放射性基礎知識及工業(yè)輻射安全防護

放射性基礎知識及工業(yè)輻射安全防護第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

目錄

一、放射性基礎知識二、工業(yè)輻射裝置工作原理及防護

第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五一、放射性基礎知識（一）有關放射性的概念（二）核衰變的類型（三）放射性活度的單位（四）輻照的類型（五）輻射效應（六）放射源、射線裝置的分類（七）輻射防護的基本方法第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

(一)有關放射性的概念放射性：某些核素自發(fā)地放出粒子或γ射線，或在發(fā)生軌道電子俘獲之后放出χ射線，或發(fā)生自發(fā)裂變的性質。在自然界原子核大多屬于穩(wěn)定性同位素，有一些是放射性同位素，一般在元素周期表中，原子序數大于83的元素是具有放射性的天然同位素。鈷－60，銫－137等是通過核反應由人工制造出來的同位素，一般用于工業(yè)中比較多。

第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五電離輻射：放射性又稱為“電離輻射”，即可以引起物質電離的輻射。電離輻射源包括放射性同位素與射線裝置。輻射的分類非電離輻射：能量小于10eV，如紫外線、可見光、紅外線和射頻輻射電離輻射：能量大于10eV，如γ射線、中子射線、

α射線、β射線等。第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

(二)射線種類α粒子、β粒子、γ射線、X射線和中子α粒子、β粒子、γ射線是由核素衰變產生的，X射線通常是在高電壓下釋放出的電子束。中子是核素的原子核分裂釋放中子形成。第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

(三)放射性活度的單位

１.習慣上采用“居里”作為放射性活度的單位，記作Ci或C

。它的國際制單位是“貝可勒爾”，簡稱“貝可”，記作Bq。２.此外還有kBq（千貝可）、MBq（兆貝可）、ＧBq（吉貝可，109Bq）、ＴBq（太貝可，1012Bq）、PBq（拍貝可，1015Bq

）、EBq（艾貝可，1018Bq）等。

比如：0.5ＧBq=0.5×109Bq=5×108Bq３.居里與貝克勒爾的換算關系為：

1Ci=3.7×1010Bq、1mCi=3.7×107Bq。第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五(四

)輻照類型1.內照射放射性物質通過食入、吸入、經過皮膚表面深入等途徑進入人體內。2.外照射體外源的照射。對于X射線、γ射線，由于其特性，主要考慮外照射所帶來的危害。第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

(五

)輻射效應

輻射效應：輻射照射人體后可以引起人體發(fā)生某些生物學效應，稱之為輻射效應。

分類：分為軀體效應和遺傳效應。第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五1.軀體效應：輻射所致的、出現在受照者本人身上的有害效應。2.遺傳效應：輻射所致的、出現在受照者后代身上的有害效應。第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五輻射對人體的危害劑量與效應的關系：

確定性的軀體效應存在著閾劑量，當受照劑量超過某一劑量值時，會引起急性損傷的一些效應，在受照者身上出現相應的癥狀。人體受照劑量的大小，受許多因素的影響，如射線的種類、劑量率、受照的時間（單次還是多次照射）、受照部位和面積等，在受照的總劑量相同的情況下，這些因素不同，則損傷的程度可能有較大的區(qū)別。如一次接受3Gy的照射，有可能導致嚴重的癥狀，甚至死亡；而當3Gy是在5年內多次照射的累積劑量，則不會導致明顯的癥狀。下表給出的是一次全身照射后引起的癥狀。第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五日常生活中輻射劑量統(tǒng)計第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五我國各類X射線檢查頻度，1次檢查的器官劑量和有效劑量

第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五（六）放射源、射線裝置的分類1.分類原則

由于放射源的應用領域廣泛，活度的變化范圍很大，高活度源能在短期內對人體產生嚴重的確定性效應，而低活度源不可能產生這種效應。所以必須有一個放射源分類系統(tǒng)，才能將放射源的安全管理與輻射風險聯系在一起，作為與放射源安全和保安等許多相關活動的一個基礎。第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五2.分類標準按照放射源對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，將放射源分為5類

-Ⅰ類放射源為極高危險源。沒有防護情下，接觸這類源幾分鐘到1小時就可致人死亡；

-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；第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五3.分類標準（續(xù)）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；Ⅳ類放射源為低危險源。基本不會對人造成永久性損傷，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；Ⅴ類放射源為極低危險源。不大可能對人造成永久性損傷。第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五放射源分類表（常用）

核素名稱I類源II類源III類源IV類源V類源

（貝可）（貝可）（貝可）（貝可）（貝可）

Am-241≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104

Am-241/Be≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104

Au-198≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

Ba-133≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

C-14≥5×1016≥5×1014≥5×1013≥5×1011≥1×107

Cd-109≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106

Cf-252≥2×1013≥2×1011≥2×1010≥2×108≥1×104

Cl-36≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106

Co-57≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×106

Co-60≥3×1013≥3×1011≥3×1010≥3×108≥1×105

811居里8.11居里0.811居里8.11毫居2.7微居

Cr-51≥2×1015≥2×1013≥2×1012≥2×1010≥1×107

Cs-134≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×104第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

