放射性基础知识及工业辐射安全防护

关于放射性基础知识及工业辐射安全防护第1页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三一、放射性基础知识（一）有关放射性的概念（二）核衰变的类型（三）放射性活度的单位（四）辐照的类型（五）辐射效应（六）放射源、射线装置的分类（七）辐射防护的基本方法第2页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

(一)有关放射性的概念放射性：某些核素自发地放出粒子或γ射线，或在发生轨道电子俘获之后放出χ射线，或发生自发裂变的性质。在自然界原子核大多属于稳定性同位素，有一些是放射性同位素，一般在元素周期表中，原子序数大于83的元素是具有放射性的天然同位素。钴－60，铯－137等是通过核反应由人工制造出来的同位素，一般用于工业中比较多。

第3页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三电离辐射：放射性又称为“电离辐射”，即可以引起物质电离的辐射。电离辐射源包括放射性同位素与射线装置。辐射的分类非电离辐射：能量小于10eV，如紫外线、可见光、红外线和射频辐射电离辐射：能量大于10eV，如γ射线、中子射线、

α射线、β射线等。第4页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

(二)射线种类α粒子、β粒子、γ射线、X射线和中子α粒子、β粒子、γ射线是由核素衰变产生的，X射线通常是在高电压下释放出的电子束。中子是核素的原子核分裂释放中子形成。第5页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

(三)放射性活度的单位

１.习惯上采用“居里”作为放射性活度的单位，记作Ci或C

。它的国际制单位是“贝可勒尔”，简称“贝可”，记作Bq。２.此外还有kBq（千贝可）、MBq（兆贝可）、ＧBq（吉贝可，109Bq）、ＴBq（太贝可，1012Bq）、PBq（拍贝可，1015Bq

）、EBq（艾贝可，1018Bq）等。

比如：0.5ＧBq=0.5×109Bq=5×108Bq３.居里与贝克勒尔的换算关系为：

1Ci=3.7×1010Bq、1mCi=3.7×107Bq。第6页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三(四

)辐照类型1.内照射放射性物质通过食入、吸入、经过皮肤表面深入等途径进入人体内。2.外照射体外源的照射。对于X射线、γ射线，由于其特性，主要考虑外照射所带来的危害。第7页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

(五

)辐射效应

辐射效应：辐射照射人体后可以引起人体发生某些生物学效应，称之为辐射效应。

分类：分为躯体效应和遗传效应。第8页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三1.躯体效应：辐射所致的、出现在受照者本人身上的有害效应。2.遗传效应：辐射所致的、出现在受照者后代身上的有害效应。第9页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三辐射对人体的危害剂量与效应的关系：

确定性的躯体效应存在着阈剂量，当受照剂量超过某一剂量值时，会引起急性损伤的一些效应，在受照者身上出现相应的症状。人体受照剂量的大小，受许多因素的影响，如射线的种类、剂量率、受照的时间（单次还是多次照射）、受照部位和面积等，在受照的总剂量相同的情况下，这些因素不同，则损伤的程度可能有较大的区别。如一次接受3Gy的照射，有可能导致严重的症状，甚至死亡；而当3Gy是在5年内多次照射的累积剂量，则不会导致明显的症状。下表给出的是一次全身照射后引起的症状。第10页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三日常生活中辐射剂量统计第11页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三我国各类X射线检查频度，1次检查的器官剂量和有效剂量

第12页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三13（六）放射源、射线装置的分类1.分类原则

由于放射源的应用领域广泛，活度的变化范围很大，高活度源能在短期内对人体产生严重的确定性效应，而低活度源不可能产生这种效应。所以必须有一个放射源分类系统，才能将放射源的安全管理与辐射风险联系在一起，作为与放射源安全和保安等许多相关活动的一个基础。第13页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三142.分类标准按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度，将放射源分为5类

-Ⅰ类放射源为极高危险源。没有防护情下，接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡；

-Ⅱ类放射源为高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可致人死亡；第14页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三153.分类标准（续）Ⅲ类放射源为危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡；Ⅳ类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤；Ⅴ类放射源为极低危险源。不大可能对人造成永久性损伤。第15页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三放射源分类表（常用）

核素名称I类源II类源III类源IV类源V类源

（贝可）（贝可）（贝可）（贝可）（贝可）

Am-241≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104

Am-241/Be≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104

Au-198≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

Ba-133≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

C-14≥5×1016≥5×1014≥5×1013≥5×1011≥1×107

Cd-109≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106

Cf-252≥2×1013≥2×1011≥2×1010≥2×108≥1×104

Cl-36≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106

Co-57≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×106

Co-60≥3×1013≥3×1011≥3×1010≥3×108≥1×105

811居里8.11居里0.811居里8.11毫居2.7微居

Cr-51≥2×1015≥2×1013≥2×1012≥2×1010≥1×107

Cs-134≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×104第16页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

