1、1,輻射安全與防護(hù)基礎(chǔ)知識 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,2,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,內(nèi) 容 提 要,3,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,一. 原子核與放射性,4,核力是短程強(qiáng)作用力 電磁力,原 子半徑 10-10 m 原子核半徑 10-14 m,一. 原子核與放射性,現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu),5,具有確定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核稱做核素,穩(wěn)定核素和不穩(wěn)定核素,核素及符號表示,一. 原子核與放射性,1個,1個,3個,6,核技術(shù)基礎(chǔ)知識,核的自發(fā)變化過程 放出粒子變?yōu)樾潞?能級躍遷放出粒子,核衰變與放射性,一. 原子核與放射性,7, 衰變：,原子核自

2、發(fā)地放射出 或 等粒子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為核衰變。, 衰變：, 衰變：,（+ ）,（- ）, 躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子核向基態(tài)或較低激發(fā)態(tài)躍遷。,（EC）,核衰變,8,核技術(shù)基礎(chǔ)知識,紅外光,x射線,內(nèi)層電子能級的躍遷,紫外光可見光,原子和分子外層電子能級躍遷,微波,無線電波,分子振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷,分子轉(zhuǎn)動能級及電子自旋能級躍遷,原子核自旋能級躍遷,電磁輻射與能級躍遷,電磁輻射與能級躍遷,一. 原子核與放射性,9,核技術(shù)基礎(chǔ)知識,電磁輻射譜,一. 原子核與放射性,電磁波,微波,紅外線,可見光,紫外線,X射線,射線,10,11,N0: (t=0)時放射性原子核的數(shù)目 N: 經(jīng)過t時間后未發(fā)生衰變的放

3、射性原子核數(shù)目 : 放射性原子核衰變常數(shù)。大小只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無關(guān);數(shù)值越大衰變越快 T1/2 =(ln2)/ : 放射性原子核的半衰期,放射性核素衰變基本規(guī)律,一. 原子核與放射性,12,核輻射的來源,（1）宇宙射線 來自太陽系生星際的質(zhì)子、中子，電子，各種介子等高速粒子； （2）宇生放射性核素 射線與大氣層地表元素作用產(chǎn)生的3H 14C 7Be 22Na等； （3）原生放射性核素 地殼中自有的（A）鈾系、錒-鈾系，釷系衰變系列核素（B）40K 87Rb等無衰變系列的長壽命放射性核素；,（一）天然放射性 （二）人工放射性,13,核輻射的來源,（1）核設(shè)施 反應(yīng)堆，核燃料循環(huán)

4、設(shè)施 （2）核技術(shù)應(yīng)用 密封源(中子)，非密封源（131I、99Tc、18F、35S、89Sr 99Mo），射線裝置（X射線，加速器，中子發(fā)生器）,（一）天然放射性 （二）人工放射性,14,核技術(shù)基礎(chǔ)知識,核反應(yīng),中子引起 235U裂變,H 原子核聚變 H 的燃燒,核與核或粒子相互作用生成新核并放出能量和粒子,n + 14N 14C + p,核反應(yīng)與能量釋放,一. 原子核與放射性,釋放巨大的能量：一公斤鈾-235相當(dāng)2500噸煤，2萬噸TNT炸藥,15,This fusion releases 17.6 MeV of energy.,This fission releases 200 MeV

5、of energy.,聚變,裂變,一個鈾-235核參與裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量,一個氚-3核參與聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量,16,核技術(shù)基礎(chǔ)知識,核技術(shù)基礎(chǔ)知識,原子核的貢獻(xiàn),巨大的能量,強(qiáng)有力的射線,核技術(shù),核能工程,原子核的貢獻(xiàn),一. 原子核與放射性,17,輻照裝置,濕式貯源輻照裝置全景圖,干式貯源輻照裝置全景圖,18,固定源室干法貯源輻照裝置,第 類 濕法貯源水下輻照裝置,19,輻照裝置,20,鉆井測量,密封源241Am-Be 、137Cs 、運(yùn)輸容器,21, 遠(yuǎn)距放射治療裝置,放療機(jī)距患者有一定的距離(大于0.5m)，將處于機(jī)器中的射線源發(fā)射出來的射線束對準(zhǔn)病人進(jìn)行照射，發(fā)射的電離輻射從人體外部

