射線檢測工作的輻射防護

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§1.1 描述輻射與物質(zhì)相互作用的物理量及其單位

由于不同種類的射線（ X、γ、中子、電子、α、β等），不同類型的照射條件（內(nèi)照射、外照射），即使吸收劑量相同，對生物所產(chǎn)生的輻射損傷程度也可以是不同的，為了統(tǒng)一衡量評價不同類型的電離輻射在不同照射條件下對生物引起的輻射損傷危害，引入了劑量當(dāng)量這一物理概念。通用于各種輻射的當(dāng)量，表示被照射人員所受到的輻射。劑量當(dāng)量H是生物組織內(nèi)被研究的一點上的吸收劑量D與輻射的品質(zhì)因素Q（也稱做線質(zhì)因數(shù)，表示吸收能量微觀分布對輻射生物效應(yīng)的影響，對生物因數(shù)與輻射類型和能量的關(guān)系作了適當(dāng)修正）及其修正因素N（吸收劑量空間、時間等分布不均勻性對輻射生物效應(yīng)的影響）的乘積，即H=DQN, 吸收劑量當(dāng)量的國際單位是希沃特,Sv,專用單位是雷姆,rem,兩者的換算關(guān)系是1希沃特=1焦耳/千克=100雷姆,1雷姆=10-2希沃特。對于X射線、γ射線，就防護而言，Q和N值均近似取為1，所以可以認為吸收劑量和劑量當(dāng)量在數(shù)值上是相等的。  

直接測量吸收劑量是比較困難的，但是可以通過儀器測量照射量來計算被輻照物體的吸收劑量。

X射線或γ射線穿過空氣時能使空氣的分子發(fā)生電離，形成帶有正電荷的正離子和帶有負電荷的負離子，描述X射線或γ射線使空氣產(chǎn)生電離能力的物理量是照射量，其定義為X射線或γ射線（光子）在每單位質(zhì)量空氣內(nèi)，釋放出來的所有電子（正、負電子）被空氣完全阻止時，在空氣中產(chǎn)生的任一種符號的離子總電荷的絕對值，照射量的國際單位是庫侖/千克(C/Kg) ，專用單位是倫琴,R,兩者的換算關(guān)系是1庫侖/千克≈3.877x103倫琴,1倫琴=2.58x10-4庫侖/千克。

單位時間內(nèi)的照射量就稱為照射率，其國際單位是庫侖 /千克·秒,專用單位是倫琴/小時。

空氣的吸收劑量 D與照射量X的關(guān)系為：D空氣=33.7X (Gy)，這里照射量X的單位是采用國際單位庫侖/千克。如果照射量X的單位是采用倫琴，則關(guān)系式變?yōu)椋篋空氣=8.69x10-3X (Gy)。因此，只要知道輻照場中某點的照射量，就可以按照此關(guān)系式計算該點的吸收劑量。

在一定條件（“電子平衡”）下，不同物質(zhì)的吸收劑量之間存在一定的關(guān)系，因此可以通過空氣的吸收劑量求出其他物體的吸收劑量。實際應(yīng)用中常常直接應(yīng)用這種物體的吸收劑量與照射量的關(guān)系式： D物體=f·X，式中D物體-物體的吸收劑量，單位Gy；X-物體所在處的照射量，單位C/Kg；f-換算因子（Gy·Kg/C）。換算因子的值與射線能量以及被輻照物體的性質(zhì)相關(guān)。

下面列表示出部分能量下人體某些部分的換算因子值。

部分能量光量子的 f值
光量子 能量 (MeV)	水		骨骼		肌肉組織
	Gy·Kg/C	Gy/R	Gy·Kg/C	Gy/R	Gy·Kg/C	Gy/R
0.010	35.35	0.00912	137.21	0.0354	35.85	0.00925
0.015	34.46	0.00889	153.86	0.0397	35.50	0.00916
0.020	34.15	0.00881	163.95	0.0423	35.50	0.00916
0.030	33.68	0.00869	170.15	0.0439	35.27	0.00910
0.040	34.03	0.00878	160.46	0.0414	35.62	0.00919
0.050	34.57	0.00892	138.76	0.0358	35.89	0.00926
0.060	35.08	0.00905	112.79	0.0291	36.01	0.00929
0.080	36.12	0.00932	74.03	0.0191	36.39	0.00939
0.10	36.74	0.00948	56.20	0.0145	36.74	0.00948
0.15	37.29	0.00962	40.70	0.0105	37.05	0.00956
0.20	37.71	0.00973	37.95	0.00979	37.33	0.00963
0.30	37.44	0.00966	36.36	0.00938	37.09	0.00957
0.40	37.44	0.00966	35.97	0.00928	36.98	0.00954
0.50	37.44	0.00966	35.85	0.00925	37.09	0.00957
1.0	37.40	0.00965	35.74	0.00922	37.05	0.00956

§1.2 輻射生物效應(yīng)

