保健物理
保
健
物
理
辐射防护指引
Radiation Protection Guides
ICRP publication No.26&30
ICRP publication No.60
NCRP Report No.114&115
游离辐射防护法
游离辐射防护安全标准修订草案
体外辐射防护
γ0ray shielding
X 0ray shielding
β 0ray shielding
Neutron shielding
体内辐射防护
§辐射单位
◎吸收剂量(absorbed dose)D--介质吸收辐射能量的单位
--rad 雷得,Gy 格雷
old unit:1 rad(雷得) ≡100 ergs/g
new unit:1 Gy(格雷) ≡1 J/kg
old new:1 Gy=100 rad
◎等效剂量( dose equivalent)H-评估辐射生物伤害的单位
--rem 仑目,Sv 西弗
H=D×Q
old unit:1 rem(仑目) ≡1 rad×Q
new unit:1 Sv(西弗) ≡1 Gy×Q
old new:1 Sv=100 rem
Radiation Quality Factor(射质因素) Q
Type Q
X-ray,γ-ray 1
β+,β- 1
p 10
thermal n 2
fast n 10
α,heavy ions 20
§ICRP
International Commission
on Radiological Protection
国际辐射防护委员会
◎委员会的沿革
1928年 斯得哥尔摩
第二届 国际放射学大会 赞助下成立
国际X射线与镭防护委员会 ICXRP
主要关切於医用放射线学的辐射安全
但随著放射线的用途日益广泛,委员
会关切的范围也日益广泛,为了正名
起见,於1950年更名为:
国际辐射防护委员会 ICRP
◎委员会的重要出版物(Publication)
ICRP Report No.9 1965
ICRP Report No.26 1977
ICRP Report No.30 1979~1982
ICRP Report No.60 1990
一,ICRP publication No.26&30
§辐射防护系统的三个基本原则
(依优先顺序排列)
◎正当化(justification)
避免不正当,不必要的暴露
净利益=利(benefit)-弊(cost)>0
◎最适化(optimization)
利最大,弊最小的暴露
并以ALARA之精神去执行
(as low as reasonably achievable)
(在合理的范围内愈低愈好)
(合理抑低)
◎限制化(limitation)
限制个人剂量
最适化的过程中大多数强调对社会
或对团体的利益,在团体中利益与
损害的分配是不平等的,限制个人
剂量可以限制这种不平等过度发展.
§ System of Limitations
1. 基本限制(basic limit)
等效剂量限制(dose equivalent limit)-HT,HE
体外剂量评估-HI,S,HI,d
二次限制(secondary limit)
体内剂量评估-ALI
2. 导出限制(derived limit)-DAC
3. 授权限制(authorized limit)
各单位依据自己的工作环境及射源特性
以ALARA的精神所制订的标准
4. 参考水平(reference level)
在构建辐射防护之工作程序时,是很有用的
依据.
◎记录基准-1/10 年个人剂量限度
◎调查基准-3/10 年个人剂量限度
◎干预基准-随工作状况及特性而定
通常在正常运作条件下
不易达到
Note:1,2为国家统一
3,4为各单位自行制定
§§基本限制(basic limit)
§等效剂量限制(dose equivalent limit)
Regular exposure
Occupational exposure---Planned special exposure
Accident
Members of the public
§Occupational exposure
§Regular exposure
◎法规之目的
(1).防止非机率性效应(non-stochastic effect)的发生.
(2).限制机率性效应(stochastic effect)发生之机率,
合理设定水平.
◎机率性效应 ◎非机率性效应
(1).无低限剂量 (1).有低限剂量
(2).严重程度和剂量无关 (2).严重程度和剂量有关
(3).无明显的因果关系 (3).有明显的因果关系
(4).发生之机率和剂量成正比
Probability Percent
不包含 background radiation & medical exposure
背景辐射 医疗暴露
其中
:effective dose equivalent
有效等效剂量
:weighting factor
加权因数
risk(Sv-1):接受单位等效剂量,得到机率性效应的机率.