6、照射腫瘤部位施行治療,22,刀（立體定向放射治療裝置）,鈷-60發(fā)出的伽瑪射線幾何聚焦，集中射于病灶，一次性、致死性的摧毀靶點(diǎn)內(nèi)的組織,23,相 機(jī),探測人體內(nèi)放射性核素發(fā)射出的光子，經(jīng) 發(fā)現(xiàn)放射性藥物在正常與異常組織器官的不同反映 對臟器中放射性核素的分布進(jìn)行一次成像和連續(xù)動態(tài)觀察。,24,SPECT 單光子發(fā)射計算機(jī)斷層掃描裝置,獲得人體內(nèi)放射性核素的三維立體分布圖像，探頭可以圍繞病人某一臟器進(jìn)行360旋轉(zhuǎn)的相機(jī),25,醫(yī)用直線加速器,26,醫(yī)用回旋加速器,工業(yè)回旋加速器,回旋加速器,回旋加速器生產(chǎn)正電子示蹤劑的基礎(chǔ)理念就是利用P/N(質(zhì)子/中子)反應(yīng),用高能量的質(zhì)子轟擊靶原子核,將其中一

7、個中子擊出,質(zhì)子留下,形成半衰期很短的新原子核。,27,醫(yī)用X射線管,28,工業(yè)用 探傷機(jī),29,固定核子測量料位計,30,固定核子測量厚度測量儀,31,镅-241濕度儀,紙張密度儀,32,33,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,34,常 見 的 核 輻 射 粒 子,帶電粒子： p,非帶電粒子：x n,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,核 輻 射 粒 子,35,電離輻射,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,核輻射粒子的能量傳遞,直接電離輻射作用: 帶電粒子把能量傳遞給物質(zhì),引起物質(zhì)的某些物理、化學(xué)、生物效應(yīng)。,間接電離輻射作用: 非帶電粒子最級也是通過它們在相相互作用

8、過程中產(chǎn)生的帶電粒子來實現(xiàn)能量的傳遞。,36,帶電粒子種類,重帶電粒子： 粒子、質(zhì)子、介子,電子：射線、電子,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,37,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,38,軔致輻射,原子核,高速帶電粒子通過原子核附近時，受到原子核庫侖電場的作用而急劇減速，一部分能量以光子的形式輻射出來，這種輻射稱為韌致輻射。,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,39,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)相互作用的過程：,核反應(yīng),40,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用,切倫科

9、夫輻射 高速帶電粒子在非真空的透明介質(zhì)中穿行(粒子速度大于光在這種介質(zhì)中的相速度) 激發(fā)出電磁波,鈷-60工業(yè)輻照裝置的切倫科夫輻射 反應(yīng)堆的切倫科夫輻射,41,三種作用效應(yīng) 光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng) 電子對效應(yīng) 產(chǎn)生次級電子,電離效應(yīng) 次級電子使 物質(zhì)原子電離,射線,第 1 步 初級作用,第 2 步 次級作用, 射線與物質(zhì)的作用過程分兩步,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用, 射線與物質(zhì)的相互作用,42,自由電子,作用機(jī)制 光子同(整個)原子作用把自己的全部能量傳遞給原子的某個束縛電子,殼層中某一束縛電子獲得動能克服原子束縛跑出來,成為自由電子，光子本身消失了。 + A A* + e- （光電子）,原

10、子,受激原子,光電效應(yīng),二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,核 輻 射 粒 子,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用, 射線與物質(zhì)的相互作用,43,當(dāng) 光子與物質(zhì)原子中的一個電子發(fā)生彈性相撞時，將部分能量傳給電子，電子獲得能量后脫離原子而運(yùn)動，而使物質(zhì)電離，該電子稱康普頓電子。光子本身能量減少又改變了運(yùn)動方向。當(dāng)光子的能量為0.5-1.0MeV時，該效應(yīng)比較明顯。,康普頓散射效應(yīng),二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用, 射線與物質(zhì)的相互作用,44,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用, 射線與物質(zhì)的相互作用,能量1.02 MeV 的射線與原子核作用可能產(chǎn)生一對正-負(fù)電子。,M M + e+ + e- 1.02 MeV me

