辐射生物安全培训学习课件.ppt
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1、辐射生物安全辐射生物安全实验核医学实验核医学n放射性示踪技术放射性示踪技术n核素分子探针核素分子探针n体外分析体外分析n放射自显影放射自显影n核素分子影像核素分子影像nn70%以上的医学研究以上的医学研究内容内容n辐射相关的基本概念辐射相关的基本概念n辐射的应用与危害辐射的应用与危害n辐射效应辐射效应n辐射防护常用计量单位辐射防护常用计量单位n辐射防护原则辐射防护原则n实验室放射性核素使用规程实验室放射性核素使用规程n辐射应急与国民安全素养辐射应急与国民安全素养与辐射相关的基本概念与辐射相关的基本概念n辐射辐射(radiation)由某些由某些物质或装置物质或装置发发射射线的过程射射线的过程n
2、辐射源辐射源(radiation source)通过发射电通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体射的一切物质或实体n电离辐射电离辐射(ionizing radiation)能在物质能在物质中产生离子对的辐射中产生离子对的辐射2022年8月18日星期四程木华 2011年制作核核 素素v原子核原子核由质子和中子(统称由质子和中子(统称核子核子,Nucleon,Nucleon)组成。)组成。v元素元素指凡质子数相同的原子指凡质子数相同的原子为一种元素。为一种元素。A A代表原代表原子的质量子的质量数,原子数,原子结构简便结构简便表达:表达:A
3、 AX,X,如如131131I I2022年8月18日星期四程木华 2011年制作核核 素素v 核素(核素(Nuclide)Nuclide)指核内质子数、中子数、核指核内质子数、中子数、核能完全相同的一类原子。能完全相同的一类原子。v 同位素同位素指具有相同质子数、但中子数及质量指具有相同质子数、但中子数及质量数不同的核素。它们在周期表中同一位置。数不同的核素。它们在周期表中同一位置。2022年8月18日星期四程木华 2011年制作核核 素素v 同质异能素同质异能素指两个核素质子数指两个核素质子数和中子数都相同,而能量状态和中子数都相同,而能量状态不同的核素。不同的核素。v 稳定性核素稳定性核
4、素是指原子核稳定的是指原子核稳定的核素,在没有外来因素干扰时,核素,在没有外来因素干扰时,不容易发生核内成分或能级的不容易发生核内成分或能级的变化。变化。v 放射性核素放射性核素是原子核不稳定的是原子核不稳定的核素,由于中子与质子比例失核素,由于中子与质子比例失衡,容易发生核内成分或能级衡,容易发生核内成分或能级的变化。的变化。与辐射相关的基本概念与辐射相关的基本概念n放射性核素与核衰变放射性核素与核衰变(radioactive nuclide&decay)自发地自发地发生核内发生核内成分成分或或能态能态改变而转变为另外改变而转变为另外一种核素,同时释放出一种核素,同时释放出射线射线的核素为放
5、射性核的核素为放射性核素素,此过程为核衰变此过程为核衰变.衰变类型:衰变类型:,,衰变衰变,放射线的性质放射线的性质n粒子(氦核);n粒子(电子);n射线(光子)nX射线(光子)n穿透力穿透力:、X射线粒子粒子n电离能力电离能力:粒子粒子、X射线与辐射相关的基本概念与辐射相关的基本概念n放射性活度放射性活度(radioactivity,A)单位时间内发生衰变的次数单位时间内发生衰变的次数:At=A0e-t=A0e-0.693/T t单位单位Bq:放射性核素在:放射性核素在1 1秒内发生秒内发生1 1次核衰变次核衰变旧单位旧单位:居里居里(Ci)1Ci=3.71010Bq=37GBq 1mCi(
