第一章辐射防护基础精选课件.ppt
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- 第一章 辐射 防护 基础 精选 课件
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1、第一章辐射防护基础 辐射辐射1.1 辐射辐射HT为人体内器官或组织T所接受的平均剂量当量;AZXAZ-1Y+Q+例:5526Fe+e-5525Mn伊朗 Ramsar 市Bqkg-1因此,动植物体内所含的碳-l4的浓度必然也是达到一定的平衡值。-e-(负电子)+1 0质量:微小,最轻的元素氢原子的质量1H1.例如:螺旋蝇的幼虫在经过一定辐射后,就会丧失生育能力。不带电的粒子在高能射线等的作用下,变成了带电的粒子的过程。自然界中有许多元素含有多种核素,如16O、17O、18O;大多是以同位素混合物状态出现67镓 (67Ga)例:32P =5.辐射安全与核安全有许多交叉的地方。由于室内氡浓度较高,人
2、们在室内停留时间比在室外长,因此对室内氡及其子体的水平测量以及它们对健康的影响问题,越来越引起人们的关注。非电离辐射非电离辐射 紫外线、红外线、微波等紫外线、红外线、微波等这些粒子虽能够同物质发这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生作用但都不能使物质发生电离效应生电离效应 eV eV 量级量级移动电话移动电话 800-1800 MHz800-1800 MHz 0.01 eV 0.01 eV (没有电离作用)没有电离作用)单位:秒-1 或 天-1吸入内照射小计 人体内的放射性年人均当量剂量(mSv)铝约5毫米,铅约1毫米对印度不同城市外照射水平与癌症的发生率进行线性回归分析,结果为负相关
3、。例:22688Ra 22286Rn+42He()同位素在元素周期表中占据同一个位置,原子量是不同的,元素周期表的排列是根据原子序数而不是原子量。外照射:137Cs、95Zr、106Ru、140Ba等;0.t=T时,N=N0/2 当量剂量 针对某个器官或组织,是平均值;由于放射性物质发出的射线与物质作用,会直接地或间接地使物质的原子发生电离,因此,人们把这种能产生电离的辐射称为电离辐射。占天然辐射源平均暴露量的百分数()按照现代的观点:原子作为物质结构的一个层次,研究原子的组成、组成物的运动规律及其相互作用的规律。*UNSCEAR2000辐射权重因子 描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响
4、;反应堆运行期间,系统周围的辐射水平主要由N16贡献,停堆后则由活化腐蚀产物引起。4 有效当量剂量(HE)+XAZ1H2H3H235U238U233U1322D3D60Co =4.AZX 母核 A-4Z-2Y 子核每1000人口检查次数衰变常量、半衰期T 之间的关系:任何一个都可以作为放射性核素的特征量。一个氢原子可能含1、2、3个中子。已发现质量数在226和242之间的16个铀同位素。:中微子e为电子的电荷量(1e=(1.Mineas Gerais and Goias子宫颈癌放射治疗后,直肠、膀胱和胃癌以及白血病等二次原发癌的增加;125碘(125I)包括地下商场和旅店等使辐射防护走向定量化
5、。外照射:137Cs、95Zr、106Ru、140Ba等;反应堆中易被活化:冷却剂、腐蚀产物、部分结构材料(Mn、Fe、Co等)辐射权重因子 描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响;*尚兵 王作元 高印平等,中国甘肃东部地区居民窑洞中的氡浓度2 衰变:负衰变、正衰变、电子俘获我们必须在各种变异的后代中,进行认真仔细的选择,才能育成符合我们所期望的良种。当量剂量 针对某个器官或组织,是平均值;资料:C-14的考古应用资料:铀同位素 已发现已发现质量数质量数在在226226和和242242之间的之间的1616个个铀铀同位素同位素。其中其中238238U U,235235U U和和234234U
6、 U是天然是天然放射性同位素放射性同位素,其,其相对丰度相对丰度 (原子百分数原子百分数)分别为分别为99.275%99.275%,0.720%0.720%和和0.005%0.005%。235235U U是唯一天然存在的易裂变核素,是重要的初级核燃是唯一天然存在的易裂变核素,是重要的初级核燃料,可在料,可在慢中子慢中子作用下发生作用下发生裂变裂变放出大量能量。放出大量能量。238238U U吸收一个吸收一个中子中子后,经两次后,经两次衰变衰变生成生成239239pupu,239239pupu易易裂变,是重要的核材料。故裂变,是重要的核材料。故238238U U是重要的次级核燃料。是重要的次级核
7、燃料。234234U U是是238238U U的衰变子体,无实际意义。的衰变子体,无实际意义。233233U U是是232232ThTh俘获中子后随之进行两次俘获中子后随之进行两次衰变生成的人造衰变生成的人造易裂变核素(即易裂变核素(即核燃料核燃料)。)。232232U U是是232232ThTh和和233233U U的的快中子快中子反应生成的,由反应生成的,由钍钍制造的制造的233233U U中含有少量中含有少量232232U U,后者的子体发出硬,后者的子体发出硬射线射线,使得,使得233233U U核燃料核燃料比较难于处理。比较难于处理。XAZ定义:定义:原子核为什么会发生放射性现象呢?
