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1、辐射防护与安全培训辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站福建省辐射环境监督站福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础第三讲第三讲辐射剂量学基础辐射剂量学基础福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础一、电离辐射二、辐射量和单位 三、辐射的生物学效应 四、辐射剂量监测原理与方法 主要内容福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础一、电离辐射福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射
2、环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础辐射是指某种物质或设备发出的粒子。如X射线、射线、中子、质子、电子、射线、射线。辐射分为电离辐射和非电离辐射。 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础电离是当具有一定能量的带电和非带电粒子与靶原子的轨道电子发生库仑及其它相互作用（其它相互作用针对非带电粒子）时，把本身的部分或全部能量传给靶原子轨道电子，如果轨道电子获得的动能足以克服原子的束缚，逃出原子壳层而成为自由电子。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安
3、全基础辐射防护与安全基础电离辐射一般能量大于10eV，如X射线、射线、中子、射线、射线等能引起物质电离的带电粒子和不带电粒子。非电离辐射一般能量小于10eV，如紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等不能引起物质电离的粒子。非电离辐射不是本课程所研究的内容。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础电离辐射分为直接电离辐射(即直接电离粒子)和间接电离辐射(即间接电离粒子)。直接电离辐射又叫直接电离粒子，是指能引起物质电离的带电粒子，如射线、质子和粒子等(也就是带电电离粒子) 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环
4、境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础间接电离辐射又叫间接电离粒子，是能够释放出直接电离粒子的非带电粒子，如光子、中子等等。无论在空间，还是在介质内部，凡电离辐射在其中通过、传播以至经由相互作用发生能量传递的整个空间范围，称之为电离辐射场。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础二、辐射量和单位福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础吸收剂量即电离辐射沉积于某一小体积元中物质的平均授与能除以该体积元中物质的质量而得的商。即是电离
5、辐射授与质量为是电离辐射授与质量为dm的物质的的物质的平均能量，即平均授与能平均能量，即平均授与能 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础1戈瑞戈瑞(Gy)=1焦耳焦耳/千克千克(J/kg)=100拉德拉德(rad) 1(Gy)=106微戈瑞微戈瑞( ) =103毫戈瑞毫戈瑞(mGy)吸收剂量的国际单位为吸收剂量的国际单位为J/kg，法定，法定单位为单位为戈瑞戈瑞(Gy)，非法定单位为，非法定单位为拉拉德德(rad)福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安
6、全基础吸收剂量率吸收剂量率就是单位时间内物质的吸收剂量就是单位时间内物质的吸收剂量 吸收剂量率的吸收剂量率的法定法定单位是单位是“Gy/s”，非非法定单位为法定单位为“rad/s”。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础比释动能是不带电的电离辐射（间接电离辐射）在小体积元内释出的所有带电粒子的初始动能之和的平均值，除以该体积元内物质的质量dm而得的商，即是不带的电离辐射转移给质量为是不带的电离辐射转移给质量为dm的的物质的平均能量，即平均转移能物质的平均能量，即平均转移能 比释动能的比释动能的法定法定单位为戈瑞单位为戈瑞
