辐射剂量与防护(b5标准)

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1、核 辐 射 剂 量 与 防 护 （内部教材） 张丽娇 编 目录 I 目目 录录 目 录I 绪论.1 第一章 辐射的基础知识.7 第一节 物质结构.7 1.1. 原子结构7 1.2. 射线与辐射10 第二节 射线与物质相互作用.16 2.1. 带电粒子与物质相互作用16 2.2. 射线与物质相互作用17 2.3. 中子与物质相互作用19 第三节 辐射防护中常用的物理量.21 3.1. 描述辐射场的量21 3.2. 相互作用系数24 3.3. 辐射剂量学中使用的量29 3.4. 辐射防护中使用的量40 第二章 辐射对人体的影响和防护标准.47 第一节 放射性来源.48 1.1. 天然放射性48 1

2、.2. 人工放射性50 第二节 辐射的生物效应.53 2.1. 基础知识53 2.2. 几种电离辐射的相对危害性56 2.3. 辐射的生物效应57 2.4. 影响辐射生物效应的因素61 第三节 辐射防护的目的、原则和标准.64 目录 II 3.1. 辐射防护的目的64 3.2. 辐射防护原则65 3.3. 辐射防护标准66 第三章 外照射的防护.75 第一节 外照射防护的基本方法.75 1.1. 时间防护76 1.2. 距离防护76 1.3. 屏蔽76 第二节 X 或射线的外照射防护.77 2.1. X、 射线剂量计算 .77 2.2. X、 射线在物质中的减弱规律 .83 2.3. X、 射

3、线的屏蔽计算 .88 2.4. 屏蔽 X 或 射线的常用材料 .102 第三节 射线的外照射防护103 3.1. 射线的剂量计算103 3.2. 射线的轫致辐射的剂量计算105 3.3. 射线的屏蔽计算107 第四节 中子的外照射防护.110 4.1. 中子的剂量计算110 4.2. 中子的屏蔽计算112 4.3. 屏蔽中子的常用材料117 第五节 外照射防护中的几个特殊问题.119 5.1. 屋顶厚度的计算119 5.2. 迷道和门窗问题122 5.3. 通风问题124 5.4. 安全连锁系统124 第四章 内照射的防护.127 第一节 概述.127 1.1. 内照射的特点127 4.2.

4、内、外照射防护的不同思路128 目录 III 4.3. 放射性物质进入人体的途径128 第二节 内照射限值.132 2.1. 次级限值132 2.2. 导出限值135 第三节 内照射防护.136 3.1. 开放型放射性工作场所的分级、分区及其主要防护要求137 3.2. 个人防护措施141 第五章 辐射防护监测.143 第一节 监测特点和分类.143 第二节 个人剂量监测.144 2.1. 外照射个人剂量监测144 2.2. 体内污染的个人剂量监测147 第三节 工作场所监测.149 3.1. 外照射监测149 3.2. 表面污染监测150 3.3. 空气污染监测152 第四节 环境监测.15

5、4 4.1. 本底调查155 4.2. 常规监测155 4.3. 应急监测156 4.4. 环境监测的质量保证156 附表 1 射线在某些元素和材料中的质量减弱系数、质量能量转移系 数和质量能量吸收系数.158 附表 2 中子在某些物质中的比释动能因子161 附表 3 各向同性 点源的照射量积累因子165 附表 4 各向同性点源 射线减弱倍数所需的水屏蔽层厚度168 附表 5 各向同性点源 射线减弱倍数所需的混凝土屏蔽层厚度172 附表 6 各向同性点源 射线减弱倍数所需的铁屏蔽层厚度176 目录 IV 附表 7 各向同性点源 射线减弱倍数所需的铅屏蔽层厚度180 附表 8 加速器 X 射线减

6、弱倍数所需的混凝土屏蔽层厚度.184 附图 110186 绪论 1 绪论绪论 一、核科学技术的应用 20 世纪是一个科技成果丰硕的世纪，其伟大科技成果之一是人们 打开了核科学技术利用的大门。核技术的开发利用，在科学技术的发 展上具有划时代的意义。核技术在工业、农业、医学、科研等国民经 济各个领域中有着广泛的应用，并展示出广阔的前景。 1. 核技术在工业上的应用 核电是核技术在工业上最大的应用，也是最重要的应用。19 世纪 以后，随着科学技术的突飞猛进，能量的需求也急剧上升，人类已经 面临能源短缺的危机。核电作为一种新的能源，是清洁的能源，也是 安全的能源，近几十年得到迅速的发展。目前，核电已经