放射源分类表（部分）（续）

核素名称I类源II类源III类源IV类源V类源

（贝可）（贝可）（贝可）（贝可）（贝可）

Cs-137≥1×1014≥1×1012≥1×1011≥1×109≥1×104

Eu-152≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106

Eu-154≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106

Fe-55≥8×1017≥8×1015≥8×1014≥8×1012≥1×106

Ge-68≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×105

H-3≥2×1018≥2×1016≥2×1015≥2×1013≥1×109

I-125≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

I-131≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

Ir-192≥8×1013≥8×1011≥8×1010≥8×108≥1×104

2162居里21.62居里2.16居里21.6毫居0.27微居

Kr-85≥3×1016≥3×1014≥3×1013≥3×1011≥1×104

Mo-99≥3×1014≥3×1012≥3×1011≥3×109≥1×106

Nb-95≥9×1013≥9×1011≥9×1010≥9×108≥1×106

Ni-63≥6×1016≥6×1014≥6×1013≥6×1011≥1×108第17页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三2、射线装置的分类国际上未对射线装置进行分类根据射线装置对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将射线装置分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

-Ⅰ类为高危险射线装置，事故时可以使短时间受照射人员产生严重放射损伤，甚至死亡,或对环境可能造成严重影响；

-Ⅱ类为中危险射线装置，事故时可以使受照人员产生较严重放射损伤，大剂量照射甚至导致死亡；

-Ⅲ类为低危险射线装置，事故时一般不会造成受照人员的放射损伤。国家环境保护总局公告,关于发布射线装置分类办法的公告,国家环境保护总局公告2006年第26号第18页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三射线装置分类表装置类别医用射线装置非医用射线装置Ⅰ类射线装置能量大于100兆电子伏的医用加速器生产放射性同位素的加速器（不含制备PET用放射性药物的加速器）能量大于100兆电子伏的加速器Ⅱ类射线装置放射治疗用X射线、电子束加速器用放射性药物的加速器工业探伤加速器重离子治疗加速器安全检查用加速器质子治疗装置辐照装置用加速器制备正电子发射计算机断层显像装置（PET）其他非医用加速器其他医用加速器中子发生器X射线深部治疗机工业用X射线CT机数字减影血管造影装置X射线探伤机第19页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三20射线装置分类表（续）装置类别医用射线装置非医用射线装置Ⅲ类射线装置医用X射线CT机X射线行李包检查装置放射诊断用普通X射线机X射线衍射仪X射线摄影装置兽医用X射线机牙科X射线机乳腺X射线机放射治疗模拟定位机其它高于豁免水平的X射线机第20页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三(七)辐射防护的基本方法

1.辐射防护的基本原则

(１)有效剂量E

当人处在单一能量的辐射场中，其全身所受的有效剂量E，定义为下式：

E=ΣWt·Ht

式中Ht是组织或器官Ｔ的剂量当量，Wt是组织或器官Ｔ的权重因子。有效剂量的专用名称为希沃特（Sv）。第21页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三组织权重因子器官或组织组织权重因子wT器官或组织组织权重因子wT性腺0.20肝0.05红骨髓0.12食道0.05结肠0.12甲状腺0.05肺0.12皮肤0.01胃0.12骨表面0.01膀胱0.05其余器官0.05乳腺0.05

辐射防护的量及其单位第22页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三辐射防护的量及其单位（5）当量剂量(HT)

表示辐射对人体某一组织或器官T的吸收剂量的平均值，并按辐射的质加权，由下式定义：

。

HT=ΣWRDTR

式中：DT.R

是某组织或器官中的平均吸收剂量，

WR是某器官或组织的权重因子。单位：希伏特（Sievert），符号Sv。专用单位：雷姆”（rem）

1Sv=1J/kg=100rem

第23页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

辐射权重因子wR

辐射类型

能量范围辐射权重因子R

光子，电子，

介子

所有能量1

中子

10keV20MeV5

质子

2MeV5

中子

10–100keV2-20MeV10

中子0.1-2MeV20

粒子，裂变碎片，

所有能量20辐射防护的量及其单位第24页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三（3）吸收剂量

定义：被单位质量物质吸收（或授与单位质量物质、或单位质量沉积）的任何致电离辐射的平均能量

。符号为D。

D=dE/dM

dE是电离辐射授与某一体积元中质量为dm的物质的平均能量

单位：SI单位：焦耳/千克（J/Kg）专用名：戈瑞（Gray）,符号：Gy辐射防护的量及其单位第25页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三吸收剂量的专用单位：拉德（rad）表示电离辐射授与1克受照物质的平均辐射能量为100尔格（erg）。

1rad=100erg/g=0.01J/Kg

单位换算：1Gy＝100rad

＝1cGy吸收剂量适用于任何电离辐射和任何物质，但在提到吸收剂量时，必须要指明是那种辐射对何种物质造成的吸收剂量。辐射防护的量及其单位第26页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三表6-2ICRP建议的剂量限值GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》应用对象剂量限值职业照射公众照射1.有效剂量20mSv·a-11mSv·a-1

