病50.0以上脑型急性辐射病辐射防护基础33

人体各组织以形态学损伤比较的辐射敏感性

●

高度敏感性组织：淋巴、胸腺、骨髓、胃肠上皮、性腺、胚胎

●

中度敏感性组织：感觉器官(角膜、眼晶体、结膜)、内皮细胞、皮肤上皮、唾液腺、肾肝肺组织的上皮细胞

●

轻度敏感性组织：中枢神经系统、内分泌腺、心脏

●

不敏感性组织：肌肉、软骨和骨组织、结缔组织亚细胞和分子水平的辐射敏感性

●细胞核的敏感性高于细胞质

●

DNA>mRNA>rRNA>tRNA>蛋白质辐射防护基础34组织或器官组织权重因子WT性腺0.20红骨髓0.12结肠0.12肺0.12胃0.12膀胱0.05乳腺0.05组织或器官组织权重因子

WT肝0.05食道0.05甲状腺0.05皮肤0.01骨表面0.01其余组织或器官0.05

组织权重因子

WT

考虑到机体不同组织或器官发生随机性效应的不同敏感性而引入的因子，它反映全身均匀照射时各组织或器官T对总危害所起作用的相对份额辐射防护基础35

6.

辐射防护体系概要

6.1

辐射防护体系的演进

6.2

辐射防护体系的基础

6.3

辐射防护体系框架

6.4

辐射防护的一般原则辐射防护基础36辐射防护基础37ICRP103#《ICRP2007年建议书》

新建议书仍以放射防护三原则作为放射防护体系的核心，但重新安排三原则更好具体应用于各种电离辐射源所发出的照射和个人所受到的照射。

新建议书把所有的照射情况区分为

计划照射情况、应急照射情况、

既存照射情况

等3类。取代了过去关于实践和干预两种活动的基本分类，

这是放射防护体系着眼点和基础的变革。辐射防护基础38ICRP

103#《ICRP2007年建议书》

ICRP的放射防护体系原则上适用于来自于任何“源”的所有电离辐射照射。但必须是通过合理的手段对各种照射来源以及所导致个人受照射剂量的情况可控，才能全部贯彻实施；有些照射遵照有关法规可以排除在外或者豁免。

辐射防护基础396.2放射防护体系的基础

放射防护的主要目的：为人类提供一个适宜的放射防护标准，又不致过分地限制产生辐射照射的有益的实践

放射防护体系的基本方针：

●趋利避害，力求利多于害，并协调个人与社会的利益

●既根据科学判断，还要包括社会判断

●有效防止发生电离辐射诱发的确定性效应，同时尽量把随机性效应的发生率合理控制在可以接受的水平辐射防护基础40

线性无阈假设：对随机性效应而言，认为在大剂量和高剂量率范围内得出的剂量与效应关系曲线可以用一条直线经由小剂量和低剂量率范围外推到零点。即假设任何小剂量的照射都会有相应的几率引发某种放射损伤，不存在剂量的阈值。

应尽量避免一切不必要的照射

可合理达到的尽量低原则（AsLowAsReasonableAchievable，ALARA

）

：用放射防护最优化方法，使已判定为正当并准予进行的实践中，有关个人受照剂量的大小、受到照射的人数以及潜在照射的危险等，全都保持在可以合理达到的尽量低水平。辐射防护基础41

区分人类的两类活动：

实践（practice）：任何引入新的照射源或照射途径、或扩大受照人员范围、或改变现有源的照射途径网络，从而使人们受到的照射或受到照射的可能性或受到照射的人数增加的人类活动。

干预（intervention）：任何旨在减小或避免不属于受控实践或因事故而失控的源所致的照射或照射可能性的行动。

实践的防护体系与干预的防护体系辐射防护基础42

区分各种照射：依受照的行为或状态或对象可有不同的照射分类

●外照射、内照射

●职业照射、医疗照射、公众照射

●正常（实在）照射、潜在照射

●

计划照射、应急照射、既存照射情况

源相关与人相关：运用放射防护体系进行放射防护评价及采取放射防护措施时，应区分是针对造成照射的各种来源(源相关)或者针对受到各种照射的人(人相关)辐射防护基础43

6.3

放射防护体系框架

6.3.1实践的防护体系：

●

实践的正当性

●防护的最优化

●个人剂量限值

注意防护体系的整体性辐射防护基础44

实践的正当性

凡涉及照射的实践，除非对受照个人或社会带来的利益足以弥补其可能引起的辐射危害（包括健康与非健康危害），否则就不得采取此实践。辐射防护基础45防护的最优化

经正当性判断后确定要进行涉及照射的实践，在考虑了经济和社会的因素之后，要采取有效防护措施，保证将辐射照射保持在可以合理达到的尽量低水平。辐射防护基础46

个人剂量限值

对所有相关实践联合产生的照射，所确定的个人剂量限制值。规定个人剂量限值旨在保证有关个人不会受到不可接受的辐射危险。

个人剂量限值不适用于医疗照射。

辐射防护基础47个人剂量限值是“不可接受的危险”与“可耐受的危险”两区域间的分界线，是放射防护最优化约束的上限

对放射工作人员和公众成员分别制定相应的个人剂量限值公众成员限制随机性效应发生几率的全身有效剂量年限值定为放射工作人员的1/20

；而限制发生确定性效应的眼晶体和皮肤器官当量剂量年限值分别为1/10

放射工作人员年剂量限值20mSv。辐射防护基础486.4放射防护的一般原则●认真贯彻执行放射防护法规、标准●重视放射防护培训大力培植安全文化素养●做好预防性放射防护监督管理●切实加强经常性放射防护监督管理