輻射作用于生物體時能造成電離輻射，這種電離作用能造成生物體的細胞、組織、器官等損傷，引起病理反應(yīng)，稱為輻射生物效應(yīng)。輻射對生物體的作用是一個非常復(fù)雜的過程，生物體從吸收輻射能量開始到產(chǎn)生輻射生物效應(yīng)，要經(jīng)歷許多不同性質(zhì)的變化，一般認為將經(jīng)歷四個階段的變化：

①物理變化階段：持續(xù)約 10-16秒，細胞被電離；

②物理 -化學(xué)變化階段：持續(xù)約10-6秒，離子與水分子作用，形成新產(chǎn)物；

③化學(xué)變化階段：持續(xù)約幾秒，反應(yīng)產(chǎn)物與細胞分子作用，可能破壞復(fù)雜分子；

④生物變化階段：持續(xù)時間可以是幾十分鐘至幾十年，上述的化學(xué)變化可能破壞細胞或其功能。

輻射生物效應(yīng)可以表現(xiàn)在受照者本身，也可以出現(xiàn)在受照者的后代。表現(xiàn)在受照者本身的稱為軀體效應(yīng)（按照顯現(xiàn)的時間早晚又分為近期效應(yīng)和遠期效應(yīng)），出現(xiàn)在受照者后代時稱為遺傳效應(yīng)。

從輻射防護的觀點，電離輻射引起的生物效應(yīng)（輻射生物效應(yīng)）可以分為隨機效應(yīng)與非隨機效應(yīng)兩類：

①隨機效應(yīng)是在放射防護中，發(fā)生幾率與劑量的大小有關(guān)的效應(yīng)，即劑量越大，隨機效應(yīng)的發(fā)生率越大，但效應(yīng)的嚴重程度與劑量大小無關(guān)，即這種效應(yīng)的發(fā)生不存在劑量的閾值。例如遺傳效應(yīng)和軀體致癌效應(yīng)；

衡量隨機效應(yīng)的重要概念是危險度（單位劑量當(dāng)量在受照器官或組織誘發(fā)惡性疾患的死亡率，或出現(xiàn)嚴重遺傳疾病的發(fā)生率）和權(quán)重因子（各器官或組織的危險度與全身受到均勻照射的危險度之比）。

器官和組織的危險度與權(quán)重因子
器官、組織	效應(yīng)	危險度 (1/Sv)	W(權(quán)重因子)
生殖腺	二代重大遺傳疾病	4x10 -3	0.25
乳腺	乳腺癌	2.5x10 -3	0.15
紅骨髓	白血病	2x10 -3	0.12
肺	肺癌	2x10 -3	0.12
骨	骨癌	5x10 -4	0.03
甲狀腺	甲狀腺癌	5x10 -4	0.03
其他組織	癌	5x10 -3	0.30（注）
全身	誘發(fā)癌癥	1x10 -2
	一代遺傳疾病	4x10 -3
注：選取其他五個接受劑量當(dāng)量最大的器官或組織，每個器官或組織的權(quán)重因子取為 0.06，其他器官或組織不計。胃、小腸、大腸上段、大腸下段可作為四個獨立器官。

②非隨機效應(yīng)是效應(yīng)的嚴重程度隨劑量而變化，即這種效應(yīng)要在劑量超過一定的閾值后才能發(fā)生，效應(yīng)嚴重程度與劑量大小有關(guān)，亦即只要限制劑量當(dāng)量就可以避免非隨機效應(yīng)的發(fā)生。例如對眼（眼晶體的白內(nèi)障）、皮膚（皮膚的良性損傷）和血液引起的效應(yīng)。

射線防護的目的在于防止有害的非隨機效應(yīng)，并限制隨機效應(yīng)的發(fā)生率，使之達到可以接受的水平。

非隨機效應(yīng)的劑量閾值
器官、組織	效應(yīng)	單次照射的劑量閾值	多次照射累積劑量閾值
生殖腺	永久性不育	3 Gy
眼晶體	晶體渾濁	0.5~2.0 Sv	>15 Gy
紅骨髓	造血機能損傷	1.5 Sv	>20 Gy
皮膚	難以接受的變化		>20 Gy

§1.3 輻射損傷

電離輻射產(chǎn)生的各種生物效應(yīng)對人體造成的損傷稱為輻射損傷，它可以來自人體之外的輻射照射，也可以產(chǎn)生于吸入（例如放射性塵埃）或進入（例如受放射性污染的水、食物或其他物體）人體內(nèi)的放射性物質(zhì)的照射。

