射线探伤辐射防护

射线探伤辐射防护
7.1 射线对人体的危害
7.1.1剂量单位
常用的射线剂量单位有照射量、吸收剂量和剂量当量。

然而照射量和吸收剂量是两个物理意义完全不同的射线剂量单位，为了避免混淆，国际辐射单位与测量委员会（ICUR）建议在使用中剂量仅仅代表“吸收剂量”。

1．照射量（X）
当x（γ）射线通过空气后会在其路径上产生离子对，射线越强，产生的离子对就越多，为了度量x或γ射线对空气电离能力的大小，引入了照射量这一物理量。

照射量是x或γ射线通过单位质量的空气时所释放的所有电子（正电子和负电子），被完全阻止于空气中时，在空气中形成的一种符号（正电荷或负电荷）离子总电荷的绝对值。

照射量的专用单位是伦琴（R）。

1伦琴相当于在标准状况下（即在0℃，1个大气压下），在1cm3的干燥空气中产生的同号电荷为一个静电单位时照射量的大小。

即：
1伦琴=1静电单位/1厘米3空气质量
在国际单位制下：
1伦琴=2.58×10-4库仑/千克
伦琴这个单位在应用中显得太大，往往应用毫伦和微伦单位，它们的关系为：1伦（R）=103毫伦（mR）=106微伦（R）
然而在实际工作中，我们关心的不仅是总的照射量的大小，有时更重要的是考虑单位时间内的照射量，即照射量率。

所谓的照射量率是指单位时间内的照射量，单位伦琴/小时、毫伦/小时、微伦/小时及伦琴/秒等。

照射量这一概念，它只适用于x或γ射线对空气的效应，可我们所关心的又往往是人体组织对射线的吸收，所以我们引入了吸收剂量这一概念。

2．吸收剂量（D）
当人体（或其它生物体）受到电离辐射时会吸收电离辐射（射线）的全部或部分能量，从而产生生物效应，生物效应的大小与吸收电离辐射的能量多少有密
切关系。

吸收剂量就是用来表征单位质量的受照物体吸收电离辐射（射线）能量大小的量。

吸收剂量不象照射量只适X、γ射线，它适用于任何类型和任何能量的电离辐射。

同时也适用于任何被照的物质。

其大小取决于电离辐射的能量和被子照物体本身的性质，因此，在提及吸收剂量时，必须说明是什么物质的吸收剂量。

吸收剂量的专用单位是拉得（rad），1拉得相当于每克被照体吸收100尔格的辐射能量，即：1拉得=100尔格/克
在国际单位制下：1拉得=100×10-7焦尔/10-3千克=10-2焦尔/千克
国际单位制下吸收剂量的单位为戈瑞（Gr），1戈瑞=1焦尔/千克，所以有：
1拉得=10-2戈瑞，或1戈瑞=100拉得
同样，在实际工作中经常要使用毫拉得（mrad）和微拉得（μrad），并引入了单位时间内的吸收剂量即吸收剂量率的概念。

1拉得/小时=103毫拉得/小时=106微拉得/小时
3．剂量当量（H）
虽然吸收剂量与生物效应有密切关系，但对于不同的辐射即使接收到了同样的吸收剂量也会产生不同的生物效应，所以，为了统一衡量和评价不同种类电离辐射源对生物效应的影响，引入了剂量当量的概念。

剂量当量就是以x或γ射线对生物体的影响与其它辐射源相比较来评价不同辐射源对生物效应的影响程度。

不同源对生物效应的影响程度用品质因素来表示。

剂量当量的单位是雷姆，1雷姆（Ram）相当于吸收1拉得的X或γ射线引起的生物效应。

所以对于不同种类的辐射源不同照射类型时的剂量当量为：
H=D•Q•N （7.1）式中： H——吸收剂量当量；D——吸收剂量；Q——源品质因素；N——修正系数
修正因素N是考虑到吸收剂量在时间及空间上分布不均而引起的一些修正因素的乘积。

目前，国际放射防护委员会（ICRP）指定，对x、γ射线，因为品质因素Q=1，修正因素N=1，且Q和N是无量纲的，因此、剂量当量和吸收剂量具有相同的数值和量纲。

剂量当量的国际单位为希沃特（Sv），1希沃特=1焦耳/千克，所以有：
1雷姆=10-2希沃特
4．照射量（x）与吸收剂量的关系
在实际工作中，我们用仪器测得的只是射线源的照射量，而人体组织对射线的吸收剂量不能用仪器直接测到。