6、毫居里)(毫居里)=3.7107Bq=37MBq 1uCi(微居里)(微居里)=3.7104Bq=37kBq 1Bq=2.70310-11Ci与辐射相关的基本概念与辐射相关的基本概念n半衰期半衰期(half-life,T1/2)放射性核素衰变其原有核素一半所需时间放射性核素衰变其原有核素一半所需时间(3H:T1/2=12.35;14C:T1/2=5730a;32P:T1/2=14.28d;125I:T1/2=60d)ndpm&cpm dpm:核素每分钟衰变数核素每分钟衰变数(1uCi=2.22106dpm)cpm:仪器每分钟计数率仪器每分钟计数率 cpm/dpm100%=E(仪器测量效率)(仪
7、器测量效率)与辐射相关的基本概念与辐射相关的基本概念n比活度比活度(specific activity)单位质量的放射性活度单位质量的放射性活度(40Ci/mmol,1.5TBq/mmol)n放射性浓度放射性浓度(radioactive concentration)单位体积溶液中的放射性活度单位体积溶液中的放射性活度(1mCi/ml)n放射化学纯度放射化学纯度(radiochemical purity)放射性标记化合物的放射性活度占该样品的放射性标记化合物的放射性活度占该样品的总放射性活度的百分比。总放射性活度的百分比。辐射危害辐射危害二十世纪核辐射事件二十世纪核辐射事件n利特维年科事件利特维
8、年科事件 2006年年11月月1日日,43岁的亚历山大岁的亚历山大利特维利特维年科年科,因身体不适住进医院。此后他不断呕吐因身体不适住进医院。此后他不断呕吐,大量脱发大量脱发,检检查表明查表明,中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤害害,于当月于当月23日晚不治身亡。日晚不治身亡。检查尿液发现放射性核素钋检查尿液发现放射性核素钋-210的含量极高。的含量极高。n210Po:1898居里夫妇在处理铀矿居里夫妇在处理铀矿时发现一种新元素时发现一种新元素,为了纪念居里为了纪念居里夫人的祖国波兰夫人的祖国波兰,他们把这种新元他们把这种新元素定名为钋素定名为
9、钋(拉丁文拉丁文:Polonium)。在元素周期表内的原子序数为在元素周期表内的原子序数为84,是银白色的金属。现已知道钋有是银白色的金属。现已知道钋有25个同位素个同位素,均有放射性均有放射性,钋钋-210是是其中的一个核素其中的一个核素,也称为镭也称为镭F(RaF,、T1/2138d)辐射危害辐射危害二十世纪核辐射事件二十世纪核辐射事件n巴西铯巴西铯-137丢失事故丢失事故 1987年年9月巴西发生一起放射源铯月巴西发生一起放射源铯-137(137Cs,、T1/230.17a)丢失事故丢失事故,当局对公众和城市环境采取干当局对公众和城市环境采取干预措施。预措施。7个地区被隔离个地区被隔离,
10、42个家庭被撤离个家庭被撤离,6家建筑家建筑物被拆毁物被拆毁,对对58个公共场所去除放射性污染个公共场所去除放射性污染,49人需人需要治疗要治疗,28人有局部辐射损伤人有局部辐射损伤,20人住院人住院,4人死亡。人死亡。112000个居民去医疗机构要求检查有无受到铯个居民去医疗机构要求检查有无受到铯-137污染。应急处理持续了污染。应急处理持续了6个月个月,给巴西社会造成很大给巴西社会造成很大经济损失。经济损失。二十世纪核辐射事件二十世纪核辐射事件n切尔诺贝利核电站事故切尔诺贝利核电站事故 1986年年4月月26日日,前苏联发生的切尔诺贝前苏联发生的切尔诺贝利核电站事故利核电站事故,203人被