11、 (0.511MeV) me (0.511MeV) 基本條件： 射線能量 E 1.02 MeV 為什麼？,能量轉(zhuǎn)化成質(zhì)量 M = E /C2,電子對效應(yīng),45,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用, 射線與物質(zhì)的相互作用,射線通過介質(zhì)時光子的數(shù)量隨物質(zhì)厚度增加而減少, 射線強(qiáng)度服從指數(shù)衰減規(guī)律。,I(x) = I0 e-x,厚 度 X,I0, 射線的吸收,I, 指數(shù)衰減因子 線性吸收系數(shù) 射線能量高值小 原子序數(shù)高值大,46,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,中子與物質(zhì)的相互作用,中子不帶電不能直接使原子電離 但中子容易進(jìn)入原子核內(nèi) 同原子核發(fā)生作用引起核反應(yīng),例1-中子與 H 原子核的彈性碰撞 第一步：

12、核反應(yīng)產(chǎn)生載能帶電粒子 n + H n + p 傳遞能量 質(zhì)子跑出來 中子被慢化 第二步： 質(zhì)子引起物質(zhì)電離 慢化劑 輕水(1H2O) 重水(2D2O),中子與物質(zhì)的作用過程分兩步,n,H,n,n,p電離物質(zhì),2,1,47,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,中子與物質(zhì)的相互作用,例2- 中子核反應(yīng)( n,p) n + 14N 14C + p 第一步 核反應(yīng)產(chǎn)生質(zhì)子 第二步 質(zhì)子對物質(zhì)產(chǎn)生電離作用,n,p電離物質(zhì),14N,14C,1,2,p,中子不帶電不能直接使原子電離 但中子容易進(jìn)入原子核內(nèi) 同原子核發(fā)生作用引起核反應(yīng),中子與物質(zhì)的作用過程分兩步,proton,48,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,

13、核輻射電離及穿透物質(zhì)的能力,對物質(zhì)電離作用的比較,比電離：單位路程上的離子對數(shù)目,49,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,核輻射電離及穿透物質(zhì)的能力, 1 頁 60頁/本,鉛,地 下 1-2 米深,鉛室,n,4580本,中子源,1 MeV 的粒子穿透物質(zhì)能力,50,二. 核輻射與物質(zhì)的相互作用,核輻射電離及穿透物質(zhì)的能力, 射線穿透人體皮膚情況,51,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,三. 輻射量和單位,52,三. 輻射量和單位,國際輻射單位與測量委員會 (International Commission on Radiation Units and Measurements, ICRU),

14、1975年 國際單位制單位(SI),1984年 中華人民共和國法定計量單位,專用單位仍見使用,53,三. 輻射量和單位,輻射場的量及其單位,放射性活度 (activity, A),定義：放射性核素在單位時間(dt)內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目(dN),A = dN/dt,單位： 法定單位： 貝可(Bq) 1Bq=1s-1 專用單位： 居里(Ci) 1Ci = 3.71010Bq 1mCi =10-3Ci 1Ci =10-3mCi =10-6Ci 儀器常用單位： dps = disintegration per second 每秒鐘衰變數(shù) cps = counts per second,54,三. 輻射量

15、和單位,輻射場的量及其單位,比放射性活度,定義： 單位質(zhì)量或體積中放射性核素的放射性活度。 單位： Bq/kg; Bq/m3; Bq/l,放射性活度與質(zhì)量的關(guān)系： A = N = 0.693/T1/2(Q/M) NA Q: 以克為單位的質(zhì)量（g) M: 摩爾質(zhì)量 NA: 阿伏伽德羅常數(shù)=6.021023 mol-1,55,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,輻射效應(yīng)的發(fā)生幾率或嚴(yán)重程度，在很大程度上取決于輻射能量在物質(zhì)中沉積的數(shù)量與分布。 現(xiàn)為了定量地描述輻射對人體作用的生物效應(yīng)，在輻射劑量與輻射防護(hù)領(lǐng)域中引入若干物理量。 目前仍然使用宏觀量。 照射量 吸收劑量,56,三. 輻射量和單位

16、,輻射劑量的量及其單位,定義：光子(,-ray)在單位質(zhì)量(dm)空氣中釋放出來的所有正負(fù)電子被阻止在空氣中時，產(chǎn)生的同一符號的離子的總電荷量(dQ)。,單位： SI: 庫倫 / 千克 Ckg-1 專用單位: 倫琴 R 1R = 2.5810-4 Ckg-1,在1倫琴X射線照射下，0.001293克空氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1立方厘米空氣的質(zhì)量）中釋放出來的次級電子，在空氣中總共產(chǎn)生電量各為1靜電單位的正離子和負(fù)離子。,照射量(exposure, X),57,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,照射量率(exposure rate),定義： 單位時間(dt)內(nèi)的照射量(dX)。,單位： Ckg-

