
辐射及其防护基本知识.doc
29页辐射及其防护基本知识一、什么是原子和原子核?世界上物质有千千万万,结构各不相同,但都是由基本元素组成的目前己发现了118种元素,其中92种是天然的,26种是人造的构成元素的最小单元是原子,各元素都有各自的原子原子是由更小的粒子组成的,它们是质子、中子和电子,而原子核是原子中带正电的核心,它是由质子和中子组成的,而电子在不同轨道上围绕原子核不停地运动二、什么是同位素?同位素是指一种元素的所有原子,包含有相同的质子数,但中子数可能不同,即那些原子序数相同而原子质量数不同,也就是核里质子数相同而中子数不同,在元素周期表内占据着同一位置的那些物质三、什么是放射性同位素?同位素又分为稳定同位素和放射性同位素稳定同位素原子核的质子数、中子数以及核结构都是稳定不变的,多数原子核属于这一类;原子核不稳定,能自发地放出射线而变成另一种核素(即改变了原子核中质子数和中子数)的同位素叫放射性同位素有些元素的同位素虽然原子核的质子数和中子数都不会改变,但其核结构能自发地发生改变,例如核外电子能级的改变而放出电磁辐射,它们也属于放射性同位素放射性同位素有天然的和人工制造的两种,天然的也要经过人工提纯后才能使用四、什么是衰变和射线?原子核放出射线而变成另一种核素的现象叫衰变。
在这种现象中,最初那个原子核叫母体,放出射线后生成的新核素称为子体不稳定的同位素的原子核能自发地发生变化而放出某种粒子(α、β-、β+)或射线(γ射线)的现象称为核衰变核衰变不受外界因素影响,而是由放射性元素核内部能量状态决定的放射性核素有三个重要特点,它们是:㈠、能自发的放出射线,与此同时衰变成别的核素射线一般有α、β、γ三种,有时又依此称为甲种射线、乙种射线、丙种射线一种核素衰变时,不一定都能放出这三种射线质量较轻的同位素一般只放出β、γ射线,质量较重的放射性同位素,多数能放出α射线α射线穿透能力很弱,一张纸便可挡住但其能量容易传递给物质,所以要特别注意防止放出这类射线的放射性物质进入体内β射线就是高速运动的电子,穿透能力比α射线强,但不太厚的铝片便可以把它挡住γ射线是不带电的中性粒子,静止质量等于零,习惯上也称光子γ射线与物质相互作用时,同带电粒子与物质的相互作用情况不大相同γ射线不能使物质直接电离和激发,也没有射程的慨念它与物质作用有三种主要的形式,即:较低能量的γ射线,在物质中主要产生光电效应;中等能量时,主要产生康普顿效应;能量较高时,主要是电子对效应γ射线与物质相互作用时发生的任何一种效应,都会产生次级电子,次级电子从γ射线中获取能量的多少,取决于相互作用的形式和γ射线的能量及吸收介质的种类。
γ射线在上述三种形式的作用过程中逐渐被吸收或变成另一种能量较小的光子㈡、有一定的半衰期(半衰期记作T1/2)某种放射性核素放射出一种或一种以上射线并衰变为别的核素的过程中,其放射性活度(单位时间内发生的核衰变数)不断减小一定数量的某放射性核素的原子数由衰减到它的初始值的一半所需的时间长度称为该放射性核素的半衰期半衰期是放射性核素的一个特征常数,不随外界条件和元素的物理化学状态的不同而改变不同的放射性核素半衰期长短差别很大,长的可达几十亿年,如钍-232为140亿年;短的在百分之一秒以下,如钋-212仅为3.0×10-7秒,即一千万分之三秒㈢、放射性原子核数目的减少服从指数规律五、射线的发生天然放射性物的衰变过程释放出带电电离粒子、不带电电离粒子或由两者混合的任何辐射的射线射线在此指电离辐射,是通常所说的带电电离粒子,如电子、质子、及粒子等,它们具有足够大的功能,以致由碰撞产生电离;那些能使物质释放出带电电离粒子或引起核变化的不带电粒子,如中子、光子等,称为不带电电离粒子下面仅简要认识x射线、γ射线㈠、x射线⑴、x射线的产生:在工业上是由特制的x射线管产生的它是波长比较短的电磁波(波长约为10-8-10-10cm)。
⑵、白色x射线(连续x射线)与标识x射线(特性x射线)白色x射线指波长在一定范围内连续变化的x射线(既波长是由多种波长组成的)标识x射线指波长相对单一的x射线在应用技术上,用来鉴别元素和进行物质的化学成份的定性、定量分析采用标识x射线而射线探伤一般应用的是连续x射线㈡、γ射线⑴、γ射线的产生:γ射线是从某些放射性物质(例如:钴、钍、铀、镭、铱、铯等放射性物质)原子核里放射出来的;原子核从能量较高的状态跃迁到能量较低的状态时,放出γ射线此外,基本粒子湮没、带电粒子的韧致辐射及原子核衰变过程,都能产生γ射线既:产生γ射线的方式很多,主要有放射性同位素衰变、韧致辐射、核反应、核裂变等,因而就有式样不同的同位素就γ辐射装置来看,目前大多采用放射性同位素γ源同位素发射的γ射线,是放射性核衰变的伴随辐射γ射线是波长极短的电磁波,通常它的波长在10-9-10-10cm,它的速度和光速一样它的穿透能力较强,能穿透300mm的钢板⑵、γ辐射源(同位素γ源简称为γ源)的选用不同使用场合,对γ射线源要求是不一样的,应满足于寿命长、安全性能好、自吸收小,比放射性高、经济,货源充足等条件在核物理实验、同位素仪器仪表、γ探伤、γ治疗机、γ照相、x荧光分析等等各个方面都需要使用γ辐射源。