輻射損傷過程主要有急性損傷和慢性損傷兩種類型。

急性損傷是指短時間內(nèi)全身受到大劑量的照射（例如數(shù)戈瑞）而產(chǎn)生的輻射損傷。典型癥候常表現(xiàn)為三個階段：

①前驅(qū)期：受照者出現(xiàn)惡心、嘔吐等癥狀，約持續(xù) 1~2天；

②潛伏期：一切癥狀消失，可持續(xù)數(shù)日或數(shù)周；

③發(fā)癥期：表現(xiàn)出輻射損傷的各種癥狀，如嘔吐、腹瀉、出血、嗜眠、毛發(fā)脫落等，嚴重者導(dǎo)致死亡。

急性損傷主要是中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷、造血系統(tǒng)損傷、消化系統(tǒng)損傷，以及可以造成性腺損傷、皮膚損傷等。急性損傷將會造成嚴重后果，必須防止短時間內(nèi)大劑量照射的情況發(fā)生。急性損傷的主要效應(yīng)特點如下表。

急性損傷的主要效應(yīng)特點
劑量 (Gy)	可能產(chǎn)生的效應(yīng)
0~0.25	無可檢出效應(yīng)，可能無遲發(fā)效應(yīng)
0.5	血象輕度暫時變化，可能有遲發(fā)效應(yīng)
1	惡心、疲勞
2	受照后 24小時內(nèi)出現(xiàn)惡心、嘔吐，一周潛伏期后出現(xiàn)毛發(fā)脫落、厭食、虛弱等(例如腹瀉、喉炎)
4(稱為半致死劑量)	受照后幾小時出現(xiàn)惡心、嘔吐，兩周內(nèi)可見毛發(fā)脫落、厭食、虛弱、體溫增高，第三周出現(xiàn)紫斑、口腔和咽部感染，第四周出現(xiàn)蒼白、腹瀉、迅速消瘦， 50%個體可能死亡。
≥ 6(稱為致死劑量)	受照后 1~2小時出現(xiàn)惡心、腹瀉，一周出現(xiàn)嘔吐等，體溫升高，迅速消瘦，第二周出現(xiàn)死亡，死亡率可達80%~100%

注：半致死劑量 -輻射在一定時間間隔內(nèi)，殺死某一群落動物或某一人群的50%時，所需的劑量稱為半致死劑量，常用符號LD50表示。

概括來說，射線輻射引起的生物效應(yīng)與射線的性質(zhì)和能量有關(guān) ,但更主要的是與機體吸收劑量的多少有關(guān)。不同劑量的照射對人體的損傷在D≤（0.25Gy）的一次照射時，無明顯病理變化；D≈（0.5Gy）時，出現(xiàn)一時性血象變化；D≥（1Gy）時，會引起急性放射病。

慢性損傷是長時間受到超過允許水平的低劑量的照射時，在受照后數(shù)年甚至數(shù)十年后出現(xiàn)的輻射生物效應(yīng)。對于慢性損傷目前還難以確定輻射與損傷之間的因果關(guān)系。目前認為慢性損傷主要有：白血病、癌癥（皮膚癌、甲狀腺癌、乳腺癌、肺癌、骨癌等）、再生不良性貧血、白內(nèi)障、壽命縮短等。不過對于壽命縮短的問題，在國際放射防護委員會的第 26號出版物中指出：“壽命縮短效應(yīng)，除了由于誘發(fā)腫瘤所造成的以外，缺乏確鑿的證據(jù)，不能用于定量估計�！�  

除了上述兩種情況外，實際中存在的另一種情況是慢性、小劑量的照射，亦即長時間受到低于最大允許劑量的照射，雖然這種低劑量、低劑量率引起的輻射生物效應(yīng)大大低于高劑量、高劑量率引起的結(jié)果，但是其累積劑量的問題是不應(yīng)忽視的，因為慢性、小劑量照射產(chǎn)生的輻射損傷有可能會誘發(fā)癌癥，有的觀點認為人體對于輻射損傷具有自我修復(fù)的功能，因此輕微的輻射損傷將會因為人體的自我修復(fù)功能而使輻射損傷的癥狀表現(xiàn)不出來，不過對于這種慢性、小劑量照射造成輻射損傷的情況還缺乏大量的直接經(jīng)驗，尚需要進一步研究。

影響輻射損傷的因素是輻射性質(zhì)、劑量、劑量率、照射方式、照射部位、照射面積。

①輻射性質(zhì)：不同類型、不同能量的輻射傳給受照機體的能量不同，使機體產(chǎn)生的電離程度不同，因而產(chǎn)生的生物效應(yīng)也不同；

②劑量：一般認為吸收劑量越大，輻射生物效應(yīng)發(fā)生的可能性越大，其效應(yīng)的程度也越嚴重；

③劑量率：在總劑量相等的情況下，劑量率越高，意味著單位時間里承受的劑量也越大，因此產(chǎn)生的輻射生物效應(yīng)越嚴重；

④照射方式：照射方式包括外照射、內(nèi)照射、一次照射、多次照射，以及多次照射的時間間隔等。外照射是來自機體之外的輻射照射，內(nèi)照射是進入機體的放射性物質(zhì)產(chǎn)生的輻射照射。照射方式不同，機體的吸收不同，產(chǎn)生的輻射生物效應(yīng)也不同。對于從事射線檢測的人員來說，主要是外照射產(chǎn)生的輻射生物效應(yīng)；