17、1s-1 Rs-1;,58,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,照射量率與放射性活度的關(guān)系,：照射量率常數(shù) ，取決于自身的衰變特性（光子的數(shù)目和能量），恒等于活度A=1mCi, 距離R=1m處的照射量率?？刹楸淼贸觥?對于點(diǎn)源：,59,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,60,照射量這個概念，不能用于所有的射線，只適用于X或射線對空氣的效應(yīng)。 由于測量所要求的電子平衡條件難以實現(xiàn)，它只適用于光子能量大約在幾keV到3MeV之間的X或射線。 照射量不能作為劑量的度量單位，這是因為當(dāng)X或射線與物質(zhì)相互作用時，倫琴單位的定義不能正確反應(yīng)被照射物質(zhì)實際吸收輻射能量的客觀規(guī)律。當(dāng)能量相同的X

18、射線與物質(zhì)相互作用時，物質(zhì)的種類不同，吸收的輻射能量也不同。,照射量概念的應(yīng)用條件,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,61,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,吸收劑量 (absorbed dose, D),定義：電離輻射授予某一體積元中物質(zhì)的平均能量除以該體積元中物質(zhì)的質(zhì)量的商,單位： 法定單位：戈瑞，Gy 1Gy=1JKg-1 專用單位：拉德，Rad 1Rad10-2Gy,吸收劑量D的使用條件： 對所有射線適用 適用于所有介質(zhì) 針對“點(diǎn)”的概念,授與能,62,三. 輻射量和單位,輻射劑量的量及其單位,吸收劑量與照射量的關(guān)系,條件：帶電粒子平衡,處于空氣中同一點(diǎn)所求的組織（或物

19、質(zhì)）中的吸收劑量（戈）,空氣中同一點(diǎn)的吸收劑量（戈）,空氣中同一點(diǎn)X或射線的照射量（倫琴）,照射量單位： SI: 庫倫 / 千克 Ckg-1 1R = 2.5810-4 Ckg-1,63,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,1 與個體相關(guān)的輻射量 （1）當(dāng)量劑量 （2）有效劑量 （3）待積當(dāng)量劑量與待積有效劑量,2 與群體相關(guān)的輻射量 （1）集體當(dāng)量劑量 （2）集體有效劑量,64,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,定義：組織或器官的當(dāng)量劑量是此組織或器官的平均吸收劑量與輻射權(quán)重因子的乘積。,單位： 法定單位：西弗， Sv 1 Sv =1 JKg-1 專用單位：雷姆， rem 1r

20、em10-2Sv,WR - 輻射權(quán)重因子； DT,R - 器官、組織的平均劑量,當(dāng)量劑量(equivalent dose, HT),65,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,輻射權(quán)重因子(Radiation weighting factor, WR),數(shù)值上：依據(jù)輻射在低劑量率時誘發(fā)隨機(jī)效應(yīng)的相對生物效應(yīng)值選取的。 性 質(zhì)：表征射線種類，能量與生物效應(yīng)關(guān)系,為輻射防護(hù)目的，對吸收劑量乘以的因數(shù)，用以考慮不同類型的輻射對健康的相對危害效應(yīng)。,早期方法（ICRP26報告-1977）： 劑量當(dāng)量：H=DQN Q是輻射品質(zhì)因子 N是其他各種修正因子,66,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位

21、,輻射權(quán)重因子（WR）,67,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,有效劑量(effective dose, HE),定義：各組織或器官的當(dāng)量劑量（HT）與相應(yīng)的組織權(quán)重因子（WT）的乘積的總和。,意義：評價隨機(jī)效應(yīng)的危險度，使輻射防護(hù)走向定量化,WT組織T的權(quán)重因子； HT 器官或組織的當(dāng)量劑量,68,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,定義： WT代表組織T接受的照射所導(dǎo)致的隨機(jī)效應(yīng)的危險系數(shù)與全身受到均勻照射時的總危險系數(shù)的比值,表征組織或器官的輻射敏感性 反應(yīng)了在全身均勻受照下各該組織或器官對總危害的相對貢獻(xiàn)。,組織權(quán)重因子（tissue weighting factor,

