辐射损伤(第一部分).

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1、核技术应用与辐射防护 第四章 辐射损伤 本章首先是讨论辐射对生物体的损伤，阐明损 伤机理，为辐射防护提供依据，其次是讨论辐射对 非生物体的损伤，介绍辐射对水、空气、导体（金 属或合金）、半导体、绝缘体、有机物等的损伤机 理，并进行抗辐射能力的比较，是设备防护和辐射 技术应用的基础。 4.1 辐射对生物体的损伤 核技术应用与辐射防护 辐射对生物体危害 外照射危害内照射危害 来源于体外放射源，放 射源不与生物体接触 外部的照射 放射性物质通过呼吸、饮食、 皮肤毛孔、伤口进入生物体内 内部的照射 一些微量放射性物质产生的外照射和表面污染虽然没有多大的现 实意义，但是如果进入体内，将会连续照射机体，直

2、到放射性物 质完全衰变了或被排出机体为止，因而可能产生可观的辐射剂量 ，必须予以足够重视。 核技术应用与辐射防护 4.1.1 辐射对生物细胞的作用 1直接作用 辐射直接同生物大分子（例如DNA、RNA等）发生作用， 使这些大分子发生电离和激发，导致分子结构改变和生物 活性的丧失；同时，电离和激发的分子是不稳定的，为了 形成稳定的分子，分子中的电子结构在分子内或通过与其 他分子相互作用而重新排列，在这一过程中可能使分子发 生分解，改变结构，以致生物功能的丧失。 核技术应用与辐射防护 4.1.1 辐射对生物细胞的作用 2间接作用 由于生物细胞中含有大量的水分子（以人为例，大约 70%），所以，在大

3、多数情况下，辐射同细胞中的水分子发 生作用，使水分子发生电离或激发，然后经过一定的化学 反应形成一些活性很强的自由基和过氧化物，它们作用于 生物大分子，会导致这些分子结构和功能的变化，造成功 能障碍和系统的病变。 核技术应用与辐射防护 4.1.2 辐射对生物细胞的损伤 辐射照射 直接作用 间接作用 生物细胞结构与功能改变 生物细胞丧失活性生物细胞死亡生物细胞突变 核技术应用与辐射防护 需要注意的是，辐射对生物细胞的损伤最终是通过一 些生物效应体现的。 虽然细胞对辐射有敏感性，但同时也有耐受性。生物 酶也可以对辐射造成的细胞损伤进行一定的修复，减小辐 射的影响，只有这些损伤不能完全修复时才会产生

4、明显的 生物效应。假如辐射造成的损伤是严重的并且是大量的（ 短时间内的大剂量照射），就会损害全部细胞，表现出辐 射的危害性。 受到大剂量辐射照射的生物体（如人体等 ），由于细胞被杀死或受到损伤，最终会 出现一些病症的现象。 核技术应用与辐射防护 4.1.3 辐射的生物效应 躯体效应 遗传效应 近期效应 远期效应 确定效应 随机效应 按效应出现的个体分 按效应出现的早晚分 按效应的发生与剂量关系分 核技术应用与辐射防护 表4-1 各类辐射生物效应之间的关系 效应类别躯体效应遗传效应 随机性效应癌症等 各种遗传性疾病 必然性效应 白内障、皮肤良性损伤、骨髓血细 胞减少、生育力减退、血管或结缔 组织

5、的损伤等 核技术应用与辐射防护 1躯体效应与遗传效应 出现在受照射者本身上的效应称为躯体效应。 以人体为例，其包括躯体细胞和生殖细胞两类细胞， 除生殖器官外，人体的其余组织和器官都是由躯体细胞组 成的，而躯体效应的本质是辐射对躯体细胞的损伤，当被 损伤的躯体细胞达到一定数量时，就会导致人体器官组织 发生病变，最终可能导致人体死亡。躯体细胞一旦死亡， 损伤的细胞也随之消失，不会转移到下一代。 核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 表4-2 射线线外照射对对人体的影响 剂剂量类类型吸收剂剂量/Gy影响 绝对绝对 致死剂剂量 半致死剂剂量 急性大剂剂量 小剂剂量 临临床剂剂量 亚临亚临 床剂剂量

6、 8 5 2.5 1.0 0.5 0.25 100%死亡 50%死亡 皮肤出现红现红 斑、脱毛 25%出现轻现轻 微症状 无 无 核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 在辐射或其他外界因素的影响下，可导致遗传基因 发生突变，出现在受照者后裔身上的效应称为遗传效应 。 当生殖细胞中的DNA受到损伤时，后代继承母体改变 了的基因，导致有缺陷的后代。 由于突变率与吸收剂量成正比，因此一定要避免大 剂量照射。 核技术应用与辐射防护 2必然性效应与随机性效应 必然性效应（亦称确定性效应）有吸收剂量阈值，达 到或超过某一数值才会发生，在吸收剂量阈值之下不会发 生，并且严重程度与吸收剂量大小有关。 辐射

