1、輻射危害與防護 山東省環境保護學校 張文革 2015. 10 濟南放射性同位素與射線裝置安全與防護培訓2021/9/101輻 射 危 害 輻 射 防護 輻射如何傷害人們的身體？如何做好輻射防護主要內容2021/9/102第一部分：輻射危害主要內容輻射的生物損傷電離輻射效應類型輻射危害的影響因素2021/9/1031. 輻射的生物損傷（生物效應）細胞損傷：輻射干擾細胞的正常運轉導致細胞 的直接和間接損害。 直接損傷：對DNA分子自身的直接電離。 間接損傷：細胞內形成化學活性高的自由基。輻射使細胞中水分子電離產生化學活性高的自由基自由基導致酶的損傷自由基打斷DNA中的化學鍵自由基導致細胞膜的損傷2

2、021/9/1041. 輻射的生物損傷（續）細胞損傷效應： 對單個細胞的輻射損傷基本上是源于DNA的損傷。3個主要的損傷結果： （1）細胞死亡； （2）細胞發生改變導致非正常的細胞分裂； （3）細胞的遺傳信息被改變。2021/9/105分子水平細胞死亡細胞變異體細胞生殖細胞體細胞生殖細胞功能障礙不孕腫瘤遺傳效應確定性效應多細胞死亡導致隨機性效應單一細胞變異導致DNA損傷細胞水平臨床癥狀效應損傷效應產生的過程和機理2021/9/1061. 輻射的生物損傷（續）細胞修復 細胞有一個非常有效的修復機制來恢復不同介質帶來的各種損傷。 細胞的損傷速度越慢，細胞修復的幾率越高。 如：長時間低劑量輻射（易修

3、復） 短時間高劑量輻射（不易修復） 細胞的修復機制是癌癥患者放療的重要依據。 2021/9/1072. 電離輻射效應類型按效應出現的時間早晚分： 早期效應：效應發生在數天或數周內 晚期效應：效應需要數年來形成按效應發生在自身或子代身上分為： 軀體效應：受照者本人 遺傳效應：影響下一代或隨后的幾代按劑量-效應關系分： 確定性效應 隨機性效應 2021/9/108 遺傳效應：如果生殖細胞(精子或卵子)受到輻射的損害，使生殖細胞發生變異，則錯誤的信息將向后代傳遞，有可能直接影響下一代或隨后的幾代。 遺傳效應是隨機性效應，風險遠低于癌癥。 動物試驗研究：受到大劑量輻射后會發生遺傳效應人體受到輻射損害后

4、產生遺傳效應未得到確認后代中的隨機性效應2021/9/109 確定性效應：當照射劑量達到一定水平，輻射導致的死亡細胞達到一定數量時必然會影響器官或組織的整體功能，導致器官功能喪失，這種輻射損傷稱為確定性效應。 臨床表現：乏力、嘔吐、脫發、牙齦出血、白細胞降低、白內障、皮膚紅斑、潰瘍等不同類型的放射病，直至死亡。 2.1 確定性效應2021/9/1010 確定性效應的特點： 損害程度取決于吸收劑量，如皮膚變紅、發黑、潰爛 存在劑量閾值 例如: 白內障，皮膚損傷，再生障礙性貧血和不育。短時間大劑量輻射（意外事故、急性照射）2021/9/1011器官/組織確定性效應閾值吸收劑量（Gy）急性照射(單次

5、劑量)慢性照射（年劑量，重復多年）睪丸暫時不育0.150.4永久不育3.52.0卵巢不育3.00.2眼晶體可見濁斑0.5-2.00.1視力損傷（晚期白內障）3.50.15骨髓造血損傷0.50.4皮膚紅斑（干性脫皮）2.5-皮膚萎縮并發毛細管擴張10-121.0濕性脫皮18-表皮和深層皮膚壞死25-全身急性放射病（輕度）1-2021/9/1012身體急性照射效應（全身）劑量/Sv效 應12可能引起放射病（反胃/嘔吐/腹瀉）非致命28白細胞和內臟內膜損傷，繼發感染可能引發死亡430天內半數死亡，無藥可治850腸內膜和白細胞破壞2周內死亡50以上中樞神經系統嚴重損傷迅速致命2021/9/1013 事