在规定的5年内平均）2.年剂量当量

眼晶体150mSv15mSv皮肤500mSv50mSv手和足500mSv--孕妇的腹部表面孕妇的放射性物质摄入量2mSv/全孕期(怀孕后)1/20ALI*

第27页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

对个人剂量限值的说明：该剂量限值适用于在规定期间内外照射引起的剂量和在同一期间内摄入所致的待积剂量的和。为确认是否遵守剂量限值，应利用规定期间内贯穿辐射所致的外照射个人剂量当量与同一期间内摄入的放射性物质所致的待积有效剂量的和（可以查GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准）。而前面计算有效剂量E时，考虑的只是外照射的情况，因为绝大多数情况下只有外照射。二者都是不可接受的下限值，而不是可以接受的上限值。第28页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

时间防护距离防护屏蔽防护2.辐射防护的基本方法第29页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三二、工业辐射装置工作原理及防护（一）工业探伤机工作原理及辐射安全防护（二）同位素仪表工作原理及辐射安全防护

第30页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三（一）工业探伤机工作原理及辐射安全防护在施工中，用于检测探伤用的一般都是移动式的。第31页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三χ射线探伤32第32页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三三个主要部件：

X线管控制板高压电缆X射线探伤设备第33页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三伽马探伤装置第34页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三35

“S”通道型探伤机结构原理美国铱-192880型焊接屏蔽容器S型钛合金管源辫柱塞锁锁结构贫铀屏蔽出口遥控连接器导向管连接器2.设备结构原理第35页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三36源导向管出口屏蔽锁结构遥控手柄控制缆探伤装置源辫密封源第36页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三

（二）移动式探伤的辐射安全防护

移动式探伤包括x探伤和γ探伤。

移动式探伤的特点:

没有固定的作业场所和屏蔽防护设施，工作人员只能通过增加操纵距离、利用地形地物屏蔽和缩短照射时间来达到防护的目的。此外，从事γ射线探伤时，必须注意放射源的安全运输和妥善保管。γ探伤机中的放射源多为Ⅱ类和Ⅲ类放射源。第37页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三辐射防护的量及其单位第38页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三1.距离防护对于职业工作人员，应尽可能增大与辐射源的距离，可采用远距离控制操作、使用长柄器械等。为了保证公众的安全，进行探伤作业前，必须先将工作场所划分为控制区和监督区，并设置警戒线和标志，设置明显的警告标识。探伤时间一般选在晚上为宜。在人员密集或来往频繁地区应设专人负责警戒，以防无关人员进入辐射现场。

第39页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三(2)监督区的确定取监督区空气比释动能率为2.5μGy/h。在实施探伤前必须根据作业条件划分出控制区和监督区，并在各自的边界上设置电离辐射警告标志。第40页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三现场警示区域标识第41页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三2.屏蔽防护

一般屏蔽方式：采用简易屏障如铅防护屏、铅堡等进行防护。也可利用地形地物如钢板、墙体、工件等屏蔽。

γ射线探伤现场不可忽视的屏蔽：

注意在其上方工作的吊车司机、维修工和其它人员的安全，以及向天空散射对相临地区的影响，必要时也应给予屏蔽。第42页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三3.时间防护

不能采取远距离操作和屏蔽措施时，防护的办法是缩短或限制操作时间。时间防护措施：操作必须十分熟练准确；照射前做好全部准备工作。

第43页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三(二)同位素仪表的辐射安全防护同位素仪表也称核辐射式检测仪表。它包括利用放射性同位素做放射源的各种检测和控制仪表。如放射性同位素厚度仪、料位计、密度计等。由于放射源能发射出α、β、γ等射线，因此，必须加强同位素仪表的放射防护。

核检测仪表所用放射源多为Ⅳ类和Ⅴ类放射源。第44页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三通常一个或多个仪器和探测器被用作“开/关”，用来控制料箱或料斗中物料的位置等，大、厚壁容器可能使用GBq的60Co

。物位测量仪LevelGauges高位探测器Highleveldetector低位探测器Lowleveldetector源Sources第45页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三固定核子测量－－料位计第46页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三2.使用同位素仪表的安全防护

同位素仪表的组成：一般由放射源、探测器、电信号变换器和显示装置等四部分组成。放射源是这种仪表的重要组成部分。

(１)对放射源外防护铅罐的要求铅罐：放射源的防护容器对γ射线起屏蔽防护作用，同时也对内防护容器起保护作用。外防护容器一般用铅、铁或铅铁混合物等材料制成，俗称铅罐。第47页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三对铅罐的要求：一般要求有足够的厚度，照射孔的大小要适当。距源铅罐1米处的照射量率小于100μR/h；

在开箱时，要求小心观察铅罐开关。有开关的铅罐，应当配锁，以保证安全。第48页，讲稿共55页，2023年5月2日，星期三(2)含密封源仪表的贮存要求：建立密封源台帐明细，制定出入库登记制度，要定期清点放射源。根据放射源情况，设计可靠的