第一章 輻射防護(hù)基礎(chǔ)

輻射防護(hù)基礎(chǔ)核電培訓(xùn)部張貝瑤zhangbeiyao2006@163.com教育背景：

武漢水利電力大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)工作經(jīng)歷：

92-03

上海電力工業(yè)學(xué)校教師

03-至今中電投高培中心核電培訓(xùn)部

培訓(xùn)師培訓(xùn)經(jīng)歷：

05.03-08.12核電中高級管理人員培訓(xùn)班從業(yè)資質(zhì)：

國家二級企業(yè)培訓(xùn)師資格講授課程：

基礎(chǔ)化學(xué)/公共英語/計(jì)算機(jī)應(yīng)用/核電站輻射防護(hù)目的講師介紹

3個“W”WHYWHAT輻射安全和核安全的基本任務(wù)：既要保護(hù)從事放射工作者本人和后代以及廣大公眾乃至全人類的安全；保護(hù)好環(huán)境；又要允許進(jìn)行那些可能會產(chǎn)生輻射的必要實(shí)踐以造福于人類。凡是在核電站控制區(qū)內(nèi)工作的人員（包括承包商工作人員）都必須接受輻射防護(hù)課程的授權(quán)培訓(xùn)。輻射防護(hù)課程的目的和任務(wù)

學(xué)習(xí)輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識和基本理論了解放射性對人體健康的影響了解核電站的輻射風(fēng)險掌握輻射監(jiān)測方法

掌握控制輻射風(fēng)險的設(shè)計(jì)要求、管理措施和技術(shù)方法培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)內(nèi)容輻射防護(hù)基礎(chǔ)輻射對人體健康的影響輻射防護(hù)的原則和標(biāo)準(zhǔn)核電站輻射來源及控制輻射風(fēng)險的技術(shù)方法輻射監(jiān)測核電站控制區(qū)的建立和管理

認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識

理論與實(shí)踐相結(jié)合

在實(shí)踐中強(qiáng)化理念，規(guī)范行為培訓(xùn)手段第一章輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識1.輻射防護(hù)概念、目的與任務(wù)

以電磁波或粒子的形式向外傳遞能量的過程輻射分為電離輻射和非電離輻射輻射1.1輻射電離作用示意圖不帶電的粒子在高能射線等的作用下，變成了帶電的粒子的過程?；蛘邚囊粋€原子、分子或其他束縛狀態(tài)釋放一個或多個電子的過程。電離非電離輻射——有些輻射如紅外線、微波等，由于能量低，不能引起物質(zhì)電離。電離輻射（又稱核輻射）——由于放射性物質(zhì)發(fā)出的射線與物質(zhì)作用，會直接地或間接地使物質(zhì)的原子發(fā)生電離，因此，人們把這種能產(chǎn)生電離的輻射稱為電離輻射。非電離輻射與電離輻射

電離輻射直接或間接使介質(zhì)發(fā)生電離效應(yīng)的帶電或不帶電的射線或粒子(能量﹥keV)α、β、γ、x、n、p、裂變碎片等來源1)放射性物質(zhì)(人造天然）2)加速器3)反應(yīng)堆4)宇宙射線5)地球環(huán)境

非電離輻射紫外線、紅外線、微波等這些粒子雖能夠同物質(zhì)發(fā)生作用但都不能使物質(zhì)發(fā)生電離效應(yīng)～

eV

量級移動電話800-1800MHz

﹤0.01eV

(沒有電離作用）非電離輻射與電離輻射核科學(xué)領(lǐng)域中一個重要分支，是研究保護(hù)人類和其他生物種群免受或少受輻射危害的應(yīng)用性學(xué)科。輻射安全與核安全有許多交叉的地方。主要是指對電離輻射的防護(hù)。1.2輻射防護(hù)2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與放射性

“原子”源自希臘文，意思是“不可分割的”。按照現(xiàn)代的觀點(diǎn)：原子作為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個層次，研究原子的組成、組成物的運(yùn)動規(guī)律及其相互作用的規(guī)律。其表征量為物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)和光譜特性。“原子核”則是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的另一個更深的層次，研究原子核的組成、性質(zhì)、核力、核模型、核的蛻變及核能的利用等。其表征為原子核的放射性。2.1原子與原子核（1）原子結(jié)構(gòu)構(gòu)成物質(zhì)的基本單位是原子直徑：10-8cm左右質(zhì)量：微小，最輕的元素氫原子的質(zhì)量1H1.6733×10-24g，一個鈾原子238U的質(zhì)量3.951×10-22克原子結(jié)構(gòu)（2）原子結(jié)構(gòu)——原子是由更微小的粒子組成的，這些粒子稱為基本粒子，它們是質(zhì)子(P)、中子（n）和電子（e）等。

原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+++原子結(jié)構(gòu)核子（2）原子結(jié)構(gòu)——基本粒子質(zhì)量：微小質(zhì)子的質(zhì)量為1.6725×10-24克；中子的質(zhì)量為1.6747×10-24克；電子的質(zhì)量為9.1089×10-28克。基本粒子帶電：質(zhì)子帶有１個單位的正電荷，電子帶有１個單位的負(fù)電荷，而中子不帶電荷e為電子的電荷量（1e=(1.602189±0.0000046)×10-19庫侖核外電子總帶電量為Ze原子序數(shù)和原子質(zhì)量數(shù)原子序數(shù)（Z）＝質(zhì)子數(shù)原子質(zhì)量數(shù)（A）＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)通常用下列符號表示不同元素的原子核：