22、WT),69,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,組織權(quán)重因子（ICRP 60）,70,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,當(dāng)量劑量 針對某個器官或組織，是平均值 有效劑量 針對全身而言，取平均值 輻射權(quán)重因子 描述輻射類型、能量的不同對生物效應(yīng)的影響 組織權(quán)重因子 描述不同器官、組織對全身總危害的貢獻(xiàn),概念理解,71,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,待積劑量(committed dose, HT;HE),成人T=50年；兒童T=70年,待積當(dāng)量劑量,待積有效劑量,是指個人單次攝入放射性物質(zhì)在此后50年內(nèi)(兒童70年)將要產(chǎn)生的累積劑量，它可以用來描述內(nèi)照射吸收劑量率在時

23、間上的分布隨著放射性核素的種類、形式、攝入方式以及它所結(jié)合的組織而變化的情況，是一個從內(nèi)照射危害角度考慮的量。,72,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,放射性物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的有效半衰期：,73,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,集體劑量（collective dose, ST; SE),意義：表征某一實踐對社會的總危害,定義：特定人群所受輻射照射的總劑量,集體當(dāng)量劑量：,集體有效劑量：,單位：人西弗,74,三. 輻射量和單位,輻射防護(hù)的量及其單位,有甲、乙2人，甲的骨表面接受0.3Sv的當(dāng)量劑量照射，而乙的骨表面接受0.2Sv的當(dāng)量劑量照射，同時肝臟又受到0.1Sv的照射，問哪個

24、人危險更大些？ 答：根據(jù)當(dāng)量劑量HT和組織權(quán)重因子WT值計算如下： He甲=0.010.3=0.003 Sv (骨表面WT=0.01) 甲相當(dāng)于全身均勻照射0.003Sv 的危險性 He乙=0.010.2+0.050.1=0.007 Sv (肝臟WT=0.05) 乙相當(dāng)于全身均勻照射0.007Sv的危險性。 顯然乙受到輻射的危害大于甲,【計算例題】,WT組織T的權(quán)重因子； HT 器官或組織的當(dāng)量劑量,75,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,四. 電離輻射對人體的危害,76,四. 電離輻射對人體的危害,電離輻射將能量傳遞給有機(jī)體引起的任何改變統(tǒng)稱為電離輻射生物學(xué)效應(yīng) （ionizing r

25、adiation biological effect） 電離輻射生物效應(yīng)的總和構(gòu)成電離輻射對人體的危害,77,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理,四. 電離輻射對人體的危害,電離輻射對生物大分子作用的基本原理,生物分子損傷是一切輻射生物效應(yīng)的物質(zhì)的基礎(chǔ)。 生物分子損傷與自由基生成密切相關(guān)。 自由基（free radical）是指一些獨(dú)立存在的、帶有一個或多個不成對電子的原子、分子、基團(tuán)或離子。 自由基最大特性是化學(xué)不穩(wěn)定性和高反應(yīng)性，壽命很短。 OH（氫氧自由基）的平均壽命為10-910-8s 生物分子自由基也多在10-610-4s之間,78,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理,四. 電離輻射對人體的危害,自由基

26、與疾病,電離輻射,79,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理,四. 電離輻射對人體的危害,生物分子自由基生成的兩種方式,直接作用：電離輻射直接引起靶分子電離和激發(fā)而發(fā)生物理化學(xué)變化，生成生物分子自由基。,間接作用：電離輻射作用于生物分子的周圍介質(zhì)（主要是水）生成水射解自由基，這些自由基再與生物分子發(fā)生物理化學(xué)變化生成生物分子自由基，稱次級自由基。,80,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理,四. 電離輻射對人體的危害,電離輻射對DNA的作用,DNA是細(xì)胞增殖、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。 DNA是引起細(xì)胞生化、生理改變的關(guān)鍵性物質(zhì)。 DNA是電離輻射作用的靶分子 電離輻射生物效應(yīng)主要是DNA的損傷所致,81,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和

27、機(jī)理,四. 電離輻射對人體的危害,DNA分子損傷過程,82,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理,四. 電離輻射對人體的危害,DNA分子損傷結(jié)果,DNA鏈斷裂（DNA molecular breakage）： 核苷酸鏈斷裂：由磷酸二酯鍵斷裂，脫氧核糖分子破壞，堿基破壞或脫落等所導(dǎo)致。 單鏈斷裂：雙鏈中一條鏈斷裂。單鏈斷裂尚可修復(fù)。 雙鏈斷裂（doublestrand breaks）：兩條鏈在同一處或相鄰?fù)鈹嗔眩２l(fā)氫鍵斷裂。雙鏈斷裂難以修復(fù)，是細(xì)胞死亡的重要原因。 DNA雙鏈對放射線最敏感，是輻射損傷的主要形式,83,電離輻射損傷生物效應(yīng)的演變過程,84,生物效應(yīng)產(chǎn)生的過程和機(jī)理,四. 電離輻射對人體的