⑤照射部位與范圍（照射面積）：機體的不同部位對輻射的敏感程度不同，因此在同樣的輻射照射條件下產(chǎn)生的輻射生物效應(yīng)可以有不同。不同部位對輻射的敏感性從高到底的次序為：腹部、盆腔、頭部、胸部、四肢。人體對射線最敏感的是白血球。在相同劑 量下，受照的范圍（面積）越大，引起的輻射生物效應(yīng)越強。

§2 射線防護的基本要求

§2.1 射線防護的基本原則

射線防護的基本原則是采取一些適當(dāng)措施，把射線工作人員以及周圍其它工作人中所受的射線劑量降低到最高允許劑量（也叫安全劑量）以下，確保人身安全。

在射線防護中，最主要的是防止發(fā)生有害的非隨機效應(yīng)和限制隨機效應(yīng)發(fā)生率在可接受的水平范圍內(nèi)，從而降低輻射可能造成的危害。

輻射防護中應(yīng)遵循的三項基本原則是：

①正當(dāng)化原則：在任何包含電離輻射照射的應(yīng)用實踐中，必須保證這種應(yīng)用實踐對人群和環(huán)境產(chǎn)生的危害小于這種應(yīng)用實踐給人群和環(huán)境帶來的利益，否則這種應(yīng)用實踐是不應(yīng)該實施的；

②最優(yōu)化原則：避免一切不必要的輻射照射，任何包含電離輻射照射的應(yīng)用實踐，在符合正當(dāng)化原則的前提下，應(yīng)保持在可以合理達到的最低輻射照射水平；

③限值化原則：在符合上述正當(dāng)化與最優(yōu)化原則的應(yīng)用實踐中，應(yīng)保證個人所受到的照射劑量當(dāng)量不超過規(guī)定的相應(yīng)限值。

§2.2 我國輻射防護方面的有關(guān)標準

在射線的安全防護中，是以劑量當(dāng)量作為衡量指標，我們把不會引起病變的最大劑量叫做最高允許劑量。  

我國輻射防護的主要標準是 GB4792-1984《放射衛(wèi)生防護基本標準》，對于射線檢測人員，該標準主要從劑量當(dāng)量限值、特殊照射、應(yīng)急照射三個方面進行了規(guī)定：

（ 1）年劑量當(dāng)量限值

放射性工作人員的年劑量當(dāng)量是指一年工作期間所受到照射的劑量當(dāng)量和待積劑量當(dāng)量（攝入人體內(nèi)的放射性核素產(chǎn)生的累積劑量當(dāng)量）兩者之和，但不包括天然本底照射（例如大氣環(huán)境中的宇宙射線成分）和醫(yī)療照射。

GB4792-1984關(guān)于年劑量當(dāng)量限值的規(guī)定
效應(yīng)	照射對象或方式	年劑量當(dāng)量限值 (mSv/a)		連續(xù)三個月的 劑量當(dāng)量限值(職業(yè), mSv)
		放射性職業(yè)人員	公眾人員
非隨機效應(yīng)	眼晶體	150	50	75
	其他單個器官 或組織	500	50	250
隨機效應(yīng)	全身均勻外照射	50	5	25
	全身非均勻外照射	Σ H T W T ≤50	Σ H T W T ≤5	Σ H T W T ≤25
	內(nèi)外混合照射
注： HE-全身一年的有效劑量當(dāng)量（器官或組織一年接受的劑量當(dāng)量與該器官或組織的相對危險度權(quán)重因子的乘積）；HT-器官或組織T在一年接受的劑量當(dāng)量；WT-器官或組織T的相對危險度權(quán)重因子；Ij-放射性核素j的年攝入量，單位Bq/a（Bq為放射性活度法定計量單位貝可）；ALIj-放射性核素的年攝入量限值，單位Bq/a。這里的a為“年”的英文簡寫。

（ 2）特殊照射

在正常工作中的一些特殊情況下，有時需要少數(shù)人員接受超過年劑量當(dāng)量限值的照射，這種情況屬于特殊照射。 GB4792-1984對此有相應(yīng)的規(guī)定：

①這種照射必須經(jīng)過事先的周密計劃；

②計劃執(zhí)行前必須經(jīng)過單位領(lǐng)導(dǎo)和輻射防護負責(zé)人員的批準；

③所接受的有效劑量當(dāng)量在一次（照射）事件中不大于 100mSv，在一生中不大于250mSv，并符合非隨機效應(yīng)的規(guī)定（即前面所說的非隨機效應(yīng)的劑量閾值）；

④對接受這種照射的人員應(yīng)進行醫(yī)學(xué)觀察，所接受的劑量當(dāng)量及醫(yī)學(xué)觀察結(jié)果應(yīng)詳細記入該人員的健康檔案。