8、原子核为什么会发生放射性现象呢?射线射线:氦核氦核 的粒子流,质量为氢原子质量的四倍,带的粒子流,质量为氢原子质量的四倍,带两个单位的正电荷两个单位的正电荷,电离能力为,电离能力为104 衰变通式:衰变通式:例:例:He42+238U4He+234Th 衰变的性质衰变的性质2.3.2 衰变衰变:负衰变、负衰变、正衰变、电子俘获正衰变、电子俘获 nP+-+Q+-AZX AZ+1Y+-+Q+-:负电子:负电子 n:中子:中子 P:质子:质子 -:反中微子:反中微子 负负衰变衰变中子质子 Pn+Q+AZXAZ-1Y+Q+:正电子正电子 :中微子:中微子+质子变成中子X射线 P+e-n+AZX+e-A
9、Z-1Y+Q+5526Fe+e-5525Mn衰变的性质衰变的性质当某一核设施向环境排放放射性废物时,人们就要对排放的放射性三废给公众造成的剂量当量作出估计,以评价该群体受影响的程度。中子和大气中的氮原子核发生碰撞,打出质子。资料:C-14的考古应用16910-9秒-1大气,Kr、Xe、I、3H、14C、16N、35S、41Ar;天然辐射源照射世界平均辐射剂量值674710-24克;另一是根据国家有关法规和标准予以豁免的实践或辐射源所产生的照射。衰变常量、半衰期T 之间的关系:任何一个都可以作为放射性核素的特征量。核技术应用(射线探伤、测厚计、料位计、密度计、水份计、静电消除器、伦琴荧光分析仪、
10、消毒)高本底地区儿童唐氏综合症为0.nGyh-1年核发电预计值 GW(e)世界人口(109)N0:(t=0)时放射性原子核的数目。职业照射Bqkg-12 197.资料:C-14的考古应用原子弹氢弹等核弹诞生后,鉴于其威力极为巨大,为描述其威力,科学家就将其威力与TNT炸药的威力相比较来表示。+衰变形式衰变形式 放出射线放出射线 原子序数变化原子序数变化 原子质量数变化原子质量数变化 42He -2 -4 -e-(负电子负电子)+1 0 +e+(正电子正电子)-1 0 h(光子光子)0 0 Ec h(光子光子)-1 0天然放射线的性质及其比较天然放射线的性质及其比较名称名称构成构成电量电量(e
11、e)质量质量(u)(u)射出射出速度速度电离电离能力能力贯穿贯穿本领本领氦核氦核+2+24 40.1c0.1c最强最强最弱最弱电子电子-1-11/18401/18400.9c0.9c较强较强较强较强光子光子0 00 0c c最弱最弱最强最强 -e-(负电子)+1 0放射性核素在单位时间内发生核衰变的数目(即衰变率),称为放射性活度,用符号A表示。注:假设长航线50%飞行时间的巡航高度为11.HT为人体内器官或组织T所接受的平均剂量当量;41Sv的照射,哪个人危险更大些?在83个小时的持续监测中观测到的最大浓度是最低浓度的5.即使受到相同数量的吸收剂量的照射,因为射线种类和辐照条件不同,其所致的
12、生物效应无论其严重程度还是其发生几率皆不相同。0.骨髓、结肠、肺、胃、乳腺、其余组织资料:C-14的考古应用*尚兵 王作元 高印平等,中国甘肃东部地区居民窑洞中的氡浓度例:22688Ra 22286Rn+42He()40Ca、42Ca、43Ca、44Ca、46Ca、48Ca等。4mSv,是全球平均本底值的6倍(不包括氡子体)。高速飞行的电子流,带1个单位负电荷,质量为1/1840u,电离能力102例:5526Fe+e-5525MnHT为人体内器官或组织T所接受的平均剂量当量;由于室内氡浓度较高,人们在室内停留时间比在室外长,因此对室内氡及其子体的水平测量以及它们对健康的影响问题,越来越引起人们
13、的关注。2 197.2 吸收剂量率(D):T ln.20693T与与 成反比成反比t=T时时,N=N0/2 1200NNTe常用的放射性核素的常用的放射性核素的T T1/21/2 部分核素的放射性半衰期部分核素的放射性半衰期 衰变常量衰变常量、半衰期、半衰期T 之间的关系:任何一个都之间的关系:任何一个都可以作为放射性核素的特征量。可以作为放射性核素的特征量。实验表明,原子核的放射性是原子核自身性质的实验表明,原子核的放射性是原子核自身性质的反映,其特征量以及所遵从的规律不受外界条件反映,其特征量以及所遵从的规律不受外界条件(如如温度、压强和磁场等温度、压强和磁场等)的影响,也不会由于核是处于