11、诊断为放射病,人被诊断为放射病,死亡人数达死亡人数达31人人,给当时苏联社会造成很给当时苏联社会造成很大损失大损失,受放射性核素污染地区的居民至受放射性核素污染地区的居民至今还生活在辐射危害的阴影中今还生活在辐射危害的阴影中日本福岛第一核电站核事故日本福岛第一核电站核事故n 2011.3.11日本福岛日因里氏日本福岛日因里氏9.0级强震级强震及海啸造成两座核电站的及海啸造成两座核电站的5个机组停转,个机组停转,日本政府为此已宣布日本政府为此已宣布 核能紧急事态核能紧急事态,并,并于于12日首次确认核电站出现泄漏,大批日首次确认核电站出现泄漏,大批居民被疏散。大量人员受到不同程度的居民被疏散。大
12、量人员受到不同程度的核辐射。核辐射。案例分析案例分析二十世纪核辐射事件二十世纪核辐射事件n1983年墨西哥年墨西哥60Co源丢失源丢失 在在华雷斯市华雷斯市,一个没有放射源许可证的单位将一个没有放射源许可证的单位将一枚废弃不用的一枚废弃不用的60Co放射源卖给了废品收购站放射源卖给了废品收购站,运输途中装内有运输途中装内有6010个个60Co粒的铅罐破裂粒的铅罐破裂,其其中中700粒不知去向粒不知去向,存留的存留的60Co粒被冶炼厂回炉粒被冶炼厂回炉制成了金属物品制成了金属物品,致使在销往墨西哥和美国等致使在销往墨西哥和美国等数千吨金属铸件、钢筋和铸铁板,几个铸造车数千吨金属铸件、钢筋和铸铁板
13、,几个铸造车间、街道、数以百计的房屋和金属制品受到污间、街道、数以百计的房屋和金属制品受到污染约有数千人受到照射染约有数千人受到照射n据不完全统计,从据不完全统计,从1945年年1985年,各年,各国发生的重要核事故国发生的重要核事故50起以上,其中临起以上,其中临界事故伤亡界事故伤亡60余人(死亡余人(死亡9人),全身人),全身外照射伤亡外照射伤亡90人以上(死亡人以上(死亡18人)。人)。二十世纪核辐射事件二十世纪核辐射事件辐射危害辐射危害n我国我国19501987年间年间29个省市自治个省市自治区发生大小核事故有区发生大小核事故有558起,不同起,不同程度的受照射人员程度的受照射人员21
14、66人,其中被人,其中被诊断为急性放射病者诊断为急性放射病者31人,亚急性人,亚急性放射性病放射性病3人,放射性皮肤烧伤人,放射性皮肤烧伤163人,放射反应人,放射反应9人。人。年代年代地点地点原原 因因受照人数受照人数(剂量)(剂量)性质或结果性质或结果19541954马绍尔马绍尔群岛群岛美国氢弹试验,核当量和风向估美国氢弹试验,核当量和风向估计错误,落下灰似雪片飘落计错误,落下灰似雪片飘落日本渔民日本渔民23人受照,人受照,1人人死亡死亡核试验污染事故核试验污染事故19611961英国英国驻英美军一架带有核弹头的驻英美军一架带有核弹头的F-F-100100战机在启动时引擎起火,原战机在启动
15、时引擎起火,原子弹被烧变形子弹被烧变形核武器潜在事故核武器潜在事故19631963安徽安徽6060CoCo源丢失被人检到源丢失被人检到6人(人(28Gy)67人(人(1Gy)放射源事故,死亡放射源事故,死亡2 2人人19721972武汉武汉6060CoCo治疗机源脱落治疗机源脱落1616天天20人(人(0.75Gy)放射源事故放射源事故19801980上海上海两次误入两次误入6060CoCo辐照室并停留辐照室并停留3030秒秒1(5.2Gy)放射事故,放射事故,1010年后死于白血病年后死于白血病19851985牡丹江牡丹江137137CsCs被取走转移被取走转移9人(人(815Gy)3 3人