⑤孕婦、授乳婦、 16~18歲的實習(xí)人員不能接受這種照射。

（ 3）應(yīng)急照射

在某些特殊情況下，例如為了制止事故的擴大或進行搶救、搶修，有些工作人員需要接受超過正常劑量當(dāng)量限值的照射，這種照射稱為應(yīng)急照射。 GB4792-1984對此有相應(yīng)的規(guī)定：一次事件全身照射的劑量當(dāng)量一般不應(yīng)超過250mSv，并應(yīng)符合對非隨機效應(yīng)的規(guī)定。

簡言之，我國對射線檢測工作人員規(guī)定的最高允許劑量每年為 5雷姆（50mSv），亦即平均每周為100毫雷姆（1mSv），每小時為2.1毫雷姆（0.021mSv），全身照射的終身累積劑量不得超過250雷姆（2.5Sv）。

§3 射線防護的基本 方法

對于射線檢測人員，主要考慮的是外照射的輻射防護，通過防護控制外照射的劑量，使其保持在合理的最低水平，不超過國家輻射防護標準規(guī)定的劑量當(dāng)量限值。

射線防護的三要素是距離、時間和屏蔽，或者說射線防護的主要方法是時間防護、距離防護和屏蔽防護，俗稱為射線防護的三大方法，其原理如下：

§3.1 時間防護

時間防護的原理是：在輻射場內(nèi)的人員所受照射的累積劑量與時間成正比，因此，在照射率不變的情況下，縮短照射時間便可減少所接受的劑量，或者人們在限定的時間內(nèi)工作，就可能使他們所受到的射線劑量在最高允許劑量以下，確保人身安全（僅在非常情況下采用此法），從而達到防護目的。 時間防護的要點是盡量減少人體與射線的接觸時間（縮短人體受照射的時間）。

根據(jù)：劑量 =劑量率x時間，因此可根據(jù)照射率的大小確定容許的受照射時間。

例題 1：射線檢測工作人員所處位置在有輻照的情況下該位置的劑量率為50x10-6Sv/h，按照GB4792-1984的規(guī)定，為了限制隨機效應(yīng)的發(fā)生率，年劑量當(dāng)量限值為50mSv，如果每年按照50周考慮工作時間，則每周的劑量當(dāng)量限值為1mSv=1x10-3Sv，則工作人員每周可工作的小時數(shù)是多少？

解： [1x10-3Sv]/[50x10-6Sv/h]=20h

例題 2：按照GB4792-1984的規(guī)定，為了限制隨機效應(yīng)的發(fā)生率，年劑量當(dāng)量限值為50mSv，如果每年按照50周考慮工作時間，則每周的劑量當(dāng)量限值為1mSv=1x10-3Sv，射線檢測工作人員每周工作時間如果是24h，則工作人員所處位置在輻照時的最大劑量率不能超過多大？

解： [1x10-3Sv]/[ 24h]=41.6x10-6 Sv/h

§3.2 距離防護

距離防護是外部輻射防護的一種有效方法，采用距離防護的射線基本原理是首先將輻射源是作為點源的情況下，輻射場中某點的照射量、吸收劑量均與該點和源的距離的平方成反比，我們把這種規(guī)律稱為平方反比定律，即輻射強度隨距離的平方成反比變化（在源輻射強度一定的情況下，劑量率或照射量與離源的距離平方成反比）。增加射線源與人體之間的距離便可減少劑量率或照射量，或者說在一定距離以外工作，使人們所受到的射線劑量在最高允許劑量以下，就能保證人身安全。從而達到防護目的。距離防護的要點是盡量增大人體與射線源的距離。

平方反比定律可用公式說明： IA/IB=FB2/FA2，式中：IA-距離A處的射線強度；IB-距離B處的射線強度；FB-射線源到B處的距離；FA-射線源到A處的距離。該公式說明射線一定時，兩點的射線強度，與它們的距離平方成反比，顯然，隨著距離的增大將迅速減少受輻照的劑量。不過要注意：上述的關(guān)系式適用于沒有空氣或固體材料的點射線源，實際上的射線源都是有一定體積的，并非理想化的點源，而且還必須注意到輻射場中的空氣或固體材料會使射線產(chǎn)生散射或吸收，不能忽略射源附近的墻壁或其他物體的散射影響，使得在實際應(yīng)用時應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃缶嚯x以確保安全。

例題 1：輻照場中距離射線源2米處的劑量率為90x10-6Sv/h，射線檢測工作人員每周工作時間如果是25h，按照GB4792-1984的規(guī)定，為了限制隨機效應(yīng)的發(fā)生率，年劑量當(dāng)量限值為50mSv，如果每年按照50周考慮工作時間，則每周的劑量當(dāng)量限值為1mSv=1x10-3Sv，則工作人員與射線源的最小距離應(yīng)為多少？

