电离辐射安全与防护
培
训
资
料
山西宇昊科技有限公司二〇一一年十二月
电离辐射安全与防护培训资料
一、X射线简介
1、产生原理
自然界中存在的各种各样物体，大的如宇宙的星球，小的如肌体的细胞，都是由各种不同的物质组成的。物质又是由无数小颗粒所组成的，这种小颗粒叫做“原子”。原子又是由质子，中子和电子组成的，当原子核外电子从高能级到低能级跃迁时，会向外辐射电子磁波。
1896年，贝可勒在研究铀矿物质的荧光现象时，发现铀矿物能发射出穿透力很强的不可见射线。这种射线是由放射性核素在衰变的过程中产生的，被广泛应用的还有X射线机、粒子加速器等射线装置。现在人们已经发现了许多x射线产生机制，其中最为实用的能获得足够强度的x射线的方法仍是当年伦琴所采用的方法：用阴极射线（高速电子束）轰击对阴极（靶）的表面。
x射线管实际上是一只真空二极管，它有两个电极：作为阴极的用于发射电子的灯丝（钨丝）和作为阳极的用于接受电子轰击的靶。x射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。由于总是受到高能量电子的轰击，阳极还需要强制冷却。
但由于轰击靶面电子束的大部分能量都转化为热能，所以工作时x射线管的靶必须采取水冷（或其他手段）进行强制冷却，以免阳极被加热至熔化，受到损坏。也是由于这个原故，x射线管的最大功率受到一定限制，决定于阳极材料的熔点、导热系数和靶面冷却手段的效果等因素。同一种冷却结构的x射线管的额定功率，因靶材料的不同是大不相同的。例如，铜靶（铜有极佳的导热性）和钼靶（钼的熔点很高）的功率常为相同结构的铁、钴、铬靶的两倍。
2、功能特点
x射线是波长很短的高能电磁波，具有很强的穿透能力，在医学和工业上被广泛的应用。
1. 医学应用：
医学中x射线机作辅助检查方法之一。临床上常用的x射线检查方法有透视和摄片两种。透视较经济、方便，并可随意变动受检部位作多方面的观察，但不能留下客观的记录，也不易分辨细节。摄片能使受检部位结构清晰地显示于x射线片上，并可作为客观记录长期保存，以便在需要时随时加以研究或在复查时作比较。必要时还可作x射线
特殊检查，如断层摄影、记波摄影以及造影检查等。
2.工业应用：
工业中主要应用有：工业CT和x射线探伤机。其中x射线探伤机是利用x射线对物件进行透视拍片的检测装置。通过x射线管产生的x射线对受检工件焊缝处所贴的x 射线感光片进行照射，当射线在穿过裂缝时其衰减明显减少，胶片接受的辐射增大，在显影后的胶片上产生一个较黑的图像显示裂缝所在的位置。x射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故x射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点阵结构对x射线可产生显著的衍射作用，x射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。利用x射线的电离辐射也可以对被测材料的厚度或单位面积质量进行非破坏性测量。
3、放射性活动对人体的危害
人类的很多活动都离不开放射性。例如，人们摄入的空气、食物、水中的辐射照射剂量约为0.25毫希/年。带夜光表每年有0.02毫希；乘飞机旅行2000公里约0.01毫希；每天抽20支烟，每年有0.5-1毫希；一次X光检查0.1毫希等等。
人体被x线照射后，视其对x线敏感程度的不同，可出现种种不同反应。细胞增殖性越高，对x线越敏感，这一作用在对肿瘤的放疗中已得到了充分应用。由于X线的特性，不可否认其对正常人体组织是有损害的。根据国际放射防护委员会制定的标准，辐射总危险度为0.0165／西弗特，也就是说，身体每接受一西弗特(1西弗特＝1000毫西弗特)的辐射剂量，就会增加0.0165的致癌几率。以此推算，一个肋骨骨折病人将增加约为千万分之三点八的危险。而对其他医学检查来说，一般四肢做一次X光检查要接受的辐射量为0.01毫西弗特，腹部为0.54毫西弗特，骨盆为0.66毫西弗特，腰椎为1.4毫西弗特，上消化道为2.55毫西弗特。以此推算，因为医学检查导致健康人群患癌的风险在千万分之一到十万分之一之间。
