輻射防護及放射源安全管理

1、輻 射 防 護 基 礎及放射源的安全管理,,一 人與輻射,二 輻射的生物效應,三 輻射防護基礎知識,四 輻射探測基礎,五 放射源安全管理,人與輻射 1 物質(zhì)的結構 世界上形形色色的物質(zhì)都是由原子構成的。 原子由原子核和核外電子組成。原子核內(nèi)有質(zhì)子和中子，它們統(tǒng)稱為核子。質(zhì)子帶有一個電子電荷的正電荷，而中子不帶電。不同核素的原子核里含有不同數(shù)量的質(zhì)子和中子。

2、 1 電子電荷（e） = 1.602 x 10-19 C 原子核外的電子分布在不同的殼層上，這些殼層由里向外依次稱為K、L、M、N、……等殼層，每個殼層最多可容納 2n2個電子。,原子結構,3 放射性核素的活度 放射性核素的活度是放射性核素多少的量度，一定量的某放射性核素的活度是該放射性核素的原子核在單位時間內(nèi)自發(fā)放射性衰變的平均數(shù)。單位為秒的倒數(shù)（S-1），專用名稱是貝

3、可勒爾（Bq）放射性活度的老單位是居里（Ci） 1 Ci = 3.7 x 1010 Bq,γ 輻射 由不穩(wěn)定原子核發(fā)射的高能光子（電磁輻射的一種 形式，光是另一種形式的電磁輻射） γ 輻射的穿透能力比α和β輻射大很多，只有足夠厚 的致密物質(zhì)（例如鐵、鉛等）才能對γ 輻射進行有 效的屏蔽。 即使不進入體內(nèi)， γ 輻射也能對人的內(nèi)部器官造 成劑量。,X 輻射

4、 大多數(shù)輻射都來自放射性核素，是在放射性核素的原子核 衰變時由原子核的內(nèi)部發(fā)射出來的，但是X輻射不是這樣 產(chǎn)生的。X射線通常是用電子束轟擊金屬靶（常常是鎢靶） 時產(chǎn)生的。金屬靶中原子里的電子吸收了電子束的能量后 被激發(fā)，當這些被激發(fā)了的原子退激時，以發(fā)射X射線的 形式釋放能量?？梢?，X射線是來自金屬靶的原子，而不 是來自原子核內(nèi)部。 對X射線來說沒有半衰期，只要把電子束

5、關掉， X射線也 就消失了。 X射線和γ射線一樣是高能光子，但是X射線是人工產(chǎn)生的。 穿透能力強，可對人的內(nèi)部器官造成劑量。,,中子輻射 不穩(wěn)定原子核發(fā)射的中子，尤其是在核裂變或核聚變 的過程中發(fā)射的 除了宇宙射線中的中子以外，中子通常是人工產(chǎn)生的。 中子不帶電，穿透能力會很強 與物質(zhì)或人的組織相互作用時，可能發(fā)射β和γ輻射 要求用小原子序數(shù)的物質(zhì)（如水、石蠟等）進

6、行屏蔽,宇宙輻射 來自宇宙深部 多種輻射的混合物，包括α粒子、質(zhì)子、電 子、其它高能粒子。 這些高能粒子可以與地球大氣相互作用，到 達地面的宇宙輻射主要是介子、中子、電子、 質(zhì)子和光子。對人造成劑量的主要是介子和 電子。,天然放射性(輻射) 就其來源而言，放射性核素可以分為 ——天然放射性核素 ——人工放射性核

7、素 天然存在的放射性核素叫做天然放射性核素，天然存在的輻射叫做天然輻射。如鈾、釷、鐳、鉀、C-14 等都是天然放射性核素。天然輻射除宇宙輻射以外都是來自天然放射性核素的衰變。 從天然輻射對人類輻射劑量的貢獻考慮，常常把天然輻射分為宇宙輻射、陸生輻射、體內(nèi)天然輻射源和氡（包括Rn-222和Rn-220及其子體）。,,6 人是在輻射照射下誕生的,地球元年,,完全是天然輻射照射,,人類起源,,倫琴人工產(chǎn)生X射