16、患急性放射病人患急性放射病19891989湖南湖南料位计放射源(料位计放射源(137137CsCs)检修时掉)检修时掉入球磨机被粉碎,混入水泥出售入球磨机被粉碎,混入水泥出售不详不详该水泥用于水利建设该水泥用于水利建设19901990上海上海误入辐照室误入辐照室5人(人(25.2Gy)2人(人(1112Gy)死亡死亡2 2人人 典型核或放射突发事件举例典型核或放射突发事件举例 年代年代地点地点 原因原因受照人数受照人数(剂量剂量)性质或结果性质或结果19921992山西忻州山西忻州6060CoCo源丢失被人检到源丢失被人检到90余人余人死亡死亡3 3人人19941994重庆重庆自带自带1251
17、25I I放射源乘汽车,源丢失放射源乘汽车,源丢失不详不详造成恐慌造成恐慌19961996吉林市吉林市192192IrIr丢失被工人检到丢失被工人检到下肢下肢3.7kGy,全身全身10Gy残废残废19991999俄罗斯俄罗斯车臣恐怖分子警告用放射性物质车臣恐怖分子警告用放射性物质袭击俄政府目标袭击俄政府目标拟放射攻击事件拟放射攻击事件20002000柬埔寨柬埔寨3 3名越南人走私名越南人走私9.6Kg9.6Kg浓缩铀浓缩铀扩散核物质,被逮捕扩散核物质,被逮捕20002000日本日本在大阪地铁站释放在大阪地铁站释放125125I I物质物质恐怖活动,被逮捕恐怖活动,被逮捕20022002广州广州
18、假证明购买假证明购买192192IrIr放射源并安装在放射源并安装在屋顶天花板,通过施源器送入对屋顶天花板,通过施源器送入对方屋顶,报复伤人方屋顶,报复伤人7070余人余人报复伤人,罪犯判死缓报复伤人,罪犯判死缓2005200520082008重庆重庆美国美国192192IrIr密封源因卡源,锉刀修复后密封源因卡源,锉刀修复后192192IrIr粉末泄露粉末泄露卫星失控将落入地球卫星失控将落入地球污染医院环境污染医院环境导弹空中击落导弹空中击落典型核或放射突发事件举例典型核或放射突发事件举例 辐射的用途辐射的用途n医学:临床诊疗、基础研究医学:临床诊疗、基础研究n工业:工业:环境中的辐射环境中
19、的辐射n医用辐射医用辐射n天然本底天然本底n核电站核电站n其他其他(建材、微波建材、微波)环境中的辐射环境中的辐射环境中的辐射环境中的辐射医用辐射医用辐射学科分类学科分类电离辐射的医学应用电离辐射的医学应用临床核医学临床核医学放射肿瘤学放射肿瘤学传统传统数学化数学化诊断诊断治疗治疗远距放疗远距放疗近距放疗近距放疗透视透视摄影摄影造影造影断层断层XCTDSADRCR扫描机扫描机相机相机SPECTPET 敷贴敷贴腔内腔内插植插植放射性放射性药物药物射线射线X射线射线电子束电子束中子中子重粒子重粒子 后装腔内后装腔内组织间组织间 横技术横技术术中术中影像医学影像医学图像存储与传图像存储与传输系统输系
20、统介入放射学介入放射学超声成像超声成像磁共振成像磁共振成像辐辐射射源源电源性电源性辐射源辐射源物质性物质性辐射源辐射源60Co、241Am、137Cs、125I、90Sr等等开放性开放性辐射源辐射源密封性密封性辐射源辐射源射线型射线型辐射源辐射源复合型复合型辐射源辐射源3H、14C、89Sr、131I、99mTc等等X射线机、射线机、CT、电子直线加速器等、电子直线加速器等回旋加速器(回旋加速器(制造制造11C、13N、15O、18F)20分、分、10分、分、2分、分、109分分辐射危害辐射危害辐射效应辐射效应n电离辐射的生物学作用电离辐射的生物学作用 直接作用直接作用(direct effe
