辐射防护课程复习课件.ppt
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1、复 习,辐射防护的基本任务 要在保护环境,保障从事辐射工作人员及其后代的安全与健康,保护公众利益的前提下,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,促进核科学技术、核能和其他辐射应用事业的发展。,防止有害的确定性效应限制随机性效应的发生率,使其合理地达到尽可能低的水平,辐射防护的目的,原子核自发变化而放射出各种射线的现象,称为原子核的放射性。能自发地放射各种射线的核素,叫放射性核素。 有许多原子核都能自发地发射某种射线。有的发射射线,有的发射射线,有的发射射线,有的在发射射线或射线的同时也发射射线,有的三种射线均发射。,放射性衰变的基本规律,在无外界影响下,原子核自发地发
2、生转变,发射粒子而蜕变为新的子核,这现象称为原子核的衰变。某一原子核的衰变时刻不能预测,但根据微观世界的统计性,可以得到放射源中总的放射性原子核数目的减少规律;具体到每个放射性原子核的衰变来说,就是服从一定规律进行衰变的一个随机事件,可以用衰变概率表示。,单一放射性的指数衰减规律,衰变常数、半衰期、平均寿命,是单位时间内一个原子核发生衰变的概率,称为衰变常数,单位为时间的倒数,如s-1、min-1、h-1、d-1等等。越大,衰变越快,越小,衰变越慢。放射性核素衰变掉一半所需要的时间叫做该放射性核素的半衰期 原子核的平均寿命是衰变常数的倒数,电离、电离辐射和电离辐射场,电离:从一个原子、分子或其
3、他束缚状态释放一个或多个电子的过程电离辐射:由能通过初级过程或次级过程引起电离的带电粒子或不带电粒子组成的,或者是由两者混合组成的辐射,有时简称为辐射。在核工程和核技术领域内所涉及到的电离辐射通常是指正负电子、质子、粒子、中子、射线 电离辐射场:电离辐射在空间或介质内部通过、传播以致经由相互作用发生能量传递的整个空间范围。,放射性活度,一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数称为它的放射性活度,用符号A表示。,放射性活度的SI单位为Bq, 1Bq=1/s 放射性活度曾用居里( Ci )为单位, 1Ci=3.71010Bq,放射性活度仅仅是指单位时间内原子核衰变的数目,而不是衰变过程中发射出的粒
4、子数。,电离损失,电离与激发 电离: 入射粒子(快速运动的带电粒子)损失部分能量,而电子获得一部分能量。如果传递给电子的能量足以使电子克服原子的束缚,那么这个电子就脱离原子成为自由电子;而靶原子由于失去一个电子而变成带一个单位正电荷的离子正离子,这一过程称为电离。 激发: 如果入射带电粒子传递给电子的能量较小,不足以使电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,只是使电子从低能级状态跃迁到高能级状态(原子处于激发态),这种状态叫原子的激发。,电离损失:带电粒子与物质原子中核外电子的非弹性碰撞导致原子的电离或激发,是带电粒子通过物质时动能损失的主要方式。辐射损失:带电粒子在轫致辐射过程中损失的能量称为带电
5、粒子的辐射损失。轫致辐射:带电粒子与原子或原子核发生碰撞时突然减速发出的辐射。重的粒子产生的轫致辐射往往远远小于电子的轫致辐射。能量相同情况下电子的韧致辐射是粒子和质子的106。因为辐射损失率与Z2、N成正比,所以粒子打在重元素中容易产生轫致辐射,这点在选合适的材料阻挡粒子是很重要。,粒子的能量损失,粒子与物质作用主要是“电离与激发”,能量损失主要是电离能量损失(电子阻止本领),每次碰撞只损失总能量的一小部分,要经过多次这样的相互作用才逐渐损失掉它的能量。,射线能量损失 射线实际上是高速运动的电子,带一个单位电荷,是轻带电粒子。 射线能量损失的主要方式有电离能量损失和辐射能量损失,多次散射导致
6、运动轨迹是曲折的。 粒子速度比粒子速度快得多,电离损失率比粒子小得多,比电离值较小。,射线能量损失光电效应、康普顿效应和电子对效应,在0.0110MeV能量范围内,射线通过物质时主要有光电效应、康普顿效应和电子对效应三种作用过程。 其他的反应概率小于1%,可以忽略。 光电效应截面 康普顿效应截面 电子对效应截面。 截面的大小与射线的能量和靶物质的性质有关。,康普顿效应和光电效应不同之处,光电效应中光子损失全部能量,康普顿效应中光子损失部分能量;光电效应发生在束缚得最紧的内层电子上,康普顿效应发生在束缚得最松的外层电子上。,X、 射线与物质相互作用,不象带电粒子那样通过多次小能量的损失逐渐消耗其