其中，X為元素符號，Z為原子序數(shù)，A為原子質(zhì)量數(shù)。由于每一種元素的所有原子都有確定的質(zhì)子數(shù)，所以Z有時可以不標(biāo)出來，只標(biāo)出A，簡寫成AＸ，如：3H、16O、32Ｐ、60Co、131I、235U

2.2同位素核素同位素——定義：具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同一類元素稱為同位素。一個氫原子可能含1、2、3個中子。分別稱為氕、氘、氚。同位素在元素周期表中占據(jù)同一個位置，原子量是不同的，元素周期表的排列是根據(jù)原子序數(shù)而不是原子量。1H2H3H氕氘氚氫原子家族235U238U233U鈾原子家族132銫原子家族2D3D同位素性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)完全相同，核特性完全不同，

物理性質(zhì)差別較大（特別是輕同位素）天然的同位素存在狀態(tài)：

大多是以同位素混合物狀態(tài)出現(xiàn)目前在核能利用中最重要的元素是鈾（Ｕ），天然鈾是三種鈾同位素的混合物，這三種鈾的天然同位素是234U、235U和238U同位素中有的會放出射線，稱為放射性同位素或放射性核素，其余叫做穩(wěn)定同位素同位素的天然豐度自然界中有許多元素含有多種核素，如16O、17O、18O；40Ca、42Ca、43Ca、44Ca、46Ca、48Ca等。一種核素在它所屬的天然元素中所占的原子百分?jǐn)?shù)。234U、235U和238U在天然鈾中的含量百分比分別為0.006、0.712和99.282。

資料：鈾同位素

已發(fā)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)在226和242之間的16個鈾同位素。其中238U，235U和234U是天然放射性同位素，其相對豐度

(原子百分?jǐn)?shù))分別為99.275%，0.720%和0.005%。

235U是唯一天然存在的易裂變核素，是重要的初級核燃料，可在慢中子作用下發(fā)生裂變放出大量能量。

238U吸收一個中子后，經(jīng)兩次β衰變生成239pu，239pu易裂變，是重要的核材料。故238U是重要的次級核燃料。

234U是238U的衰變子體，無實(shí)際意義。

233U是232Th俘獲中子后隨之進(jìn)行兩次β衰變生成的人造易裂變核素（即核燃料）。

232U是232Th和233U的快中子反應(yīng)生成的，由釷制造的233U中含有少量232U，后者的子體發(fā)出硬γ射線，使得233U核燃料比較難于處理。核素—具有相同質(zhì)子數(shù)Z、中子數(shù)N和相同能態(tài)的一類原子(或原子核)，符號2.3放射性衰變定義：不穩(wěn)定的核素發(fā)出射線釋放能量，核素的這種性質(zhì)稱為放射性，這種現(xiàn)象稱為放射性衰變，具有放射性的物質(zhì)稱為放射性物質(zhì)。

放射性衰變的主要類型：

衰變，衰變，γ衰變原子核為什么會發(fā)生放射性現(xiàn)象呢？如果某種核素是穩(wěn)定的，它的核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的比例必須在某一狹窄范圍之內(nèi)當(dāng)質(zhì)量數(shù)（即中子與質(zhì)子的總和）較小時，穩(wěn)定核素的中子一質(zhì)子比基本為1隨著質(zhì)量數(shù)的增加，穩(wěn)定核的中子一質(zhì)子比例由1.00一直增加到大約1.56當(dāng)某種原子核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的比例超出與質(zhì)量數(shù)相應(yīng)的穩(wěn)定界限以外時，這種核就具有放射性不穩(wěn)定的核向著更穩(wěn)定的方向自發(fā)轉(zhuǎn)變2.3.1α衰變:

α射線:氦核的粒子流，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的四倍，帶兩個單位的正電荷，電離能力為104衰變通式：

AZX→A-4Z-2Y+α+QAZX→母核A-4Z-2Y→子核

α→出射粒子Q→能量例：22688Ra→22286Rn+42He（α）（鐳→氡）+++++++++從母核中射出的4He原子核

粒子得到大部分衰變能238U4He+234Th放射性母核!!衰變衰變——241Am237Np衰變的性質(zhì)能輻射α射線的物質(zhì)的原子序數(shù)都大于82母核放出的α粒子具有一定的動能5兆電子伏的α粒子：在空氣中的射程約7厘米在鉛中約0.06毫米在人體組織中約43微米α粒子能被一張薄紙阻擋，所以一般α輻射的α粒子對人體外照射的損傷很小，通常不予考慮α粒子的電離本領(lǐng)很大，所以要防止α放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)照射在熱中子反應(yīng)堆中，對反應(yīng)堆材料的影響不重要2.3.2β衰變：β負(fù)衰變、β正衰變、電子俘獲β負(fù)衰變:高速飛行的電子流，帶1個單位負(fù)電荷，質(zhì)量為1/1840u，電離能力102衰變通式：n→P+β-+Q+ν-AZX→AZ+1Y+β-+Q+ν-