解：首先計算工作人員按照標準規(guī)定在距離射線源某處時每小時允許接受到的劑量率： [1x10-3Sv]/[25h]=40 x10-6Sv/h，設(shè)此允許的劑量率為I2，距離為D2，題意中的D1=2米，劑量率I1=90x10-6Sv/h，則根據(jù)平方反比定律：I1/I2=D22/D12，可以求得D2=3米

例題 2：輻照場中距離射線源2米處的劑量率為180x10-6Sv/h，工作人員與射線源的距離為3米，按照GB4792-1984的規(guī)定，為了限制隨機效應(yīng)的發(fā)生率，年劑量當(dāng)量限值為50mSv，如果每年按照50周考慮工作時間，每周的劑量當(dāng)量限值為1mSv=1x10 -3 Sv，則射線檢測工作人員每周工作時間不應(yīng)超過多少小時？

解：首先根據(jù)平方反比定律求得工作人員所處位置的劑量率 =[180x10 -6 Sv/h]x2 2 /3 2 =80x10 -6 Sv/h，然后再根據(jù)標準規(guī)定的允許劑量當(dāng)量限值計算得到：[1x10 -3 Sv]/[ 80x10 -6 Sv/h]=12.5h

§3.3 屏蔽防護

屏蔽防護的原理是：射線包括穿透物質(zhì)時強度會減弱，一定厚度的屏蔽物質(zhì)能減弱射線的強度，在輻射源與人體之間設(shè)置足夠厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低輻射水平，使人們在工作所受到的劑量降低最高允許劑量以下，確保人身安全，達到防護目的。屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料。

對于 X射線常用的屏蔽材料是鉛板和混凝土墻，或者是鋇水泥（添加有硫酸鋇-也稱重晶石粉末的水泥）墻。

屏蔽材料的厚度估算通常利用了半值層 (半價層)的概念。在X射線檢測中利用的是寬束X射線，下表給出了寬束X射線在鉛和混凝土中的近似半價層厚度T 1/2 和1/10價層厚度T 1/10 。注意：由于鉛板的純度及純凈度、混凝土的配方以及組織結(jié)構(gòu)上必然存在的差異，因此表中給出的半價層厚度只能作為參考值，在實際應(yīng)用中必須考慮增加保險量。

強衰減、寬 X射線束的近似半價層厚度T 1/2 和1/10價層厚度T 1/10
峰值電壓 KV	T 1/2 cm		T 1/10 cm
	鉛	混凝土	鉛	混凝土
50	0.006	0.43	0.017	1.5
70	0.017	0.84	0.052	2.8
75	0.017	0.84
100	0.027	1.6	0.088	6.3
125	0.028	2.0	0.093	6.6
150	0.030	2.24	0.099	7.4
200	0.052	2.5	0.17	8.4
250	0.088	2.8	0.29	9.4
300	0.147	3.1	0.48	10.9
400	0.250	3.3	0.83	10.9
500	0.360	3.6	1.19	11.7
1000(1MV)	0.790	4.4	2.6	14.7
2000(2MV)	1.25	6.4

在屏蔽防護計算中，需要考慮兩個方面的因素，即由射線源直接穿過屏蔽物的初級輻射屏蔽，還有射線在屏蔽物上引起的散射輻射也是需要考慮屏蔽的。

下面結(jié)合具體例題予以說明：

[1]初級X射線屏蔽：首先確定屏蔽透射量，然后根據(jù)由實驗測量得到的射線減弱曲線求出所需要的屏蔽層厚度。

屏蔽透射量 B=PR2/WUT

式中：

B—X射線的屏蔽透射量 R/(mA•min) (在1米處) 數(shù)值上：1R≈1rem

P—每周最大容許劑量當(dāng)量：職業(yè)性照射為P=0.1rem/周；放射性工作場所鄰近人員P=0.01rem/周

（注：根據(jù) GB4792-1984《放射衛(wèi)生防護基本標準》規(guī)定放射性工作人員受到全身均勻照射時的年劑量當(dāng)量不應(yīng)超過5rem，一年365天共52周，按國家法定工作時間（即扣除周六、日和法定節(jié)假日）應(yīng)為250天約36周，但為了從嚴考慮（例如加班），取50周計算得到0.1 rem/周的限值，公眾人員個人受到的年劑量當(dāng)量應(yīng)低于0. 5rem,即為0.1 rem/周的限值。如果射線照射工作場地鄰近非職業(yè)射線照射工作人員的工作現(xiàn)場時，應(yīng)考慮屏蔽的最大容許劑量當(dāng)量按公眾人員標準計算。）

