三、辐射剂量与辐射防护中常用的量及其单位.ppt

辐射防护辐射防护姚红英姚红英2010/3/231一、一、日常生活中所遇到的辐射日常生活中所遇到的辐射二、辐射方式及防护的方法二、辐射方式及防护的方法三、辐射防护中常用的量及其单位三、辐射防护中常用的量及其单位 四、辐射防护基本标准及评价四、辐射防护基本标准及评价五、电离辐射警示符号五、电离辐射警示符号2一、日常生活中所遇到的辐射一、日常生活中所遇到的辐射3人工辐射人工辐射 生活中的辐射来源生活中的辐射来源天然辐射天然辐射天然辐射是人类的主要辐射来源，天然辐射是人类的主要辐射来源，天然辐射不比人工辐射更可爱。天然辐射不比人工辐射更可爱。可靠的统计数据显示，日常生活中天然辐射占我可靠的统计数据显示，日常生活中天然辐射占我 们所接受剂量的们所接受剂量的85%，人工辐射约占，人工辐射约占15%。4 天然辐射天然辐射 宇宙射线宇宙射线 宇生放射性核素宇生放射性核素 原生放射性核素原生放射性核素 一般场所：一般场所：天然本底为天然本底为 2.4 2.4 mSvmSv/a,/a,多为内照射多为内照射 (222222Rn,60%)Rn,60%)天然本底照射天然本底照射人类活动引起的人类活动引起的天然辐射的增加天然辐射的增加 5在任何一个大的群体中，在任何一个大的群体中，约约6565的人预期年有效剂量在的人预期年有效剂量在1-3 1-3 mSvmSv之间，之间，约约2525的人预期年有效剂量小于的人预期年有效剂量小于1 1 mSvmSv，其余其余1010的人年有效剂量大于的人年有效剂量大于3 3 mSvmSv。个人剂量变化范围很大。个人剂量变化范围很大。6使用空调对室内氡浓度的影响使用空调对室内氡浓度的影响 随着人们生活水平的不断提高，有些因素可导致居随着人们生活水平的不断提高，有些因素可导致居室中氡浓度的升高，使用空调就可能导致居室中氡浓度室中氡浓度的升高，使用空调就可能导致居室中氡浓度明显增高，有的调查结果表明：明显增高，有的调查结果表明：使用空调的房间为使用空调的房间为35.9 Bq/m3，没有使用空调的房间为没有使用空调的房间为15.7 Bq/m3，二者相差约二者相差约1倍倍。7 天然辐射的组成天然辐射的组成8 医疗辐射是最大的人工辐射来源，一般地医疗辐射是最大的人工辐射来源，一般地 区医疗辐射为天然辐射的区医疗辐射为天然辐射的20；各种人工；各种人工 放射性核素，大约放射性核素，大约80用于医学目的。用于医学目的。人工辐射人工辐射 放射诊断放射诊断 放射治疗放射治疗 核医学核医学 反应堆运行反应堆运行 后处理后处理2.核电站核电站3.核爆炸核爆炸1.医疗辐射医疗辐射 放射性落下灰放射性落下灰9人工辐射的组成人工辐射的组成10类类 型型剂量水平剂量水平(mSv)看电视每天看电视每天2小时小时0.01 mSv/a夜光表夜光表0.02 mSv/a乘飞机乘飞机2000km0.005mSv/h眼镜（局部）眼镜（局部）0.010.04mSv/a家用天然气（局部）家用天然气（局部）0.060.09mSv/a假牙（局部）假牙（局部）1Sv/a吸烟每天吸烟每天20支（支（“钋弹钋弹”）0.51 mSv/a诊断诊断X射线人均年有效剂量射线人均年有效剂量0.3CT人均单次有效剂量人均单次有效剂量8.6使用火力发电厂带来的照射使用火力发电厂带来的照射0.005核电站附近人均年有效剂量核电站附近人均年有效剂量0.001-0.02核设施附近人均年有效剂量核设施附近人均年有效剂量0.001-0.2表表1 日常生活中可能遇到的辐射日常生活中可能遇到的辐射11 二、辐射作用人体的方式及防护二、辐射作用人体的方式及防护1.1.外照射外照射：是指辐射源位于人体外对人体造是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部 受照。