β-

：負(fù)電子n：中子

P：質(zhì)子ν-

：反中微子例：3215P→3216S+β

負(fù)衰變——3H3He中子質(zhì)子

P→n+β++Q+νAZX→AZ-1Y+β++Q+νβ+:正電子

ν：中微子β正衰變正衰變——11C11B+++++++++發(fā)生原因——母核中子或質(zhì)子過多質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子，并且?guī)ё咭粋€單位的正電荷中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，并且?guī)ё咭粋€單位的負(fù)電荷+反中微子－中微子

三種子體分享裂變能——因此電子具有連續(xù)能量質(zhì)子變成中子X射線電子俘獲通式：

P+e-→n+νAZX+e-→AZ-1Y+Q+ν例：

5526Fe+e-→5525Mn電子俘獲電子俘獲——7Be7Liβ衰變的性質(zhì)帶電粒子、質(zhì)量小β射線的能量對不同的核是不同的，大致為十幾千電子伏到3兆電子伏由于這種粒子的質(zhì)量小，只帶一個電荷，其射程比α粒子長，但產(chǎn)生電離的能力比α粒子弱完全吸收β射線所需要的物質(zhì)長度：鋁約5毫米，鉛約1毫米2.3.3γ衰變：γ射線：波長極短的電磁波，電離能力為1。衰變通式：AZXm→AZX+γ

例

6027Co→6028Ni++γ+γ

鈷

113m49In→11349In+γ

銦

+++++++++光子衰變衰變——3He3He衰變特點(diǎn)：從原子核中發(fā)射出光子常常在或衰變后核子從激發(fā)態(tài)退激時發(fā)生產(chǎn)生的射線能量離散，能量不連續(xù)可以通過測量光子能量來區(qū)分母體的核素類別衰變形式放出射線原子序數(shù)變化原子質(zhì)量數(shù)變化

α42He-2-4β-e-(負(fù)電子)+10β+e+(正電子)-10γhν(光子)00

Echν(光子)-10放射性核衰變的結(jié)果天然放射線的性質(zhì)及其比較名稱構(gòu)成電量（e）質(zhì)量(u)射出速度電離能力貫穿本領(lǐng)αβγ氦核+240.1c最強(qiáng)最弱電子-11/18400.9c較強(qiáng)較強(qiáng)光子00c最弱最強(qiáng)中子輻射主要由核反應(yīng)產(chǎn)生，而不是核衰變產(chǎn)生。中子不帶電，與物質(zhì)相互作用與其他射線不同。中子輻射核衰變的特點(diǎn)衰變具隨機(jī)性，是一個機(jī)率過程。衰變不受外界條件的影響。衰變時放出的射線可使氣體電離、乳膠變黑、使熒光物質(zhì)發(fā)光、周圍物質(zhì)溫度變高等。衰變時放出的射線具有一定能量，且一種核衰變的射線具有穩(wěn)定的半衰期。衰變的核有的穩(wěn)定，有的不穩(wěn)定。母核：衰變前的核。子核：衰變后生成的新核（第一、二、三代等）。2.4感生放射性用核粒子轟擊穩(wěn)定的核素可以產(chǎn)生出人工的放射性核素。激活或活化（反應(yīng)）——通常把穩(wěn)定的核素吸收一個中子后轉(zhuǎn)變成放射性核素的過程把生成的放射性核素叫做活化產(chǎn)物。感生放射性——活化產(chǎn)物要進(jìn)行β、γ衰變?；罨a(chǎn)物衰變時產(chǎn)生的放射性稱為感生放射性。

反應(yīng)堆一回路水中的穩(wěn)定同位素16O（氧）吸收中子，同時發(fā)射出質(zhì)子，產(chǎn)生出放射性核素16N（氮），16N原子再進(jìn)行β衰變，并發(fā)出γ射線，變成穩(wěn)定的16O原子，即：

16O

＋ｎ－→16N

＋Ｐ

－→16O

＋β＋γ16N是活化產(chǎn)物，它們衰變產(chǎn)生的β、γ射線即為感生放射性。

反應(yīng)堆中易被活化：冷卻劑、腐蝕產(chǎn)物、部分結(jié)構(gòu)材料（Mn、Fe、Co等）反應(yīng)堆運(yùn)行期間，系統(tǒng)周圍的輻射水平主要由N16貢獻(xiàn)，停堆后則由活化腐蝕產(chǎn)物引起。《核安全公約》國家報告腐蝕產(chǎn)物由冷卻劑攜帶，在通過堆芯時被活化，是核電廠的一種主要輻射源。為減少腐蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生和控制其在回路的分布和沉積，在設(shè)備設(shè)計(jì)時應(yīng)該考慮：與反應(yīng)堆冷卻劑接觸的材料具有抗腐蝕性，并且鈷的含量盡可能地低；制定反應(yīng)堆冷卻劑的化學(xué)規(guī)格；關(guān)注材料表面狀況和表面清潔度。指數(shù)衰減規(guī)律N=N0e-t

N0:（t=0）時放射性原子核的數(shù)目。N:經(jīng)過t時間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目。:放射性原子核衰變常數(shù)，大小只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無關(guān);數(shù)值越大衰變越快。放射性核素的衰變規(guī)律

