辐射防护课程教材ppt课件

輻射防護 訓練課程 1 41 游離輻射防護簡介 一 輻射基礎課程二 輻射度量及劑量三 輻射生物效應四 輻射防護課程五 原子能相關法規 2 41 輻射是什麼 我們生存的大自然裡 輻射和陽光 空氣 水同時存在 因為它無色 無味 無臭 人體無法直接感應 使得大家對於輻射有莫名的恐懼感 前一陣子有關輻射安全的新聞報導接連刊登 人人幾乎聞輻色變 人類在一百多年前發現輻射以來 就嘗試應用於許多層面 如X光照射 農產品保鮮與飛機結構檢測等 皆帶給了我們許多的方便 事實上日常生活中已經少不了輻射的應用 我們應該深入了解輻射是什麼 能利用它的優點 而避開它的危險性 不再只是莫名的害怕 輻射基礎課程 3 41 簡述輻射 輻射 像光一樣 是一種能量 它以如加馬 射線等的電磁波 與如電子等的高速粒子的形態傳送通常我們依它能量的高低或游離物質的能力 分成非游離輻射和游離輻射兩大類 輻射基礎課程 4 41 非游離輻射 指能量低無法離生游離的輻射 例如太陽光 燈光 紅外線 微波 無線電波 雷達波等 游離輻射 指能量高能使物質產生游離作用的輻射 游離輻射又區分為 1 電磁波輻射 2 粒子輻射 一般所謂的輻射或放射線 都是指游離輻射而言 輻射基礎課程 5 41 原子的構造 原子的中心為原子核 內含質子和中子 體積很小但質量很大 原子核的外面有電子 像行星繞太陽一般 循著固定的軌道繞著原子核旋轉 我們把原子核內質子數和中子數的總和稱作質量數 例如鈷60 記成60Co 它有27個質子和33個中子 其質量數為60 輻射基礎課程 6 41 輻射是怎麼產生的 來自放射性同位素2 來自產生輻射的機具3 來自核反應 輻射基礎課程 7 41 1 來自放射性同位素 不穩定的原子核就好像脾氣不好的人 需要一種發洩的管道 以便將他的怒氣消弭 此時原子核就是為了回復到穩定狀態 必須釋放出能量 而以電磁波或粒子的形態射出 這就稱為輻射 俗稱放射線 空氣中天然存在的放射性同位素氡222 它射出帶二個正電荷的阿伐粒子 形成釙218 二個 粒子 釙218也具有放射性 會繼續蛻變下去 輻射基礎課程 8 41 2 來自產生輻射的機具 我們定期作胸部X光檢查時 不禁要問這X光到底是怎麼產生的 原來當高速運動的電子撞擊重原子核時 例如鎢元素 就會產生X射線 在醫學上的用途非常大 另外 當高能軌道的電子跳回低能軌道時 也會產生X射線 可應用在金屬元素的定性和定量分析工作上 輻射基礎課程 9 41 3 來自核反應 如核能發電廠 宇宙射線等 輻射基礎課程 10 41 輻射如何與物質起作用 輻射撞到物質時 與物質產生游離或激發的反應 把輻射本身的能量轉移給物質 右圖為一個原子被輻射游離或激發的過程 由於阿伐射線因為帶正電 非常容易和物質產生游離作用 而快速地將其本身的能量傳給物質 因此阿伐射線的穿透力很弱 相反地 X與 射線不易和物質起作用 也就是不易將能量傳給物質 所以X與 射線的穿透力很強 輻射基礎課程 11 41 同位素是 isotope 什麼 質子的數目決定元素的名稱和它的性質 若某一元素含有不同的中子數目 則稱為該元素的同位素 例如鈷的同位素有五種分別是 這中間除了是穩定同位素 無放射性 外 其餘都具有放射性 我們常聽說放射性同位素 就是具有放射性的同位素 例如氚 3H 碳14 14C 鈷60 60Co 鉀40 40K 鈾235 235U 鈾238 238U 目前已知天然存在的同位素約有330種 其中大約270種是穩定同位素 其餘是不穩定的放射性同位素 輻射基礎課程 12 41 輻射有那些特性 輻射有四個重要的特性是大家必須要認識的 1 放射性蛻變是自發性的反應2 輻射受電磁場影響3 輻射強度隨時間的增加而遞減4 不同的輻射有不同的穿透能力 輻射基礎課程 13 41 1 放射性蛻變是自發性的反應 放射性同位素 另稱放射性核種 的蛻變是自發性的 無法以物理或化學的手段去改變它 輻射基礎課程 14 41 2 輻射受電磁場影響 輻射若帶有電荷 則其行進時會受電磁場影響而偏轉 加馬射線因不帶電荷 故其行進軌跡不會受電場影響 輻射基礎課程 15 41 3 輻射強度隨時間的增加而遞減 放射性同位素的蛻變率 或輻射強度 會隨時間的增加而遞減 輻射強度每減少一半所需要的時間稱為半衰期 各放射性同位素的半衰期都是固定 而且都不相同 有如人的指紋一般 