[从业资格考试]20120708核安全工程师综合知识第三章隶校.ppt
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1、1/287,注册核安全 工程师培训,2012.07.08,核安全综合知识,第三章,辐射防护,清华大学工程物理系,辐射防护与环境保护研究室,桂立明 010-83186149/13671145451,2/287,考试要求,1.了解辐射防护的概念和含义。 2.了解电离辐射生物效应的分类及其对人类和环境的影响。 3.熟悉 辐射对人体的效应(确定性效应、随机性效应、遗传效应等)。 4.熟悉常用辐射量、单位及其计算方法(照射量、吸收剂量/率、当量剂量/率、有效剂量/率等)。 5.了解辐射探测器的类型、用法及刻度。 6.了解职业照射、公众照射、医疗照射和潜在照射的基本概念。 7. 放射性物质的防护监测(个
2、人和工作场所)。 8.了解内照射和外照射的评价原则和方法。 9.熟悉实践、干预的基本概念。 10.熟悉辐射防护的目的和安全目标。 11. 辐射防护的基本原则(正当性、限值、最优化)及其实施。 12.熟悉控制辐射危险的基本方法(包括内照射和外照射)。 13. 辐射源安全和保安的要求和措施。 14.了磨辐射防护的体系。 15.了解辐射防护大纲。 16. 辐射防护的标准和限值。 17.熟悉应急准备的要求。,掌握,掌握,掌握,掌握,3/287,目 录,3.1 辐射防护的概念、目的与任务,3.2 电离辐射对人类和环境的影响,3.3 辐射照射的类别,3.4 电离辐射对人体健康的作用,3.5 辐射剂量与辐射
3、防护中常用量及其单位,3.7 辐射防护的基本原则,3.6 实践与干预、,3.8 辐射防护标准及其安全评价,3.11 辐射防护大纲,3.12 辐射应急准备的基本要求,3.10 辐射防护监测,3.9 外照射防护与内照射防护的基本方法,辐射源的安全与保安,4/287,3.1辐射防护的概念、目的与任务,辐射防护已成为核科学领域中一个重要分支,是专门研究防止电离辐射对人体危害的综合性边缘学科。它与许多学科存在交叉领域。辐射防护和核安全有许多交叉的地方。其主要内容要求涉及到的学科有:原子核物理学、核化学、辐射剂量学、核辐射探测技术、核电子学、放射生物学、放射卫生学、放射生态学和辐射评价学等。内容极为丰富,
4、至今在理论上或在应用上仍处在发展和深化阶段,有许多新课题尚待研究和介决。,3.1.1 辐射防护的概念与含义,5/287,3.1.2 辐射防护的目的与任务,辐射防护的主要目的是在不对伴随辐射照射的有益实践造成过度限制的情况下为人类和环境提供合适的保护。具体来讲,就是要防止有害的确定性效应,并限制随机性效应的发生率,使之降低到可合理达到的程度。 既要保护环境,保障从事辐射工作人员和公众成员,以及他们的后代的安全和健康,又要允许进行那些可能产生辐射照射的必要活动;提高辐射防护措施的效益,以促进核科学技术、核能和其它辐射应用事业的发展。,6/287,日常生活中所遇到的 射线来源,天然辐射是人类的主要辐
5、射来源,生活中的辐射来源,天然辐射,人工辐射,3.2 电离辐射对人类和环境的影响,可靠的统计数据显示,日常生活中天然辐射占 我 们所接受剂量的80%,人工辐射约占20%。,7/287,天然辐射,宇宙射线,宇生放射性核素,原生放射性核素,一般场所: 天然本底为 2. 4mSv/a, 多为内照射 (222Rn, 60%),天然本底照射,3.2.1 天然辐射源对人类和环境的影响,人类活动引起天然辐射的增加,8/287,天然本底照射:1.宇宙射线,初级宇宙射线:质子(87)、粒子(10)、重带电粒子、电子、中子等。平均能量1010eV,最高能量可达1019eV。,次级宇宙射线:初级宇宙射线与大气作用产
6、物。 在纬度高于45度的海平面,宇宙射线平均 注量 率1/cm2min。(成年男性体表18000cm2,每 天1440分)。 随高度变化,海平面为 1,则海拔 2km为海拔 12km为2030。,9/287,宇生放射性核素和原生放射性核素,2. 宇生放射性核素: 对公众剂量有明显贡献的核素,14C、 3H、22Na、7Be。,天然本底照射,3. 原生放射性核素: 以238U、232Th和235U为起始核素的三个 天然放射系,以及独立的长寿命放射性 核素如40K等。,10/287,宇宙射线,大气层,地面,O2,N2,H2O,3H,14C,7Be,22Na,11/287,我国人群平均每天食入的放射