2.5

放射性衰變的規(guī)律衰變常數(shù):λ

意義：單位時間內(nèi)每個核衰變的幾率。單位：秒-1

或天-1例：32Pλ=5.6×10-7秒-1

60Coλ=4.169×10-9秒-1

λ越大，該核素越不穩(wěn)定，因此，32P比60Co活躍些

半衰期T

—母核數(shù)目衰變掉一半所需時間，或放射性活度減弱一半所需時間。T也是放射性核素特征量，也表示放射性隨時間衰減的快慢。T與成反比t=T時,N=N0/2∴半衰期差別很大，短的不到1s，長的達(dá)到1015y半衰期T常用的放射性核素的T1/2

名稱T1/2名稱T1/2131碘（131I）8.4天99m锝(99mTc)6小時32磷（32P）14.3天113m銦(113mIn)1.6小時51鉻（51Cr）27天125碘(125I）60天18氟（18F）110分67鎵(67Ga)78小時核素氮-16鐳-224钚-239氚-3鈷-60半衰期7.3秒3.65天24000年12.4年5.2年部分核素的放射性半衰期

衰變常量、半衰期T

之間的關(guān)系：任何一個都可以作為放射性核素的特征量。

實(shí)驗(yàn)表明，原子核的放射性是原子核自身性質(zhì)的反映，其特征量以及所遵從的規(guī)律不受外界條件(如溫度、壓強(qiáng)和磁場等)的影響，也不會由于核是處于單質(zhì)中或是處于化合物中而有所變化。

應(yīng)記住7個半衰期后，活度減為初始活度的約1％，10個半衰期后為0.1％。

3.輻射測量中常用的物理量3.1.1定義

放射性核素在單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目（即衰變率），稱為放射性活度，用符號A表示。

A=dN/dt

3.1

放射性活度3.1.2

單位國際制單位——貝可（Bq），1Bq=1次衰變/秒3.2吸收劑量和吸收劑量率3.2.1吸收劑量（D）定義：對于任何一種電離輻射，授予某一受照物質(zhì)的能量（E）除以該受照物質(zhì)的質(zhì)量（m），即：D=dE/dm國際專用名——戈瑞，Gy

3.2.2吸收劑量率（D’）定義：是指單位時間內(nèi)的吸收劑量國際單位——戈瑞·秒-１Gy/s3.3當(dāng)量劑量和當(dāng)量劑量率相同的吸收劑量未必產(chǎn)生同等程度的生物效應(yīng)，因?yàn)樯镄?yīng)受到輻射類型、劑量與劑量率大小、受照條件及個體差異等因素的影響。即使受到相同數(shù)量的吸收劑量的照射，因?yàn)樯渚€種類和輻照條件不同，其所致的生物效應(yīng)無論其嚴(yán)重程度還是其發(fā)生幾率皆不相同。為了用同一尺度表示不同射線對機(jī)體所產(chǎn)生的生物效應(yīng)大小，在輻射防護(hù)中，使用了當(dāng)量劑量概念。

兩只雙胞胎雄性狗，它們的體質(zhì)狀況完全相同并互為對照，一只狗受到γ射線全身照射的吸收劑量為12Gy，而另一只狗受到中子（能量100keV）全身照射的吸收劑量為12Gy，從表面觀察兩只狗的吸收劑量相同。臨床表現(xiàn)（1）受照射后2只狗均出現(xiàn)嘔吐和腹瀉，但受到中子照射的狗臨床癥狀出現(xiàn)更早，并伴有皮膚出血點(diǎn)和便血。（2）2只狗均診斷為急性放射病，受到中子照射的狗經(jīng)搶救無效死亡，而γ射線照射的狗存活。

問題：為什么吸收劑量相同但產(chǎn)生的生物效應(yīng)不同呢？3.3.1當(dāng)量劑量（H）定義：在要研究的組織或器官中某一點(diǎn)處的劑量當(dāng)量H為

H=D*QD：誘發(fā)損傷位置上的吸收計(jì)量（戈）；Q：與該位置相對應(yīng)的輻射品質(zhì)因數(shù)；H：劑量當(dāng)量，SI單位為焦耳每千克，單位的專門名稱為希弗，用符號Sv表示。電離輻射種類平均品質(zhì)因子X射線、γ射線、β粒子（電子）1質(zhì)子和靜止質(zhì)量大于1個原子質(zhì)量單位的單電荷粒子10中子、α粒子和多電荷粒子203.3.2劑量當(dāng)量率（H’）單位時間內(nèi)劑量當(dāng)量的增量，稱之為劑量當(dāng)量率。H’=H/t3.4有效當(dāng)量劑量（HE）有效當(dāng)量劑量是考慮人體組織或器官發(fā)生的輻射效應(yīng)為隨機(jī)效應(yīng)時，全身受到非均勻照射的情況下，人體各器官或組織所接受的平均劑量當(dāng)量與相應(yīng)的權(quán)重因子的乘積之總和，即式中，H有效為有效劑量當(dāng)量；HT為人體內(nèi)器官或組織T所接受的平均劑量當(dāng)量；WT為相應(yīng)器官或組織的權(quán)重因子，它表示器官或組織T受電離輻射照射時產(chǎn)生隨機(jī)效應(yīng)的幾率與全身受到均勻照射時產(chǎn)生的隨機(jī)效應(yīng)的幾率之比值。因此，是一個無量綱因子。有效劑量當(dāng)量的SI單位與劑量當(dāng)量相同，即希弗（Sv)。