6、故經過: 2001年9月2日凌晨，某施工隊在探傷檢測后，將放射源（192Ir）從儀器中掉出，遺留在工地上。一工作人員在第二天上班時，發現放射源并拾起,雙手來回玩耍、觀看約20min，然后放入右褲兜；2小時后放入工具箱內，并在工具箱邊吃飯、休息，下午下班洗澡時，發現右大腿有22cm的充血性紅斑。當晚入院治療。丟失探傷機放射源受照事故 2001.9.22.1Gy31.2Gy2021/9/1014 受照劑量： 全身劑量：1.0Gy0.5 局部劑量：右大腿皮膚 100Gy 右大腿骨中心 8Gy 左大腿 1015Gy 手部 1020Gy 胸部 1015Gy2021/9/1015+1d+2d2021/9/

7、1016+4d+5d2021/9/1017+9d2021/9/1018+20d+39d2021/9/1019+39d2021/9/1020+27d+27d2021/9/1021+2d+5d2021/9/1022+15d+22d2021/9/1023 隨機性效應：受照細胞未死亡，這些損害造成細胞變異，細胞的變異比正常細胞更迅速分裂并大幅度增加。如果異常細胞侵害正常組織，最后形成癌癥或遺傳性疾病。 記住：隨機性效應是低劑量下唯一可能發生的效應，即使很小劑量的輻射也可能導致癌癥。 2.2 隨機性效應低劑量下唯一可能發生的效應2021/9/1024隨機效應的特點: 損害程度與吸收劑量無關； 不存在劑量

8、閾值； 發生的機率隨劑量線性增加。 例如: 輻射引致的癌病，遺傳效應2021/9/1025輻射效應總結輻 射 照 射急性照射慢性照射早期效應晚期效應紅斑輻射病不育癌癥遺傳效應意外事故公眾場合工作場所白內障2021/9/1026電離輻射的種類吸收劑量劑量率分次照射照射部位和面積照射方式輻射敏感性敏感性：個體差異、年齡3. 輻射危害的影響因素2021/9/1027 電離輻射的種類：由于不同種類的電離輻射與物質相互作用的特點不同，其生物效應也不同。 吸收劑量：一般劑量越大，生物效應越嚴重。 劑量低于1Gy，效應不明顯； 在110Gy之間，劑量與效應基本上呈線性關系 10-100Gy之間，平均生存時間

9、處于一個坪值； 劑量超過100Gy時，平均生存時間又隨劑量加 大而縮短。2021/9/1028不同吸收劑量的X、射線對人體損傷的估計劑量/mGy損傷程度250不明顯和不易察覺的病變250500可恢復的機能變化，可能有血液學變化5001000機能變化、血液變化但不伴有臨床癥象10002000輕度骨髓型急性放射病20003500中度骨髓型急性放射病35005500重度骨髓型急性放射病550010000極重度骨髓型急性放射病1000050000腸型急性放射病50000腦型急性放射病2021/9/1029 劑量率：一般情況下，劑量率越高生物效應越顯著。這是因為高劑量率的照射使機體對損傷的修復作用不能充

10、分顯現出來所致。 分次照射：同一劑量的照射，在分次給予的情況下，其生物效應低于一次給予的效應，分次愈多，各次間隔時間越長，其生物效應越小。其原因與機體的代償和修復過程有關。 0.050.1Gy/min引起急性放射病2021/9/1030 照射方式：內、外照射或二者兼有的混合照射作用于機體產生的生物效應各不相同。 外照射時，多方向照射 單向照射； 內照射時，射線的生物效應 、射線； 混合照射 單一照射的效應更顯著。2021/9/1031 照射部位與面積： 機體受照的部位不同，其損傷的嚴重程度也不同 在同一劑量和劑量率情況下，腹部損傷最重 其次是盆腔、頭頸、胸部和四肢。 當照射的其他條件相同時，受

11、照射的面積愈大， 機體出現的損傷效應愈顯著。 如200cGy的輻射：照射幾cm2的皮膚，引起皮膚發紅； 照射全身，可發生急性放射病。2021/9/1032 個體發育不同階段的敏感性：一般情況下放射敏感性隨發育過程而逐漸降低。老年人其放射敏感性又高于成年。 個體敏感性差異： 人體各種組織的敏感性差異： 高度敏感組織：淋巴、骨髓、性腺、胚胎等； 中度敏感組織：角膜、晶狀體、皮膚上皮、腎、肝等 輕度敏感組織：中樞神經系統、內分泌腺、心臟 不敏感組織：肌肉、軟骨和骨組織、結締組織 輻射敏感性2021/9/1033主要內容輻射防護基本原則外照射危害的防護內照射危害的防護第二部分：輻射防護2021/9/1