危险度
tissue
Risk(Sv-1)
Comments
WT
Gonads
4.0×10-3
Genetic risk to first 2
generations
0.25
Breast
2.5×10-3
Average for all ages and
Both sexes
0.15
Red bone
marrow
2.0×10-3
Leukemia
0.12
Lung
2.0×10-3
Cancer
0.12
Thyroid
5.0×10-4
Fatal Cancer
0.03
Bone surface
5.0×10-4
Osteosarcoma
0.03
Remainder
5.0×10-3
Cancer
0.30
Total Risk:1.65×10-2 Sv-1
总危险度
Note:(1).assuming that no single tissue contributes more
than 1/5 of this total(remainder)
不知道的器官WT代0.06(0.30×1/5)
(2).
例:试求甲状腺的加权因数(weighting factor)
solve:
例:试问 1Sv的有效等效剂量,其风险(risk)为多少
solve:
★例:试讨论放射师的职业风险 是否为安全职业
solve:(1).职业风险
(2).安全职业
例:放射师因职业曝露每年全身均匀接受0.05rem,
试估计其致命危险机率为多少
solve:
例:假设某病患接受胸部X光摄影,其肺部接受之平
均剂量为2×10-2rem,则其得肺癌之机率为多少
solve:
例:假设一工作人员,该年全身只有性腺受到曝露,
试问性腺之年剂量限制
solve:
例:假设一工作人员,该年全身只有甲状腺和性腺受到
曝露,若该年甲状腺已接受0.3Sv之等效剂量,试问其性腺之年剂量限制
solve:
§Planned special exposure
计划特别曝露
Ⅰ.剂量限制
(1).一年内不得超过年个人剂量限度.
(2).一生累积不得超过年个人剂量限度的五倍.
Ⅱ.人员限制(不允许参加者)
(1).曾因紧急曝露,意外曝露或计划特别曝露接受
超过年个人剂量限度五倍者.
(2).具有生育能力之妇女.
§Members of the public
一般社会大众
只有职业曝露限制值的1/10,为何如此严格
试讨论之!
(1).
(2).
(3).
(4).
(5).
(6).
例:一实验室意外事故中,造成370kBq的131I沈积在
一放射性同位素技术员体内,其中74kBq沈积於其
甲状腺,而296kBq遍及其身体剩余之部分均匀地分
布.利用生物学鉴定度量与人体扫描的资料,保健物
理学家计算出其甲状腺剂量为123 mGy,而全身剂
量为0.26 mGy.试问:
(a).该技术员的有效等效剂量为多少
(b).根据ICRP之标准,她是否过量曝露
solve:
§二次限制(secondary limit)
§体外剂量评估
浅部等效剂量指标
指假体(参考人)0.007cm深处组织之等效剂量
乃一作业剂量,可以度量.
深部等效剂量指标
指假体(参考人)1cm深处组织之等效剂量
乃一作业剂量,可以度量.
等效剂量指标:maximum dose equivalent in the
phantom 假体中等效剂量的最大值
假体phantom:ICRP 建议之假体,包括环境监测的
球形体,及人员监测的人形假体.
tissue equivalent
30cm ρ=1g/cm3
O:76.2％,H:10.1％
Phantom C:11.1％,N:2.6％
shallow
α,β deep 0.027cm dead cell layer
1cm
X,γ
α:通常落在死组织层
β:注重浅部器官区的剂量
γ:注重深部器官区的剂量
Dose β shallow deep
γ
皮肤 水晶体 1cm depth
(0.007cm) (0.3cm)
Note:
(1).若Hskin(HI,s)≤ 0.5 Sv/yr 则视为Hlens≤ 0.15 Sv/yr
且HT≤ 0.5 Sv/yr for all tissues …….non-stochastic
(2).假设全身均匀照射且都接受HI,d(保守的看法)
辐射工作人员职业曝露经度量符合上列规定者,
视为不超过年个人剂量限度.
§体内剂量评估
ALI:annual limit of intake
年摄取限制
※名词介绍
(1).有效衰变常数(effective decay constant)λE
λE=λR+λB
其中 R:radiological
B:biological
★物理意义:每单位时间放射性核种被排除的百分比
(2).约定等效剂量(committed dose equivalent)H50
指单次摄入放射性物质於体内后,对某一器官或
组织在五十年内将累积之等效剂量.