R—X射線源到操作者的距離，米

T—居留因子：全居留T=1（這是表示工作人員在工作場所停留情況的因子，分為全居留、部分居留、偶然居留三種情況。全居留T=1是指經(jīng)常有人員停留的地方所考慮的因子，適用于控制區(qū)，包括控制室、鄰近的暗室、工作室、實驗室、走廊、休息室和職業(yè)性照射人員常規(guī)使用的辦公室，以及例如位于射線機房鄰近建筑物中用于居留和商店、辦公室、居住區(qū)、運動場、其他生產(chǎn)工作場所等；部分居留T=1/4是指有部分時間里有人員停留時考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如日常非職業(yè)性照射人員所用的公共走廊、公共房間、休息室、娛樂室、電梯、無人管理的停車場等；偶然居留T=1/16是指偶然有人員經(jīng)過情況下考慮的因子，適用于非控制區(qū)，例如公共浴室、樓梯、自動電梯、行人、車輛通道等）

U—使用因子：充分使用U=1（這是表示射線利用程度的一個因素，分為充分使用、部分使用、不常使用三種情況。充分使用U=1是指直接承受射線照射，例如透照室內(nèi)直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口；部分使用U=1/4是指不直接受到射線照射，例如射線機房內(nèi)不直接受到有效射線束照射的門、墻、天花板、地面、窗口；不常使用U=1/16是指基本上不受到有效射線的照射。）

W—工作負荷：mA•min/周（指高壓通電時間）（即每周的工作負擔(dān)，在數(shù)值上等于每周工作時間與管電流的乘積）

計算出屏蔽透射量后在 X射線減弱曲線圖上查出相應(yīng)管電壓的所要求的屏蔽厚度（鉛板或混凝土墻），考慮兩倍的安全系數(shù)時則再加一個半價層厚度。

[2]散射X射線的屏蔽：初級X射線照射到物體（這里指屏蔽物）時將有散射X射線發(fā)生，我們可以把散射體看作為輻射源，散射X射線照射量的大小一般用距離散射體1米處散射X射線照射量與入射初級X射線照射量之比來表示，它與初級射線的性質(zhì)、射線源到物體的距離、散射體受初級射線照射的面積和散射角度等許多因素有關(guān)。下表給出散射的S值與入射光子能量的關(guān)系：

散射的 S值與入射光子能量的關(guān)系
X射線源 KV	散射角
	30°	45°	60°	90°	120°	135°
50	0.0005	0.0002	0.00025	0.00035	0.0008	0.0010
70	0.00065	0.00035	0.00035	0.0005	0.0010	0.0013
100	0.0015	0.0012	0.0012	0.0013	0.0020	0.0022
125	0.0018	0.0015	0.0015	0.0015	0.0023	0.0025
150	0.0020	0.0016	0.0016	0.0015	0.0024	0.0026
200	0.0021	0.0020	0.0019	0.0019	0.0027	0.0028
250	0.0025	0.0021	0.0019	0.0019	0.0027	0.0028
300	0.0026	0.0022	0.0020	0.0020	0.0026	0.0028

散射屏蔽透射量 Bs=(PRS12RS22/WST)(400/F) (在1米處) [單位：R/(mA•min)]

P—每周最大容許劑量當(dāng)量：職業(yè)性照射為P=0.1rem/周；放射性工作場所鄰近人員P=0.01rem/周

W—工作負荷：mA•min/周（指高壓通電時間）

T—居留因子：全居留T=1

RS1—散射體到散射點的距離，米

RS2—射源到散射體的距離，米

F—散射面積，cm

S—散射面積為400cm2時離散射體1米處的散射輻射產(chǎn)生的照射量與入射輻射照射量之比

400—測量S時的散射面積，cm2 

對于 0.5MeV以下的X射線可認為主要的散射X射線與初級X射線具有相同的減弱特性，計算出Bs值后可從X射線減弱曲線查得相應(yīng)的屏蔽厚度。

例 1：一臺250KV的X光機，管電流5mA，探傷人員每天工作6h(高壓通電時間)，每周工作5天，工作地點距X射線管焦點4米，求防護初級X射線的混凝土厚度。

W=It=5mA*60min*6h*5天=9000 mA•min/周

P=0.1rem/周

R=4m

U=1

T=1

B=(0.1*42)/(9000*1*1)=1.8*10-4rem/(mA•min)

在 X射線減弱曲線圖縱坐標查到B值并從該點作橫坐標與250KV曲線相交得到混凝土厚度35cm，考慮兩倍安全系數(shù)，增加一個混凝土半價層2.8cm，合計37.8cm