12、0341. 輻射防護基本原則所有人都會受到來自天然和人工電離輻射源的照射。人工輻射源的應用帶來了許多利益，但是這些源的照射會對人造成損害。如何來保護人們免受不必要的或者過量的電離輻射的照射？輻射防護體系2021/9/1035輻射源劑量，mSv天然輻射源 宇宙輻射 陸生輻射 體內源 氡及其子體0.40.50.31.2人工輻射源 醫療照射 大氣核試驗 切爾諾貝利 核能生產0.40.0050.0020.0002 合 計2.8輻射源及其產生的人均劑量（UNSCEAR2000年報告）2021/9/1036醫用X射線檢查的有效劑量（1991-1996）檢 查每次檢查的有效劑量/mSv胸部X射線攝影0.14

13、胸部X射線透視1.1CT8.6血管造影12介入治療202021/9/1037 什么是輻射防護？ 輻射防護定義為旨在限制輻射造成的人類損害的科學與實踐，是一門綜合性學科，已成為核科學領域中一個重要分支。 電離輻射2021/9/1038輻射防護的主要目的 （1）防止確定性效應； （2）減少隨機性效應的發生幾率； （3）為人們提供必要和適當的防護，以最大限度 地保證人們的輻射安全。2021/9/1039輻射防護的任務 （1）保護從事放射工作者本人和后代以及廣大 公眾乃至全人類的安全，保護好環境； （2）允許進行那些可能會產生輻射的必要實踐 以造福于人類。2021/9/1040輻射防護的基本原則 不應

14、獨立應用三者同等重要（1）實踐的正當性（2）輻射防護的最優化（3）個人劑量限值2021/9/1041采取任何可能接受輻射劑量的行動，都要經過事先論證，進行正當性分析。只有在其對個人或者社會產生的利益大于其對健康所致的損害或損傷時，才是可以接受的。否則就不能采取這樣的行動。 前提利益風險（1）實踐的正當性2021/9/1042個人劑量、受照人數和潛在照射的可能性與大小，在綜合考慮了社會和經濟等因素之后，都應保持在合理達到的盡可能低的水平。 As Low As Reasonably應當為輻射源與裝置提供最好的實際可行的防護和安全措施。（2）輻射防護最優化 永遠的追求ALARA2021/9/1043

15、規定個人劑量限值的目的是為了保證社會的每個成員都不會受到不合理的輻射照射。不適用于醫療照射和干預場合。 醫療照射另行制定了供執業醫師適用的指導水平。 干預的劑量限值： 50mSv （一般情況） ; 100mSv（緊急情況）; 如防止演變成災難性情況等 500mSv（搶救生命）。（3）個人劑量限值允許受照劑量的上限2021/9/1044 照射類別劑量限值 職業人員 公眾 年有效劑量 20 mSv/a連續5年內的平均值1mSv/a5mSv/a在任一年內不得超過 50 mSv/a年當量劑量 眼晶體 150mSv 15mSv 皮膚 500mSv 1cm2 50mSv 手和足 500mSv -當量劑量與

16、有效劑量限值2021/9/1045 16歲周歲以下：不得接受職業照射。 16歲18歲學生：孕婦和喂乳婦女： 腹部表面2mSv （ICRP建議） 放射性核素攝入量（1/20）ALI其他職業照射人員的劑量限值2021/9/1046輻射防護的三個主要原則輻射防護體系正當性最優化利益風險劑量限值ALARA數值的劑量限值必須全面貫徹整個放射防護體系三者同等重要，缺一不可。不能單把個人劑量限值當作尺子來用，不考慮實踐的正當 性和防護的最優化。2021/9/10472. 外照射危害的防護外照射是來自于體外的輻射源造成的照射。輻射類型對外照射危害的影響：外照射危害的來源： 放射性物質 設備或裝置運行時產生的電

17、離輻射 中子射線 射線 射線 射線2021/9/1048外照射危害防護基本措施 控制照射時間 時間防護 增大與源的距離距離防護 設置屏蔽屏蔽防護 管理控制 實體控制2021/9/1049人體受到照射的累積劑量是隨時間延長而增加的，正比于受照時間。在固定劑量率的放射源下，工作人員受到的總的輻射劑量為： D = RT （R為劑量率）降低從事放射性工作的時間 降低受到放射性物質照射的時間（1）時間防護2021/9/1050因工作需要進入電離輻射場操作時，為縮短受照時間，操作時務求熟練、迅速。嚴格遵守規章制度，應避免在電離輻射場中作不必要的逗留。某些場合如搶修設備和排除事故時，無關人員要及時離開輻射場