7、诱发白内障有明显的吸收剂量阈值，对X射线或 射线，急性照射吸收剂量 2 Gy 以上会引起眼晶体混浊，5 Gy 以上可引起白内障，中子对眼晶体的损伤比X射线和射 线高510倍。 核技术应用与辐射防护 随机性效应是指辐射生物效应的发生没有吸收剂量阈 值，只要受到照射就有发生的可能，发生的概率与吸收剂 量大小有关，严重程度与吸收剂量大小无关。 辐射致癌和辐射致遗传疾病均属于随机性效应。 核技术应用与辐射防护 3近期效应和远期效应 在受到辐射照射后60天内出现变化叫近期效应；在受 照射后几个月、几年或更长时间才出现变化叫远期效应。 远期效应可发生在急性损伤已恢复的成员和长期受小 剂量照射的慢性损伤成员

8、中，可以出现在受照射者身上， 也可出现在他们的后代身上。 核技术应用与辐射防护 4.1.4 辐射生物效应的影响因素 与辐射有关的因素 与机体有关的因素 射线种类和照射方式 吸收剂量和吸收剂量率 分次照射和时间间隔 照射部位和面积 个体的放射敏感性 不同器官、组织和细胞 的放射敏感性 核技术应用与辐射防护 不同种类的射线，其电离能力和穿透能力不同，所以 引起的生物效应也不同。 射线的电离能力和穿透能力可以用辐射化学产额（G） 和传能线密度（LET）表示。 辐射化学产额：每吸收100 eV能量所转换或产生的分 子、原子、离子或自由基的数目，反映辐射化学过程的效 率。 传能线密度：射线粒子穿过单位长

9、度物质的能量损失 ，大小为dE/dx，通常以eV/cm为单位。 核技术应用与辐射防护 粒子电荷较高、移动较慢、射程较短，所以很容易 被物质吸收，外照射意义不大，仅能损伤机体的表皮。但 当放射射线的核素进入体内时，则因电离能力强，对机 体损伤远大于X、射线，就内照射而言，其危害性最大。 X、射线其电离能力弱而穿透力大，能够贯穿机体组 织，通过间接电离作用在射程的末端发生极高的电离密度 ，对深部组织作用大，从外照射角度看，辐射生物效应大 。 相比X、射线，中子具有更大的穿透能力，并能与物 质原子核发生作用，因此危害更大。 核技术应用与辐射防护 辐射生物效应与照射量大小密切相关，总的规律是照 射量愈

10、大，生物体的吸收剂量就越大，生物效应愈显著。 一般认为，人受 0.250.5 Gy 照射，仅出现轻度的血像 变化，很快可恢复，不发生明显的病理改变，但1 Gy 以上 的照射可产生不同程度的急性放射病。 在一定的剂量范围内，高剂量率照射比低剂量率照射 的生物效应强。例如，每日550 mGy 的照射，即使长期 累积，也只能导致慢性放射病的发生，而当剂量率达到每 分钟50100 mGy，则有可能引起急性放射病，其严重程度 随剂量率增大而加重。因此，引起急性放射损伤必须要有 一定的剂量率阈值。 核技术应用与辐射防护 在总的吸收剂量相同的情况下，分次给予照射，其生 物效应低于一次照射的效应，分次愈多，各

11、次间隔时间愈 久，则生物效应愈小。 核技术应用与辐射防护 机体受照射的部位对生物效应有明显的影响。当吸收 剂量和吸收剂量率相同时，腹部照射的后果最严重，其次 为盆腔、头颈、胸部及四肢。 当照射的其他条件相同时，受照射面积愈大，生物效 应愈明显。因此，在临床放射治疗中，一般都将辐射源缩 至尽可能小的范围，并且采用分次照射以减少每次剂量。 这样就可降低正常组织的辐射损伤效应，以达到对局部肿 瘤尽可能大的杀伤。 核技术应用与辐射防护 个体的放射敏感性受年龄、性别、生理和健康状况等 因素的影响。幼儿和老人比壮年更为敏感，妊娠、慢性疾 病、过冷、过热、饥饿、体力负荷较大或较重的外伤等都 可能使放射敏感性