28、危害,電離輻射生物效應(yīng)的演變過程,85,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,（一）輻射敏感性,生物種系 的區(qū)別 植物 動物 人 生物個體的不同 不同性別 男人 女人 不同年齡 幼年 少年 青年 成年 老年,妊娠早期婦女應(yīng)避免腹部受照射 輻射敏感性從幼年、少年、青年至成年依次降低 胚胎期有個關(guān)鍵時期，即受精后約經(jīng)38天，輻射敏感性最高,86,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,（一）輻射敏感性,同一個體的不同組織和器官的輻射敏感性不同,機(jī)體組織和細(xì)胞的放射性敏感性分類,87,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,（二）受照條件,射線種類與能量 用輻射權(quán)重因子（W

29、R）描述 照射方式 分為外照射和內(nèi)照射,對人體危害大小排列如下：,外照射,內(nèi)照射,88,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,（二）受照條件,劑量率和照射次數(shù),受照總劑量相同，小劑量的分散照射比一次大劑量率的急性照射造成的輻射損傷要小得多。,例如：一生50年全身均勻照射的累積劑量為2戈瑞（Gy）并不會發(fā)生輻射損傷，若一次急性照射劑量為2戈瑞（Gy）則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的軀體效應(yīng)，在臨床上表現(xiàn)為急性放射病。,進(jìn)行劑量控制時應(yīng)在盡可能低的劑量率水平下分散進(jìn)行,89,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,（二）受照條件,照射部位 照射部位不同 受照器官不同 效應(yīng)不同,特別注意腹部的防護(hù)

30、,例如：6 Sv(西弗) 照射全身可能引起致死，若照射手或足甚至不會發(fā)生明顯的臨床癥狀,在相同劑量和劑量率照射條件下，不同部件的輻射敏感性的高低依次為：,腹部，盆腔、頭部，胸部，四肢,90,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,照射面積,（二）受照條件,盡量避免大劑量的全身照射,在相同的劑量照射下，受照面積愈大，產(chǎn)生的效應(yīng)也愈大。,例如：6 Sv(西弗) 照射在幾平方厘米的面積上，僅引起皮膚暫時變紅，不會出現(xiàn)全身癥狀； 若照射面積增大到幾十平方厘米，就有惡心，頭痛癥狀出現(xiàn) 若照射面積達(dá)全身的1/3以上，就有致死的危險,91,生物效應(yīng)的影響因素,四. 電離輻射對人體的危害,（三）效應(yīng)劑

31、量關(guān)系,確定性效應(yīng)（deterministic effects）,有劑量閾值,效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量成正比,隨機(jī)性效應(yīng)(stochastic effects),無劑量閾值,發(fā)生幾率與劑量成正比,嚴(yán)重程度與劑量無關(guān),92,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,93,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,早期效應(yīng),94,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,日本東海村核臨界事故（99.09.30上午10點(diǎn)35分）,事故發(fā)生時的位置圖,O氏(17Gy)： 意識喪失、嘔吐、腹瀉、淋巴細(xì)胞數(shù) S氏(10Gy)： 20分鐘后感覺麻木、嘔吐、腹瀉,JCO公司的一座鈾轉(zhuǎn)化廠工

32、人違反操作程序，把富集度18.8%的鈾溶液（相當(dāng)于含16公斤鈾）直接倒入沉淀槽中。鈾操作量是臨界質(zhì)量（5.5公斤）的2.9倍。（沉淀槽容許的最大操作量限定為2.4公斤）。,臨界事故現(xiàn)場93名工作人員受到不同程度的外照射和中子照射。2人先后不治身亡。（其中1人于12月21日死亡）。,95,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,巴西戈亞尼亞 (1987.9.13) 銫-137放射性事故,一家私人放射治療研究所喬遷，將銫-137遠(yuǎn)距治療裝置留在原地，未通知主管部門。兩個清潔工進(jìn)入該建筑，將源組件從機(jī)器的輻射頭上拆下來帶回家拆卸，造成源盒破裂，產(chǎn)生污染。,96,電離輻射對人體的損傷,四.