辐射防护基础49外照射防护原则在选用恰当辐射源的前提下合理运用●距离防护：尽可能远离产生电离辐射照射的来源●时间防护：尽可能缩短接触电离辐射照射的时间●屏蔽防护：人与产生电离辐射照射的源之间设置合适的放射防护屏障

辐射防护基础50●外照射防护

针对——

各种射线装置各种密封放射源D=B（A·t/r2）exp（﹣µd）源项时间距离屏蔽

辐射防护基础51电离辐射警告标志辐射防护基础52外照射防护时间防护距离防护屏蔽防护辐射防护基础53核素半衰期γ射线能量（MeV）常用活度（GBq）Co-605.27a1.171.337.4-370Cs-13730.17a0.6618.5-370Ir-19274.2a0.30-0.611110-2220γ射线探伤常用放射源性能

辐射防护基础54γ射线探伤常用仪表（1）透视式同位素仪表（2）反散射式同位素仪表（3）核反应式同位素仪表辐射防护基础55检测仪表的主要应用情况场所仪表名称用途核素名称化纤厂液位计反应釜上测液位高度Co-60(7mCi)密度计混合釜上测密度Cs-137(300mCi)化肥厂液位计尿素车间合成塔测液位Co-60(70mCi)水泥厂料位计测机立窑料封管内料位Co-60(20mCi)Cs-137(100mCi)化工厂核子称计量锅炉用煤Cs-137(100mCi)锅炉厂高压容器厂γ探伤仪检查金属部件和焊缝质量Ir-192(100Ci)金矿密度计控制充填矿浆浓度Cs-137(6mCi)辐射防护基础56场所仪表名称用途核素名称炼铁厂中子湿度炼铁烧结部分的水分指示器241Am-Be中子源(100mCi)煤气公司液位计检查液化石油气罐的液位高度Cs-137(10mCi)选矿(煤)厂核子称选煤(矿)Cs-137(500mCi)灰分监测仪检查煤的灰份含量Am-241(90mCi)煤炭地质队γ测井仪勘探地质情况Co-60(10mCi)建材混凝土中子湿度仪测量混凝土拌和时的水分241Am-Be中子源(50mCi)预制件炼油厂液位计焦化塔内液位高度Cs-137(100mCi)石油勘探γ测井仪勘探地质情况Cs-137(210mCi)中子测井仪241Am-Be中子源(5Ci)盐厂核子称原盐计量Cs-137(100mCi)

辐射防护基础57场所仪表名称用途核素名称造纸厂厚度计成纸车间测试纸张厚度Pm-147(300mCi)印刷厂静电消除器印刷机静电消除Po-210(96mCi)金属成分X线荧光用于激发光源Am-241(15mCi)分析分析仪Co-57(10mCi)Fe-55(50mCi)啤酒厂核子称燃煤计量Cs-137(100mCi)挖泥船土方产量计衡量挖泥量Cs-137(3Ci)油船液位计灭火用液态二氧化碳钢瓶液面高度Co-60(0.3mCi)指示器公路核湿密度计检查公路地基每台仪器有二个源质量γ源：Cs-137(10mCi)中子源：241Am-Be(50mCi)辐射防护基础58场所仪表名称用途核素名称电力工程处γ探伤机检查金属部件和Cs-137(5Ci)焊缝质量发电厂料位计灰斗灰位指示器Co-60(8mCi)供电局高压线带电检查高压线质量Cs-137(300mCi)γ探伤设备水利工地核湿密度计检查水库堤坝质量每台仪器有二个源（同上）水利部门γ测砂仪检查河水中的含砂量Co-137(210mCi)Am-241(1Ci)气象局中子土壤水分仪测量土壤中的含水量241Am-Be中子源(50mCi)辐射防护基础59内照射防护的出发点●

防止放射性物质经呼吸道吸入体内（措施举例：通风橱或手套箱，防护口罩，防护面具，穿气衣，湿式作业等）●防止放射性物质经消化道食入体内（措施举例：禁止在工作区或污染区进食及吸烟，加强相关监测，防止手污染等）●防止放射性物质经体表进入体内（措施举例：避免皮肤与放射性物质接触，穿戴工作服、工作帽、手套和防护鞋等，离开工作场所和污染区前要注意清洗，适时进行体表监测等）辐射防护基础60内照射防护原则

●封锁隔离防扩散放射性工作场所合理分区，非密封源工作场所分级，专用活性室，通风橱或手套箱，防护衣具等●除污保洁及时监测，随时清除工作环境介质的污染，通风过滤保持空气清洁，三废处理●加强个人防护遵守开放型放射性核素操作规程，使用合适的个人防护用品等●加强相关监测环境监测、人员监测、污染监测61放射事故时有发生

据不完全统计，从1954年至2009年共发生放射事故1926起（不包括部队和核工业系统），平均每年35起。随着我国核电站快速发展，在今后一段时期内，发生核事故的可能性依然存在。由于一些放射线技术应用单位重生产，轻防护，存在安全隐患，很可能发生重大辐射事故，进而造成人员的放射损伤，甚至死亡。62非医疗机构放射卫生防护监督管理

从历年来发生的严重核事故中汲取教训，警示了工业辐射应用中应注意的几个方面。特别应重点强调充分冗余性的安全设置，可以避免单一系统模式故障和降低人为因素的影响。（1）忽视安全系统冗余、多样和相对独立性造成的相关事故教训。（2）装置设计不合理且未经过仔细审查，对关键性安全条件失控而危及到安全系统的完整性。（3）辐射安全管理部门不进行系统监督监测，忽视常规培训，就可能很快失去对工作人员辐射防护知识水平和技能的控制，从而导致无法预料的后果。63非医疗机构放射卫生防护监督管理一、预防性监督

预防性监督是指在建