7、(Gy），），非法定非法定单单位也与吸收剂量相同。位也与吸收剂量相同。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础比释动能率就是单位时间内物质的比释动能 比释动能率的比释动能率的法定法定单位是单位是戈戈/秒、戈秒、戈/小小时时等。它的非等。它的非法定法定单位与吸收剂量率单位与吸收剂量率单位相同。单位相同。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础照射量定义：X或射线在单位质量的空气中击出的全部次级电子完全被阻停时，在空气中产生一种符号的带电粒子（电子或正离子
8、）的总电荷量dQ。照射量照射量X的国际单位单位为的国际单位单位为C/kg，非法定单非法定单位为位为伦琴（伦琴（R）1R=106 R =103mR福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础照射量率就是单位时间内的照射量。 照射率的国际单位单位为照射率的国际单位单位为(C/kgs)。非法定单非法定单位为位为伦琴每秒（伦琴每秒（R/s）福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础伦琴的定义：在1伦琴X射线照射下，0.001293g空气（标准状况下，1立方厘米空气的
9、质量）中释放出来的次级电子，在空气中总共产生电量各为1静电单位的正离子和负离子。1静电单位电量=3.3310-10C福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础在空气中照射量与吸收剂量的关系在照射量为国际单位C/kg下有：Gy如果照射量如果照射量X用伦琴为单位则有用伦琴为单位则有 :Gy福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础在空气中照射量率与吸收剂量率的关系在照射量率为国际单位C/kgsC/kgs下有：如果照射量率如果照射量率 用伦琴用伦琴/秒为单位则有
10、秒为单位则有 :福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础当照射量当照射量X X的单位为的单位为C/kgC/kg时，处于空气中同一时，处于空气中同一点的组织中的吸收剂量点的组织中的吸收剂量Dm Dm 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础同理当照射量同理当照射量 率率 的单位为的单位为C/kgC/kgs s时，处于空气中时，处于空气中同一点处组织中的吸收剂量率同一点处组织中的吸收剂量率各种物质的各种物质的fm值可由有关材料上得到值可由有关材料上得到 ，
11、fm是由是由照射量照射量(C/kg)(率率)换算到吸收剂量换算到吸收剂量(Gy)(率率)的一个的一个换算因子，其单位是换算因子，其单位是J/C。 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础 对于给定能量的对于给定能量的X或或射线射线在组织中的质量能量吸收系数。在组织中的质量能量吸收系数。 对于给定能量的对于给定能量的X或或射线射线在空气中的质量能量吸收系数在空气中的质量能量吸收系数 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础假定用剂量仪测得空气的照射量率为
12、假定用剂量仪测得空气的照射量率为2020 R/h R/h，问该点的吸收剂量率为多少，问该点的吸收剂量率为多少? ?代入上面的公式算得的吸收剂量率为代入上面的公式算得的吸收剂量率为:0.17:0.17 Gy/h Gy/h，也就是说，也就是说20 R/h20 R/h差不多就是本差不多就是本底水平。底水平。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础照射量率与活度的关系在距活度为A(Bq)的辐射点源R(m)处的照射量率为: 其单位为: 照射量率常数的SI单位为: 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安