※重要观念
单次摄入某量的放射性物质所造成的约定等效剂量H50
=每年均摄入该量的放射性物质时,第50年该年的等效
剂量.
第一年摄入对第50年该年之等效剂量=No.50
第二年摄入对第50年该年之等效剂量=No.49
: : :
: : :
第五十年摄入对第50年该年之等效剂量=No.1
No.1+No.2+…+No.50
∴单次摄入某量的放射性物质之约定等效剂量H50
=No.1+No.2+…+No.50
=每年均摄入该量时,第50年该年之等效剂量.
※To Calculate ALI
例:Inhalation of 1 Bq of 239Pu leads to the following committed dose equivalents from the 239Pu and its
daughters,H50,T in the respective target organ:
lungs 3.2×10-4Sv;red marrow 7.6×10-5Sv;
bone surface 9.5×10-4Sv;and liver 2.1×10-4Sv;
Calculate the ALI for 239Pu
solve:
(1).射源器官(source organ)&靶器官(target organ)
T T
S
T
(2).for non-stochastic effect
∴
∴ ……non-stochastic
(3).for stochastic effect
organ H50,T(Sv/Bq) WT
lung 3.2×10-4 0.12
red marrow 7.6×10-5 0.12
bone surface 9.5×10-4 0.03
liver 2.1×10-4 0.06
∴约定有效等效剂量
=
=3.2×10-4×0.12+………+2.1×10-4×0.06
=8.9×10-5 Sv/Bq
∴
∴ ……stochastic
∴ALI for 239Pu=5.26×102 Bq/yr(取较严格者) #
例:某一工作人员,该年对某核种的摄取量达到该核种
的年摄取限制ALI,这代表甚0意义
solve:
★体外剂量和体内剂量合并评估
§§导出限制(derived limit)
DAC:derived air concentration
导出空气浓度
或
其中呼吸量:light activity--
heavy activity--
例:某工作人员一年中接受0.02Sv的体外全身剂量
,若Na-24(ALI值为106Bq)是造成体内污染的
唯一核种,试问此工作人员今年对Na-24的摄取
不可超过多少Bq
solve:
例:环境监测发现某核种在空气中的浓度达到该核种
的推定空气限度DAC,这代表甚0意义
solve:
★体外剂量和体内剂量合并评估
Example:A worker's external dose was 30 mSv for the
year. During the year he was also expose to
airborne radioactivity. Air sampling records
showed his exposure to have been as follows:
------------------------
Radionuclide Exposure time Concentration DAC
(hr) (μCi/mL) (μCi/mL)
------------------------
131I 120 1E-8 2E-8
125I 120 1E-8 3E-8
89Sr 60 2E-7 4E-7
90Sr 60 2E-9 8E-9
------------------------
Was the worker within regulatory limits
Solve:
※剂量转换因数(Dose Conversion Factor)DCF
一放射性核种从吸入或食入1Bq造成的约定有效
等效剂量(committed effective dose equivalent)CEDE
称为该放射性核种的剂量转换因数DCF.
Eckerman 等人曾作计算并出版於美国环境保护署
(U.S. EPA)联邦指引第11号报告.
Example:A worker at a heavy-water-moderated
nuclear reactor station accidentally inhaled
37 MBq 3H as tritiated water vapor . What
is his committed effective dose equivalent
(CEDE) from this exposure
solve:
※剂量追踪(Dose Tracking)
For regulatory purposes:
(in compliance with the regulations)
(1).体外剂量追踪(External dose tracking)
personal dosimeter measurements
(2).体内剂量追踪(Internal dose tracking)
环境取样(environmental sampling)
离体生物鉴定(in vitro bioassay)
全身计数(whole-body counting , in vivo bioassay)
*环境取样(environmental sampling)
Environmental sampling may be used for the
determination of:
(1).Intakes and comparison with ALIs
(2).Exposure to airborne radionuclides and
comparison with DAC-hour limits
(3).Committed effective dose equivalent and
comparison with dose limits
Example:
A worker wears a personal lapel sampler for entire 8-h
shift to monitor 60Co particles.The sampler draws 2L/m
,and the measured activity on the filter is 1000tpm.