8、線,,,1895年,,貝氏發(fā)現(xiàn)輻射,,1896年,,自持鏈式核反應堆,,1942年,,核武器,,核能,,,醫(yī)療應用,+ 人工輻射照射,,,注：此圖的時間軸不是按比例標度。,輻射不是由人的活動招惹來的恐核是杞人憂天！,1954年,,1945年,,世界上第一座自持鏈式核反應堆及其舊址,CP-1 (Chicago Pile – 1 第一號芝加哥反應堆)結構示意圖,,曼哈頓計劃(Manhattan Project) 美

9、國陸軍部于1942年6月開始實施的利用核裂變反應來研制原子彈的計劃，亦稱曼哈頓計劃。為了先于納粹德國制造出原子彈，該工程集中了當時西方國家(除納粹德國外)最優(yōu)秀的核科學家，動員了10萬多人參加這一工程，歷時3年，耗資20億美元，于1945年7月16日成功地進行了世界上第一次核爆炸，并按計劃制造出兩顆實用的原子彈。整個工程取得圓滿成功。在工程執(zhí)行過程中，負責人L.R.格羅夫斯和R.奧本海默應用了系統(tǒng)工程的思路和方法，大大縮短了工程所耗時間

10、。這一工程的成功促進了第二次世界大戰(zhàn)后系統(tǒng)工程的發(fā)展。,,,7 輻射在人類生存和發(fā)展中的作用 輻射在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、能源、交通、科學研究、國防、航天、儀器儀表、輻照消毒保鮮、材料改性等等領域都有廣泛的應用。 核技術和輻射技術應用已經(jīng)成為一個不可或缺的新興產(chǎn)業(yè)。反核和棄核將招致社會的倒退。,CT機,密度測量儀,便攜式密度濕度儀,中子測井儀,秦山核電站,大亞灣核電站,江蘇田灣核電站,我國研制的核武器（模型）

11、,我國第一個核武器研制基地舊址青海省海北藏族自治州首府西海鎮(zhèn),我國第一個核武器研制基地舊址,原子城換新顏,我國第一個核武器研究基地展覽廳里展出的科研工具（文物）,可以攜帶核彈頭的導彈（資料圖）,導彈發(fā)射資料圖,中國導彈核潛艇,中國航母想象圖,放射源分類原則 (國家環(huán)?？偩?005年第62號公告）參照國際原子能機構的有關規(guī)定，按照放射源對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將放射源分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，V類源的下限活度值為該種核

12、素的豁免活度。 （一）Ⅰ類放射源為極高危險源。沒有防護情況下，接觸這類源幾分鐘到1小時就可致人死亡; （二）II類放射源為高危險源。沒有防護情況下，接觸這類源幾小時至幾天可致人死亡; （三）III類放射源為危險源。沒有防護情況下，接觸這類源幾小時就可對人造成永久性損傷，接觸幾天至幾周也可致人死亡; （四）Ⅳ類放射源為低危險源?；静粫θ嗽斐捎谰眯該p傷，但對長時間、近距離接觸這些放射源的人可能造成可恢復的臨時性損傷; （五）Ⅴ

13、類放射源為極低危險源。不會對人造成永久性損傷。,一些常見放射源或活動所造成的輻射劑量,在“正?！鼻闆r下所遭受的輻射劑量所伴隨的危險是很小的。典型核事故和輻射事故（切爾諾貝利事故、三里島核事故、日本東海村鈾轉換廠核臨界事故、巴西戈亞尼亞事故、山西省忻州市放射源丟失事故）的后果。輻射是可以防護的,切爾諾貝利事故 1986年4月26日，烏克蘭切爾諾貝利核電站4號機組發(fā)生核事故。事故發(fā)生的原因是此類反應堆設計存在嚴重缺陷，操