14、的影响,也不会由于核是处于单质中或是处于化合物中而有所变化。单质中或是处于化合物中而有所变化。A=dN/dt 3.1.2 3.2 吸收剂量和吸收剂量率吸收剂量和吸收剂量率定义:对于任何一种电离辐射,授予某一受照物质的定义:对于任何一种电离辐射,授予某一受照物质的能量(能量(E)除以该受照物质的质量()除以该受照物质的质量(m),即:),即:D =d E/d m国际专用名国际专用名戈瑞,戈瑞,Gy核素具有相同质子数Z、中子数N和相同能态的一类原子(或原子核),符号在任何一个大的群体中,约65的人预期年有效剂量在1-3mSv之间,约25的人预期年有效剂量小于1mSv,而其余10的人年有效剂量大于3
15、mSv。通常情况下应将天然源照射视为一种持续照射,但是,喷气飞机飞行过程中机组人员所受的天然源照射,列入工作人员的职业照射。原子核为什么会发生放射性现象呢?放射线有一些特殊的本领。、x、n、p、裂变碎片等骨表面、脑、唾腺、皮肤(Sv)国际制单位贝可(Bq),1Bq=1次衰变/秒“原子”源自希腊文,意思是“不可分割的”。*潘自强,辐射防护的现状和未来,原子能出版社 1997.定义:在要研究的组织或器官中某一点处的剂量当量H为它是继“系统选种”,“杂交育种”之后而兴起的一种新的育种方法。电子俘获7Be 7Li例如我国对楼兰女尸、罗布泊纸的年代鉴定等就是采用的碳-l4。由于室内氡浓度较高,人们在室内
16、停留时间比在室外长,因此对室内氡及其子体的水平测量以及它们对健康的影响问题,越来越引起人们的关注。铟 3.2.2 吸收剂量率(吸收剂量率(D)定义:是指单位时间内的吸收剂量定义:是指单位时间内的吸收剂量 国际单位国际单位戈瑞戈瑞 秒秒-Gy/s 3.3.1当量剂量(当量剂量(H)定义:在要研究的组织或器官中某一点处的剂量当量定义:在要研究的组织或器官中某一点处的剂量当量H为为 H=D*QD:诱发损伤位置上的吸收计量(戈);:诱发损伤位置上的吸收计量(戈);Q:与该位置相对应的辐射品质因数;:与该位置相对应的辐射品质因数;H:剂量当量,:剂量当量,SI单位为焦耳每千克,单位的专门名称为希弗,用符
17、号单位为焦耳每千克,单位的专门名称为希弗,用符号Sv表示。表示。电电 离离 辐辐 射射 种种 类类平均品质因子平均品质因子X射线、射线、射线、射线、粒子(电子)粒子(电子)1质子和静止质量大于质子和静止质量大于1个原子质量个原子质量单位的单电荷粒子单位的单电荷粒子10中子、中子、粒子和多电荷粒子粒子和多电荷粒子203.4 有效当量剂量(有效当量剂量(HE)有效当量剂量是考虑人体组织或器官发生的辐射效应为随机有效当量剂量是考虑人体组织或器官发生的辐射效应为随机效应时,全身受到非均匀照射的情况下,人体各器官或组织效应时,全身受到非均匀照射的情况下,人体各器官或组织所接受的平均剂量当量与相应的权重因
18、子的乘积之总和,即所接受的平均剂量当量与相应的权重因子的乘积之总和,即式中,式中,H有效有效为有效剂量当量;为有效剂量当量;HT为人体内器官或组织为人体内器官或组织T所接所接受的平均剂量当量;受的平均剂量当量;TTTWHH有效WT为相应器官或组织的权重因子,它表示器官或组织为相应器官或组织的权重因子,它表示器官或组织T受受电离辐射照射时产生随机效应的几率与全身受到均匀照射电离辐射照射时产生随机效应的几率与全身受到均匀照射时产生的随机效应的几率之比值。因此,是一个无量纲因时产生的随机效应的几率之比值。因此,是一个无量纲因子。子。有效剂量当量的有效剂量当量的SI单位与剂量当量相同,即希弗(单位与剂
19、量当量相同,即希弗(Sv)。组织权重因子(组织权重因子(WT)组织或器官组织或器官组织权重因子组织权重因子WTGB18871-2002GB18871-2002、IAEA No115IAEA No115、ICRP60ICRP60 ICRP ICRP(国际辐射防护委员会)(国际辐射防护委员会)20072007年公布的新建议书征求意见稿中年公布的新建议书征求意见稿中,对组织权重因子又有所更改,为便于参考,在下表中列出。,对组织权重因子又有所更改,为便于参考,在下表中列出。组组 织织W WT TW WT T骨髓、结肠、肺、胃、乳腺、其余组织骨髓、结肠、肺、胃、乳腺、其余组织0.120.120.720.