受照。2.2.内照射内照射：存在于人体内的放射性核素对人存在于人体内的放射性核素对人 体造成的辐射照射称为内照射。体造成的辐射照射称为内照射。3.3.放射性核素的体表沾染放射性核素的体表沾染：是指放射性核素是指放射性核素 沾染于人体表面沾染于人体表面(皮肤或粘膜皮肤或粘膜)。沾染的放。沾染的放 射性核素对沾染局部构成外照射源，同时射性核素对沾染局部构成外照射源，同时 尚可经过体表吸收进入血液构成体内照射。尚可经过体表吸收进入血液构成体内照射。12射线对人体的作用射线对人体的作用根据目前的认识，大致可分为两类：根据目前的认识，大致可分为两类：有益的有益的：人类生存条件之一，人类生存条件之一，天然辐射提高免疫力、刺激作用。天然辐射提高免疫力、刺激作用。有害的有害的：大剂量照射时，可能得各种放射病。大剂量照射时，可能得各种放射病。u小剂量照射时，有三个大家关心的问题：小剂量照射时，有三个大家关心的问题：遗传、遗传、致癌、寿命致癌、寿命。根据目前所掌握的知识来看，这些根据目前所掌握的知识来看，这些影响可忽略，可被接受。影响可忽略，可被接受。u射线对人体作用时，有三种生化指标可能会发生射线对人体作用时，有三种生化指标可能会发生变化：变化：白血球、血小板、染色体白血球、血小板、染色体。13外照射防护的基本原则外照射防护的基本原则 内内外照射的特点外照射的特点 基本原则：基本原则：尽尽量量减减少少或或避避免免射射线线从从外外部部对对人人体体的的照照射射，使使之之所所受照射不超过国家规定的剂量限值。受照射不超过国家规定的剂量限值。照射方式照射方式辐射源类型辐射源类型危害方式危害方式常见致电离粒常见致电离粒子子照射照射特点特点内照射内照射多见开放源多见开放源电离、化学毒性电离、化学毒性、持续持续外照射外照射多见封闭源多见封闭源电离电离高能高能、质质子、子、X、n间断间断14 （1）射线是高速运动的氦原子核（又称射线是高速运动的氦原子核（又称粒子）粒子）组成的，所以它在磁场中的偏转方向与正离子流相同。组成的，所以它在磁场中的偏转方向与正离子流相同。它的它的电离作用大，贯穿本领小电离作用大，贯穿本领小。它在空气中的射程只。它在空气中的射程只有有几个厘米几个厘米。（2）射线是高速运动的电子流，它的射线是高速运动的电子流，它的电离作用较电离作用较小，贯穿本领较大小，贯穿本领较大,在空气中的射程因其能量的不同而在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为有较大差异，一般为几米至十几米几米至十几米。（3）射线是波长很短的电磁波，所以在磁场中不射线是波长很短的电磁波，所以在磁场中不发生偏转。它具有发生偏转。它具有间接电离作用，贯穿本领很大间接电离作用，贯穿本领很大,在空在空气中的射程通常为气中的射程通常为几百米几百米。几种常见射线的特点几种常见射线的特点15、射线的相对危害性射线的相对危害性 射线穿透能力很弱，射程很短，天然放射性核素射线穿透能力很弱，射程很短，天然放射性核素如铀、钍等所放射出来的如铀、钍等所放射出来的粒子粒子,在人体组织中只有在人体组织中只有几十微米的射程，因而几十微米的射程，因而射线对人体不存在外照射危射线对人体不存在外照射危害，但是由于害，但是由于射线电离本领极强，因而射线电离本领极强，因而射线具有射线具有强电离和短射程的特点，这使得它对人体内照射危强电离和短射程的特点，这使得它对人体内照射危害较大，因此，如果害较大，因此，如果辐射体进入（吸入或食入等）辐射体进入（吸入或食入等）人体人体,就有可能使人体某些组织器官受到损伤，如果就有可能使人体某些组织器官受到损伤，如果辐射体集中蓄积于某一部位时，该部位甚至有可能辐射体集中蓄积于某一部位时，该部位甚至有可能引起严重损伤，损伤程度取决于蓄积量多少及放射引起严重损伤，损伤程度取决于蓄积量多少及放射性核素种类，故应该特别注意防止性核素种类，故应该特别注意防止辐射物质进入体辐射物质进入体内。