7、性及体内 放射性物质的含量估计值,从饮水摄入226Ra 约0.01Bq,12/287,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值,(UNSCEAR 2000),13/287,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值(续),14/287,a.括号内是UNSCEAR1993年给出的估计值。 b.从海平面到高海拔的地区的整个范围。 c.与土壤和建材中放射性核素的组成有关。 d.与氡气在室内的积累有关。 e.与食品和饮水中放射性核素的组成有关。,在任何一个大的郡体中,约65的人预期年有效剂量在1-3mSv之间,约25的人预期年有效剂量小于1mSv,而其余10的人年有效剂量大于3mSv。个人剂量变化范围很大。,15/28
8、7,年均有效剂量和个人剂量的范围(mSv) (UNSCEAR2008),天然辐射源,全世界天然本底辐射水平,16/287,人工辐射源,年均有效剂量和个人剂量的范围(mSv)(续) (UNSCEAR2008),17/287,正常本底地区天然辐射源 致人体的年有效剂量,18/287,部分国家的天然本底水平,19/287,世界天然辐射高本底地区,(UNSCEAR 2000),20/287,世界天然辐射高本底地区(续),a 包括宇宙辐射和陆地辐射,21/287,部分高本底地区,22/287,我国部分g辐射较高的地区,注:(1)测量次数,所列数据为二次测量均值;(2)土壤采样点的原野剂量率值;(3)包括
9、了计马石2个样品和相邻地区2个样品;(4)地质结构:除降札温泉为铀矿矿脉外,其余均为燕山期花岗岩。,23/287,生活在高海拔地区或上述高本底地区的居民会受到较高的外照射剂量。居住在通风不良的室内居民也会受到较高的内照射剂量,这主要是氡的贡献。 天然辐射源所引起的全球居民的年集体有效剂量的近似值为107人Sv。 天然本底照射的特点是它涉及到世界的全部居民,并以比较恒定的剂量率为人类所接受。所以可将天然辐射源的照射水平作为基准,用以与各种人工辐射源的照射水平相比较。,24/287,人们关注室内氡浓度,根据2000年UNSCEAR估计,在世界“正常”本底地区每年由于吸入氡及其短寿命子体产生的辐射剂
10、量约占人类所受全部天然辐射年有效剂量的一半(1.25mSv)。 由于室内氡浓度较高,人们在室内停留时间比在室外长,因此对室内氡及其子体的水平测量以及它们对健康的影响问题,越来越引起人们的关注。,25/287,资 料,全国政协科教文卫体委员会、中国癌症基金会编撰的癌症的科学与实践: 最高发的癌症依次为肺癌、乳腺癌和结直肠癌。 我国癌症死亡率已居死亡首位。 死亡率最高的癌症依次为肺癌、肝癌、胃癌、食管癌及结直肠癌。 北京每年新增2万名癌症患者(全国220万)肺癌居第一,其次是结直肠癌和肝癌。,26/287, 2004-2010中国癌症预防与控制规划纲要中,肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌、宫颈癌
11、、乳腺癌和鼻咽癌被列为重点防治的癌症。这8种癌症死亡约占中国癌症总死亡人数的80以上。 自上世纪70年代以来,癌症死亡在我国一直呈持续增长趋势。目前癌症死亡已位居我国各类死因的第一位。如不控制,20年内癌症死亡人数将上升1倍。 2005年有60万人死于肺癌,肺癌已成为我国致死率首位的恶性肿瘤。目前,北京的所有恶性肿瘤发病统计中,肺癌发病率和死亡率均居首位,同时,据全国肿瘤防治愚治研究办公室提供的数字,目前肺癌发病已普遍提前5至10岁。,27/287,室内瞬时氡浓度随时间的变化,采用双率膜法测量了室内瞬时氡浓度随时间的变化。早晨(04:0007:00)的氡浓度明显高于一天中的其他时间,最高值在0
12、6:00前后。在83个小时的持续监测中观测到的最大浓度是最低浓度的5.6倍。氡浓度这种昼夜变化的一种解释是由于早晨低部大气层的逆温现象导致的垂直交换的减少。在18:0024:00期间氡浓度比较稳定,且接近一天的平均值。室内瞬时氡浓度随大气压力的变化而变化,当大气压力降低时,原来在土壤、建材等材料孔隙中的氡与外界大气压力于压力平衡状态的氡会大量释放到室内,引起室内氡浓度的增加。大气压力下降1时,大约会使室内氡浓度增加1倍以上。,28/287,我国居室中氡浓度,* 潘自强,辐射防护的现状和未来,原子能出版社 1997. * UNSCEAR2000。 * 尚兵 王作元 高印平等,中国甘肃东部地区居民