33、電離輻射對人體的危害,銫-137遠(yuǎn)距治療裝置的放射源,源 2.5 cm直徑 1400 Ci, Cs-137 CsCl鹽 (粉末),97,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,98,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,巴西戈雅尼亞事故后果,人口1百萬 被監(jiān)測人數(shù)112,800 遭污染人數(shù) 衣服與鞋子120 皮膚和體內(nèi)151 輻射受傷28 住院20 造血功能障礙14 急性放射病8 一個月內(nèi)死亡人數(shù)4,人員傷亡,99,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,99,159棟房屋得到監(jiān)視，101棟房屋遭到污染 200人撤離其中41棟房屋 42棟房屋得到凈化，6棟被拆除

34、 58個不同的公共場所得到凈化，包括街道、商店、酒吧，以及64部車輛,巴西戈雅尼亞事故后果,100,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,巴西戈雅尼亞事故后果,估計有16克的Cs-137遭到被動釋放，產(chǎn)生40噸的放射性廢物 3800個金屬桶 (200公升) 1400個金屬箱 (5噸) 10個運(yùn)輸集裝箱 (32m3) 6套混凝土封裝,3500立方米的廢物！,101,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,巴西戈雅尼亞事故后果,最初響應(yīng)持續(xù)了6個月 花費(fèi)約2000-3500萬美元 730名工人參與凈化工作 該城經(jīng)過10年才恢復(fù)到事故前的經(jīng)濟(jì)水平,經(jīng)濟(jì)損失,102,電離輻射對人

35、體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,只是時間問題，不是會不會發(fā)生的問題,1987伊拉克試驗 1995在莫斯科的公園內(nèi)發(fā)現(xiàn)輻射散布裝置 1998車臣：裝填了放射性物質(zhì)的地雷 2002Jose Padilla發(fā)現(xiàn)使用輻射散布裝置的計劃 2003“基地”組織在阿富汗的計劃制造輻射散布裝置 2004在倫敦發(fā)現(xiàn)大量的镅241庫存,使用放射源的恐怖行動可否發(fā)生 ？,103,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,遺傳效應(yīng),由生殖細(xì)胞的變異引起,從生物體受照到顯現(xiàn)出遺傳效應(yīng)之間相隔的時間過長（超過了生物體壽命，有時甚至為壽命的數(shù)倍，即幾個世代）,迄今沒有人類資料肯定輻射所致遺傳效應(yīng)的發(fā)生，但不容

36、忽視,廣島、長崎原子彈爆炸的受害者 核工業(yè)事故污染地區(qū) 高本底地區(qū)及接受醫(yī)療照射的人群,資料主要來源：,104,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,晚期效應(yīng),慢性效應(yīng)：受照后幾個月、幾年、幾十年或直至終生才發(fā)生。包括軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)。 發(fā)生情形：急性照射恢復(fù)后 長期接受超劑量限值水平的低劑量照射 可能效應(yīng)：癌癥、白血病 壽命縮短(尚無直接人類資料證明) 效應(yīng)-劑量關(guān)系：隨機(jī)性效應(yīng),105,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,晚期效應(yīng),日本原子彈爆炸受害者腫瘤發(fā)生率隨時間的變化,0,10年,20年,30年,40年,白血病,白血病之外的腫瘤,2年,最小潛伏期,106,

37、電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,晚期效應(yīng),輻射致癌的潛伏期 ICRP Publ. 60(1990),107,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,晚期效應(yīng)甲狀腺癌,甲狀腺癌發(fā)生率隨受照劑量增長而增長，且女性高于男性,廣島、長崎距原子彈爆心投影點(diǎn)2000米內(nèi)男女甲狀腺癌發(fā)生率,108,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,放射性燒傷,109,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,放射性燒傷,110,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,輻照裝置事故,111,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,工業(yè)探傷事故,112,電

38、離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,事故后果,113,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,事故后果,114,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,事故后果,115,電離輻射對人體的損傷,四. 電離輻射對人體的危害,事故后果,116,國家環(huán)保部“輻射安全與防護(hù)” 培訓(xùn)專用,五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,117,輻射防護(hù)的基本原則,（1）實踐的正當(dāng)化 （justification of practice）,為了防止不必要的照射，在引進(jìn)伴有電離輻射的任何實踐之前，都必須經(jīng)過論證，進(jìn)行代價利益分析，判斷其所致的電離輻射危害同社會和個人從中獲得的利益相比，是否是可以