内。16 射射线线比比射射线线具具有有较较大大的的穿穿透透能能力力，如如在在空空气气中中，射射线线的的射射程程可可以以达达到到几几米米。大大约约70 keV的的射射线线就就能能穿穿透透人人体体皮皮肤肤角角质质层层而而使使活活组组织织受受到到伤伤害害。因因此此，射射线线对对人人体体可可以以构构成成外外照照射射危危害害。危危害害大大小小同同射射线线能能量量及及通通量量密密度度等等有有关关。但但是是射射线线很很容容易易被被有有机机玻玻璃璃、塑塑料料以以及及薄薄铝铝片片等等材材料料屏屏蔽蔽。较较大大剂剂量量的的外外照照射射可可能能使使皮皮肤肤“灼灼伤伤”，使使眼眼睛睛角角膜膜引引起起损伤。损伤。17 射线的穿透本领与射线的穿透本领与、射线比较起来要大得射线比较起来要大得多，即使在离开放射源较远的地方也可能使人体受多，即使在离开放射源较远的地方也可能使人体受到照射，所以在外照射防护中，最主要的防护因素到照射，所以在外照射防护中，最主要的防护因素之一是之一是射线，操作时注意控制一定距离和时间，射线，操作时注意控制一定距离和时间，或者用原子序数较高的金属材料如铁、铅或混凝土或者用原子序数较高的金属材料如铁、铅或混凝土等做屏蔽材料进行防护。等做屏蔽材料进行防护。18外照射防护的基本方法外照射防护的基本方法 外照射防护外照射防护三要素：三要素：时间时间 距离距离 屏蔽屏蔽191时间防护时间防护(Time)累积剂量与受照时间成正比累积剂量与受照时间成正比 措施：措施：充分准备，减少受照时间充分准备，减少受照时间202距离距离防护防护(Distance)照射率与距离的平方成反比照射率与距离的平方成反比 措施：措施：远距离操作；远距离操作；任何源不能直接用手操作；任何源不能直接用手操作；注意注意射线防护。射线防护。213.屏蔽防护屏蔽防护(Shielding)措施：措施：设置屏蔽体设置屏蔽体 屏蔽材料和厚度的选择：屏蔽材料和厚度的选择：辐射源的类型、射线能量、活度辐射源的类型、射线能量、活度2223三、辐射防护中常用的量三、辐射防护中常用的量 及其单位及其单位 辐射剂量学量辐射剂量学量：1.照射量照射量X 2.比释动能比释动能K 3.吸收剂量吸收剂量D辐射防护学量：辐射防护学量：4.与个体相关的辐射量与个体相关的辐射量 当量剂量当量剂量H 有效剂量有效剂量E24 1.照射量照射量X定义：定义：定义：定义：X、射线，在空气中，单位体积射线，在空气中，单位体积 元内产生的全部电子均被阻留在空元内产生的全部电子均被阻留在空 气气中中时，形成的总电荷除以该体积时，形成的总电荷除以该体积 元元空空气质量。气质量。式式中中：dQ 在在一一个个体体积积元元的的空空气气中中，产产生生的的一一 种符号的离子总电荷的绝对值；种符号的离子总电荷的绝对值；dm 体积元内空气的质量。体积元内空气的质量。照射量照射量SI单位：单位：C/kg 库伦库伦/千克千克25 2.比释动能比释动能K定义：定义：间间接接带带电电粒粒子子在在体体积积元元内内产产生生的的所所有有带带电电粒子的初始动能的和除以物质质量的商。粒子的初始动能的和除以物质质量的商。SI单位：单位：J/kg 专门名称戈瑞，专门名称戈瑞，1 Gy=1 J/kg式中，式中，是不带电粒子在质量是不带电粒子在质量dm的物质中释出的全部带的物质中释出的全部带电粒子的初始动能总和的平均值，它既包括这些带电粒子电粒子的初始动能总和的平均值，它既包括这些带电粒子在韧致辐射过程中放出的能量，也包括在该体积元内发生在韧致辐射过程中放出的能量，也包括在该体积元内发生的次级过程所产生的任何带电粒子的能量。