組織權(quán)重因子（WT）

組織或器官組織權(quán)重因子WT紅骨髓結(jié)腸肺胃膀胱乳腺旰食道甲狀腺皮膚骨表面睪丸其余組織或器官20.120.050.050.050.050.050.010.010.200.05GB18871-2002、IAEANo115、ICRP60ICRP（國際輻射防護(hù)委員會）2007年公布的新建議書征求意見稿中，對組織權(quán)重因子又有所更改，為便于參考，在下表中列出。組織WTΣWT骨髓、結(jié)腸、肺、胃、乳腺、其余組織0.120.72性腺0.080.08膀胱、食道、肝、甲狀腺0.040.16骨表面、腦、唾腺、皮膚0.010.04

ICRP2007年建議書（征求意見稿）推薦的組織權(quán)重因子例：

甲骨表面接受0.3Sv的劑量當(dāng)量，而乙骨表面受0.2Sv的照射，同時肝臟又受到0.1Sv的照射，哪個人危險更大些？有效劑量當(dāng)量是一個很重要的概念，它是一個度量體內(nèi)或體外照射源（無論是均勻照射還是非均勻照射）造成的健康效應(yīng)發(fā)生率的指標(biāo)，用來評價電離輻射對人體的總的損傷程度。當(dāng)量劑量與有效劑量是供輻射防護(hù)用的，包括粗略地評價危險之用，它們只能在遠(yuǎn)低于確定性效應(yīng)閾值的吸收劑量下提供估計(jì)隨機(jī)性效應(yīng)概率的依據(jù)。使輻射防護(hù)走向定量化。概念理解當(dāng)量劑量

針對某個器官或組織，是平均值；有效劑量

針對全身而言，取平均值。輻射權(quán)重因子

描述了輻射類型、能量的不同對生物效應(yīng)的影響；組織權(quán)重因子

則描述了不同器官、組織對全身總危害的貢獻(xiàn)。待積當(dāng)量劑量

人體單次攝入放射性物質(zhì)后，某一器官或組織在50年內(nèi)將要受到的累積的劑量當(dāng)量。H50，T=HT（t）?dt

式中：

t=0是攝入時刻；t=0+50考慮劑量當(dāng)量累積50年；

HT（t）是在t時刻器官或組織T受到的劑量當(dāng)量率。3.5待積當(dāng)量劑量與待積有效劑量待積有效劑量

受到輻射照射的各器官或組織的待積劑量當(dāng)量H50，T經(jīng)WT加權(quán)處理后的總和被定義為待積有效劑量當(dāng)量，以符號H50，E表示，即：H50，E=WT?H50，T

它可用來預(yù)計(jì)個人因攝入放射性核素后，隨機(jī)性效應(yīng)發(fā)生的平均幾率。

3.6集體當(dāng)量劑量（S）在環(huán)境放射性中，人們經(jīng)常須對環(huán)境輻射給予某一群體的危害作出科學(xué)的評價。當(dāng)某一核設(shè)施向環(huán)境排放放射性廢物時，人們就要對排放的放射性三廢給公眾造成的劑量當(dāng)量作出估計(jì)，以評價該群體受影響的程度。須采用“集體當(dāng)量劑量”的概念來評估，其定義是：

式中，S為集體劑量當(dāng)量；Hi為受照群體第i組成員每人全身或者任一特定組織受到的平均劑量當(dāng)量；Pi為群體中第i組中的人數(shù)。由上式可見，輻射給予某一群體產(chǎn)生的效應(yīng)是各個單一組分所受的當(dāng)量劑量之總和。當(dāng)量劑量與集體當(dāng)量劑量的區(qū)別在于，前者用于單個生物體，后者則用于群體。集體劑量當(dāng)量的國際單位為人·希弗，符號為man·Sv。人類生活中的放射性4.1天然放射性天然放射性主要來自以下幾個方面：

—宇宙輻射

—陸地上的輻射源

—空氣中的放射性

—人體內(nèi)的放射性宇宙射線大氣層地面O2N2H2O3H14C7Be22Na天然輻射源照射世界平均輻射劑量值

輻

射

源

年

有

效

劑

量

mSv

平

均

值

典型范圍值

外照射

宇宙輻射直接電離輻射和光子

0.28（0.30）a

中子成分

0.10（0.08）宇生核素

0.01（0.01）

宇宙射線與宇生核素小計(jì)

0.390.3―1.0b

陸地外照射

室外

0.07（0.07）

室內(nèi)

0.41（0.39）

陸地外照射小計(jì)

0.480.3―0.6c

外照射

合

計(jì)

0.870.6―1.6（UNSCEAR(聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會

)2000）

天然輻射源照射世界平均輻射劑量值（續(xù)）

輻

射

源

年

有

效

劑

量

mSv

平

均

值

典型范圍值

內(nèi)照射

吸入內(nèi)照射

鈾、釷系列

0.006（0.01）

氡（222Rn）

1.15（1.2）

釷（220Rn）

0.10（0.07）

吸入內(nèi)照射小計(jì)

