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1、辐射防护的量和单位辐射防护的量和单位一、一、 与个体相关的辐射量与个体相关的辐射量1.1.吸收剂量吸收剂量 和吸收剂量率和吸收剂量率1 1当量剂量当量剂量2 2有效剂量有效剂量3 3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二、二、 与群体相关的辐射量与群体相关的辐射量1 1集体当量剂量集体当量剂量2 2集体有效剂量集体有效剂量吸收剂量吸收剂量 吸收剂量现称为剂量，吸收剂量现称为剂量，常用常用D表示表示，是指各种类型的电离辐射，是指各种类型的电离辐射(、n等等)与任何物质相互作用时，单位质量物质所吸收的辐射平均能量，即：与任何物质相互作用时，单位质量物质所吸收的辐射平均能量，即：上式
2、中，上式中，dE是射线给予质量是射线给予质量dm所在体积元中的平均能量。所在体积元中的平均能量。p吸收剂量吸收剂量D的国际单位是焦耳的国际单位是焦耳/千克，又叫戈瑞千克，又叫戈瑞(Gray或或Gy)；专用单位是拉德（；专用单位是拉德（Rad） 1Gy=1焦耳焦耳/千克，千克， 1Gy=100Rad剂量率剂量率 ：定义为在单位时间内的吸收剂量。：定义为在单位时间内的吸收剂量。p剂量率剂量率D的国际单位：焦耳的国际单位：焦耳/千克千克秒，专用单位是拉德秒，专用单位是拉德/秒。秒。p在空气介质中，对同一在空气介质中，对同一放射源，剂量率与照射率间存在如下的关系：放射源，剂量率与照射率间存在如下的关系
3、： 1伦琴伦琴/时时=8.7710-3戈瑞戈瑞/时时=0.877拉德拉德/时时 剂量率的计算剂量率的计算以各向同性的以各向同性的点源点源为例，可推算出吸收剂量率的计算公式为例，可推算出吸收剂量率的计算公式 ： 拉德拉德/ /时时 上式中，上式中，为介质的线性吸收系数（为介质的线性吸收系数（cm-1），），为介质的密度为介质的密度（g/ cm3），），n为源一次衰变所放出的为源一次衰变所放出的光子数，光子数，Ac为源的活度为源的活度(Ci)，h是是光子能量（光子能量（MeV），），r为离源间距为离源间距(cm)。早期方法：式中，式中，D D为该点处的吸收剂量；为该点处的吸收剂量；Q Q为辐射的品
4、为辐射的品质因子；质因子；N N其他修正因子的乘积。其他修正因子的乘积。剂量当量：剂量当量辐辐射射品品质质因因子子Q Q的的值值按按照照辐辐射射在在水水中中的的传传能能线线密密度（度（linearenergytransfer,LETlinearenergytransfer,LET）确定确定剂量当量率剂量当量率 天然辐射源对公众产生的平均年剂量水平天然辐射源对公众产生的平均年剂量水平辐射源辐射源辐射源辐射源剂量（剂量（剂量（剂量（SvSv/ /年）年）年）年）局部地区的局部地区的局部地区的局部地区的 辐射辐射辐射辐射1414C C222222RnRn和和和和220220RnRn及其衰变产及其衰变
5、产及其衰变产及其衰变产物物物物人体中的人体中的人体中的人体中的4040KK宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线人体中的铀和钍核素人体中的铀和钍核素人体中的铀和钍核素人体中的铀和钍核素4004001010800800200200300300170170总计总计总计总计18801880人工辐射源对公众产生的平均年剂量水平人工辐射源对公众产生的平均年剂量水平辐射源辐射源辐射源辐射源剂量（剂量（剂量（剂量（SvSv/ /年）年）年）年）放射诊断放射诊断放射诊断放射诊断放射治疗放射治疗放射治疗放射治疗医用同位素医用同位素医用同位素医用同位素放射性废物放射性废物放射性废物放射性废物核爆炸落下灰核爆炸落下灰核爆