二、辐射单位
序号物理量老单位新单位换算关系
1 活度居里(Ci)贝克[勒尔](Bq)1Ci=3.7× 1010Bq
2 照射量伦琴(R) 库仑/千克(C/kg)1R=2.58×10-4C/kg
3 吸收剂量拉德(rad)戈[瑞](Gy)1Gy=100rad
4 剂量当量雷姆(rem)希[沃特](Sv)1Sv=100rem
1、吸收剂量：
吸收剂量D，其SI单位（即国际单位）为焦耳每千克（J/kg）,法定单位的专门名
称为戈瑞，用符号Gy表示，非法定单位为拉德，用rad表示。
1戈瑞=1焦耳/千克=100拉德
2、比释动能：
比释动能的SI单位和与吸收剂量相同。当量剂量的法定单位为希沃特（Sv）。
1Sv=1J/kg=100rad
三、有效剂量限值和当量剂量限值：
根据GB18871-2002国家标准，剂量限值规定见下表1：
表1 有效剂量限值和当量剂量限值
项目剂量限值
应用人群职业人员公众
有效剂量（随机性效应的要求）连续五年内平均值为
20mSv/a,
任何一年的最大值为50
mSv/a
连续五年内平均值为
1mSv/a,
任何一年的最大值为
5mSv/a
年当量剂量（为了防止局部照射中的确定性效应）
眼睛150mSv 15 mSv
皮肤500 mSv 50 mSv
四肢（手和足）500 mSv
四、外照射及防护方法：
1、外照射概念
外照射系指来自体外的电离辐射对人体的照射。外照射防护的主要目的在于既保证完满达到电离辐射源的应用目的，又使得人员受到的辐射照射保持在可以合理做到的最低水平。其次，外照射防护有时也为了保护那些对电离辐射敏感的材料和设备免受电离辐射的损坏。
2、基本防护方法
（1）控制源强
对使用放射性核素的场合，应根据工作需要选择具有适宜活度的放射源。对射线装置，要保证射线质减少无用辐射成份。如医用诊x断线，应尽量采用高电压、低电流的方式。
（2）距离防护
在可能的情况下，尽量增加人体与放射源之间的距离以降低人体接受剂量。实验证明，对较高能量的χ、γ射线点源（点源一般是指源本身的线度小于源到参考人点之间距离的1/5，即如源的线度为1cm则5cm以上即可将此源视为点源），离点源距离d处的照射量率反比于d的平方。即：距离增大一倍，照射量率降低到原来的1/4。增大与源的距离，方法很多，例如，采用具有不同功用的长柄器械或机械手进行远距离操作，保
持控制室、操作台与辐射源有足够的距离，等等。但实际工作中不允许任意加大操作人员与放射源的距离，只能尽可能加大距离并考虑操作时间的综合影响。）在防护区的设置上也应考虑距离的影响。对低能和极低能χ、γ线，因为空气散射及吸收减弱，距离平方反比规律并不适用。对中子，防护距离平方反比规律也不适用。
(3) 时间防护
操作或接触放射源和放射线时间越长，接受剂量越大，所以应尽量减少接触放射线的时间以减少人体接受剂量。为缩短受照时间，在进行有关操作之前，应做好充分准备，操作时务求熟练、迅速。某些场合下，例如抢修设备和排除事故，工作人员不得不在强辐射场内进行工作，且可能持续一段时间，此时应采用轮流、替换办法，限制每个人的操作时间，将每个人所受的剂量控制在拟定的限制以下。当然，这样安排并不能减少集体剂量，因此，整个工作过程要事先做好周密的计划，使得与完成该项工作相关的集体剂量当量保持在最低水平。
（4）屏蔽防护
在实际工作中，由于条件所限，往往单靠缩短接触时间和增大距离并不能达到安全操作的目的。例如室内安装一大型60Co辐照源，离工作人员的最大距离也只有几米。在工作人员处的剂量当量可能达1希/秒以上，这时即使在那里停留一秒钟也是很危险的。因此上述方法都不适用，而必须采用屏蔽防护。屏蔽防护就是根据辐射通过物质时被减弱的原理，在人与辐射源之间加一层足够厚的屏蔽物（减弱材料），把外照射剂量减少到控制标准以下，以保护人体安全。屏蔽所用材料根据射线不同的性质、类型、输出量大小等决定，其厚度根据控制水平来确定。铅屏蔽防护的参考数据如下表3：