7、成为世界上 多数发达国家能源结构中的重要组成部分，也将在我国电力结构调整、 保证国家可持续发展中起到不可替代的重要作用。 核技术在工业上的无损检验、厚度测量、密度测量、湿度测量等 方面的应用已为大多数人熟知。比如工业料位计，用于某些固态颗粒 物料、绝缘材料、有毒物料、腐蚀性物料等不宜用其他常规方法确定 物料面的测量；电容器纸、有机薄膜等工业用薄层材料，其厚度在 10100 g m-2量级，射线吸收法是最常用的厚度测量方法；等等。 核技术在食品处理上有很大的应用。射线对微生物的杀伤作用， 早已引起了人们的注意。它不但直接破坏微生物细胞核内的 DNA，而 且它所产生的活性粒子对细菌也有强烈的杀伤作

8、用。20 世纪 50 年代 就已开始用辐射来保藏肉类及其制品。辐射技术还可用于抑制发芽， 延长贮藏期，对保障市场供应，外销出口和减少经济损失，都具有重 要的意义。 绪论 2 中子活化分析是核技术在工业上的又一应用。中子活化分析是微 量（10-410-9g）和超微量（15 红骨髓造血机能损伤1.520 皮肤难以接受的变 化 20 综上所述，辐射生物效应两种分类方法之间的关系如下表 2.5 所 示。 第 2 章 辐射对人体的影响和防护标准 65 表 2.5 辐射生物效应两种分类方法之间的关系 效应类别随机性效应确定性效应 早期效 应 皮肤良性损伤、造血功能障碍、生育能力减 退、晶状体混浊、免疫能力

9、下降等等 躯体效 应 晚期效 应 各种癌症 白内障、不育症等等 遗传效应 严重遗传疾 患 2.4. 影响辐射生物效应的因素 影响辐射生物学作用的因素很多，基本上可归纳为两个方面：一 是与辐射有关的，称为物理因素；一是与生物机体有关的，称为生物 因素。 2.4.1. 物理因素 对于外照射而言，物理因素主要是指：辐射类型、剂量、剂量率， 以及分次照射、照射部位、照射面积和照射方式。 （1）辐射类型 不同类型的辐射对机体引起的生物效应不同，这种不同主要取决 于辐射的电离密度和穿透能力。例如 射线的电离密度大，但穿透能 力很弱，因此，在外照射时， 射线对机体的损伤作用很小，然而在 内照射情况下，它对机

10、体的损伤作用则很大。在其它条件相同的情况 下，就 、 射线引起的辐射危害程度来说，外照射时， ；而内照射时，则 。 （2）剂量、剂量率及分次照射 剂量与辐射的生物效应有着复杂的关系，通常，剂量大，生物效 应显著，许多资料表明，它们之间并非直线关系，而是呈 S 曲线。一 般说来，在吸收剂量相同情况下，剂量率越大，生物效应越显著。同 时，生物效应还与给予剂量的分次情况有关。一次大剂量急性照射与 第 2 章 辐射对人体的影响和防护标准 66 相同剂量下分次慢性照射产生的生物效应是迥然不同的。分次越多， 各次照射间隔时间越长，生物效应就越小。 （3）照射部位和面积 辐射损伤与受照部位及受照面积密切相关

11、。这是因为与各部位对 应的器官对辐射的敏感性不同。在相同剂量和剂量率照射条件下，不 同部位的辐射敏感性的高低排列为：腹部盆腔头部胸部四肢。 另一方面，不同器官受损伤后对整个人体带来的影响也不尽相同。例 如，全身受到 射线照射 5Gy 时可能发生重度的骨髓型急性放射病； 而若以同样剂量照射人体的某些局部部位，则可能不会出现明显的临 床症状。照射剂量相同，受照面积愈人，产生的效应也愈大。应尽量 避免大剂量的全身照射。当然同时还与照射部位密切相关，如果受照 部位是重要器官所在，即使是小面积的照射也会造成该器官的严重损 伤。 （4）照射方式 外照射情况下，人体内的剂量分布受到入射辐射的角分布、空间 分