6、炸落下灰核爆炸落下灰职业照射职业照射职业照射职业照射其他辐射源其他辐射源其他辐射源其他辐射源22022030302 22 210109 91212总计总计总计总计285285最大容许剂量水平1放射工作人员受到的年剂量当量放射工作人员受到的年剂量当量（一年工作期间所受外照射的剂量当量（一年工作期间所受外照射的剂量当量与这一年内摄入放射性核素所产生的待积剂量当量二者的总和）与这一年内摄入放射性核素所产生的待积剂量当量二者的总和）不应超过不应超过50mSv（每月控制：（每月控制：50/12=4.17mSv；每周控制：；每周控制：50/50=1mSv；每小时控制：；每小时控制：50/（5040）=25
7、Sv）；）；2放射工作人员任一器官或组织所受的年剂量当量不得超过下列限值：眼放射工作人员任一器官或组织所受的年剂量当量不得超过下列限值：眼晶体晶体 150 mSv，其他单个器官或组织，其他单个器官或组织 500 mSv；3放射工作人员中，育龄妇女接受照射时，应按月大致均匀地加以控制。放射工作人员中，育龄妇女接受照射时，应按月大致均匀地加以控制。对已知怀孕的妇女接受的照射，除按均匀的剂量率加以控制外，在一年内接对已知怀孕的妇女接受的照射，除按均匀的剂量率加以控制外，在一年内接受的有效剂量当量应限制在受的有效剂量当量应限制在1.5rem以下；年龄在以下；年龄在1618周岁的学生和学徒工，周岁的学生
8、和学徒工，由于教学培训需要接受照射时，一年内受到的有效剂量当量不得超过由于教学培训需要接受照射时，一年内受到的有效剂量当量不得超过1.5rem，年龄小于，年龄小于16周岁按公众成员周岁按公众成员（1mSv）控制。控制。4公众成员的年有效剂量当量不超过公众成员的年有效剂量当量不超过1 mSv。如果按终生剂量平均的年有效如果按终生剂量平均的年有效剂量当量不超剂量当量不超1 mSv，但可在某些年份里允许以每年，但可在某些年份里允许以每年5 mSv作为剂量限制。作为剂量限制。公公众成员的皮肤和眼晶体的年剂量当量限制为众成员的皮肤和眼晶体的年剂量当量限制为50mSv。 剂量当量式中：WR辐射权重因子；D
9、T,R器官、组织的平均剂量SI单位：希沃特，1Sv1J/kg历史上曾使用过的单位：雷姆，1rem0.01Sv器官或组织T中的平均吸收剂量DT,R与辐射权重因子WR的乘积当量剂量HT,R(equivalentdose)辐射权重因子wR：为辐射防护目的，对吸收剂量乘以的因数，用以考虑不同类型的辐射对健康的相对危害效应。（radiationweightingfactor）用wR代替Q的原因：从防护的角度考虑；简化，统一；数据，尤其是中子数据，进行了修正；目前仍在混用。2.2.有效剂量有效剂量E E式中：组织T的权重因子；HT器官或组织的当量剂量SI单位：希沃特，1Sv1J/kg历史上曾使用过的单位：
10、雷姆，1rem0.01Sv当所考虑的效应是随机效应时，在全身受到不均匀照射的情况下，人体所有组织或器官的加权后的当量剂量之和。(effectivedose)WT加权剂量、全身有效剂量加权剂量、全身有效剂量加权剂量加权剂量HW：HWHTWT设某人被射线照射后全身剂量为10mSv，同时，经测量，他的甲状腺还受到了剂量为50mSv照射。如何对这两种剂量进行评价？HWB10mSvHW=HTWT=500.052.5mSv有效全身剂量当量有效全身剂量当量HeHeHWB+HTWT组织权重因子WT：为辐射防护的目的，器官和组织的当量剂量所乘的因数，乘以该因数是为了考虑不同器官和组织对发生辐射随机性效应的不同敏
11、感性。器官或组织器官或组织WWT TICRP-26ICRP-26ICRP-60ICRP-60性腺性腺( (生殖器生殖器) )0.250.250.200.20红骨髓红骨髓0.120.120.120.12结肠结肠( (大肠直肠大肠直肠) )- -0.120.12肺肺0.120.120.120.12胃胃- -0.120.12膀胱膀胱- -0.050.05乳腺乳腺0.150.150.050.05肝脏肝脏- -0.050.05食道食道- -0.050.05甲状腺甲状腺0.030.030.050.05皮肤皮肤- -0.010.01骨骼表面骨骼表面0.030.030.010.01其余部分其余部分0.300.