1.260.2―10d

食入內(nèi)照射

40K

0.17（0.17）

鈾和釷系

0.12（0.06）

食入內(nèi)照射小計(jì)

0.290.2―0.8e

內(nèi)照射合計(jì)

1.55總

計(jì)

2.41―10a..括號內(nèi)是UNSCEAR（聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會）1993年給出的估計(jì)值。b.從海平面到高海拔的地區(qū)的整個范圍。c.與土壤和建材中放射性核素的組成有關(guān)。d.與氡氣在室內(nèi)的積累有關(guān)。e.與食品和飲水中放射性核素的組成有關(guān)。在任何一個大的群體中，約65％的人預(yù)期年有效劑量在1-3mSv之間，約25％的人預(yù)期年有效劑量小于1mSv，而其余10％的人年有效劑量大于3mSv。個人劑量變化范圍很大。正常本底地區(qū)天然輻射源致人體的年有效劑量輻射來源年有效劑量,mSv

宇宙射線0.38宇生核素0.01陸地g外照射0.48陸地放射性核素內(nèi)照射(不包括氡)0.29氡及其子體1.25總計(jì)2.4世界天然輻射高本底地區(qū)（UNSCEAR2000）

國家地區(qū)區(qū)域特證近似人口空氣吸收劑量率a

（nGy?h-1）巴西GuarapariMineas

GeraisandGoiasPocosdeCaldasAraxa獨(dú)居石砂，沿海地區(qū)

火山侵入巖73000

35090～170（街道）90～90000（海灘）110～1300平均340平均2800中國廣東陽江獨(dú)居石微粒80000平均370埃及尼羅河三角洲獨(dú)居石砂20400法國中央?yún)^(qū)西南花崗巖,石砂鈾礦700000020～40010～10000印度克拉拉和馬德拉斯恒河三角洲獨(dú)居石砂，沿海地區(qū)200Km長，0.5Km寬1000000200～4000平均1800260～440

世界天然輻射高本底地區(qū)（續(xù)）國家地區(qū)區(qū)域特證近似人口空氣吸收劑量率a（nGy?h-1）伊朗

臘姆薩爾馬哈拉

泉水

200070～17000800～4000意大利

拉齊奧坎帕尼亞奧維多城南托斯卡納

火山土壤

5100000560000021000100000平均180平均200平均560150～200紐埃島

太平洋

火山土壤

4500最大1100瑞士

TessinAlps，Jura片磨巖土壤中226Ra300000100～200a包括宇宙輻射和陸地輻射地區(qū)年劑量（mGy）印度Kerrala邦28伊朗Ramsar

市6至360巴西EspiritoSanto0.9至35廣東陽江6福建鬼頭山區(qū)平均3.8最高120部分高本底地區(qū)我國部分γ輻射較高的地區(qū)地點(diǎn)面積

km2

陸地γ輻射劑量率

nGy·h-1土壤中天然放射性核素含量

Bq·kg-1原野道路室內(nèi)樣品點(diǎn)數(shù)均值點(diǎn)數(shù)均值點(diǎn)數(shù)均值數(shù)238U232Th226Ra40K河北駐馬店約2002（1）

209.2

2197.72279.34（3）

45.4174.244.3656.6福建鬼頭山232409.41（2）

432.113638693261253廣東陽江約50048138.851138.057255.6廣西花山-姑婆山約50017205.216278.2

170211184766四川降札溫泉6053940最高點(diǎn)6900最高點(diǎn)

8600（浴室）3000

1.6×1041562.0×104262注：（1）測量次數(shù)，所列數(shù)據(jù)為二次測量均值；（2）土壤采樣點(diǎn)的原野γ劑量率值；（3）包括了計(jì)馬石2個樣品和相鄰地區(qū)2個樣品；（4）地質(zhì)結(jié)構(gòu)：除降札溫泉為鈾礦礦脈外，其余均為燕山期花崗巖。高本底輻射地區(qū)流行病學(xué)調(diào)查印度南部沿海地區(qū)Kerala邦和TamilNadu邦土壤中有大量含釷的獨(dú)居石，空氣吸收劑量率為150~1000nGy/h，這里大約有7萬人居住，所接受的全身照射劑量率為430nGy/h或3.8mGy/年。當(dāng)?shù)鼐用裉剖暇C合癥和染色體畸變率增加。對印度不同城市外照射水平與癌癥的發(fā)生率進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果為負(fù)相關(guān)。巴西也發(fā)現(xiàn)一些高本底地區(qū)，如Guarapari鎮(zhèn)土壤中富含獨(dú)居石。該鎮(zhèn)有1.2萬人，街道空氣吸收劑量率為1~2μGy/h，海灘可達(dá)20μGy/h，居民接受陸地輻射的平均年劑量為6.4mSv，是全球平均本底值的6倍（不包括氡子體）。調(diào)查當(dāng)?shù)鼐用?00人，與對照人群相比較染色體畸變率增加。高本底輻射地區(qū)流行病學(xué)調(diào)查我國廣東省陽江市也屬于高本底地區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)由獨(dú)居石、花崗巖被沖刷沉積后形成，土壤中鈾、鐳、釷含量為對照地區(qū)的4~7倍；當(dāng)?shù)乜諝馕談┝柯蕿閷φ盏貐^(qū)的4倍。2次調(diào)查癌癥標(biāo)化死亡率（人/）分別為48.82和51.09，白血病為3.02和3.39，腫瘤死亡率稍低于對照地區(qū)，但差別無顯著意義。高本底地區(qū)兒童唐氏綜合癥為0.87‰，高于對照地區(qū)的0.18‰。居民外周血淋巴細(xì)胞染色體非穩(wěn)定性畸變頻率隨劑量增加而增長，DNA雙鏈斷裂（DSB）頻率增加，免疫功能測定高于對照地區(qū)。印度、巴西和中國高本底地區(qū)的研究結(jié)果表明，盡管高本底地區(qū)居民受到的照射劑量是對照居民的數(shù)倍，末梢血染色體畸變率增加，但是迄今并沒有看到高本底地區(qū)居民癌癥增加的證據(jù)。人們關(guān)注室內(nèi)氡濃度