14、作人員在事故發(fā)生時嚴重違反操作程序。根據(jù)事故后果，這次事故被定義為7級，即特大事故。這是迄今為止發(fā)生的最嚴重的一起核事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響。 切爾諾貝利事故造成30人死亡（其中28人死于過量輻射，2人死于爆炸），均為核電站的工作人員和消防人員，無一公眾因受輻射劑量死亡。除兒童甲狀腺癌的發(fā)生率有十萬分之一增加外，至今未發(fā)現(xiàn)其它可歸因于這次事故的癌癥發(fā)生率。由于兒童甲狀腺癌治愈率高，14年內(nèi)僅有3名患者

15、因得此病而死亡。 切爾諾貝利事故后的頭幾個星期里，當?shù)厣锶河绕涫潜粴Х磻阉闹軘?shù)千米內(nèi)的針葉林和田鼠（小鼠）群受到致死劑量。到1986年秋季，劑量率下降到原來的1/100。到1989年，當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)開始恢復。沒有觀察到對動物群體或生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)嚴重影響?？赡艿拈L期遺傳學影響及其意義有待研究。,三里島核事故 1979年3月28日凌晨發(fā)生的美國三里島核事故是至今商用輕水堆核電廠最嚴重的事故，反應堆堆芯嚴重損

16、壞，部分堆芯發(fā)生熔化。在這之前，對核電廠會發(fā)生嚴重事故只是假定是可能的，三里島事故使人們相信嚴重事故確實會發(fā)生。按照國際核事件分級表，此次事故被定義為5級，即有場外危險的事故。 盡管堆芯嚴重損壞，放射性裂變產(chǎn)物大量從燃料中釋放出來，但由于安全殼的包容作用使得釋放到環(huán)境中的放射性物質(zhì)很少。 三里島事故對環(huán)境的影響微不足道，對公眾未造成任何輻射損傷，但經(jīng)濟損失幾乎使核電廠業(yè)主破產(chǎn)。據(jù)估計，三里島2號核電

17、機組的基建投資為8億美元，而事故后的恢復工作在10年期間已耗資10億美元。,日本東海村鈾轉換廠核臨界事故1999年9月30日，日本東海村JCO公司的一座鈾轉換廠發(fā)生了核臨界事故。根據(jù)事故后果，將這次事故定級為4級，即事故后果僅限于廠區(qū)內(nèi)。 此次臨界事故使現(xiàn)場93名工作人員受到不同程度的γ外照射和中子照射。其中1人于12月21日死亡。,巴西戈亞尼亞事故 1985年，戈亞尼亞一家私人放射治療診所搬遷至新的經(jīng)

18、營場所時，沒有帶走銫-137源。這個內(nèi)裝輻射源的遠距離放射治療裝置未加任何保安措施，留在原地大約兩年后被兩個揀破爛的人發(fā)現(xiàn)。他們把這個裝置拿回家，企圖拆除源組件并拉開源的密封容器。在這個過程中，他們沾污了自己、數(shù)千其他人，以及周圍的城市和環(huán)境。四個受嚴重照射的人死亡，其他許多人嚴重受傷，應急響應和房屋、建筑物和場地的清理工作持續(xù)了6個月，對10多萬人進行了輻射照射監(jiān)測，其中將近300人受到不同程度的銫-137污染。,山西省忻州市放射源丟

19、失事故 1992年11月19日，山西省忻州市一位農(nóng)民在干活時撿到一個亮晶晶的小東西，便放進了上衣口袋里，幾小時后，便出現(xiàn)了惡心、嘔吐等癥狀。十幾天后，他便不明不白地死去。沒過幾天，在他生病期間照顧他的父親和弟弟也得了同樣的“病”而相繼去世，妻子也感到不適。后來經(jīng)過醫(yī)務工作者的調(diào)查，才找到了真正的病因，那個亮晶晶的小東西是廢棄的鈷-60放射源，其放射性強度高達10居里。,輻射防護基礎知識 1 射線對人體的傷害