的次级过程所产生的任何带电粒子的能量。定义：定义：（历史上曾用单位：拉德，（历史上曾用单位：拉德，1 rad 0.01 Gy）26 它也是一个与无限小体积相联系它也是一个与无限小体积相联系的辐射量。在受照物质中每一点上都有的辐射量。在受照物质中每一点上都有它特定的比释动能数值。所以在给出比它特定的比释动能数值。所以在给出比释动能数值时，也必须同时指出与该比释动能数值时，也必须同时指出与该比释动能相联系的物质和在该物质的部位。释动能相联系的物质和在该物质的部位。比释动能比释动能K应用条件应用条件 对对不带电粒子不带电粒子适用；适用；所有受照物适用；所有受照物适用；针对针对“点点”的概念。的概念。27电电离离辐辐射射授授与与某某一一体体积积元元中中物物质质的的平平均均能能量量除除以以该该体体积积元元中中物质的质量的商物质的质量的商定义：定义：3.吸收剂量吸收剂量D定义：定义：（历史上曾用单位：拉德，（历史上曾用单位：拉德，1 rad0.01 Gy）单位：戈瑞，单位：戈瑞，1 Gy 1 J/kg28 对所有射线适用对所有射线适用；适用于所有介质适用于所有介质；针针对对“点点”的的概概念念。吸收剂量吸收剂量D的使用条件的使用条件29式中：式中：wR辐射权重因子；辐射权重因子；DT,R器官、组织的平均剂量器官、组织的平均剂量（历史上曾用单位：（历史上曾用单位：雷姆雷姆rem，1 rem 0.01 Sv）4.4.与个体相关的辐射防护量与个体相关的辐射防护量器官或组织器官或组织T中的平均吸收剂量中的平均吸收剂量DT,R与与辐射权重因子辐射权重因子wR的乘积的乘积（1）当量剂量）当量剂量HT,R单位：希沃特，单位：希沃特，1 Sv 1 J/kg30（2）有效剂量）有效剂量E式中：式中：wT组织组织T的权重因子；的权重因子；HT 器官或组织的当量剂量器官或组织的当量剂量 当当所所考考虑虑的的效效应应是是随随机机效效应应时时，在在全全身身受受到到不不均均匀匀照照射射的的情情况况下下，人人体体所所有有组组织或器官的加权后的当量剂量之和。织或器官的加权后的当量剂量之和。(effective dose)31历史上曾使用过的单位：雷姆历史上曾使用过的单位：雷姆，rem 1 Sv 100 rem有效剂量表示了在非均匀照射下随机性有效剂量表示了在非均匀照射下随机性效应发生率与均匀照射下发生率相同时所对效应发生率与均匀照射下发生率相同时所对应的全身均匀照射的当量剂量。应的全身均匀照射的当量剂量。有效剂量也可表示为身体各器官或组织有效剂量也可表示为身体各器官或组织的双叠加权的吸收剂量之和：的双叠加权的吸收剂量之和：意义：评价随机效应的危险度，意义：评价随机效应的危险度，使辐射防护走向定量化。使辐射防护走向定量化。SI单位：希沃特，单位：希沃特，Sv 1 Sv 1 J/kg32 组织权重因子组织权重因子wT（tissue weighting factor）为为辐辐射射防防护护的的目目的的，器器官官和和组组织织的的当当量量剂剂量量所所乘乘的的因因数数，乘乘以以该该因因数数是是为为了了考考虑虑不不同同器器官官和和组组织织对对发生辐射随机性效应的不同敏感性。发生辐射随机性效应的不同敏感性。33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、能量的不同对生描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响；物效应的影响；组织权重因子组织权重因子 则描述了不同器官、组织对全身则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献。总危害的贡献。34四、辐射防护基本标准四、辐射防护基本标准1913年年 出现国家级防护组织。