13、全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础3.辐射对人体健康的有害效应的分类 福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础电离辐射作用于人体，可能造成器官或组织的损伤，因而表现出对人体健康有害的各种生物效应，我们把这些有害的效应分为两类: 1.随机性效应(Stochastic effect)：是指辐射效应的发生几率与剂量大小有关的效应，不存在剂量阈值，它主要是针对小剂量(小于0.2Gy )、小剂量率(小于0.1 mGy/min )的慢性照射，如致癌效应和遗传效应。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防
14、护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础2.非随机性效应，又叫确定性效应(Deterministic effect)ICRP(国际放射防护委员会，International Commission on Radiological Protection)在其建议书草案(征求意见稿,2006)中将确定性效应也称为组织反应，确定性效应与组织反应作为同义词在该建议书草案中使用。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基
15、础福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础确定性效应有明确的阈值，在阈值以下不会见到有害效应，达到剂量阈值则有害效应肯定发生，且辐射效应的严重程度取决于所受剂量的大小，它主要针对大剂量、大剂量率的急性照射，一般主要是事故照射。例如:福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础辐射引起的白内障、皮肤的良性损伤、骨髓内血细胞减少致造血障碍、性细胞受损致生育能力减退、血管和结缔组织受损等。无论是随机性效应还是确定性效应，若辐射效应显现在受照者本人身上的，称为躯体
16、效应;出现在受照者后代身上的称为遗传效应。福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训福建省辐射环境监督站辐射防护与安全培训辐射防护与安全基础辐射防护与安全基础辐射防护的目的:防止有害的非随机性效应(确定性效应或组织反应)，即是说对于非随机性效应即事故照射要尽力避免。限制随机性效应的发生率，使之合理达到尽可能低的水平。辐射源分类辐射源分类天天然然辐辐射射源源：自自然然界界存存在在的的能能释释放放出出放放射线的物质射线的物质人人工工辐辐射射源源：人人工工生生产产的的能能释释放放电电离离辐辐射的装置或经加工提炼的天然辐射源射的装置或经加工提炼的天然辐射源辐射方式分类辐射方式分类内内照照射射：放放射射性性
17、物物质质进进入入机机体体内内对对组组织织产生的电离辐射产生的电离辐射外外照照射射：放放射射线线物物质质或或装装置置在在机机体体外外产产生的对机体的电离辐射生的对机体的电离辐射 34人类辐射照射来源人类辐射照射来源天然辐射源天然辐射源人工辐射源人工辐射源35人类受照有效剂量人类受照有效剂量(mSv)36人类受照剂量构成37天然本底照射天然本底照射宇宙射线宇宙射线陆地辐射陆地辐射增加了的天然照射增加了的天然照射天然本底照射致人类天然本底照射致人类有效剂量有效剂量38宇宙射线宇宙射线宇宇宙宙射射线线：源源自自宇宇宙宙空空间间及及其其内内容物的电离辐射线。容物的电离辐射线。初级宇宙射线初级宇宙射线：源
18、自：源自银河系、太阳银河系、太阳次次级级宇宇宙宙射射线线：初初级级宇宇宙宙射射线线与与大大气气层层粒粒子子相相互互作作用用在在百百万万分分之之一一秒秒，产产生生百百万万个个新新粒粒子子（级级联联反应）反应）39银河宇宙射线银河宇宙射线银河系的宇宙射线银河系的宇宙射线质子质子和和粒子粒子占总数的占总数的98%，电电子仅占子仅占2。初始宇宙粒子的能量谱初始宇宙粒子的能量谱108eV1020eV。40太阳辐射太阳辐射由靠近太阳表面的由靠近太阳表面的磁扰动磁扰动而产生。而产生。主要由主要由能量能量100MeV的的质子质子组成。组成。41宇宙射线的海拔效应宇宙射线的海拔效应高海拔高海拔地区，宇宙粒子可产
19、生很地区，宇宙粒子可产生很大的剂量率，但在大的剂量率，但在地面水平地面水平上，上，仅有那些能量最大的粒子会对剂仅有那些能量最大的粒子会对剂量率有影响。量率有影响。海拔效应：海拔效应：在同纬度地区，宇宙在同纬度地区，宇宙射线的剂量率随着海拔的升高而射线的剂量率随着海拔的升高而增加的现象增加的现象42宇宙射线的宇宙射线的地磁纬度效应地磁纬度效应地球磁场使到达大气层顶部的宇宙辐射地球磁场使到达大气层顶部的宇宙辐射强度减弱，强度减弱，地球磁场的形态使较高能的地球磁场的形态使较高能的粒子可穿透到较低的地磁纬度。粒子可穿透到较低的地磁纬度。地磁纬度效应地磁纬度效应：在赤道有最小的辐射强在赤道有最小的辐射强