12、300.050.05概念理解概念理解n n当量剂量当量剂量当量剂量当量剂量 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。n n辐射权重因子辐射权重因子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、组织对全身总则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献。危害的贡献。3.3.待积当量剂量（待积当量剂量（committedequivalentdosecommitted
13、equivalentdose）与待积有效剂量（与待积有效剂量（committedeffectivedosecommittedeffectivedose）待积当量剂量待积有效剂量成年人50年；儿童70年人体单次摄入放射性物质后，某一器官或组织在50年内将要受到的累积的剂量当量。二、与群体相关的辐射量二、与群体相关的辐射量2.集体有效剂量SK：单位：人希注意：时间、人群1.集体当量剂量ST：受照群体每个成员的剂量当量的总和。(collectiveequivalentdose)(collectiveeffectivedose)受照群体每个成员的有效剂量的总和。单位：人希剂量当量（剂量当量（dosee
14、quivalent,Hdoseequivalent,H）组织中某点处的剂量当量组织中某点处的剂量当量H H是是D D、Q Q和和N N的乘积，的乘积，即：即：式中，式中，D D为该点处的吸收剂量；为该点处的吸收剂量；Q Q为辐射的品质为辐射的品质因子；因子；N N其他修正因子的乘积。其他修正因子的乘积。剂量限值剂量限值剂量限值剂量限值 应用应用应用应用职业人员职业人员职业人员职业人员公众公众公众公众 有效剂量有效剂量有效剂量有效剂量20 20 mSvmSva a-1-1 连续连续连续连续5 5年内平均年内平均年内平均年内平均1 1 mSvmSva a-1-150 50 mSvmSva a-1-
15、1在任一年在任一年在任一年在任一年年当量剂量年当量剂量年当量剂量年当量剂量眼睛眼睛眼睛眼睛 150150mSvmSv 15 15mSvmSv皮肤皮肤皮肤皮肤500500mSvmSv5050mSvmSv四肢四肢四肢四肢 500500mSvmSv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参考人一年内食入/吸入j核素的待积剂量等于相应的剂量限值。它等于同时满足下式的年摄入量的最大值。年摄入量限值（年摄入量限值（annual limit on intake， ALI ）光子的周围剂量当量和定向剂量当量光子的周围剂量当量和定向剂量当量转换因子转换因子周围剂量当量H*(10)与注量、空气比释动能
16、Ka、照射量X的转换因子以及定向剂量当量H(0.07)与注量、空气比释动能Ka的转换因子光子能量光子能量KeVKeVH*(10)/H*(10)/pSvcmpSvcm2 2H*(10)/KaH*(10)/KaSvGySvGy-1-1H*(10)/XH*(10)/Xp pSvRSvR-1-1H(10)/H(10)/pSvcmpSvcm2 2H(10)/KaH(10)/KaSvGySvGy-1-110100.0770.0770.01030.01030.00910.00917.17.10.950.9515150.850.850.2710.2710.2370.2373.103.100.990.99202
17、01.001.000.600.600.5210.5211.761.761.051.0530300.790.791.101.100.960.960.880.881.221.2240400.630.631.471.471.291.290.600.601.411.4150500.540.541.671.671.461.460.500.501.531.53电子的定向剂量当量转换因子电子的定向剂量当量转换因子n n对于不同的对于不同的 辐射最大能量，定向剂量当量与空气吸收剂量辐射最大能量，定向剂量当量与空气吸收剂量DaDa的转换的转换因子因子n n 注注 （a)a)147147PmPm、204204T1
18、T1和和 9090Sr+Sr+9090YY源的源的 辐射经源底座、包壳等吸收、辐射经源底座、包壳等吸收、散射后剩余最大散射后剩余最大 能量分别为能量分别为0.150.15、0.570.57和和2.0MeV2.0MeV。 辐辐射源最大量射源最大量MeVMeVHH(0.07)/(0.07)/D Da a SvGySvGy-1-1 辐辐射源最大量射源最大量MeVMeVHH(0.07)/(0.07)/D Da a SvGySvGy-1-10.10.10.100.100.60.61.231.230.15(0.15(147147PmPm)(a)(a)0.220.220.70.71.241.240.20.2