7、能量,而是在一次相互作用过程中就可能损失大部分或全部能量。这三种效应都可产生电子。,射线与物质的三种主要相互作用与光子能量、吸收物质原子序数的关系,应掌握的量和单位,吸收剂量: 单位质量受照物质所吸收的平均辐射能量 ,单位是 ,专门名词是戈瑞(Gray), 符号Gy, 。吸收剂量率 :单位时间内的吸收剂量。单位是 ,也就是 。 旧名称拉德(rad); 1 Gy = 100 rad (尔格每克,erg/g) 吸收剂量适用于任何类型的辐射和受照物质。在给出吸收剂量值时,必须指明辐射类型、介质种类和所在位置。,比释动能 不带电粒子授予物质能量的过程可以分成两个阶段: (1)不带电粒子与物质相互作用释
8、放出次级粒子,不带电粒子的能量转移给带电的次级粒子。引进一个辐射量表示这一阶段的结果,就是比释动能。比释动能的单位与吸收剂量的单位相同,即 ,或Gray。 (2)带电次级粒子通过电离、激发,把从不带电粒子那里得到的能量授予物质。表示这一阶段结果的用吸收剂量。 比释动能只适用于不带电粒子,但适用于任何物质。在给出比释动能值时必须同时指出与该比释动能相联系的物质和该物质的部位。,照射量,照射量是一个用来表示X或射线在空气中产生电离能力大小的辐射量。照射量的单位是C / kg,即 库伦 / 千克。 1R(0.333109 C0.001239g)103=2.5810-4Ckg-1 或 1Ckg-1=3
9、.877103R照射量只用于量度X或射线在空气介质中产生的照射效应。它不是受照物质吸收的能量。 鉴于现在的技术条件和对精度的要求,能被精确测量照射量的光子的能量范围在10keV-3MeV之间,在辐射防护中,能量上限可扩大到8MeV。,吸收剂量、比释动能和照射量的区别,当量剂量 为了用同一尺度表示不同类型和能量的辐射对人体造成的生物效应的严重程度或发生几率的大小,辐射防护上采用了当量剂量这一辐射量。 是辐射权重因子,无量纲; 为按组织或器官T平均计算的来自辐射R的吸收剂量。 当量剂量与吸收剂量的单位都是 。专门名称叫希沃特(Sievert),简称“希”,符号是“Sv”。,是器官或组织T的当量剂量
10、; 是器官或组织T的组织权重因子,没有量纲,所以有效剂量的单位名称与符号与当量剂量相同,为Sv。,有效剂量是身体各组织或器官受到不同类型辐射照射下,辐射权重因子和组织权重因子的双重加权的吸收剂量之和。,有效剂量,组织权重因子,有效剂量反映了在全身均匀受照下各器官或组织对总危害的相对贡献,它反映了不同器官或组织对发生辐射随机性效应的不同敏感性。有效剂量表示了在非均匀照射下随机效应发生率与均匀照射下发生率相同时所对应的全身均匀照射的当量剂量。,辐射权重因子 同辐射种类和能量有关,但与器官和组织无关;组织权重因子 则与器官和组织有关,而与辐射种类和能量无关。要注意区别,不要搞混。当量剂量和有效剂量是
11、供辐射防护用的,它们只能在远低于确定性效应阈值的吸收剂量下作为估计随机性效应概率的依据。,损伤的发生和发展顺序: 照射、能量吸收、分子的电离和激发、分子结构的改变、生理生化代谢改变、细胞组织器官损伤、机体死亡等 在这些过程中,也可能因某些原因使机体得到修复。,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。 极短时间内沉积能量;辐射的确定性效应、随机性效应都体现为一种长期的、持续性的效应。,影响辐射生物学作用的因素,物理因素 辐射类型、辐射能量、吸收剂量、剂量率以及照射方式等。生物因素 不同的种属、细胞、组织和器官对辐射有不同的敏感性,随机效应和确定性
12、效应的区别,随机性效应是指效应的发生几率(而非严重程度)与剂量大小有关的那些效应,没有阈值,其后果的严重程度说不上与所受剂量有什么关系。确定性效应是一种有“阈值”的效应,受到的剂量大于阈值,这种效应就会发生,而且其严重程度与所受的剂量大小有关,剂量越大后果越严重。,躯体效应、远期效应和遗传效应,由辐射引起的显现在受照者本人身上的有害效应叫躯体效应。急性的躯体效应发生在短时间内受到大剂量照射事故情况下,属于确定性效应。 远期效应是一种需要经过很长时间潜伏期才显现在受照者身上的效应,主要表现为白血病和癌症,是一种随机效应。遗传效应是表现在受照者后代身体上的效应,是一种随机性效应 。,短期大剂量外照
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