根據(jù)2000年UNSCEAR估計(jì)，在世界“正常”本底地區(qū)每年由于吸入氡及其短壽命子體產(chǎn)生的輻射劑量約占人類所受全部天然輻射年有效劑量的一半（1.25mSv）。由于室內(nèi)氡濃度較高，人們在室內(nèi)停留時間比在室外長，因此對室內(nèi)氡及其子體的水平測量以及它們對健康的影響問題，越來越引起人們的關(guān)注。

資料全國政協(xié)科教文衛(wèi)體委員會、中國癌癥基金會編撰的《癌癥的科學(xué)與實(shí)踐》：最高發(fā)的癌癥依次為肺癌、乳腺癌和結(jié)直腸癌。我國癌癥死亡率已居死亡首位。死亡率最高的癌癥依次為肺癌、肝癌、胃癌、食管癌及結(jié)直腸癌。

北京每年新增2萬名癌癥患者（全國220萬）肺癌居第一，其次是結(jié)直腸癌和肝癌。

2004-2010《中國癌癥預(yù)防與控制規(guī)劃綱要》中，肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、結(jié)直腸癌、宮頸癌、乳腺癌和鼻咽癌被列為重點(diǎn)防治的癌癥。這8種癌癥死亡約占中國癌癥總死亡人數(shù)的80％以上。自上世紀(jì)70年代以來，癌癥死亡在我國一直呈持續(xù)增長趨勢。目前癌癥死亡已位居我國各類死因的第一位。如不加以控制，20年內(nèi)癌癥死亡人數(shù)將上升1倍。

2005年有60萬人死于肺癌，肺癌已成為我國致死率首位的惡性腫瘤。目前，北京的所有惡性腫瘤發(fā)病統(tǒng)計(jì)中，肺癌發(fā)病率和死亡率均居首位，同時，據(jù)全國腫瘤防治研究辦公室提供的數(shù)字，目前肺癌發(fā)病已普遍提前5至10歲。室內(nèi)瞬時氡濃度隨時間的變化

早晨（04：00－07：00）的氡濃度明顯高于一天中的其他時間，最高值在06：00前后。在83個小時的持續(xù)監(jiān)測中觀測到的最大濃度是最低濃度的5.6倍。在18：00－24：00期間氡濃度比較穩(wěn)定，且接近一天的平均值。室內(nèi)瞬時氡濃度隨大氣壓力的變化而變化，當(dāng)大氣壓力降低時，原來在土壤、建材等材料孔隙中的氡與外界大氣壓力于壓力平衡狀態(tài)的氡會大量釋放到室內(nèi)，引起室內(nèi)氡濃度的增加。大氣壓力下降1％時，大約會使室內(nèi)氡濃度增加1倍以上。

我國居室中氡濃度居室類型和范圍測量點(diǎn)數(shù)氡濃度Bq·m-3備注算術(shù)平均值最大值一般居室大陸*香港**全世界**6708

244130

1401200地下室*

8365824900包括地下商場和旅店等窯洞***

62144

698煤渣（灰）磚～150174*潘自強(qiáng)，輻射防護(hù)的現(xiàn)狀和未來，原子能出版社1997.**UNSCEAR2000***尚兵王作元高印平等，中國甘肅東部地區(qū)居民窯洞中的氡濃度輻射防護(hù)15(6)461，1995.資料：C-14的考古應(yīng)用

中子和大氣中的氮原子核發(fā)生碰撞，打出質(zhì)子。同時產(chǎn)生出碳-l4，碳-l4的半衰期是5568年。地球上的植物都要攝取以二氧化碳形式存在的碳元素，才得以不斷地同化、生長、繁殖下去。而地球上的動物又是靠著食取植物而生存的。因此，動植物體內(nèi)所含的碳-l4的濃度必然也是達(dá)到一定的平衡值。透過測定知道地球上的生物活體中所含的碳-l4濃度為16ppm。當(dāng)動植物體死亡以后，體內(nèi)碳-l4的濃度就要發(fā)生變化。因?yàn)樗c外界的交換完全隔絕，不再攝取二氧化碳?xì)怏w，也就不會再增加新的碳-14。相反，從這時起，生物體內(nèi)原先含有的碳-14的濃度卻要按照5568年的半衰期一半、一半地不斷減少下去。就是說，“歷史時鐘”的定時器這時已經(jīng)撥好了。透過測定碳-l4的濃度就可以進(jìn)行多種多樣的測定工作。比如，遠(yuǎn)古時代的木材、人體遺骨年代的測定，動植物化石或煤炭的年代測定等等。此外，古代發(fā)生的巨大地質(zhì)變化，例如火山爆發(fā)、大地震或山洪爆發(fā)等自然現(xiàn)象究竟是什么時代發(fā)生的？只需要找到當(dāng)時被埋沒的樹木等遺骸，透過類似的測定，就可以獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。由于碳-l4的半衰期是5568年，所以，上述方法適合于測定五百年以前到三萬年以內(nèi)的這一段時間。例如我國對樓蘭女尸、羅布泊紙的年代鑒定等就是采用的碳-l4。4.2人工放射性人工放射性主要來自以下幾個方面：