18、，工作人員需在強輻射場內進行工作，應采用輪流、替換辦法，嚴格限制每個人的操作時間。2min、2.5mSv/h、5組9人控制受照時間的措施2021/9/1051人體受到照射的劑量率是隨離開源的距離增大而減小的。點源(d10L)的劑量率和距離之間的關系如下： R = k/d2 （平方反比定律） 即：距離加倍，劑量率降低到原來的1/4。禁止靠近放射源 使用長柄工具（夾具）來操作等。（2）距離防護2021/9/1052屏蔽防護，就是在放射源和人員之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料，從而減弱或消除射線對人體的危害。屏蔽材料的數量和種類依賴于： 輻射的類型和能量； 輻射源的活度； 屏蔽體外面所允許的輻射

19、劑量率。（3）屏蔽防護2021/9/1053 射線的屏蔽防護低能量的射線：低能量的射線（如氚發射的射線0.019MeV ）很容易被吸收，不需屏蔽。高能量的射線：高能量的射線（如32P發射的射線1.7MeV ）具有很強的穿透力，與屏蔽材料相互作用產生韌致輻射。 F=3.310-4ZEmax (F：轉成韌致輻射的比例)0.07MeV2021/9/1054 射線的屏蔽防護選用的屏蔽材料：內層為有機玻璃或鋁 外層鉛包裹操作強放射源注意： （1）不要用眼睛在近處直接觀察，可透過有機玻璃觀察放射源； （2）不要使手或身體的其他部位直接暴露在輻射場中，要用有機玻璃防護，用長柄躡或坩堝鉗操作放射源。安全保證D

20、=2E2021/9/1055 X、 射線的屏蔽防護屏蔽材料：X或射線的穿透能力較強，一般選用高原子序數的物質（例如混凝土、鉛或鐵）作為屏蔽材料。注意事項：鉛有毒，不容易進行操作，大塊的鉛在沒有很好支撐時會下垂。 混凝土價格便宜，易于處理，但需要較厚的尺寸以達到有效屏蔽。2021/9/1056鉛當量 為了便于比較不同的屏蔽材料對X、射線的屏蔽性能，通常把達到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，稱為該厚度屏蔽材料的鉛當量，單位以mmPb表示。2021/9/1057 1mm鉛當量不同材料的厚度材料名稱厚度（mm）磚80 110水泥80 110混凝土47 60鋇水泥7.5 10鋇磚14.6鐵

21、5.88鉛橡膠3 42021/9/1058X射線防護材料半值層2021/9/1059幾種射線源的半值層 cm輻射源射線能量混凝土鉛Co-601.17, 1.336.91.66Cs-1370.664.80.65Ir-1920.131.064.30.602021/9/1060 中子射線的屏蔽防護中子防護的原則： 先對快中子減速，然后對減速了的慢中子捕獲。選用的屏蔽材料： 減速劑：低原子序數元素是理想的中子減速劑， 因此，含氫豐富的水、塑料和石蠟是通用的中子屏蔽材料。2021/9/1061材料名稱含氫原子數/cm3特點水6.71022屏蔽效果好、室內常用石蠟8.151022有一定的結構強度運輸方便、

22、價格便宜聚乙烯8.31022分子量大、含氫原子數大化學性能穩定、加工運輸方便，但價格較高聚氯乙烯4.11022混凝土較多的重元素較多的輕元素即可防護中子又防護射線價格便宜、做成固定性的 常用中子屏蔽材料2021/9/1062 中子射線的屏蔽防護（續）選用的屏蔽材料： 吸收劑：要求在捕獲吸收中子時，放射出來的粒子能量小，而且容易被阻擋、被吸收。因此，鋰、硼、氫是較好的吸收劑。 核 素 釋放光子的能量鋰很少硼0.5MeV氫較低2021/9/1063 中子射線的屏蔽防護（續）選用的屏蔽材料：常用硼與石臘(或聚乙烯)均勻混合為中子屏蔽材料，也可用水或石臘單獨屏蔽。混凝土內含有相當數量的氫，對中子和射線