13、窑洞中的氡浓度 辐射防护 15(6) 461,1995.,29/287,天然本底照射,4. 人类活动引起天然辐射的增加,30/287,典型的矿物加工工业设施或运行释放出 的天然放射性核素引起的最大有效剂量, UNSCEAR 2000年向联合国大会提交的报告及科学附件 电离辐射源与效应 卷:辐射源 附件B表29 山西科学技术出版社 2002.9 1)由居住区下面回填渣释放出的氡导致的吸入剂量。 2)相当不确定的值。,31/287,不同航线机舱内宇宙辐射有效剂量(软件计算结果),注:假设短航线的巡航高度为11.0km,爬升到巡航高度的时间为20分钟,降落20分钟。飞行时间取自公布的时刻表。表中各航
14、线的剂量是1999年的平均值,剂量估算的误差约为20%。,(a)某些短航线,32/287,(b)某些长航线,注:假设长航线50%飞行时间的巡航高度为11.0km,另50%飞行时间的巡航高度为12.5 km。爬升到巡航高度的时间为30min,降落时间 30min。飞行时间取自公布的时刻表,因此包括停在地面上的时间。表中国外航线是太阳活动最小情况下的计算结果,而起点在中国的航线是1999年的平均值,计算结果的误差约为20%。,33/287,天然照射的组成,34/287,医疗辐射是最大的人工辐射来源,一般地区医疗辐射为天然辐射的20;各种人工放射性核素,大约80用于医学目的。,人工辐射 1. 医疗辐
15、射,放射诊断 放射治疗 核医学 介入放射学,3.2.2 人工辐射源对人类和环境的影响,35/287,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量 和集体剂量(1991-1996)(UNSCEAR2000),36/287,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量(1991-1996)(续),37/287,反应堆运行:,大气,Kr、Xe、I、3H、14C、16N、 35S、41Ar;水中,3H和裂变产物。,长寿命核素,3H、14C、85Kr、90Sr等, 以及超铀元素的同位素。,后处理:,核能生产所致居民人均年剂量当量,美国、加拿大为 310-8Sv,英国为 2.510-6Sv,人工辐射 2. 核电
16、站,38/287,燃煤的放射性污染问题,燃煤对环境的影响,化学物质污染,放射性物质污染,煤散逸飞灰中放射性核素的平均含量: 40K为265Bq/kg, 2 38U为200Bq/kg, 210Pb为930Bq/kg, 210Po为1700Bq/kg, 232Th为70Bq/kg, 228Th为为110Bq/kg, 228Ra为130Bq/kg,燃煤电站导致的居民辐射剂量 是核电站的3倍!,39/287,放射性落下灰,局部沉降,带状沉降,全球性沉降,(含200多种放射性物质),外照射:137Cs、95Zr、106Ru、140Ba等; 内照射:14C、137Cs、3H、131I、239Pu、240P
17、u、241Pu等。,食物链转移问题,人工辐射 3. 核爆炸,40/287,各国大气层核爆炸次数和核爆炸当量,41/287,大气层核试验产生的放射性核素的 平均年有效剂量 Sv (UNSCEAR2000), 包括在全球扩散的3H和14C的贡献。,42/287,核试验对我国居民产生的年平均剂量负担,43/287,人工辐射的组成,44/287,生活中的辐射来源 组成,45/287,人类生活方式对辐射水平的影响,46/287,3.3 辐射照射的类别,照射是指受照的行为或状态。根据不同的行为或状态,照射的分类方法就有好几种。照射可以是外照射(体外源的照射),也可以是内照射(体内源的照射)。照射可以分为正
18、常照射或潜在照射;也可以分为职业照射、医疗照射或公众照射;在干预情况下,还可以分为应急照射或持续照射。,47/287,3.3.1 职业照射, 工作人员在其工作过程中所受的所有照射。 这里有两种情况要排除在外:一是除了国 家有关法规和标准所排除的照射;另一是 根据国家有关法规和标准予以豁免的实践 或辐射源所产生的照射。 通常情况下应将天然源照射视为一种持续 照射,但是,喷气飞机飞行过程中机组人 员所受的天然源照射,列入工作人员的职 业照射。,48/287,3.3.2 公众照射,公众成员所受的辐射源的照射。 这里指的照射,包括获准的源和实践所产生的照射和在干预情况下受到的照射,但不包括职业照射、医