39、接受的。只有在確認(rèn)某實踐可以帶來凈利益時才能導(dǎo)入。,118,（2）防護(hù)的最優(yōu)化 （optimization of radiation protection）,盡量減少輻射照射所致的健康危害，在考慮社會和經(jīng)濟(jì)因素之后，保證個人的受照劑量、受照人數(shù)、受照機(jī)會全部保持在可以合理做到的盡量低的水平。 (ALARA principle, as low as reasonably achievable) 可合理做到的盡量低的原則,119,A)基本限值：有效劑量限值 B)導(dǎo)出限值 C)管理限值 D)參考水平,（3）劑量限值（dose limits）,120,有效劑量限值,劑量限值為內(nèi)外照射之和，但不包括天然

40、本底照射和醫(yī)療照射,121,導(dǎo)出限值,年攝入量限值（annual limit on intake， ALI ） 用于內(nèi)照射，通過待積劑量推算的攝入量限值,I：放射性核素的年攝入量，Bq； h T（50）：攝入單位活度放射性核素后組織T接受的待積當(dāng)量劑量，mSv/Bq,122,內(nèi)外混合照射：,E：外照射所致的年有效劑量，mSv； Ij ：放射性核素j的年攝入量，Bq； （ALI）j：放射性核素j的年攝入量限值，Bq,123,濃度限值：導(dǎo)出空氣濃度（derived air concentration, DAC) 工作場所空氣中放射性濃度限值,呼吸率：0.02m3/min； 年工作50周，每周工作4

41、0小時， 年總工作時間：2000小時 年呼入空氣量： 0.02m3/min2000h60min=2.4103m3 DAC = ALI/ 2.4103 DAC單位：Bq/m3,124,表面污染限值：,表面污染導(dǎo)出限值（Bq/cm2）,125,管理限值（authorized limit),為了管理的目的，由主管部門或企業(yè)負(fù)責(zé)人根據(jù)輻射防護(hù)最優(yōu)化的原則制定的限值。 通常嚴(yán)于基本限值。,甲種工作條件：年劑量有可能15mSv 乙種工作條件：5mSv HE 15mSv 丙種工作條件： HE 5mSv,126,參考水平（reference levels）,不是限值，是為決定采取某行動而規(guī)定的水平,記錄水平(

42、recording levels): 超過此值的結(jié)果應(yīng)予以記錄、存檔。,調(diào)查水平(investigation levels): 超過此值時應(yīng)對其原因進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,干預(yù)水平(intervention levels): 超過此值時則應(yīng)采取相應(yīng)的措施（隱蔽、撤離）,127,外照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,外照射防護(hù)的根本目的 控制體外輻射源對人體的照射，把照射水平控制在可以合理做到的盡可能低的水平。,基本原則 盡量減少或避免射線從外部對人體的照射，使之所受照射不超過國家規(guī)定的劑量限值。,128,外照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,外照射防護(hù)的基本方法 外照射防護(hù)三要素：時間防護(hù)、距離

43、防護(hù)、屏蔽防護(hù),129,外照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,時間防護(hù)法：累積劑量與受照時間成正比 減少接觸輻射源時間,1/10 停留時間,1/100 停留時間,減少受照時間,130,外照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,距離防護(hù)法：劑量率與距離的平方成反比 增大與放射源的距離,101/2 倍源距離,10 倍源距離,增大受照距離,131,外照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,屏蔽防護(hù)法：輻射強(qiáng)度貫穿物質(zhì)指數(shù)減弱 人與放射源之間設(shè)置屏蔽,1/10 減弱厚度,1/100減弱厚度,設(shè)置輻射屏蔽,132,內(nèi)照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,內(nèi)照射防護(hù)的基本原則： 建立規(guī)章制度； 采取

44、有效措施； 阻斷放射性物質(zhì)進(jìn)入人體； 最優(yōu)化原則,133,內(nèi)照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,防止放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi),134,內(nèi)照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,防止放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)包容,密閉包容就是把可能成為污染源的放射性物質(zhì)存放在密閉的容器中或者在密閉的手套箱或熱室中進(jìn)行操作，使之與工作場所的空氣隔絕。 工作場所分區(qū)控制也是一種廣泛意義上的包容。,135,內(nèi)照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,防止放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)隔離,就是分隔 根據(jù)放射性核素毒性、操作量、操作方式等 將工作場所進(jìn)行分級、分區(qū)管理,136,內(nèi)照射防護(hù),五. 電離輻射防護(hù)的一般方法,防止放射性物質(zhì)經(jīng)呼吸道進(jìn)入體內(nèi)隔離,（