19、0.400.400.80.81.251.250.30.30.720.720.90.91.251.250.40.41.001.001.01.01.251.250.50.51.161.161.51.51.251.250.57(0.57(204204T1T1)1)1)1.221.222.0(2.0(9090Sr+Sr+90)90)Y Y1)1)1.251.25光子的个人剂量当量转换因子光子的个人剂量当量转换因子n n在光子垂直入射的条件下，采用在光子垂直入射的条件下，采用ICRUICRU组织的有机玻璃平组织的有机玻璃平板板(30cm30cm15cm)(30cm30cm15cm)模体时，个人剂量当量模
20、体时，个人剂量当量Hp(10)Hp(10)与空与空气比释动能量气比释动能量KaKa的转换因子的转换因子 光子能量KeVHp(10)/KaSvGy-1光子能量KeVHp(10)/KaSvGy-1100.00971501.600150.2682001.489200.6133001.370250.8794001.301301.1055001.256401.4956001.230501.7698001.191601.89010001.175801.89115001.1401001.812一些确定性效应阈值一些确定性效应阈值例题例题1设：A在一年内接受了以下剂量，求其该年的全身剂量HD（外照射，全身）8
21、mSvHS（外照射，皮肤）12mSvHT（内照射，肺部）10mSvHT（内照射，甲状腺）30mSvHWBHDHTWTHDHTWT（肺部）HTWT（甲状腺）8+100.12300.0510.7mSv解：远小于确定性效应时，忽略。例题例题2设：B在重水堆工作，某年接受了以下剂量HD（外照射）4.6mSvHX（四肢）12.2mSvHT（全身，氚）8.7mSvHT（甲状腺）30.0mSv试求B在今年还能接受多少剂量才不超过剂量限值？HWBHDHTWTHDHTWT（氚）HTWT（甲状腺）4.68.71300.0514.8mSv剂量限值：20mSv还能接受剂量：20-14.85.2mSv四肢还能接受多少剂
22、量？ 500-（4.6+8.7）-12.2477.5mSv例题例题3C在工作时，由射线吸收了8.4mGy的全身剂量，从80keV的中子吸收了1.2mGy，求其接受了多少有效剂量？全身剂量的加权因子：Wt1.0射线的品质因子：Q180keV中子品质因子：Qn6解：HWBHHn18.4mGy61.2mGy8.4mSv7.2mSv15.6mSv例题例题4设：D工人肺部接受的射线剂量为8mGy；甲状腺接受了射线剂量为180mGy；全身接受了14mGy的剂量，求D接受了多少有效剂量？HT（肺部）208mGy160mSvHT（甲状腺）1180mGy180mSvHWB114mGy14mSv解：利用器官权重因
23、子：He0.121600.0518011442mSv总结总结HWB年均剂量小于20mSv/y，单年剂量小于50mSv/y对于随机性效应：对于确定性效应：四肢、皮肤小于500 mSv/y；150 mSv/yl 上述剂量不包括背景剂量、医疗剂量和出于营救目的的紧急救援活动l 女性工作者怀孕后，剂量限值降至4mSv/y寿命损失年数寿命损失年数核电站年均剂量：2 mSv工作年限：2065岁职业生涯总剂量：24590mSv致命癌症患病率额外升高：40.090.36损失寿命天数？损失寿命天数？假设A40岁时患癌症，癌症平均潜伏期为15年。那么A的期望寿命从社会平均值70岁，降低至55岁。LLE0.3615
24、0.054年20天若，每天坐车上班，若，每天坐车上班，LLE增加至增加至372天天待积（约定）剂量当量待积（约定）剂量当量n n单次摄入放射性物质后，某一器官或组织在此后50年受到的累积剂量当量称为待积剂量当量，即n n其中t0是摄入放射性的时刻，为t时刻的剂量当量率。辐射防护措施辐射防护措施 ( (一一) )外照射可阻挡外照射可阻挡. . 一般有一般有时间防护时间防护、距离防护距离防护、屏蔽防护屏蔽防护三三种防护措施，必要时可采用三者结合的综合防护措施。种防护措施，必要时可采用三者结合的综合防护措施。 1时间防护：减少照射时间，使人体接受的剂量当量小于最大容许值。时间防护：减少照射时间，使人
25、体接受的剂量当量小于最大容许值。 设在地点设在地点A工作，工作，A点的吸收剂量为点的吸收剂量为DA，根据辐射类型查知最大容许剂量当量率，根据辐射类型查知最大容许剂量当量率 m，则最大容许照射时间，则最大容许照射时间TM：上式中上式中Q是外照射射线的品质因素。是外照射射线的品质因素。方法如下：方法如下：例：例：在在A点的快中子（点的快中子（En=10MeV）通量为）通量为360/厘米厘米2秒，秒，求工作人员每周最多在求工作人员每周最多在A点工作时间不得超过多少？（已知能点工作时间不得超过多少？（已知能量为量为10MeV的快中子的最大容许剂量当量的快中子的最大容许剂量当量 m=18/厘米厘米2秒）