21、ct)射线粒子或光子射线粒子或光子 的能量被的能量被DNADNA或具有生物或具有生物功能的其他分子直接吸收,使生物分子发功能的其他分子直接吸收,使生物分子发生化学变化的效应。生化学变化的效应。辐射效应辐射效应n间接作用间接作用(indirect effect)当辐射的能量向生物分子传递当辐射的能量向生物分子传递时,通过扩散的离子及自由基时,通过扩散的离子及自由基起作用,并被生物分子所吸收起作用,并被生物分子所吸收而产生的生物学效应称为间接而产生的生物学效应称为间接作用。作用。H2O H,OH,H2,H2O+,H2O2,H3O+OH-生物大分子失活生物大分子失活基因突变基因突变染色体断裂染色体断
22、裂 辐射损伤的临床医学辐射损伤的临床医学n造血系统的损伤:造血系统的损伤:电离辐射致出血综合征电离辐射致出血综合征n免疫系统的损伤免疫系统的损伤 免疫抑制免疫抑制n消化系统损伤消化系统损伤辐射生物效应分类辐射生物效应分类n随机性效应随机性效应(stochastic effect):发生机:发生机率(而非其严重程度)与剂量的大小有关的率(而非其严重程度)与剂量的大小有关的效应。这种效应被认为不存在剂量的阈值,效应。这种效应被认为不存在剂量的阈值,如辐射致癌效应、遗传效应如辐射致癌效应、遗传效应辐射生物效应分类辐射生物效应分类n非随机性效应非随机性效应(non-stochastic effect)
23、或确或确定性定性效应效应):发生机率、效应的严重程度随:发生机率、效应的严重程度随剂量而变化的生物效应。这种效应存在剂量剂量而变化的生物效应。这种效应存在剂量的阈值。如眼晶体的白内障、造血功能障碍、的阈值。如眼晶体的白内障、造血功能障碍、皮肤的良性损伤等皮肤的良性损伤等辐射生物效应分类辐射生物效应分类辐射防护常用计量单位辐射防护常用计量单位n照射量照射量(exposure,SI)单位单位:库库 仑仑 千克千克-1-1(Ckg-1)或或伦琴伦琴Rn吸收剂量吸收剂量(adsorbed dose)单位单位:戈瑞(戈瑞(Gy,1Gy=1 Jkg-1)或拉德或拉德(rad),1Gy=100rad 辐射防
24、护常用计量单位辐射防护常用计量单位n当量剂量当量剂量(equivalent dose,HT,R)吸收剂量与辐射权重因数的乘积吸收剂量与辐射权重因数的乘积 HT,R=DT,R WR 专用名称叫希(沃特)(专用名称叫希(沃特)(Sievert,Sv)HT,R 辐射在组织或器官辐射在组织或器官T T中所受到的当量剂量中所受到的当量剂量 DT,R 辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量 WR 辐射的辐射的辐射权重因数辐射权重因数 不同类型辐射的权重因数不同类型辐射的权重因数辐射类型辐射类型能量范围能量范围WR光子光子所有能量所有能量1电子和介子电子和介子所有能量所有能
25、量1中子中子能量能量10keV5 能量能量10100keV10 100keV2MeV20 220MeV10 20MeV5质子(反冲质子除外)质子(反冲质子除外)2MeV5粒子、裂变碎片、重核粒子、裂变碎片、重核 20辐射防护常用计量单位辐射防护常用计量单位n有效剂量有效剂量(effective dose,E)指全身受到均匀照射或不均匀照射时,指全身受到均匀照射或不均匀照射时,将不同组织当量剂量将不同组织当量剂量(HT,R)与与组织组织权重因数权重因数(WT)加权的平均值。加权的平均值。RTTTHWE,组织权重因数组织权重因数(WT)组织权重因数组织权重因数(WT)案例分析案例分析 在一次意外辐
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