20、 伽馬射線對人體的傷害主要是殺傷白血球和血小板。中子射線對人體的傷害在于人體含氫量高，中子射線進入人體被慢化后可被體內(nèi)的氯或鈉元素俘獲，形成氯或鈉的同位素放射出次生伽馬射線對人體的細胞有殺傷作用。比較明顯的反應是眼球晶體混濁。,劑量限制 GB18871-2002中規(guī)定的劑量限值適用于實踐引起的照射，不適用于醫(yī)療照射，也不適用于無任何主要責任方負責的天然源照射。應用個人劑量限值時應注意的問題——限值不是危險與

21、安全的分界線——限值不是可接受的劑量的上限——沒有正當理由長期在接近劑量限值的條件下工作是不恰當?shù)摹词棺袷亓藙┝肯拗?，也還要遵守輻射防護最優(yōu)化原則——劑量限值是最優(yōu)化的約束條件——不可將劑量限值直接用于設計和工作安排，劑量限值不是滿意防護的目 標,公眾照射的劑量限制： 由于通常是通過對源的控制來實現(xiàn)對公眾照射的控制，所以在公眾照射控制中廣泛地使用源相關的劑量約束值。但是源相關的劑量約束值只

22、考慮了單一源的照射，而沒有考慮個人遭受的總照射，所以還是需要規(guī)定個人相關的劑量限值。GB18871-2002規(guī)定，公眾照射的個人年劑量限值是1 mSv,在連續(xù)5年平均每年不超過1 mSv的前提下單一年分可以5 mSv；眼晶體當量劑量15 mSv，皮膚當量劑量50 mSv。,屏蔽材料的選擇對β輻射的屏蔽： -- 能阻止（吸收）具有最大能量的β輻射 -- 韌致輻射的屏蔽 一般先選用較低原子序

23、數(shù)的材料（Al、塑料、玻璃等），然后選用高原子序數(shù)的材料（鐵、鉛、水泥等）對γ輻射的屏蔽： 選用高原子序數(shù)的材料（鐵、鉛、水泥等）對中子輻射的屏蔽：選用低原子序數(shù)的材料（水、石蠟、石墨、塑料等）,人（續(xù)）對內(nèi)照射的防護放射性物質(zhì)進入人體內(nèi)部的途徑: 食（飲）入 吸入 通過傷口或皮膚進入體內(nèi),對內(nèi)照射的防護（續(xù)）內(nèi)照射防護的一般方法：（這里介紹的一些方法已不僅僅是個人防護） 對非密封源的包容（

24、通風柜、手套箱、熱室）和隔離（工作 場所分級分區(qū)管理） 凈化（吸附、通風過濾、除塵、凝聚沉淀、離子交 換、去污、儲存衰變等方法降低空氣和水中的放射性物質(zhì)濃 度和可再懸浮表面的放射性污染水平）和稀釋 遵守規(guī)章制度，作好個人防護 如不在污染工作場所休息、進食、飲水和吸煙，遵守開放性工作場所分 級、分 區(qū)管理規(guī)定、避免和正確處理皮膚傷口等 正確使用呼吸保護器,3 輻射探

25、測器輻射探測器的基本工作過程 將被測輻射引入探測器的靈敏體積 入射輻射通過與探測器的探測元件相互作用而在其中 沉積能量 探測元件將沉積的能量轉換為輸出信號 將探測元件的輸出信號轉換為可測讀的電信號 信號處理和數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)顯示和結果輸出,人員防護,時間、距離、防護服每年對儲存容器進行監(jiān)測，不能超標每年對放射源殼表面進行檢測，檢查是否泄漏；操作時必須佩戴劑量監(jiān)測牌；每年對所有操作人員進行放射性

26、體檢，建立健康檔案。,ECLIPS-5700使用的放射源,源 儀器 用途 源類 強度 半衰期S3L20 ZDL 測井 銫－137 74GBq(2CI) 30.2年S3J5 ZDL 刻度 銫－137 18.5GBGq(500MCI) 30.2年S17S20 CN