20、72性腺性腺0.080.080.080.08膀胱、食道、肝、甲状腺膀胱、食道、肝、甲状腺0.040.040.160.16骨表面、脑、唾腺、皮肤骨表面、脑、唾腺、皮肤0.010.010.040.04 ICRP2007年建议书(征求意见稿)年建议书(征求意见稿)推荐的组织权重因子推荐的组织权重因子例:例:甲骨表面接受甲骨表面接受0.3Sv的剂量当量,而乙骨表面受的剂量当量,而乙骨表面受0.2Sv的照射,同时肝脏又受到的照射,同时肝脏又受到0.1Sv的照射,哪个人危险更的照射,哪个人危险更大些?大些?概念理解概念理解 当量剂量当量剂量 针对某个器官或组织,是平均值;针对某个器官或组织,是平均值;有效
21、剂量有效剂量 针对全身而言,取平均值。针对全身而言,取平均值。辐射权重因子辐射权重因子 描述了辐射类型、能量的不同对生物效应描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响;的影响;组织权重因子组织权重因子 则描述了不同器官、组织对全身总危害的则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献。贡献。3.5 待积当量剂量与待积有效剂量待积当量剂量与待积有效剂量NoImage 3.6 集体当量剂量(集体当量剂量(S)在环境放射性中,人们经常须对环境辐射给予某一群体的危害在环境放射性中,人们经常须对环境辐射给予某一群体的危害作出科学的评价。作出科学的评价。当某一核设施向环境排放放射性废物时,人们就要对排放的放当某
22、一核设施向环境排放放射性废物时,人们就要对排放的放射性三废给公众造成的剂量当量作出估计,以评价该群体受影射性三废给公众造成的剂量当量作出估计,以评价该群体受影响的程度。响的程度。须采用须采用“集体当量剂量集体当量剂量”的概念来评估,其定义是:的概念来评估,其定义是:iHiPiS4.1 天然放射性天然放射性宇宙射线宇宙射线大气层大气层地面地面O2N2H2O3H14C7Be22Na 辐辐 射射 源源 年年 有有 效效 剂剂 量量 mSv mSv 平平 均均 值值 典型范围值典型范围值 外照射外照射 宇宙辐射宇宙辐射 直接电离辐射和光子直接电离辐射和光子 0.280.28(0.300.30)a a
23、中子成分中子成分 0.100.10(0.080.08)宇生核素宇生核素 0.010.01(0.010.01)宇宙射线与宇生核素小计宇宙射线与宇生核素小计 0.39 0.39 0.30.31.01.0b b 陆地外照射陆地外照射 室外室外 0.070.07(0.070.07)室内室内 0.410.41(0.390.39)陆地外照射小计陆地外照射小计 0.48 0.48 0.30.30.60.6c c 外照射外照射 合合 计计 0.87 0.87 0.60.61.6 1.6(UNSCEAR(UNSCEAR(联合国原子辐射效应科学委员会联合国原子辐射效应科学委员会)2000)2000)辐辐 射射 源
24、源 年年 有有 效效 剂剂 量量 mSv mSv 平平 均均 值值 典型范围值典型范围值 内照射内照射 吸入内照射吸入内照射 铀、钍系列铀、钍系列 0.0060.006(0.010.01)氡(氡(222222RnRn)1.151.15(1.21.2)钍(钍(220220RnRn)0.100.10(0.070.07)吸入内照射小计吸入内照射小计 1.26 1.26 0.20.21010d d 食入内照射食入内照射 4040K K 0.170.17(0.170.17)铀和钍系铀和钍系 0.120.12(0.060.06)食入内照射小计食入内照射小计 0.29 0.29 0.20.20.80.8e
25、e 内照射内照射 合计合计 1.55 1.55 总总 计计 2.4 2.4 1 110 10 )在任何一个大的群体中,约在任何一个大的群体中,约6565的人预期年有的人预期年有效剂量在效剂量在1-3mSv1-3mSv之间,约之间,约2525的人预期年有效的人预期年有效剂量小于剂量小于1mSv1mSv,而其余,而其余1010的人年有效剂量大的人年有效剂量大于于3mSv3mSv。个人剂量变化范围很大。个人剂量变化范围很大。辐射来源辐射来源年有效剂量年有效剂量,mSv,mSv 宇宙射线宇宙射线0.380.38宇生核素宇生核素0.010.01陆地陆地g g外照射外照射0.480.48陆地放射性核素内照
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