六、什么是放射性活度、照射量、吸收剂量、剂量当量?㈠、放射性活度:放射性活度是在单位时间内发生核衰变的数目,即衰变率,用符号A表示㈡、照射量:是描述Χ射线或γ射线在单位体积元内的单位质量空气中,产生多少电离的一个量它并不反映空气或其它介质吸收能量情况1R的照射量相当于空气中8.69×10-3Gy的吸收剂量,相当于在组织中的吸收剂量为9.6×10-3Gy㈢、吸收剂量:它适用于各种类型的辐射和任何介质,也适用于内、外照射它的定义是:单位质量被照物质平均吸收的辐射能量它的物理意义是:电离辐射与物质相互作用时,单位质量的物质中吸收电离辐射能量多少的一个辐射量,也就是粒子授予单位质量物质的能量多少㈣、剂量当量:研究证明,某一吸收量的生物效应,是与辐射的种类以及照射条件有关的就是说,仅知道人体接受的吸收剂量,还不能说明人体受到多大伤害,因此引用了剂量当量来修正剂量当量H定义为:吸收剂量和其它必要的修正因数的乘积,用下式表示:H=DQND是吸收剂量、Q是辐射线质系数(也称品质因数)、N是其它修正系数,目前ICRU(国际辐射单位和测量委员会)指定N=1各种辐射类型的Q值
得名于瑞典生物物理学家RolfMaximilianSievert定义为1西弗=1焦耳(辐射能量)/公斤旧时剂量当量还用雷姆单位(又称人体伦琴当量,英文Rouml;ntgenequivalentman或rem)衡量,1雷姆=0.01西弗此外,人体所受的辐射剂量,是以辐射场的强度与曝露时间的相乘积计算故一般表示辐射强度,其单位有(微西弗/小时)及(毫西弗/年)二个不要弄错单位,因为【毫西弗】是【微西弗】的千倍,而一年有8760小时,所以:【微西弗】是与【每小時】搭配,而【毫西弗】与【每年】搭配才相符合
出现在受照射者本人身上的称为躯体效应;出现在受照射者后裔身上的称为遗传效应国际放射防护委员会在第26号出版物中又将这些效应分成随机性效应和确定性效应(非随机性效应)二类随机性效应是指发生几率(不是严重程度)与剂量大小无关的效应,这种效应不存在剂量的阈值确定性性效应是指严重程度随剂量而变化的效应,这种效应存在着剂量的阈值,低于这个阈值不会见到有害效应遗传效应和躯体效应中癌的发生都是随机性效应为了防护目的,假定了在低水平照射下,随机性效应的发生率和剂量有着线性无阈的关系,即发生率和剂量成正比,也就是说即使很小的剂量也有可能使人体受到损害,只是发生的几率是很微小的确定性性效应表现为机体机能的改变,例如形成白内障、皮肤的良性损伤、骨髓中细胞的减少、生育能力的减退、血管或结缔组织的损伤等,但这些效应不会表现在后裔身上,所以不属遗传效应确定性效应的严重程度(疾患严重程度)取决于剂量的大小,即只有在机体接受的剂量超过一定的阈值时才能发生例如:引起影响视力的眼晶体混浊的阈剂量当量不会低于1500雷姆(15希沃特即15Gy),可引起有损美容的皮肤阈剂量是几个星期或几个月内,局部吸收剂量为20戈瑞(20Gy即2000拉德)。
电离辐射引起上述这些效应的机理较为复杂,目前尚未完全研究清楚但研究认为:人体细胞中含有大量水分,电离辐射可使水分子电离,电离形成自由基(H,OH)和过氧化氢等毒物,自由基的化学性质极活泼,过氧化氢为强的氧化剂,它们与细胞中的硫氢基及其它重要化合物发生反应,造成细胞损伤大量的研究还证明,电离辐射还可以直接使细胞中的染色体或其它重要成分断裂,从而造成非正常细胞的出现如果损伤的细胞是体细胞,则表现出躯体效应;如果损伤的是生殖细胞,则辐射效应表现在受照者的后代身上,为遗传效应㈡、剂量与效应的关系非随机性的躯体效应存在着阈剂量即当受照射剂量超过一个阈值时引起急性损伤的一些效应,受照射者身上会出现一些相应的症状下表给出了一次全身受到较大剂量的照射后能引起的症状:一次全身受到大剂量的照射后能引起的症状照射量(伦)相当组织中吸收剂量(Gy)症 状治疗~25~0.24无明显自觉症状可不治疗、酌情观察25~500.24~0.48极个别人有轻度恶心、乏力等感觉,血液学检查有变化增加营养,要观察50~1000.48~0.96极少数人有轻度短暂的恶心、乏力、呕吐,工作精力下降增加营养,注意休息,可自行恢复健康100~1500.96~1.44 部分人员有恶心、呕吐、食欲减退、头昏乏力、少数人员一时失去工作能力症状明显者要对症治疗150~2001.44~1.92 半数人员有恶心、呕吐、食欲减退、头昏乏力,少数人员症状较重,有半数人员一时失去工作能力大部分人员需要对症治疗,部分人员需要住院治疗200~4001.92~3.84大部分人员出现上述症状,不少人症状严重,少数人可能死亡均需住院治疗400~6003.84~5.76全部人员无上述症状,死亡率约为50%均需住院抢救,死亡率取决于治疗积极性8007.68一般将100%死亡尽量抢救,或许对个别人有成效意的是:以伦琴为单位的照射量只能用来描述x射线和γ射线对空气的效应,以拉德(rad)或戈瑞(Gy)为单位的吸收剂量则适用于任何辐射类型(α、β、γ、。