27、 測井 AM-241/Be 666GBq（18CI) 432S17F04 CN 刻度 AM-241/Be 14.8GBq（400mCI) 432,放射源技術指標,AM-BE中子源產(chǎn)地：英國放射化學中心強度： 18居里，中子產(chǎn)額2.5*10E6中子/秒/居里半衰期： 432年耐溫耐壓：-40℃(20分）+600℃(1小時)25千帕---

28、170兆怕撞擊：5公斤從1米高處封裝形式：氧化镅與鈹混和壓制而成，源由內(nèi)盒及外殼雙層包裝。內(nèi)盒用ALSL316L不銹鋼，外殼用美國軋鋼公司17-4PH型不銹鋼制成，內(nèi)盒及外殼均用氬弧焊密封。CS137伽瑪源產(chǎn)地：英國放射化學中心強度： 2 居里， 0．662百萬電子伏半衰期： 30年耐溫耐壓：-40℃(20分）+600℃(1小時)25千帕---170兆怕5撞擊：5公斤從1米高處耐溫耐壓：-40℃(20分)+600℃

29、(1小時)25千帕---170兆怕5公斤封裝形式：采用美國軋鋼公司17-4PH型不銹鋼雙層外殼，用氬弧焊密封。,個人防護,18ci中子源屬二類源，中子射線，2ci伽馬源屬4類源，伽馬射線，均屬強源。無屏蔽近距離對人體細胞有殺傷力，但在25米以外就沒什么損傷；若放在源罐中，對中子源，3米以外無傷害，對伽馬源0.5米外無傷害。對刻度源2米以外就無傷害。,個人防護,監(jiān)測實例： 山東衛(wèi)生防疫站的專家對勝利測井公司人

30、員裝卸中子和伽馬源過程的劑量進行測量，當時是對不熟練的操作者進行測量。裝源并上好螺絲為40－55秒，卸源為35－50秒，當時包括抬源罐、開鎖、取源、裝源、放刻度器、換刻度器、卸源、鎖源罐、固定源罐。經(jīng)監(jiān)測一串儀器的總接觸劑量為12－17毫雷姆，接觸劑量還不到年允許接觸劑量的1/365（國家規(guī)定：一個人年接觸劑量為5雷姆）。如果動作熟練，接觸時間還能縮短至20－30秒內(nèi)完成，劑量也會減少到10毫雷姆以下。,放射源包裝與運輸,包裝：放射源

31、包裝容器表面劑量不超過2.0msv/hr;距離容器1米處劑量不超過0.1msv/hr;容器任何一處的壁厚不小于100mm,放射源包裝與運輸,泄漏監(jiān)測：每一個放射源均要進行泄漏監(jiān)測；必須由有資質(zhì)的專業(yè)單位進行；必須使用專業(yè)工具；每年或六個月進行一次監(jiān)測；源殼表面采集物的檢測劑量超過185Bq(0.005mci),放射源必須停用并交由生產(chǎn)廠家處理。,儲存：儲存庫符合國家法規(guī)；嚴格的領用手續(xù)并保存記錄；雙人雙鎖，專

32、人包管；安裝監(jiān)控設備；明顯輻射標志,放射源包裝與運輸,放射源包裝與運輸,運輸：仔細探測確認放射源在容器中后辦理交接；源罐用鐵鏈牢固的固定在車輛源倉中；鐵鏈加鎖；檢查源罐鎖、鐵鏈鎖、源倉門鎖，三鎖必須齊全；檢查車輛源倉門報警器正常工作；隊車行駛，每100公里檢查放射源固定狀況；全程一人負責，每次檢查均要將檢測數(shù)據(jù)通過短信發(fā)回。,井場放射源管理,遠離工作區(qū)，但在工作人員視線內(nèi)；用鐵鏈固定并放置標識牌（放射性，危險，禁止