12、布以及辐射能谱的影响，并且还与人体受照时的姿势及其在辐射场 内的取向有关。因此，不同的照射条件所造成的生物效应往往会有很 大的差别。 以上是针对外照射的情况，内照射情况下的生物效应取决于：进 入体内的放射性核素的种类、数量和理化性质，在体内沉积的部位以 及在相关部位滞留的时间等。 2.4.2. 生物因素 影响辐射生物学作用的生物因素主要是指生物体对辐射的敏感性。 辐射生物学研究表明，当辐射照射的各种物理因素相同时，不同的细 胞、组织、器官或个体对辐射的反应在强弱和快慢上有很大的差异， 因为生物体对辐射的敏感程度是不同的。 这里，把在照射条件完全一致的情况下，细胞、组织、器官、机 体或任何有生命

13、物质对辐射作用反应的强弱或其迅速程度，称为所论 细胞、组织、器官、机体或任何有生命物质的辐射敏感性。在辐射生 物学的研究中，辐射敏感性的判断指标多用研究对象的死亡率表示， 第 2 章 辐射对人体的影响和防护标准 67 有时也用所研究的生物对象在形态、功能或遗传学方面的改变程度来 表示。 （1）不同生物种系的辐射敏感性 一般而言，生物种系的进化程度越高，机体结构越复杂，其对辐 射的敏感性越强。表 2.6 列出了受到 X、 射线照射的不同种系的生 物死亡 50%所需的吸收剂量值。 表 2.6 使不同种系的生物死亡 50%所需的 X、 射线的吸收剂量值 50 H 生物 种系 （G 50 H y） 生

14、物 种系 （G 50 H y） 生物 种系 （G 50 H y） 生物 种系 （G 50 H y） 豚2.5猴6.0蛙7.15 大肠 杆菌 56 狗3.4小鼠6.4鸡15 变形 虫 103 人4.0大鼠7.9龟56病毒2104 （2）个体不同发育阶段的辐射敏感性 通常，随着人体发育过程的推进，其对辐射的敏感性会逐渐降低。 在人胚胎发育的不同阶段，机体对辐射敏感性的变化是不同的，其表 现的特点也有所不同。表 2.7 列出了在胚胎发育的不同阶段，子宫受 照时可能出现的畸形类型。 表 2.7 胚胎在子宫内受照后可能发生的畸形 受照时间 （妊娠周数）044111116162030 畸形类型 流产， 很

15、少畸 形 多数系 统严重 畸形 小头症，智 力异常生长 延迟 很少有小头 症和智力低 下等 很少有严重 的解剖学缺 陷，可能有 功能障碍 个体出生后，幼年的辐射敏感性要比成年时高，但是，老年时由 第 2 章 辐射对人体的影响和防护标准 68 于机体各种功能的衰退，其对辐射的耐受力则又明显低于成年期。 （3）不同细胞、组织或器官的辐射敏感性 一般，人体内繁殖能力越强，代谢越活跃，分化程度越低的细胞 对辐射越敏感。由于细胞具有不同的辐射敏感性，所以，不同组织也 具有不同的敏感性。若以照射后组织的形态变化作为敏感程度的指标， 则人体的组成按辐射敏感性的高低大致可分为： 1）高度敏感 淋巴组织（淋巴细

16、胞和幼稚淋巴细胞）胸腺（胸 腺细胞）骨髓（幼稚红、粒和巨核细胞）胃肠上皮（特别是小肠 隐窝上皮细胞）性腺（睾丸和卵巢的生殖细胞）胚胎组织。 2）中度敏感 感觉器官（角膜、晶状体、结膜）内皮细胞（血 管、血窦和琳巴管内皮细胞）皮肤上皮（包括毛囊上皮细胞）唾 液腺肾、肝、肺组织的上皮细胞。 3）轻度敏感 中枢神经系统内分泌腺（包括性腺的内分泌细胞） 心脏。 4）不敏感 肌肉组织软骨和骨组织结缔组织。 第三节 辐射防护的目的、原则和标准 核技术的应用给人类带来了很大的益处，但辐射也可能对人造成 危害，必须遵循防护原则，作出适当的防护。只要每个从事放射性工 作的人员严格执行辐射防护标准和管理措施，个人和环境的安全是有 保障的。也就是说在辐射防护是在取得效益的同时保证了人类免受辐 射之害。 3.1. 辐射防护的目的 辐射防护所关心的是：既要保护从事放射性工作者本人、公众和 第 2 章 辐射对人体的影响和防护标准 69 他们后代，又要允许进行那些