例如國內發現的輻射鋼筋內所含60Co的半衰期為5 26年 空氣中氡222的半衰期為3 82天 輻射基礎課程 16 41 4 不同的輻射有不同的穿透能力 由右圖可知阿伐射線的穿透能力最弱 一張紙就可以全部把它擋住 貝他射線的穿透能力稍為強一點點 它能穿透普通的紙張 但無法穿透鋁板 加馬或X射線的穿透力最強 需要適當厚度的混凝土或鉛板才能有效地阻擋 因此 屏蔽X射線或加馬射線的材料 需要密度高的金屬材質為佳 用鉛做鈷60射源的容器 其厚度最小 鐵則需要厚些 混凝土要再厚些 若用水做屏蔽 則需更厚才能達到相同的屏蔽效果 輻射基礎課程 17 41 由於輻射無聲 無色 因此必須藉助某些物質能和輻射發生反應 而反應的結果又能夠很容易地被測量出來 我們就是利用這種間接的方法來度量輻射 一般常用的度量方法有下列六種 使照相底片感光 使氣體或半導體游離 產生帶電荷的離子對 使液體或晶體直接產生光 晶體接受輻射後經由加熱產生 熱發光 現象 輻射游離氣體 應用在輻射之偵測 產生熱 產生氧化還原反應 右圖顯示在平行電場內的空氣 被阿伐射線游離產生正負兩種離子 這些離子被電極板收集後 即可在電路上變成電流而產生信號 這是輻射度量的基本原理 輻射度量及劑量 18 41 常用的輻射偵測儀器 針對不同輻射與偵測目的 有許多種常用的偵測儀器 包括人員劑量佩章 輻射劑量筆 手提輻射偵檢器 污染偵檢器 環境監測器等 都是為了偵測輻射 達成輻射安全的目的而設計 手提污染偵檢器 手提輻射偵檢器 環境輻射監測器 人員劑量佩章 輻射劑量筆 輻射度量及劑量 19 41 使用人員劑量計應注意事項 佩帶方法將人員劑量佩章佩帶於身體軀幹前方衣服上佩章前方面向輻射源儘可能將佩章佩帶於軀幹中央判讀TLD簡單原理熱發光劑量計所用的材料為氟化鋰晶體 經輻射照射後 一些能階將能量保存下來 經加熱以磷光方式放出並由計讀儀計讀 換算產生劑量 chip2模擬身體1公分深處之等效劑量 chip3模擬身體0 007公分深處之淺部等效劑量 chip4模擬0 3公分深處組織之眼球等效劑量 不同能量的 射線 射線或 射線對chip2 chip3 chip4所造成的讀數和chip1之間成一定的比例 輻射度量及劑量 20 41 輻射的單位有那些 輻射的單位分為放射性活度單位和輻射劑量單位兩大類 活度 activity 一放射性核種於每單位時間內產生自發性蛻變的次數 稱為活度 活度的單位為 貝克 簡寫成Bq 它的定義為1貝克 Bq 1蛻變 秒貝克是用來表示一個輻射源 如60Co的強度 蛻變率 輻射度量及劑量 21 41 輻射的單位有那些 活度吸收劑量 absorbeddose D每單位質量的物質 公斤 平均吸收的輻射能量 焦耳 稱為吸收劑量 吸收劑量單位是 戈雷 簡寫為Gy 它的定義為1戈雷 Gy 1焦耳 公斤每小時平均所接受的吸收劑量稱為吸收劑量率 單位為戈雷 小時 它的千分之一為毫戈雷 小時 mGy h 百萬分之一為微戈雷 小時 mGy h 輻射度量及劑量 22 41 等效劑量 doseequivalent HT 不同種類的輻射 n 照射人體的組織或器官 雖使人體組織有相同的吸收劑量 但卻會造成不同程度的傷害現象 為此 針對不同種類的輻射訂出射質因數 Q 代表不同輻射對人體組織造成不同程度的生物傷害 它的值列於下表 輻射度量及劑量 23 41 等效劑量即為人體組織的吸收劑量和射質因數的乘積 它已含有輻射對組織器官傷害的意義了 它的單位是 西弗 簡寫成Sv 定義為 HT 西弗 D 戈雷 Q千分之一西弗為毫西弗 mSv 百萬分之一西弗為微西弗 mSv 我們拍一張胸部X光片 胸部組織大約接收0 1毫西弗劑量 從射質因數Q值也可知 粒子雖然穿透力很弱但健康效應卻很大 如把鈾235 鐳226等放射 粒子的同位素吃進體內 則會對體內組織器官造成較大的傷害 單位時間內平均所接受的等效劑量稱為等效劑量率 例如毫西弗 年 mSv y 微西弗 小時 mSv h 都是等效劑量率的單位 輻射度量及劑量 24 41 有效等效劑量 effectivedoseequivalent HE 由於人體各組織器官對輻射的敏感度不同 所以雖各接受相同的等效劑量 但是造成健康損失 罹患致死癌或不良遺傳 的風險 機率 卻不同 也就是說不同的器官組織 照射相同的輻射量所照成的傷害不同 因此又訂出 組織加權因數 WT 來代表各組織器官接受輻射對健康損失的機率 