The ALI for 60Co particles is 30μCi and the DAC is
1×10-8μCi/mL.Calculate the worker's
(a).Intake (b).Exposure,DAC-hours (c).CEDE
补充说明:
(1).tpm:transformation per minute
每分钟核转换的数目
母核 子核
(2).参考人每分钟呼吸量为20L/min
(3).参考人每年在工作场所的时数为2000 hours
二,ICRP publication No.60
Ⅰ.名词对照
Publication No.26&30
Publication No.60
非机率性效应
non-stochastic effect
确定性效应
deterministic effect
射质因数 Q
radiation quality factor
辐射加权因数 WR
radiation weighting factor
等效剂量 H
dose equivalent
等值剂量 H
equivalent dose
加权因数 WT
weighting factor
组织加权因数 WT
tissue weighting factor
有效等效剂量 HE
effective dose equivalent
有效剂量 HE (E)
effective dose
深部等效剂量
深部等值剂量
浅部等效剂量
浅部等值剂量
眼部等效剂量
眼部等值剂量
约定等效剂量
约定等值剂量
约定有效等效剂量
约定有效剂量
说明:(1).确定性效应(非机率性效应)
*有低限剂量(threshold dose)
*有明确的因果关系
*严重程度和剂量有关
(2).辐射加权因数(射质因数)
radiation
WR
X-ray,γ-ray,电子,正子
1
中子,能量100keV到2MeV
20
>2MeV到20MeV
10
>20MeV
5
高能质子
5
α,分裂碎片,重核
20
WR neutron
20
15
10
5
10keV 100keV 2MeV 20MeV E
radiation
Q
WR
X,γ,β,电子
1
1
热中子 0.025eV
2
5
中子 能量 0.01MeV
2.5
10
0.1MeV
7.5
10
0.5MeV
11
20
>0.1MeV到2MeV
-
20
>2MeV到20MeV
-
10
未知能量
10
-
高能质子
10
5
α,分裂碎片,重核
20
20
(3).等值剂量(等效剂量)
HT=WR DT (单一辐射)
或
Example:回旋加速器的屏蔽外发现其剂量率为5μGy/h
加马,2μGy/h热中子,1μGy/h快中子(>2MeV)
, 试求这组合的等值剂量率
solve:
(4).组织加权因数(加权因数)
Tissue or organ
WT
Old WT
性腺 gonad
0.20
0.25
红骨髓 red bone marrow
0.12
0.12
结肠 colon
0.12
-
肺 lung
0.12
0.12
胃 stomach
0.12
-
膀胱 bladder
0.05
-
乳腺 breast
0.05
0.15
Tissue or organ
WT
Old WT
肝 liver
0.05
-
食道 Esophagus
0.05
-
甲状腺 thyroid
0.05
0.03
皮肤 skin
0.01
-
骨表面 bone surface
0.01
0.03
其余器官 remainder
0.05
0.30
(5).有效剂量(有效等效剂量)
Example:一位工作人员肺部受到肺内沈积的放射性核种
α辐射暴露的剂量6mGy , 加上体外γ射线全身
均匀暴露20mGy , 试问此工作人员的:
(1).肺部等值剂量
(2).有效剂量
solve:
Ⅱ.剂量限制
ICRP publication No.60
职业性暴露
有效剂量 年度
50mSv
累积
5年内100mSv
等值剂量 年度
眼球水晶体 150mSv
皮肤,手,足500mSv
公众的暴露
有效剂量 年度
连续暴露 1mSv
5年内平均1mSv条件下
1年之暴露可高於1mSv
等值剂量 年度
眼球水晶体 15mSv
皮肤,手,足50mSv
三,NCRP Report No.115&116
NCRP:National Council on Radiation Protection
and Measurement
美国辐射防护与度量委员会
NCRP Report No.115(1993)
Risk Estimates for Radiation Protection
NCRP Report No.116(1993)
Limitation of Exposure to Ionizing Radiation
Ⅰ.剂量限制
职业性暴露
有效剂量 年度
50mSv
累积
10mSv×年龄(年)
等值剂量 年度
眼球水晶体 150mSv
皮肤,手,足500mSv
公众的暴露
有效剂量 年度
连续暴露 1mSv
不经常暴露5mSv
等值剂量 年度
眼球水晶体 15mSv
皮肤,手,足50mSv
Ⅱ.名词介绍
(1).ARLI(annual reference level of intake)
the activity of a radionuclide that , taken into the
body during a year , would provide a committed
effective dose to a person , represented by
Reference Man , equal to 20mSv.