出现国家级防护组织。1928年年 “国际国际X射线和镭防护委员会射线和镭防护委员会”。在第二次国际放射学大会上决定成立国际放射防护委员会在第二次国际放射学大会上决定成立国际放射防护委员会 1950年年“国际放射防护委员会国际放射防护委员会”。（International Commission on Radiological Protection简称简称 ICRP）1957年年 国际原子能组织国际原子能组织（International Atomic Energy Agency，IAEA）35 辐射防护标准的各种限值辐射防护标准的各种限值 次级限值次级限值 内外混合照射内外混合照射（2）导出限值）导出限值（3）管理限值）管理限值（4）参考水平）参考水平（5）剂量限值的安全评价）剂量限值的安全评价有效剂量限值和当量剂量限值有效剂量限值和当量剂量限值（1）基本限值基本限值36 应用应用剂量限值剂量限值职业人员职业人员公众公众 有效剂量有效剂量20 mSva20 mSva-1-1 连续连续5 5年内平均年内平均1 mSva1 mSva-1-150 mSva50 mSva-1-1在任一年在任一年 年当量剂量年当量剂量眼睛眼睛 150 150 mSvmSv 15 15 mSvmSv皮肤皮肤500 500 mSvmSv 50 50 mSvmSv四肢四肢 500 500 mSvmSv 表表2 有效剂量限值和当量剂量限值有效剂量限值和当量剂量限值37说说 明明 限值不包括天然本底和医疗照射；限值不包括天然本底和医疗照射；限值不是安全与不安全的分水岭。限值不是安全与不安全的分水岭。38我们实验室放射源的安全我们实验室放射源的安全1.照射率与放射性活度的关系照射率与放射性活度的关系 对于点源：对于点源：照射量率常数照射量率常数:取决于自身的衰变特性取决于自身的衰变特性（光子的数目和能量），恒等于（光子的数目和能量），恒等于A=1 mCi,R=1 m处的照射量率。可查表得出。处的照射量率。可查表得出。392.在在NaI(Tl)谱仪实验中，谱仪实验中，60Co源活度为源活度为2 Ci，R为为0.8 m，60Co的的 为为1.32 R m2/h Ci，一次实验，一次实验8小时所接受的照射量为：小时所接受的照射量为：X=t A /R 2=3.3 10-6 R 剂量剂量 D=3.3 10-6 rad=3.3 10-8 Gy当量剂量当量剂量 H=3.3 10-8 Sv10个源个源 H=3.3 10-7 Sv公众公众 1 mSva-1职业人员职业人员20 mSva-1 连续连续5年内平均年内平均50 mSva-1在任一年在任一年天然本底为天然本底为 2.4 mSv/a1年年 H=0.12 mSv40表表3 全世界医用全世界医用X射线检查的频率、有效射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（剂量和集体剂量（1991-1996）检检 查查 每每1000人人口检查次数口检查次数 每次检查的有每次检查的有效剂量，效剂量，mSv年集体剂年集体剂量，人量，人Sv 胸部胸部X射线摄影射线摄影 87 0.14 71200 胸部胸部X射线透视射线透视 37 1.1 234700 腰椎腰椎 15 1.8 159000 胸椎胸椎 4.1 1.4 33400 骨盆和腹部骨盆和腹部 11 0.83 53300 上胃肠道上胃肠道 13 3.7 274000 41胸部胸部X射线摄影射线摄影每次检查的有效每次检查的有效剂量剂量0.14 mSv公众公众 1 mSva-11年年10次次 E=1.4 mSv1年年7次次 E=0.98 mSv3.