如下表 可知性腺抵抗輻射的能力較其他器官來的低 輻射度量及劑量 25 41 若把各組織器官的等效劑量 HT 與其加權因數的乘績再加以總和 即成為有效等效劑量 HE HE代表全身的輻射劑量 用來評估輻射可能造成我們健康效應的風險 單位也是西弗 Sv 例如台灣地區的民眾 平均每年接受天然背景輻射劑量 HE 約2毫西弗 mSv 與全世界的平均值 2 4mSv 差不多 輻射度量及劑量 26 41 人體接受輻射的來源有那些 人類在生活上所接觸到的輻射源 有天然的和人造的兩類 而人體接受輻射劑量則是經由體外曝露與體內曝露兩大途徑所造成 以下先作簡要要說明 右圖顯示高度上升 宇宙射線也愈強 輻射生物效應 27 41 1 天然輻射源 來自太空的宇宙射線 土壤及建築材料中所含的天然放射性核種 鉀40 鈾238 釷232及它們一系列的子核種 食物中的鉀40 空氣中的氡222和它的子核種等等 從體內 體外使人體接受輻射劑量 輻射生物效應 28 41 下表為顯示搭乘國內外飛機每趟往返大約接受的宇宙射線劑量 輻射生物效應 29 41 下圖則顯示美國民眾所接受各種劑量的來源百分比 其中由空氣中氡222造成體內劑量的比例最高 佔55 左右 下表顯示台灣地區民眾平均一年接受天然輻射劑量約2毫西弗左右 稍低於世界的平均值 2 4毫西 輻射生物效應 30 41 2 人造輻射源人為因素產生的輻射 例如醫療診斷 使用含放射性之民生用品 核爆落塵 核能發電等屬之 其中以醫療診斷為人造輻射的主要來源 佔15 大家關心的核能發電 每年所造成的輻射劑量比例不及0 1 輻射生物效應 31 41 輻射會造成那些健康效應 輻射對人體的健康效應 通常分為機率效應和確定效應兩大類 輻射生物效應 32 41 輻射健康效應的發展過程 人體吸收輻射能量時 細胞和水分子會首先被游離或激發 造成DNA雙鏈全斷或只斷單鏈的傷害 直接傷害 因為水分佔了人體約70 的重量 而水分子被游離後會產生有害的OH自由基 這些自由基接續產生一連串化學反應 使得細胞分子受到損傷 間接傷害 所幸細胞有自行修復的能力 大部分的細胞會恢復正常 假若細胞嚴重受損而無法修復或修復有錯誤時 則其將顯現出健康受損的症狀 輻射生物效應 33 41 輻射的確定效應談到輻射的傷害時 我們要考量 劑量的高低 身體受曝露的位置 急性或慢性曝露等三個條件因為人體的組織器官對輻射的敏感度不同 有些器官較易受到傷害有些則否 根據廣島 長崎的調查 若是全身均勻受到急性曝露超過250毫西弗以上 就會開始顯現受傷害的症狀 劑量愈高 傷害的嚴重程度愈大 甚至死亡 輻射生物效應 34 41 輻射的遺傳影響 輻射的遺傳效應僅發生於胎兒或具有生育能力的個人 其生殖腺接受某種程度以上的劑量才會發生 換言之 在非生殖腺的部位接受高劑量 也不太可能發生遺傳效應 輻射生物效應 35 41 輻射防護 輻射防護的原則 為了防止輻射確定效應的發生 同時也要抑低機率效應的發生率到社會能接納的程度 所以從事輻射作業必須符合以下三原則 利用輻射所獲得的效益必須超過它的代價 在考慮到經濟與社會因素之後 一切輻射曝露必須保持合理抑低 輻射作業人員與一般民眾接受輻射劑量均不得超過法規的限制 36 41 輻射防護的方法 體外曝露的防護 時間 接受曝露的時間要儘可能縮短 所以事先要瞭解狀況並做好準備 熟練操作程序 距離 要遠離射源 輻射的強度與距離的平方成反比關係 距離加倍 輻射強度減弱四倍 屏蔽 利用鉛板 鋼板或水泥牆可擋住輻射或降低輻射強度 保護人員的安全 輻射防護 37 41 體內曝露的防護 輻射防護的方法 放射性物質侵入體內的途徑有 飲食 呼吸 皮膚吸收 傷口侵入 因此 體內曝露的防護方法就是避免食入 減少吸入 增加排泄 避免在污染地區逗留 此外還要加強場所除污的工作 以減少人員體內污染的機會 輻射防護 38 41 原子能相關法規 輻射劑量的限度 輻射作業人員和一般民眾每年輻射劑量的限度 列於下表 除眼球水晶體外 一般民眾的全身劑量限度是職業人員的十分之一 39 41 輻射的示警標誌 黃底加上紫紅色的三個葉片 是全世界共同使用的輻射示警標誌 任何有人為輻射的場所 不論是工廠 醫院 研究室 儀器室 作業場所 倉庫等的外圍及大門 入口都必須張貼這個標誌 以提醒所有的人 要注意輻射的存在及注意自身的安全 原子能相關法規 40 41 41 41