项目参考数据
射线高压/kV 75 100 150 200 250 300 350 400
防护铅板厚度/mm ≥1≥1.5≥2.5 ≥4≥6≥9≥12≥15
外照射防护中，须根据实际情况，合理应用上述基本措施。在解决具体的防护问题时，这些措施常常是结合使用的。外照射防护，除了上述基本措施外，还应做好工作人员的防护培训，进行工作环境和个人剂量的监测，及时屏蔽或移走暂时无用或多余的放射性物质等。
此外，任何电离辐射与空气相互作用，会产生某些有害气体，例如臭氧、氮氧化物。同时，受到高能带电粒子束、中子束或高能光子束照射的物质（包括空气和灰尘）还可能被诱发感生放射性。因此，在应用外部电离辐射源的时候，除了注意外照射的辐射防护，还须采取相应的其他措施（如通风），用以防止内照射、有害气体及其他有害因素
对人体的损害。
五、射线装置分类：
射线装置分类表2
装置类别医用射线装置非医用射线装置
Ⅰ类射线装置能量大于100兆电子伏的医用加速器生产放射性同位素的加速器（不含
制备PET用放射性药物的加速器）
能量大于100兆电子伏的加速器
Ⅱ类射线装置放射治疗用X射线、电子束加速器工业探伤加速器
重离子治疗加速器安全检查用加速器质子治疗装置辐照装置用加速器制备正电子发射计算机断层显像装置
(PET)用放射性药物的加速器
其它非医用加速器其它医用加速器中子发生器
X射线深部治疗机工业用X射线CT机数字减影血管造影装置X射线探伤机
Ⅲ类射线装置医用X射线CT机X射线行李包检查装置放射诊断用普通X射线机X射线衍射仪
X射线摄影装置兽医用X 射线机
牙科X射线机
乳腺X射线机
放射治疗模拟定位机
其它高于豁免水平的X射线机
外照射防护的三要素
照射防护的三要素是距离、时间和屏蔽，或者说辐射防护的主要方法是时间防护、距离防护和屏蔽防护，具体原理如下：
(1)时间防护
时间防护的原理是：在辐射场内的人员所受照射的累积剂量与时间成正比，因此，在照射率不变的情况下，缩短照射时间便可减少所接受的剂量，或者人们在限定的时间内工作，就可能使他们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下，确保人身安全（仅在非常情况下采用此法），从而达到防护目的。
时间防护的要点是尽量减少人体与射线的接触时间（缩短人体受照射的时间）。
(2)距离防护
距离防护是外部辐射防护的一种有效方法，采用距离防护的射线基本原理是首先将辐射源是作为点源的情况下，辐射场中某点的照射量、吸收剂量均与该点和源的距离的平方成反比，我们把这种规律称为平方反比定律，即辐射强度随距离的平方成反比变化（在源辐射强度一定的情况下，剂量率或照射量与离源的距离平方成反比）。增加射线源与人体之间的距离便可减少剂量率或照射量，或者说在一定距离以外工作，使人们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下，就能保证人身安全。从而达到防护目的。
距离防护的要点是尽量增大人体与射线源的距离。
(3)屏蔽防护
屏蔽防护的原理是：射线包括穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，确保人身安全，达到防护目的。
屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。对于X射线常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙、钢板，或者是钡水泥（添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥）墙。
（4）电离辐射标识牌
电离辐射警示标示牌规格：250*350mm 图中三角形为黄底黑字。
电离辐射标识牌
六、有关辐射许可证的相关法律法规