例 2：承上題，散射體距X射線管焦點4米，散射面積400cm2，工作點距散射體1米，散射角60°，求防護散射X射線所需混凝土厚度。

P=0.1rem/周，RS1=1m，RS2=4m，W=9000 mA•min/周，F(xiàn)=400cm2，T=1

查看 “散射的S值與入射光子能量的關(guān)系”得到：S=0.0019

Bs=(0.1*42*12*400)/(0.0019*9000*400)=0.09rem/(mA•min) 查得混凝土厚度11cm

例 3：一臺額定管電壓250KV的X射線機在1米處1mA•min時產(chǎn)生的劑量X=0.02Sv，檢測人員使用該機每周工作5天，每天開機工作時間為4小時，使用的管電流為5mA，工作人員所在的操作位置距離X射線機為4米，按照GB4792-1984的規(guī)定，防護一次射線的混凝土墻所需厚度T是多少？
解：按照GB4792-1984的規(guī)定，為了限制隨機效應(yīng)的發(fā)生率，年劑量當(dāng)量限值為50mSv，如果每年按照50周考慮工作時間，每周的劑量當(dāng)量限值為HW=1mSv=1x10-3Sv，檢測人員每周工作負荷為W=5天x4小時x60分鐘/小時x5毫安=6000mA•min，混凝土對250KV的X射線的半值層厚度為T0=28mm，根據(jù)在距離射線源1米處1mA•min時產(chǎn)生的劑量是0.02Sv，以及工作人員的距離為R=4米，首先計算在沒有防護時工作人員所處位置的劑量H：H=X•W/R2=(0.02x6000)/42=7.5Sv
根據(jù)T=n•T0 這里n為T0的倍數(shù)，即H=2n•HW ,n=lg(H/ HW)/lg2=lg[7.5/(1x10-3)]/lg2=12.87
則T=12.87T0 =12.87x28=360.4mm，若考慮兩倍的安全系數(shù)，則應(yīng)再加一個半值層厚度，即：T=360.4+28=388.4mm，從建筑工藝角度來說，可取整數(shù)400mm。

例 4：同上題，如果采用鉛板屏蔽，則鉛板厚度T應(yīng)為多少？
解：鉛對250KV的X射線的半值層厚度為T0=0.88mm，因此T=12.87T0 =12.87x0.88=11.33mm，若考慮兩倍的安全系數(shù)，則應(yīng)再加一個半值層厚度，即：T=11.33+0.88=12.21mm，從商品化鉛板標準規(guī)格角度來說，可取整數(shù)12.5或13mm。

概括而言，時間防護的要點是盡量減少人體與射線的接觸時間，距離防護的要點是盡量增大人體與射線源的距離，屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的足夠厚度的屏蔽材料，其最終目標都是要使射線檢測工作人員承受的輻射劑量在國家輻射防護安全標準規(guī)定的限值以下。

附表 1：不同管電壓時混凝土（密度2.35g/cm3）的鉛當(dāng)量（mm）

鉛厚（ mm）	不同管電壓時混凝土厚度（ mm）
	150KVP	200KVP	300KVP	400KVP
1	80	75	56	47
2	150	140	89	70
3	220	200	117	94
4	280	260	140	112
6	-	-	200	140
8	-	-	240	173
10	-	-	280	210
15	-	-	-	280

注：對于低能量的 X射線，原子序數(shù)低的物質(zhì)的散射效應(yīng)遠比鉛為重要，因此在千伏低的時候，物質(zhì)的鉛當(dāng)量值要高。

附表 2：幾種建筑材料在不同能量射線時的鉛當(dāng)量（單位：mm）

射線能量 (KVP)	鉛 (mm)	混凝土 (2.4g/cm 3 )	混凝土磚 (2.05g/cm 3 )	含鋇混凝土 (3.2g/cm 3 )	含鋇混凝土 (2.7g/cm 3 )	磚 (1.6g/cm 3 )
75	1.0	80	85	15	-	175
150	2.5	210	220	28	52	290
200	4.0	220	245	60	100	330
300	9.0	240	275	105	150	425
400	15.0	260	290	140	185	450
γ射線	50	240	270	200	225	-
γ射線	100	480	540	400	450	-

§5 防護設(shè)施與程序控制

安全防護的程序控制包括為限制輻射照射操作人員以特定方式進行工作時所必須遵循的制度、規(guī)范和細則，亦即安全操作規(guī)程或制度，這里面應(yīng)涉及到射線源的使用方式、接近射線源的限制、對照射時間和占用制定區(qū)域的限制以及使用射線源進行工作時容許的動作程序和種類等等。  

例如：使用便攜式 X射線機在現(xiàn)場作業(yè)時，每小時超出1mSv（相當(dāng)于100mR/h）的輻射區(qū)域必須在周圍設(shè)置輻射警告標志和文字說明：“危險！高輻射區(qū)域！”。在輻射劑量率每小時超過50μSv的區(qū)域周圍，也必須設(shè)置輻射警告標志和文字說明：“注意！輻射區(qū)域！”并設(shè)置人員警戒。并應(yīng)當(dāng)設(shè)置人員在危險區(qū)外警戒，如果要接近這些區(qū)域，必須得到射線工作人員的許可。

為了確保所制定的安全防護程序得到正確實施，必須注意對射線檢測工作人員的教育與培訓(xùn)以及定期進行區(qū)域測量（輻射防護監(jiān)測）和人員監(jiān)督（例如射線檢測工作人員的定期健康檢查）。

在進行射線輻射照射工作前，還必須預(yù)先制定萬一發(fā)生輻射事故時的應(yīng)急處理方案并保證能及時實施，力求將輻射事故造成的危害程度降至最低。

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