为了弄清吸收剂量的多少，就要弄清照射量与吸收剂量的关系。

准确地讲，照射量与吸收剂量是物理意义完全不同的两个物理量，然而可以通过以下换算找到在空气中某点两个量之间的量值关系。

1伦琴=0.00869焦耳/千克=0.869拉得
实质上，吸收剂量不仅与照射量有关，还与被照对象有关，不同的被照物体在同样的照射量下可能会得到不同的吸收剂量，吸收剂量（D）与照射量（X）和被照对象的关系为：
D=f`·X （7.2）式中f为换算因子，它是射线能量和被吸收体性质的函数，不同射线能量、不同吸收体的换算因子不同。

不同被吸收体接受的剂量当量与照射量之间的关系上为：
H=f·D·Q (7.3) 5．照射量（X）与放射性强度关系
在实际工作中，对γ射线源，给定一个源往往是给了它以居里或毫克镭当量为单位的放射性强度而不是照射量，那么它们之间有什么关系呢？
（1）照射量的实验测定，1毫克镭当量的γ射线源在空气中距射线源1cm处的照射量率为8.4伦/小时，因此，照射量和照射量率与毫克镭当量的关系为：
2 R 40 .8
M X ⨯
=t
2
R 4.8
M P ⨯
=（7.4）式中X——照射量（伦）；
M——毫克镭当量（mgRa）；
R——到点源的距离（cm）；
P——照射量率。

t——受照时间
（2）照射量与毫居里的关系
实验证明照射量（X）与毫居里有如下关系：
2 R t
A
T
X ⋅
⨯
=（7.5）
式中A——以毫居里为单位的射线源强度（mci）；
T——γ射线照射量率常数，不同源的T常数如表9-3所示。

（3）毫克镭当量与毫居里都是γ射线源放射性强度单位，毫克镭当量与毫居里之间的关系可表示为：
毫克镭当量=γ×毫居里
这里γ叫γ当量，它随源种类而变。

几种常见的γ源的T常数和γ当量值如表7-1所示：
表中T单位为（伦厘米/小时毫居里），γ为（毫克镭/毫居里）
7.1.2辐射损伤
辐射损伤是一定量的辐射作用于肌体后，受照机体所引起的病理反应。

急性辐射损伤是由于一次或短时间内受大剂量照射所致，主要发生于事故性照射，在慢性小剂量连续照射的情况下，值得重视的是慢性放射损伤，主要由于从事射线工作的职业人员平日不注意防护，较长时间接受超允许剂量所引起的。

电离辐射不仅能引起全身急慢性放射损伤，而且也能引起局部的皮肤损伤。

辐射损伤与许多因素，如辐射性质、剂量、剂量率、照射方式、机体的生理状态等有关。

1．辐射性质。

包括辐射的种类和能量。

不同质的辐射在介质中的线能量转移（LET）不一，所产生的电离密度不同，因而相对生物效应有异。

X射线和γ射线的生物效应基本一致。

而中子和γ相比，由于中子的LET较大，所以中子产生的生物效应比γ射线大。

对同一种类型的辐射，由于射线能量不同，产生的生物效应也不同。

例如低能x射线造成皮肤红斑所需的照射量小于高能x射线。

这是因为x射线主要被皮肤所吸收，而高能x射线照射时，将能量同时分布到较深
的组织中去的缘故。

2．剂量。

剂量与生物效应之间存在着复杂的关系。

一般来说，吸收剂量越大，生物效应也越大。

以一次全身照射为例，不同剂量的照射对人体损伤可大致估计为：25拉德以下一次照射，观察不出明显的病理变化；吸收剂量50拉德左右，可见一时性迹象变化；吸收剂量再大时便出现机能的和血象的改变，因个体差异有的可能表现出轻的辐射症状；一般100拉德以上引起程度不同（轻度、中度、极重度）的急性放射病。

