輻射劑量與防護a1介紹

1、輻射劑量與防護A,朱志超南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 輻射防護與核安全系,TELL： 18216038469 8281887Email：zhuzhichao@impcas.ac.cn,教材/參考書,教材：《電離輻射劑量與防護概論》南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 著,參考書：《輻射劑量學(xué)》 魏志勇 著 哈爾濱工程大學(xué)出版社《輻射劑量學(xué)》 田志恒 著 原子能出版社《高等電離輻射防護教程》夏益華 著 哈爾濱工程大學(xué)出版社,課前須

2、掌握的知識,原子核物理 原子核基本理論核物理實驗方法 探測?、?、?、n輻射基本方法核輻射探測學(xué) 掌握射線與物質(zhì)相互作用的原理，探測器原理,（1）什么是輻射？,輻射是指以電磁波或高速粒子的形式向周圍空間或物質(zhì)發(fā)射并在其中傳播的能量的統(tǒng)稱。（熱輻射、核輻射等）,（2）輻射的分類,引 言,以12.4eV （相應(yīng)于電磁輻射頻率在3000THz以上，波長100nm以下）作為界別，因為這

3、個能量是輻射使空氣或組織等典型物質(zhì)發(fā)生電離所需的最低能量。 規(guī)定的12.4eV作為界限有重要生物學(xué)意義。構(gòu)成人體主要的C、H、O、N等15種元素的電離能量分別從4.eV (對K ) 到17.4eV (對F），平均值為12.9eV附近。（H：13.6 ，O：13.6）,5/85,,能量大于這個最低值（12.4eV）的輻射稱為電離輻射（Ionizing Radiation）。 將12.4eV以下的輻射稱為非電離輻

4、射。 移動電話 800-1800 MHz ﹤0.01 eV 。 輻射防護領(lǐng)域所討論的輻射都是電離輻射，簡稱輻射或射線。 思考：空氣分子的動能與溫度？加速后？,（3）什么是電離？,電離：從一個原子、分子從其束縛狀態(tài)釋放一個或多個電子的過程。,電離輻射：與物質(zhì)直接或間接作用時能使 物質(zhì)電離的輻射。,引 言,（4）常見的電離輻射,引 言,電離輻射,電磁輻射,X射線,γ射線,,,,α粒子,β粒子,質(zhì)子,,,,

5、,中子,帶電粒子,,不帶電粒子,,,,,粒子輻射,,,,,,,電離輻射的分類,引 言,電磁波的范圍,引 言,1995年11月，天津，加速器操作失誤， 10-30Gy ，2例大面積嚴(yán)重放射損傷。,11/85,（5）為什么要進行輻射防護,引 言,其實輻射也沒那么可怕！,“事實上，在人類身體里就可以找到天然放射性核素。我們的身體平均每分鐘要經(jīng)歷幾十萬次的核衰變。”,諾貝爾獎獲得者—西博格,《人與原子》,引 言,1895, 倫琴（ R

6、oentgen ）發(fā)現(xiàn) X 射線,倫琴,世界上第一張X射線照片 1895.12,Nobel Prize in 1901,輻射劑量防護簡史,1896, 貝克勒爾（Becquerel）發(fā)現(xiàn)天然放射性,Nobel Prize in 1903,鈾是一種能發(fā)射出射線的元素,輻射劑量防護簡史,1898, 居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙（ Po）和鐳（ Ra）,Nobel Prize in 1903 and 1911,1898年4月 第一次引入新術(shù)語 “放射性”

7、7月 發(fā)現(xiàn)放射性元素釙（Po）12月 發(fā)現(xiàn)鐳（Ra),輻射劑量防護簡史,1898, 盧瑟福（Rutherford）發(fā)現(xiàn)了α、β粒子。獲1908諾貝爾獎。,1932, 查德威克（Chadwick） 發(fā)現(xiàn)中子。,輻射劑量防護簡史,1900，法國化學(xué)家維拉爾在鐳源的射線中發(fā)現(xiàn) ? 射線。,1934年，法國約里奧?居里夫婦發(fā)現(xiàn)了第一個人 工放射性核素30P。,?1939年，哈恩（Hahn）和斯特拉斯曼（Strassmann）發(fā)現(xiàn)了