19、疗照射和当地正常天然本底辐射的照射。所以,也有两类照射是被排除在外的:即除非这种照射是被排除的或引起这种照射的实践或源是被豁免的。对于末被排除的天然源照射或未被豁免的天然源,除了氡所致的照射低于审管部所制定的持续照射行动水平(将在下一条中叙述)的情况以外,对涉及天然源的实践所产生的流出物的排放或放射性废物的处置所引起的公众照射,仍应遵循国家标准的有关规定。,49/287,对于含有放射性物质的消费品,除了下列三种情况外,任何人均不得向公众出售能够引起辐射照射的消费品:所引起的照射是被排除的;或者是消费品中的放射性含量是被豁免的;该消费品已经审管部门批准可以销售的。,50/287,3.3.3 医疗
20、照射,患者(包括不一定患病的受检者)因自身医学诊断或治疗所受的照射、知情但自愿帮助和安慰患者的人员(不包括施行诊断或治疗的执业医师和医技人员)所受的照射,以及生物医学研究计划中的志愿者所受的照射。 在进行医疗照射时,必须认真实施医疗照射的辐射防护体系基本原则: 1. 医疗照射的正当性判断 2. 医疗照射的防护与安全最优化 3. 医疗照射的指导水平与剂量约束,51/287,3.3.4 潜在照射,有一定把握预期不会受到但可能会因源的事故或 某种具有偶然性质的事件或事件序列(包括设 备故障和操作错误)所引起的照射。 所以,从实质上来说,对潜在照射的控制,就是 对辐射源的安全性的控制。 应对个人所受到
21、的潜在照射危险加以限制,使来 自各项获准实践的所有潜在照射所致的个人危险 与正常照射剂量限值所相应的健康危险处于同一 数量级水平。,52/287,除医疗照射外,对一项实践中任一特定源,其剂量约束和潜在照射危险约束应不大于审管部门对这类源规定或认可的值,并不大于可能导致超剂量限值和潜在照射危险限值的值。 对任何可能向环境释放放射性物质的源,剂量约束还应确保对该源历年释放的累积效应加以限制,使得在考虑了所有其他有关实践和源可能造成的释放累积和照射之后,任何公众成员(包括其后代)在任何一年里所受到的有效剂量均不超过相应的剂量限值。,53/287,应使辐射源始终处于受保护状态,防止被盗和损坏,并防止任
22、何人未经批准进行辐射实践;并保证将源的失控、丢失、被盗或失踪的信息立即通知审管部门;对可移动的源应定期进行盘存,确认它们处于指定位置并有可靠的保安措施。 应对源运用与其潜在照射的大小和可能性相适应的多层防护与安全措施(即纵深防护),以确保当某一层次的防御措施失效时,可由下一层次的防御措施予以弥补或纠正,以达到:防止可能引起照射的事故;减轻可能发生的任何这类事故的后果;在任何这类事故之后,将源恢复到安全状态。,54/287,3.4 电离辐射对人体健康的作用,3.4.1 辐射的作用过程 3.4.2 影响辐射生物学作用的因素 一、物理因素 二、生物因素 3.4.3 剂量与效应的关系,55/287,辐
23、射与人体相互作用会导致某些特有生物效应。效应的性质和程度主要决定于人体组织吸收的辐射能量。从生物体吸收辐射能量到生物效应的发生,乃至机体损伤或死亡,要经历许多性质不同的变化,以及机体组织、器官、系统及其相互关系的变化,过程十分复杂。,56/287,目的:在分子水平上,了解辐射损伤的机理。 基础:电离和激发,改变原子或分子的状态,从 而导致细胞功能或遗传结构的变化。 辐射的生物效应的特点 : (1)很低的吸收能量就能引起高的生物效应;(2)短暂作用引起长期效应。,辐射的初始作用,3.4.1 辐射的作用过程,57/287,(1)低吸收能量引起高生物效应 以6Gy剂量的急性照射为例,它可以致人死亡,
24、但是此时吸收的能量如果全部转换为热能,却只能使组织的温 度升高0.00l4。 (2)短暂作用引起长期效应 物理阶段:从10-18秒10-12秒,此时电离粒子穿过原子,同原子的轨道电子相互作用,通过电离和激发发生能量沉积。,58/287,b. 物理化学阶段:从10-12秒10-9秒,从原子的激发和电离引起分子的激发和电离,分子变得很不稳定,极易发生反应形成自由基。 c. 化学阶段:从10-9秒1秒,此时自由基扩散并与关键的生物分子相作用,形成分子损伤。 d. 生物阶段:从秒延续到年,分子损伤逐渐发展表现为细胞效应,如染色体畸变、细胞死亡、细胞突变等,最终可能造成机体死亡、远期癌变以及后代的遗传改
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