26、秒）解：解：分钟分钟/小时小时=18分钟分钟/天天 计算表明，如果工作人员每天正常上班按计算表明，如果工作人员每天正常上班按6小时计算，则他小时计算，则他每天在每天在A处工作不长于处工作不长于18分钟，才被认为是安全的。分钟，才被认为是安全的。2距离防护距离防护 距离一活度为距离一活度为Ac(Ci)的的点源的安全间距应为多少呢？点源的安全间距应为多少呢？设安全间距为设安全间距为r，则距源，则距源r处人体所受的剂量当量率应为：处人体所受的剂量当量率应为： 雷姆雷姆/ /时时 用最大容许剂量率用最大容许剂量率 m代替上式中的代替上式中的 B，就可求得安全距离，就可求得安全距离rm：cm另，因人体所
27、受的剂量当量率另，因人体所受的剂量当量率B与距源间距与距源间距r的平方成反比，所以只的平方成反比，所以只要知道已知距离要知道已知距离r处的剂量当量，即可求出安全距离：处的剂量当量，即可求出安全距离： 3屏蔽防护屏蔽防护所谓所谓屏蔽防护屏蔽防护是将放射源用阻挡辐射的物质屏蔽起来，使得是将放射源用阻挡辐射的物质屏蔽起来，使得射线由于要穿过这层物质强度减弱，由此保证工作场所剂量射线由于要穿过这层物质强度减弱，由此保证工作场所剂量低于最大容许值。低于最大容许值。 外照射中外照射中射线的屏蔽是最常见的。选择射线的屏蔽是最常见的。选择屏蔽厚度屏蔽厚度(X)一般有一般有通用表通用表方法方法和和半减弱厚度方法
28、半减弱厚度方法两种。两种。通用表方法通用表方法 由已知由已知源活度源活度Ac求出剂量当量率求出剂量当量率 ；求减弱倍数求减弱倍数K（使工作区剂量低于最大容许值所要减少的倍数）（使工作区剂量低于最大容许值所要减少的倍数） 确定屏蔽物质种类，然后查表求出屏蔽层确定屏蔽物质种类，然后查表求出屏蔽层X的厚度。的厚度。对贯穿辐射有足够的吸收本领；对贯穿辐射有足够的吸收本领；放射性杂质的含量低；放射性杂质的含量低；结构性能好，容易加工，成本低等。结构性能好，容易加工，成本低等。合适的屏蔽材料合适的屏蔽材料射线的吸收射线的吸收实验表明，实验表明，射线强度随吸收厚度增加而指数衰减射线强度随吸收厚度增加而指数衰
29、减 ：上式中，上式中，称为线性衰减系数，也称线性吸收系数，单位为称为线性衰减系数，也称线性吸收系数，单位为cm-1。 使使射线的强度减弱一半（即射线的强度减弱一半（即I/I0=1/2）的吸收层厚度，称为）的吸收层厚度，称为半吸收厚度半吸收厚度。表表 几种材料的窄束几种材料的窄束射线吸收系数射线吸收系数 E(E(MeVMeV) )介质介质介质介质 0.050.050.10.10.30.30.50.51.01.02.02.0空气空气空气空气0.0002730.0002730.000200.000200.000160.000160.0001120.0001120.0000820.0000820.00
30、00570.0000574 4水水水水0.2220.2220.1710.1710.1370.1370.09660.09660.07060.07060.04930.0493铝铝铝铝0.9730.9730.4560.4560.3300.3300.2250.2250.1650.1650.1170.117铁铁铁铁3.213.212.572.570.780.780.600.600.430.430.300.30混凝土混凝土混凝土混凝土0.530.530.3780.3780.2360.2360.1940.1940.1410.1410.100.10铅铅铅铅64.864.861.861.810.610.61.7
31、21.720.7960.7960.5240.524p 通常采用铅对通常采用铅对射线进行防护或屏蔽射线进行防护或屏蔽 简答：简答： 采取何种措施能对中子进行有效防护或屏蔽？采取何种措施能对中子进行有效防护或屏蔽？答：利用中子易与轻核作用发射带电粒子的反应，因而可采用含答：利用中子易与轻核作用发射带电粒子的反应，因而可采用含16O、10B丰富的轻物质，然后还要做好丰富的轻物质，然后还要做好防护（因为生成核通常是防护（因为生成核通常是不稳定的）。采用含不稳定的）。采用含16O、10B丰富的轻物质是利用中子与轻核间丰富的轻物质是利用中子与轻核间通过弹性散射能很快损失能量。这就是反应堆的防护墙是由水、通过弹性散射能很快损失能量。这就是反应堆的防护墙是由水、混凝土组成的原因。混凝土组成的原因。 作业作业1、设A今年已接受剂量为8.6mSv，在接下来的时间内他将接受以下剂量4mSv3mSvn1mSv试计算A今年还能接受多少剂量而不超过限值？2、B今年接受了如下剂量：HD()12mSvHT（甲状腺）10mSvHX（、）31mSvHS（、）25mSv试计算其今年的有效剂量3、试计算C接受以下照射后的有效剂量8mGy的粒子肺部照射14mGy的射线全身照射180mGy的粒子甲状腺照射