20、度和剂量率度和剂量率，而，而接近地磁两极处则最大接近地磁两极处则最大。43在飞行高度上的照射在飞行高度上的照射飞行人员宇宙辐射剂量率比地面人员高。飞行人员宇宙辐射剂量率比地面人员高。温温带带海海拔拔912km处处，有有效效剂剂量量率率58Sv/h(4070mSv/a)，(13km)高高度度，有有效效剂剂量量率率为为1012Sv/h(90110mSv/a)。从从欧欧洲洲到到北北美美穿穿越越大大西西洋洋的的一一次次飞飞行行，航航线线剂剂量量在在3045Sv(相相当当于于海海平平面面全全年年的的宇宇宙宙射线剂量的射线剂量的2030%)。赤赤道道纬纬度度，剂剂量量率率变变低低，其其范范围围在在24Sv
21、/h。44某些短航线的有效剂量某些短航线的有效剂量航线航线( (单程单程) ) 飞行时间飞行时间 航线有效剂航线有效剂量量 千小时有效千小时有效剂量剂量 (min) (min) (Sv) (Sv) (mSv/1000h) (mSv/1000h) 北京北京广州广州 180 180 6.8 6.8 2.3 2.3 北京北京上海上海 115 115 4.1 4.1 2.2 2.2 北京北京东京东京 205 205 8.9 8.9 2.6 2.6 广州广州上海上海 120 120 3.8 3.8 1.9 1.9 上海上海广州广州 120 120 3.7 3.7 1.8 1.8 上海上海成都成都 140
22、 140 4.8 4.8 2.1 2.1 上海上海昆明昆明 185 185 6.5 6.5 2.1 2.1 注:巡航高度11.0km,爬升到巡航高度的时间为20分钟,降落20分钟45某些长航线的有效剂量某些长航线的有效剂量航线航线( (单程单程) ) 飞行时间飞行时间 航线有效航线有效剂量剂量 千小时有效剂量千小时有效剂量 (min) (min) ( (Sv) Sv) (mSv/1000h) (mSv/1000h) 北京北京旧金山旧金山 460 460 43 43 5.6 5.6 北京北京哥本哈根哥本哈根 535 535 40 40 6.0 6.0 北京北京布鲁塞尔布鲁塞尔 665 665 6
23、8 68 6.2 6.2 北京北京巴黎巴黎 650 650 66 66 6.2 6.2 上海上海温哥华温哥华 650 650 66 66 6.2 6.2 上海上海布鲁塞尔布鲁塞尔 845 845 82 82 5.8 5.8 广州广州墨尔本墨尔本 550 550 27 27 3.0 3.0 广州广州阿姆斯特丹阿姆斯特丹 860 860 76 76 5.3 5.3 斯得哥尔摩斯得哥尔摩东京东京 605 605 51 51 5.0 5.0 注:假设长航线50%飞行时间的巡航高度为11.0km46重要的地球辐射系重要的地球辐射系原原生生放放射射性性核核素素：自自地地球球形形成成以以来就存在于地壳中的放
24、射性核素来就存在于地壳中的放射性核素40K：238U系：系：232Th系：系：47其他陆地放射性核素其他陆地放射性核素235U系系的各种核素，的各种核素，87Rb铷铷、138La镧镧、147Sm钐钐176Lu镥镥，自然界存在水平低，对人体的剂量贡献自然界存在水平低，对人体的剂量贡献很小。很小。4840KT1/2=1.26109a衰变占衰变占89%，1.32MeV钙钙衰变占衰变占11%，1.46MeV氩氩49238U系系 衰变衰变衰变衰变衰变230Th238U234Th234Pam234U衰变226Ra衰变衰变222Rn衰变218Po衰变214Bi衰变衰变210Pb衰变210Bi衰变206Pb5
25、0238U系重要核素系重要核素238U：T1/2=4.47109a，衰变衰变226Ra：T1/2=1640a，衰变衰变222Rn：T1/2=3.82d，衰变，气体衰变，气体218Po206Pb：T1/2=23a，各种衰变，各种衰变51232Th系系衰变228Ra232Th 衰变228Ac228Th衰变衰变衰变212Pb220Rn衰变衰变衰变216Po衰变224Ra衰变212Bi衰变208Pb52232Th系重要核素系重要核素232Th：T1/2=1.411010a，衰变衰变224Ra：T1/2=3.66d，衰变衰变220Rn：T1/2=55s，衰变，气体衰变，气体216Po208Pb：T1/2=11h，各种衰变，各种衰变5354