12、增强。 核技术应用与辐射防护 成年机体的各种细胞的放射敏感性与功能状态有密切 关系，总的规律是细胞的分裂活动越旺盛，其敏感性越高 。淋巴组织、胸腺、骨髓组织、胃肠上皮、性腺、胚胎组 织等属于高度敏感组织；感觉器官、皮肤上皮、唾液腺、 肾、肝、肺等为中等敏感组织；中枢神经系统、内分泌腺 、心脏等属于轻度敏感组织；肌肉组织、软骨和骨组织、 结缔组织等为不敏感组织。 核技术应用与辐射防护 4.1.5 核辐射事故及举例 1核辐射事故概述 定义：核辐射事故通常是指由于失去控制的放射性物质 或电离辐射设备产生的辐射照射, 造成人员伤亡、环境污染 以及经济损失等方面的事故。 核技术应用与辐射防护 核辐射事故

13、的类型 按发生的原因可划分为责任事故、技术事故和其他事 故等；按性质可划分为超剂量照射事故、表面污染事故、 丢失放射性物质事故、超临界事故和放射性泄漏事故等； 按发生的范围可划分为管辖区内事故和管辖区外事故。 可能发生的核辐射事故 核设施事故、核技术应用中的事故、放射性物质运输 中的事故、放射性伴生矿事故、其他国家和地区发生的事 故、用核反应堆作动力的航空、航天器坠落事故等。 核技术应用与辐射防护 核辐射事故分级 为了便于管理，中华人民共和国国务院449号令放射性同位素与射 线装置安全与防护条例将核辐射事故按事故的性质、严重程度、可控 性和影响范围分为4级，如表4-3所示。 表4-3 核辐辐射

14、事故管理分级级 事故等级危害程度 特大事故指、类放射源丢失、被盗、失控造成较大范围严重辐射污 染后果，或放射性同位素和射线装置失控造成3人以上（含3人 ）急性死亡 重大事故指、类放射源丢失、被盗、失控或放射性同位素和射线装 置失控造成2人以下（含2人）急性死亡或10人以上（含10人） 急性严重放射病、局部器官残疾 较大事故指类放射源丢失、被盗、失控或放射性同位素和射线装置失 控造成9人以下（含9人）急性重度放射病、局部器官残疾 一般事故 指、类放射源丢失、被盗、失控或放射性同位素和射线装 置失控导致人员受到超过年剂量限值的照射 核技术应用与辐射防护 2核辐射事故举例 例1：切尔诺贝利核电厂事

15、故 例2：2000年埃及重大辐射 致 死事故 例3：山西省忻州特大辐射致 死事故 核技术应用与辐射防护 切尔诺贝利核电站所使用的反应堆 切尔诺贝利核电站石墨慢化压力管式沸水堆 核技术应用与辐射防护 切尔诺贝利核电站堆顶图及该核电站位置 RBMK-1000反应堆大厅堆顶图及切尔诺贝利核电站位置 核技术应用与辐射防护 1986年4月26日，在人类历史上永远是一个黑色的日子。 那天夜里，切尔诺贝利核电站8号涡轮机正进行一次年度计划 停堆检修的惯例试验，模拟在外接电源被意外切断时，试验涡 轮机剩余的惯性能量能否继续驱动水循环泵，直到柴油发电机 组接替。作为准备工作的一部分，操作人员切断了一系列包括 自

16、动运行断路安全机构在内的重要控制系统。就在试验进行之 中，一个系统错误导致的多米诺效应引起功率急剧上升，触发 了巨大的蒸汽爆炸，将1000吨的核反应堆的顶盖迅速变成无数 碎片，冲上天空。高达2000的烈焰吞噬着机房，熔化了粗大 的钢架。携带着高放射性物质的水蒸气和尘埃随着浓烟升腾、 弥漫，遮天蔽日。大量的放射性物质向环境释放。周围5万多 平方公里土地受到直接污染，320多万人受到核辐射侵害。 例1：切尔诺贝利核电厂事故 核技术应用与辐射防护 时至今日，在白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰，切尔 诺贝利事故所致的放射污染的后果仍非常明显，例如，甲 状腺癌、因食用受污染食品而导致体内辐照、事故导致的 心理影响以及其他健康问题。在乌克兰大约110万人的病因 与切尔诺贝利相联。多数乌克兰的孩子同时会遭受两到三 倍的慢性病症，因为他们的免疫系统非常脆弱。婴儿的死 亡率以及畸形胎儿在污染的区域明显上升。专家预计，切 尔诺贝利核事故还会在未来10万年里仍将对人类构成威胁 。 例1：切尔诺贝利核电厂事故 核技术应用与辐射防护 切尔诺贝利核电