一年可以做多少次胸部一年可以做多少次胸部X射线摄影射线摄影42 隐隐含含着着对对最最优优化化的的剂剂量量约约束束值值一一年年中中不不应应超超过过20 mSv；超超出出剂剂量量限限值值将将使使指指定定的的实实践践带带来来附附加加的的危危险险，而而这这种种危危险险可可以以合合理理地地描描述述为为正正常常情情况况下下“不不可接受可接受”的；的；剂剂量量限限值值只只是是防防护护体体系系的的一一部部分分，刚刚好好达达到到可可忍受程度的边缘上的一个点；忍受程度的边缘上的一个点；不能作为防护体系严格程度的唯一度量。不能作为防护体系严格程度的唯一度量。不是不是“安全安全”与与“危险危险”的分界线的分界线43辐辐射射剂剂量量：剂剂量量效效应应关关系系中中的的决决定定因因素素。20 mSv44五、电离辐射警示符号五、电离辐射警示符号电离辐射标志电离辐射标志45警告标志的含义是警告标志的含义是使人们注意可能发使人们注意可能发生的危险。生的危险。电离辐射警告标志电离辐射警告标志46国际原子能机构公布辐射警告新标志国际原子能机构公布辐射警告新标志 国际原子能机构（国际原子能机构（IAEA）和国际标准化组织）和国际标准化组织(ISO)2007年年2月月15日宣布启用一个新的放射性物质危日宣布启用一个新的放射性物质危险警告标志（险警告标志（ISO 21482:2006）。）。新标志将是对传统辐射警告标志的补充，但无意取代新标志将是对传统辐射警告标志的补充，但无意取代基本的电离辐射标志（基本的电离辐射标志（ISO 361）。）。新标志用以识别可导致死亡或严重损伤的危险源，即新标志用以识别可导致死亡或严重损伤的危险源，即类、类、类和类和类放射源，例如辐照装置、远距放射类放射源，例如辐照装置、远距放射治疗源、工业治疗源、工业射线探伤源等。将该标志设置在贮源装射线探伤源等。将该标志设置在贮源装置的表面，以警告人们不要试图拆卸装置或靠近该装置的表面，以警告人们不要试图拆卸装置或靠近该装置。这个标识在正常使用的情况下是不可见的，但是置。这个标识在正常使用的情况下是不可见的，但是如果有人试图拆卸含有放射性物质的设备，它就会显如果有人试图拆卸含有放射性物质的设备，它就会显露出来。露出来。该标志不应设置在建筑物入口的门上，也不应设置在该标志不应设置在建筑物入口的门上，也不应设置在运输货包或集装箱表面。运输货包或集装箱表面。4748（一）（一）类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类源几分钟到源几分钟到1小时就可致人死亡；小时就可致人死亡；（二）（二）类放射源为高危险源。没有防护情况下，接触这类源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；几小时至几天可致人死亡；（三）（三）类放射源为危险源。没有防护情况下，接触这类源几类放射源为危险源。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；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；（四）（四）类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，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；时性损伤；（五）（五）类放射源为极低危险源。不会对人造成永久性损伤。类放射源为极低危险源。不会对人造成永久性损伤。放射源的五种分类放射源的五种分类49主要参考资料：本PPT内容主要摘自清华大学工程物理系清华大学工程物理系辐射防护与环境保护研究室辐射防护与环境保护研究室桂立明桂立明 010-62780909转转861492009.03.19致谢辐射防护与安全辐射防护与安全培训班教材培训班教材（高能所）（高能所）50 谢谢谢谢 ！51