8、核裂變現(xiàn)象。,?1942年12月2日，費米（Fermi）在美國芝加哥大學(xué) 建造的世界上第一座人工核反應(yīng)堆實現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,?1945年爆炸了第一顆原子彈。,?1952年氫彈試驗成功。,?1954年建成第一座核電站。,?1959年核動力船下水。,17/85,輻射劑量防護簡史,核能發(fā)電,輻射劑量防護簡史,電離輻射損傷效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),1896年美國學(xué)者格魯柏研制X射線管的實驗時，在他手上發(fā)生皮炎。此后，一些研究證實長期X射線、γ射線過量照射可引

9、起皮膚紅斑、脫毛、皮膚潰瘍、造血障礙、神經(jīng)衰弱等。人們開始認(rèn)識電離輻射的損傷效應(yīng)，并進行輻射劑量單位、輻射防護和輻射損傷防治的研究。,輻射劑量防護簡史,早期輻射損傷認(rèn)識時期,輻射劑量防護簡史,時間：發(fā)現(xiàn)X射線（1895年）～1930年代。,特點：對輻射可能造成的損傷認(rèn)識不足，危 害大；誤用放射性。輻射防護概念初步建立。,,早期上層人士的“氡浴”享受；含天然放射性物質(zhì)的“藥”的流行，如含鐳的靈藥Radithor，1925－1930年

10、就售出了40萬瓶；,典型事例：,輻射劑量防護簡史,1896年3月，美國的埃迪森(T．A．Edison)在改進x射線管和制造x射線熒光透視裝置時，他說數(shù)小時后感到眼痛，繼而發(fā)生了結(jié)膜炎。居里夫人由于長期從事鐳及其它放射性物質(zhì)的研究工作，身體受到過量的照射，幾乎雙眼失明，造血組織受到嚴(yán)重的輻射損傷，1934年7月，她死于白血病。她的女兒伊倫娜·居里(Irene Curie)，人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)者，也死于白血病。在x射線使用

11、的初期，每當(dāng)透視和拍片時、放射工作人員先把自己的手放在熒光屏和照相底片之間作試驗，用熒光屏或底片上骨骼和組織的黑度來判斷x射線的透過度和劑量。因此，他們的手和手指受到了嚴(yán)重的輻射損傷，甚至有的人因輻射所致皮膚癌而死亡。,1925年，Martland報告說美國新澤西州夜光涂料廠標(biāo)度盤繪制女工發(fā)生了職業(yè)性鐳中毒，以至后來有超過50人得了骨癌。,輻射劑量防護簡史,中期輻射損傷認(rèn)識時期,時間：1930-1960年代特點： 醫(yī)學(xué)界把輻射

12、看作是時髦的診斷和治療手段，卻缺乏對輻射遠期效應(yīng)的認(rèn)識，病人由于接受高累積劑量而誘發(fā)過多的白血病、骨腫瘤、肝癌等惡性腫瘤。 ICRP、UNSCEAR非常活躍。美國咨詢委員會1934年提出外照射為0.1R/d的耐受劑量。 ICRP 在1958年1號出版物中首次討論了劑量閾值和線性無閾的概念。,近期輻射損傷認(rèn)識時期,時間：1960年代-現(xiàn)在特點：由于核工業(yè)的長期發(fā)展，人類對輻射危害的認(rèn)識逐漸深化，防護知識的增長和防護措施的進步。

13、早期的職業(yè)性急性輻射損傷，或嚴(yán)重的晚發(fā)輻射效應(yīng)，除事故外，巳極為罕見了。除事故外，只能用大群體的或高人年的流行病學(xué)的調(diào)查方法，才能發(fā)現(xiàn)輻射損傷或危害的增加 。,輻射劑量防護簡史,?1991年，ICRP出版第60號出版物，國際放射 防護委員會1990年建議書；?2007年，ICRP出版第103號出版物，國際放射防護委員會2007建議書；,輻射劑量防護簡史,從百余年來輻射對人類損傷簡史的回顧中可以看出，造成人類損傷和死亡的輻射