Note:Prior to ICRP Publication 60 and NCRP
Report No.116 , the term ALI was used
by both organizations. However , it was
then based on a 50-mSv committed
effective dose equivalent , rather than the
20-mSv committed effective dose.
(2).DRAC(derived reference air concentration)
concentration of a radionuclide which , if breath
by Reference Man , inspiring 0.02m3 per min for
a working year , would result in an intake of one
ARLI .
Ex:一位工作人员受到不同射源的全身均匀暴露,其
剂量分别由100 keV中子造成0.30mGy,1.5MeV
中子造成0.19mGy,γ射线造成4.3mGy.
试计算其有效剂量
solve:
Ex:设一位工作人员接受了下述暴露:
α辐射对肺 1mGy
热中子对全身 2mGy
γ射线对全身 5mGy.
β射线对甲状腺 200mGy
试计算其有效剂量
solve:
Ex:一位工作人员一年内性腺受到106mSv的暴露,
试问在技术上不超过NCRP建议的有效剂量的
年限值,他或她还能另外接受多大的全身均匀
γ射线体外暴露的剂量
solve:
Ex:根据NCRP第116号报告,肺部等值剂量为10mSv
时,与下述那一个暴露情况的有效剂量相同
(选一个或多个)
(a).对皮肤10mSv
(b).对全身1.2mSv
(c).对肝24mSv
(d).对性腺10mSv
(e).对胃5mSv
solve:
Ex:(a).个人甲状腺接受多大的等值剂量才表示与全身
5mSv暴露时同样的总伤害
(b).肺部接受多大的等值剂量与甲状腺50mSv的
等值剂量代表同样的总伤害
solve:
Ex:一名辐射工作者现年31岁,试问以mSv表示
他的累积有效剂量限值是多少
(a).依照NCRP的规定
(b).依照ICRP的规定
solve:
Ex:试讨论NCRP&ICRP对累积有效剂量的规定有
何不同
Ex:32P由呼吸途径摄入的年摄入参考限度是 1 ×107Bq
(a).试计算该放射性核种单位活度的约定有效剂量
(b).如果在元月15日食入32P的量等於ARLI,试问
该日历年期间有效剂量多大
(c).试求32P的推定参考空气浓度(DRAC)
Ex:食入某放射性核种造成的约定有效剂量为
5.2 ×10-5mSv/Bq,试求其年摄入参考限度
Ex:设单次摄入6.3 ×103Bq的某放射性核种,在其后
50年期间内身体的某器官接受了0.20mGy的β射线
的剂量和0.15mGy的α粒子暴露的剂量.
该器官的组织加权因数为0.05
(a).试计算对该器官的约定等值剂量
(b).如果这个器官是唯一受暴露的器官,试计算
约定有效剂量
(c).试求这种摄入途径的年摄入参考限度(ARLI)
六,体外辐射防护
§三个基本原则 TDS
(1).尽量减少照射时间(time)
限制照射时间往往不易做得到,因为要执行一项
任务通常都需要一定的时间.可以预先在无射源
情况下做操作预习,如此在实际操作时就可减少
暴露时间.
(2).增大和射源的距离(distance)
距离用在辐射防护既简单又有效,因此经常被使
用.例如:为了减少手部所受的剂量,常常使用
长柄钳抓取射源.
(3).使用适当屏蔽(shielding)
屏蔽是防护工作人员受照射的一种较可靠的方法
.一般来说,只用屏蔽就可以把剂量率降低到所
计画的水平.然而在实践中,使用屏蔽体的厚度
将取决於对一些实际必须考虑的问题的权衡.
例如:费用和预期的利益等.
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