放射源分類表（部分）（續(xù)）

核素名稱I類源II類源III類源IV類源V類源

（貝可）（貝可）（貝可）（貝可）（貝可）

Cs-137≥1×1014≥1×1012≥1×1011≥1×109≥1×104

Eu-152≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106

Eu-154≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106

Fe-55≥8×1017≥8×1015≥8×1014≥8×1012≥1×106

Ge-68≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×105

H-3≥2×1018≥2×1016≥2×1015≥2×1013≥1×109

I-125≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

I-131≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106

Ir-192≥8×1013≥8×1011≥8×1010≥8×108≥1×104

2162居里21.62居里2.16居里21.6毫居0.27微居

Kr-85≥3×1016≥3×1014≥3×1013≥3×1011≥1×104

Mo-99≥3×1014≥3×1012≥3×1011≥3×109≥1×106

Nb-95≥9×1013≥9×1011≥9×1010≥9×108≥1×106

Ni-63≥6×1016≥6×1014≥6×1013≥6×1011≥1×108第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五2、射線裝置的分類國際上未對射線裝置進行分類根據射線裝置對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將射線裝置分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。

-Ⅰ類為高危險射線裝置，事故時可以使短時間受照射人員產生嚴重放射損傷，甚至死亡,或對環(huán)境可能造成嚴重影響；

-Ⅱ類為中危險射線裝置，事故時可以使受照人員產生較嚴重放射損傷，大劑量照射甚至導致死亡；

-Ⅲ類為低危險射線裝置，事故時一般不會造成受照人員的放射損傷。國家環(huán)境保護總局公告,關于發(fā)布射線裝置分類辦法的公告,國家環(huán)境保護總局公告2006年第26號第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五射線裝置分類表裝置類別醫(yī)用射線裝置非醫(yī)用射線裝置Ⅰ類射線裝置能量大于100兆電子伏的醫(yī)用加速器生產放射性同位素的加速器（不含制備PET用放射性藥物的加速器）能量大于100兆電子伏的加速器Ⅱ類射線裝置放射治療用X射線、電子束加速器用放射性藥物的加速器工業(yè)探傷加速器重離子治療加速器安全檢查用加速器質子治療裝置輻照裝置用加速器制備正電子發(fā)射計算機斷層顯像裝置（PET）其他非醫(yī)用加速器其他醫(yī)用加速器中子發(fā)生器X射線深部治療機工業(yè)用X射線CT機數字減影血管造影裝置X射線探傷機第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五射線裝置分類表（續(xù)）裝置類別醫(yī)用射線裝置非醫(yī)用射線裝置Ⅲ類射線裝置醫(yī)用X射線CT機X射線行李包檢查裝置放射診斷用普通X射線機X射線衍射儀X射線攝影裝置獸醫(yī)用X射線機牙科X射線機乳腺X射線機放射治療模擬定位機其它高于豁免水平的X射線機第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五(七)輻射防護的基本方法

1.輻射防護的基本原則

(１)有效劑量E

當人處在單一能量的輻射場中，其全身所受的有效劑量E，定義為下式：

E=ΣWt·Ht

式中Ht是組織或器官Ｔ的劑量當量，Wt是組織或器官Ｔ的權重因子。有效劑量的專用名稱為希沃特（Sv）。第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五組織權重因子器官或組織組織權重因子wT器官或組織組織權重因子wT性腺0.20肝0.05紅骨髓0.12食道0.05結腸0.12甲狀腺0.05肺0.12皮膚0.01胃0.12骨表面0.01膀胱0.05其余器官0.05乳腺0.05

輻射防護的量及其單位第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五輻射防護的量及其單位（5）當量劑量(HT)

表示輻射對人體某一組織或器官T的吸收劑量的平均值，并按輻射的質加權，由下式定義：

。

HT=ΣWRDTR

式中：DT.R

是某組織或器官中的平均吸收劑量，

WR是某器官或組織的權重因子。單位：希伏特（Sievert），符號Sv。專用單位：雷姆”（rem）

1Sv=1J/kg=100rem

第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

輻射權重因子wR

輻射類型

能量范圍輻射權重因子R

光子，電子，

介子

所有能量1

中子

10keV20MeV5

質子

2MeV5

中子

10–100keV2-20MeV10

中子0.1-2MeV20

粒子，裂變碎片，

所有能量20輻射防護的量及其單位第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五（3）吸收劑量

定義：被單位質量物質吸收（或授與單位質量物質、或單位質量沉積）的任何致電離輻射的平均能量

。符號為D。

D=dE/dM

dE是電離輻射授與某一體積元中質量為dm的物質的平均能量

單位：SI單位：焦耳/千克（J/Kg）專用名：戈瑞（Gray）,符號：Gy輻射防護的量及其單位第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五吸收劑量的專用單位：拉德（rad）表示電離輻射授與1克受照物質的平均輻射能量為100爾格（erg）。