一次全身照射的半致死剂量约500拉德。

如剂量达1000拉德以上，受照者在一、二个月内100%死亡。

几千拉德的全身照射，可破坏中枢神经系统而在几分钟至小时内致死。

3．剂量率。

由于人体对射线的生物损伤有一定的恢复作用，故在受照总剂量相同时，小剂量的分散照射比一次大剂量率的急性照射所造成的生物损伤要小得多。

例如，若一生全身均匀照射的累积剂量为200拉德，并有会产生急性生物损伤，如一次急性照射的剂量为2000拉德，则可以产生严重的驱体效应，在临床上表现为急性放射病。

因此，进行剂量控制时，应在尽可能低的剂量率水平下分散进行。

4．照射方式。

分外照射和内照射两种。

对于射线探伤者来说，主要是外照射。

在外照射的情况下，单方向与多方向进行照射的生物损伤不一样。

一次照射与多次照射，或多次照射之间的时间间隔不同所产生的生物损伤也有差别。

5．照射部位。

生物损伤与受照单位有关，受照部位不同，产生的生物损伤也不同，例如以600拉德照射全身可引起致死，而同样的剂量照射手或足，可能不会产生明显的临床症状。

在相同剂量和剂量率照射条件下，不同部位的辐射敏感性的高低依次排列为：腹部、盆腔、头部、胸部、四肢。

因此，要特别注意腹部的防护。

6．照射面积。

在相同剂量照射下，受照面积愈大，产生的效应也愈大。

以600拉德照射为例，在几平方厘米的面积上照射，仅引起皮肤暂时变红，不会出现全射症状；受照面积增大到几十平方厘米，就会有恶心，头痛等症状出现，但经过一个时期就会消失；若再增大受照射面积，症状就会更严重，如受照射达到全身的1/3以上，就有致死的危险。

因此，应尽量避免大剂量的全身照射。

当然，照射面积的产生的影响同时还会与照射部位密切相关，如果受照单位
是重要的器官所在，即使是不面积的照射也造成该器官的严重损伤。

7.2 安全防护原则及防护措施
射线防护原则是：人体所接受的射线剂量当量在安全剂量当量（标准规定的
容许剂量当量）以内，确保人身安全。

为了达到以上目的，通常我们采用以下三种措施使人体接受的射线剂量在安
全剂量以下，即时间防护、距离防护和屏蔽防护。

7.2.1时间防护
因为在具有固定的剂量率（P ）的区域里的工作人员，所接受的射线剂量（D ）
与他在该区域里停留时间（t ）成正比，即：
D=P ×t (7.6)
所以在照射率不变的情况下，为了使工作人员所接受的剂量当量满足标准要
求，可通过改变工作时间的长短来控制接受的射线剂量，在平均剂量率比较大的
场合，可由多个人员来接替工作，以确保每个工作人员均能在安全剂量下完成操
作，起到安全防护的目的。

7.2.2距离防护
因为工作时人员距离放射源都较远，可以把射线源看成是点源，对点源来说，
在某点的射线强度与该点到源的距离平方成反比。

如果有两点分别距源为R 1和
R 2，它们的剂量分别为D 1和D 2
则它们之间有： 212
2
21R R D D (7.7) 由此可见，当距离增大一倍时，射线剂量就减少到了原来的1/4。

所以实际
工作中，在允许的条件下，往往通过增大到射线源之间的距离，以减少工作人员
所接受的射线剂量，达到安全防护的目的。

7.2.3 屏蔽防护
射线通过物质后的衰减规律为：
I=I o e -μT
屏蔽防护就是在射线源与人体之间加上一层吸收系数比较大的屏蔽板来减少射线强度，从而减少人体接受的射线剂量。

这在有些实际工作中，如果受场地的限制，人与源之间的距离过近，时间又受工程进度及工艺要求的限制时，屏蔽防护时非常有效的一种防护方法。

对于同样的射线源，屏蔽层越厚，穿过屏蔽层后射线的强度就越小，所以可以通过选用不同厚度的屏蔽层来达到安全防护的目的。

对于两种不同的屏蔽层，如果：
μ1T1=μ2T2 (7.8)则，它们会得到相同的防护效果。

7.3 意外事故处理
引起异常的或未预料到的辐射危害的任何情况，都叫放射事故。

一般的处理程序均应包括如下内容：
1．事故发生后，当事人应立即通知同工作场所的工作人员离开，并报告防护负责人及单位领导。

2．由单位领导召集专业人员，根据具体情况迅速制订事故处理方案。

3．事故处理必须在单位负责人的领导下，在由经验的工作人员和卫生防护人员的参加下进行。

未取得防护监测人员的允许不得进入事故区。

除上述工作外，防护监测人员还应进行以下几项工作；
（1）迅速确定现场的辐射强度及影响范围，划出禁区，防止外照射的危害。

（2）根据现场辐射强度，决定工作人员在现场工作的时间。

（3）协助和指导在现场执行任务的工作人员佩带防护用具及个人剂量仪。

（4）对严重的剂量事故，应尽可能记下现场辐射强度和有关情况。

并对现场重复测量，估计当事人所受剂量，根据受照射量情况决定是否送医院进行医学处理或治疗。

各种事故处理以后，必须组织有关人员进行讨论，分析事故发生原因，从中吸取经验教训，采取措施防止类似事故重复发生。

凡严重或重大的事故，应向上
级主管部门报告。