14、事故幾乎都是由于錯誤的應(yīng)用而造成的。所以，系統(tǒng)學(xué)習(xí)輻射防護的專業(yè)知識是非常必要的。,輻射劑量防護簡史,本門課程知識體系,（國家教學(xué)指導(dǎo)委員會）,本課程的重點,1.電離輻射與物質(zhì)相互作用2.輻射量(劑量學(xué)量、防護量)3.電離輻射對健康的影響(兩種效應(yīng))4.輻射防護基本體系、輻射防護的基本任 務(wù)與目的，輻射防護基本標(biāo)準(zhǔn)5.外照射的防護（重點在X、γ、n射線的外照 射防護)6.輻射監(jiān)測的基本原理與方法,要求大

15、家學(xué)好《核輻射探測學(xué)》課程的基礎(chǔ)上進一步掌握射線與物質(zhì)相互作用的原理。 只有很好地掌握了射線與物質(zhì)相互作用的規(guī)律，才能很好地理解輻射效應(yīng)、輻射劑量與輻射防護領(lǐng)域中的量及其單位、以及防護的基本方法和輻射監(jiān)測的方法等。 學(xué)習(xí)時，應(yīng)以能量的轉(zhuǎn)移與吸收作為契入點，了解射線與物質(zhì)相互作用的特點。,學(xué)習(xí)建議,第一章 電離輻射領(lǐng)域中常用的量和單位,第一節(jié) 描述輻射場的量,電離輻射場：電離輻射居留的空間。1、粒子數(shù)和輻射能粒子數(shù)

16、N：發(fā)射、轉(zhuǎn)移或接受的粒子數(shù)目，單位是1。粒子數(shù)密度n：n=dN/dV—表征輻射場疏密程度，單位是m-3。輻射能R：發(fā)射、轉(zhuǎn)移或接受的輻射粒子的能量（不包括靜止能），單位是 J。,2、通量、注量和注量率（1）通量：表征輻射場中粒子或能量在時間上的頻繁程度。 粒子通量 ，s-1

17、 能量通量 ，J.s-1,,,,,,（2）注量：表征輻射場的空間疏密程度。 特例：單向輻射場,da┴ = dacosθ 定義： Φu=dN/ da┴ 為單向輻射場的粒子注量。,一般情況：各向輻射場,定義：粒子注量Φ： Φ=dN/da，m-2 能量注量Ψ： Ψ=dR/da，J.m-2,為什么定義粒子注量時，要用一個小球體？,（3）注量率

18、 粒子注量率φ： φ=dΦ/dt=d2N/dadt，m-2s-1 *φ為粒子通量密度： 能量注量率 ψ ： ψ=dΨ/dt=d2R/dadt，J.m-2.s-1,,1MeV=1.62 x 10-13 J,一個各向同性的γ點源的活度為A（Bq）,能量為hv1（MeV）的γ射線的產(chǎn)額

19、為n1，能量為hv2（MeV）的γ射線的產(chǎn)額為n2。設(shè)源對γ射線的自吸收及空氣的吸收和散射作用可以忽略。求距離點源r米處γ光子的注量率和能量注量率。,3.角分布和輻射度角分布：描述粒子入射方向的分布。,問：沿某立體角Ω方向的粒子注量角分布為 ，某面積元da垂直該立體角方向。則穿過該面積元da的單位立體角內(nèi)的粒子數(shù)為？,,,輻射度：注量率的角分布輻射度p： p=,,單位：m-2.s

20、r-1.s-1,,能量輻射度r：,,單位：w. m-2.sr -1,,粒子注量譜分布： 能量注量譜分布：,,,輻射度的譜分布,pE,J(r)能揭示輻射場的最詳盡的內(nèi)涵，是完整的描述輻射場的一個輻射學(xué)量。,作業(yè)：判斷下表所列各輻射量與時間t、空間位置r、輻射粒子能量E和粒子運動方向 之間是否存在著函數(shù)關(guān)系，存在函數(shù)關(guān)系者在表中相應(yīng)位置處劃“Y”，不存在則劃“N”號。,N粒子數(shù)、R輻射能、?粒子注量、?能量注量、?注量