1rad=100erg/g=0.01J/Kg

單位換算：1Gy＝100rad

＝1cGy吸收劑量適用于任何電離輻射和任何物質，但在提到吸收劑量時，必須要指明是那種輻射對何種物質造成的吸收劑量。輻射防護的量及其單位第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五表6-2ICRP建議的劑量限值GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》應用對象劑量限值職業(yè)照射公眾照射1.有效劑量20mSv·a-11mSv·a-1

在規(guī)定的5年內平均）2.年劑量當量

眼晶體150mSv15mSv皮膚500mSv50mSv手和足500mSv--孕婦的腹部表面孕婦的放射性物質攝入量2mSv/全孕期(懷孕后)1/20ALI*

第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

對個人劑量限值的說明：該劑量限值適用于在規(guī)定期間內外照射引起的劑量和在同一期間內攝入所致的待積劑量的和。為確認是否遵守劑量限值，應利用規(guī)定期間內貫穿輻射所致的外照射個人劑量當量與同一期間內攝入的放射性物質所致的待積有效劑量的和（可以查GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準）。而前面計算有效劑量E時，考慮的只是外照射的情況，因為絕大多數情況下只有外照射。二者都是不可接受的下限值，而不是可以接受的上限值。第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

時間防護距離防護屏蔽防護2.輻射防護的基本方法第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五二、工業(yè)輻射裝置工作原理及防護（一）工業(yè)探傷機工作原理及輻射安全防護（二）同位素儀表工作原理及輻射安全防護

第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五（一）工業(yè)探傷機工作原理及輻射安全防護在施工中，用于檢測探傷用的一般都是移動式的。第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五χ射線探傷33第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五三個主要部件：

X線管控制板高壓電纜X射線探傷設備第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五伽馬探傷裝置第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

“S”通道型探傷機結構原理美國銥-192880型焊接屏蔽容器S型鈦合金管源辮柱塞鎖鎖結構貧鈾屏蔽出口遙控連接器導向管連接器2.設備結構原理第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五源導向管出口屏蔽鎖結構遙控手柄控制纜探傷裝置源辮密封源第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五

（二）移動式探傷的輻射安全防護

移動式探傷包括x探傷和γ探傷。

移動式探傷的特點:

沒有固定的作業(yè)場所和屏蔽防護設施，工作人員只能通過增加操縱距離、利用地形地物屏蔽和縮短照射時間來達到防護的目的。此外，從事γ射線探傷時，必須注意放射源的安全運輸和妥善保管。γ探傷機中的放射源多為Ⅱ類和Ⅲ類放射源。第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五輻射防護的量及其單位第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五1.距離防護對于職業(yè)工作人員，應盡可能增大與輻射源的距離，可采用遠距離控制操作、使用長柄器械等。為了保證公眾的安全，進行探傷作業(yè)前，必須先將工作場所劃分為控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)，并設置警戒線和標志，設置明顯的警告標識。探傷時間一般選在晚上為宜。在人員密集或來往頻繁地區(qū)應設專人負責警戒，以防無關人員進入輻射現場。

第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五(2)監(jiān)督區(qū)的確定取監(jiān)督區(qū)空氣比釋動能率為2.5μGy/h。在實施探傷前必須根據作業(yè)條件劃分出控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)，并在各自的邊界上設置電離輻射警告標志。第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五現場警示區(qū)域標識第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五2.屏蔽防護

一般屏蔽方式：采用簡易屏障如鉛防護屏、鉛堡等進行防護。也可利用地形地物如鋼板、墻體、工件等屏蔽。

γ射線探傷現場不可忽視的屏蔽：

注意在其上方工作的吊車司機、維修工和其它人員的安全，以及向天空散射對相臨地區(qū)的影響，必要時也應給予屏蔽。第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五3.時間防護

不能采取遠距離操作和屏蔽措施時，防護的辦法是縮短或限制操作時間。時間防護措施：操作必須十分熟練準確；照射前做好全部準備工作。

第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五(二)同位素儀表的輻射安全防護同位素儀表也稱核輻射式檢測儀表。它包括利用放射性同位素做放射源的各種檢測和控制儀表。如放射性同位素厚度儀、料位計、密度計等。由于放射源能發(fā)射出α、β、γ等射線，因此，必須加強同位素儀表的放射防護。

核檢測儀表所用放射源多為Ⅳ類和Ⅴ類放射源。第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五通常一個或多個儀器和探測器被用作“開/關”，用來控制料箱或料斗中物料的位置等，大、厚壁容器可能使用GBq的60Co

。物位測量儀LevelGauges高位探測器Highleveldetector低位探測器Lowleveldetector源Sources第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五固定核子測量－－料位計第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期五2.使用同位素儀表的安全防護

同位素儀表的