23、都有較好的防護能力，是工程中常用的材料。注意事項：中子捕獲反應可能產生高能量的射線，必須考慮對其射線的屏蔽。Fe-586MeV2021/9/1064 推薦的屏蔽材料小結輻射類型推薦的屏蔽材料射線不需要低能量射線不需要高能量射線外層鉛包裹，內層為有機玻璃X射線和射線混凝土、鉛和鐵中子射線混凝土、水、聚乙烯摻硼酸的石蠟2021/9/1065任何電離輻射與空氣相互作用，會產生某些有害的氣體，例如臭氧、氮氧化物。受到高能帶電粒子束、中子束或高能光子束照射的物質(包括空氣和灰塵)還可能被誘發感生放射性。除了注意外照射的輻射防護，還須采取相應的其它措施(如通風)，用以防止內照射、有害氣體及其它有害因素對人

24、體的損害。（3）屏蔽防護（續）2021/9/1066管理控制是防止或減少外照射危害的方法之一 對工作區域進行分區：控制區和監督區 每個分區要放置明顯的標志 對工作人員和管理者進行放射防護培訓 工作程序要綜合考慮時間、距離和屏蔽 輻射安全審核制度 對個人劑量和工作場所劑量建立調查水平（4）管理控制2021/9/1067 根據年劑量率進行分區 Sv/h分 區平均劑量率控制區15監督區2.5 15非限制區2.52021/9/1068電離輻射標志電離輻射警告標志IAEA新的警告標志（類、類和類放射源）2021/9/1069應該在工作場所設置實體控制，即實體屏障 聯鎖裝置 固定屏蔽 遠程操作 定時器 （

25、5）實體控制2021/9/1070鉛當量圍裙鉛手套甲狀腺隔離罩鉛眼鏡（6）個人防護用具的配備與應用2021/9/1071鉛圍裙管電壓在100kV以下，鉛當量不得少于0.25mm100kV以上，鉛當量不得少于0.35mm。介入放射學工作人員必須使用0.5mm鉛當量圍裙。2021/9/1072在介入放射學中，存在高劑量照射的可能，這些專科醫務工作人員，即放射科醫師、心臟病專家及神經放射醫師等，必須采取甲狀腺防護措施 。 甲狀腺的防護2021/9/107374一些介入放射治療操作過程中，介入科醫師的眼睛晶狀體受照劑量接近、甚至可能超過150mSv/a（國家標準的劑量限值）。鉛眼鏡在這種情況下必須戴上

26、鉛眼鏡或者面罩，包括側面防護。2021/9/10740.250.5mm 鉛當量手套能夠在需要接近 x射線束邊緣進行操作時對工作人員進行良好的防護。然而，這樣的手套使得工作人員操作不夠靈活，在需要進行精細操作時就不適用了。鉛手套輕的鉛手套與外科手套相似，在介入治療中也有一定防護作用。然而，它只能在低管電壓的情況下使用（在60kV以下，有1030 % 衰減作用）。2021/9/1075（7）個人劑量監測 個人劑量監測： （1）控制區：職業照射劑量5mSv/a，必須進行 （2）監督區：職業照射劑量在15mSv/a，盡可能進行 （3）其 他： 5mSv/a，可以不監測 2021/9/1076 每個劑量

27、計只能供專人使用。個人劑量監測設備 工作人員在控制區工作時必須佩戴個人劑量計。 劑量計應當佩戴在軀干上半身前部，即肩膀與腰部之間，通常在鉛圍裙內面。2021/9/10773. 內照射危害的防護當放射性物質進入體內后，就存在內照射危害。 持續照射組織器官、直接接觸到身體組織內照射危害的來源： 非密封源：放射性示蹤、放射性藥物等 事故時的密封源 200Bq的239钚導致100mSv2021/9/1078放射性物質進入體內的途徑 吸入放射性氣溶膠 通過口腔食入 通過皮膚吸收 通過敞開的傷口進入 輻射類型對內照射危害的影響： 射線 射線 射線取決于射程2021/9/1079年攝入量限值ALI 一個年攝入量限值定義為放射性核素的Bq數， 這個數量的核素產生的待積有效劑量等于劑量限值。 L：年有效劑量限值，目前為20mSv h：劑量系數，吸入1Bq核素所導致的有效劑量。 ALI = L / h2021/9/1080內照射防護的基本原則 制定各種規章制度，采取各種有效措施，阻斷放射性物質進入人體的各種途徑，在最優化原則的范圍內，使攝入量減少到盡可能低的水平。內照射危害防護基本措施 操作放射性物質最小化 管理控制 實體控制2021/9/1081在所有處理放射性核素的過程中，應按照ALARA原則，將放射性活度降到盡可能低的水平。達到同樣的應用目的，要選擇毒性最低的放射性核素