—醫(yī)療照射

—職業(yè)照射—公眾照射類型劑量水平(mSv)看電視每天2小時<0.01mSv/a夜光表0.02mSv/a乘飛機(jī)2000km0.005mSv/h眼鏡（局部）0.01～0.04mSv/a家用天然氣（局部）0.06～0.09mSv/a假牙（局部）1μSv/a吸煙每天20支（“釙彈”）0.5～1mSv/a診斷X射線人均年有效劑量0.3CT人均單次有效劑量8.6使用火力發(fā)電廠帶來的照射0.005核電站附近人均年有效劑量0.001-0.02核設(shè)施附近人均年有效劑量0.001-0.2人類生活方式對輻射水平的影響人工輻射源在人工輻射源中，對人類照射劑量貢獻(xiàn)最大的是醫(yī)療照射。醫(yī)療照射（X光拍片、CT檢查、牙科攝影、遠(yuǎn)距治療、近距治療、服用或注射放射性藥物等）核燃料循環(huán)（鈾礦開采、水冶、同位素分離、元件制造、反應(yīng)堆運(yùn)行、乏燃料處理）核技術(shù)應(yīng)用（射線探傷、測厚計(jì)、料位計(jì)、密度計(jì)、水份計(jì)、靜電消除器、倫琴熒光分析儀、消毒）其它人工輻射源：電視機(jī)、夜光表、熒光燈、眼鏡、假牙、香煙（釙彈）、燃煤等醫(yī)療輻射是最大的人工輻射來源；各種人工放射性核素，大約80％用于醫(yī)學(xué)目的。醫(yī)療輻射全世界醫(yī)用X射線檢查的頻率、有效劑量和集體劑量（1991-1996）

檢查每1000人口檢查次數(shù)每次檢查的有效劑量，mSv年集體劑量，人Sv

胸部X射線攝影870.1471200胸部X射線透視371.1234700腰椎151.8159000胸椎4.11.433400骨盆和腹部110.8353300上胃腸道133.7274000全世界醫(yī)用X射線檢查的頻率、有效劑量和集體劑量（1991-1996）（續(xù)）

檢查每1000人口檢查次數(shù)每次檢查的有效劑量，mSv

年集體劑量，人?Sv

下胃腸道3.46.4127000尿路造影3.83.781300CT168.6785000血管造影2.112143000介入程序0.842098000總計(jì)33023300001989在中國的醫(yī)學(xué)檢查所致的當(dāng)量劑量檢查類別人數(shù)（人/千人)一次檢查的劑量（mSv）皮膚劑量骨髓性腺有效劑量胸透64.310.40.27<0.010.29群檢4<0.010.15腹透（女性）70.170.13消化道6.051.66.060.667.53腰椎片4.032.51.822.982.67胸片4<0.010.07骨盆片1.311.01.043.051.63腹部平片1.422.11.630.101.37值得關(guān)注的是，近年來醫(yī)療照射癌癥危險的增加：已證實(shí)20世紀(jì)英國強(qiáng)直性脊柱炎X射線治療人群白血病、膀胱癌和脊髓癌癥增加；以色列兒童頭癬放射治療后，甲狀腺癌增加；子宮頸癌放射治療后，直腸、膀胱和胃癌以及白血病等二次原發(fā)癌的增加；對不滿20歲的乳腺癌高危婦女（具有家族遺傳史）慎用X射線進(jìn)行腫瘤篩查及其他胸透影像技術(shù)，應(yīng)采用其他方法進(jìn)行檢查。反應(yīng)堆運(yùn)行：大氣，Kr、Xe、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，3H和裂變產(chǎn)物。長壽命核素，3H、14C、85Kr、90Sr等，以及超鈾元素的同位素。后處理：核能生產(chǎn)所致居民人均年劑量當(dāng)量，美國、加拿大為310-8Sv，英國為2.510-6Sv公眾照射——核電站項(xiàng)目年份1980200021002500年核發(fā)電預(yù)計(jì)值[GW(e)]8010001000010000年集體有效劑量(人·Sv)5001000200000250000世界人口(109)4101010年人均當(dāng)量劑量(mSv)0.112025占天然輻射源平均暴露量的百分?jǐn)?shù)(％)0.0050.0511核電力生產(chǎn)持續(xù)到2500年時的年人均當(dāng)量劑量預(yù)計(jì)值放射性落下灰局部沉降帶狀沉降全球性沉降（含200多種放射性物質(zhì)）外照射：137Cs、95Zr、106Ru、140Ba等；內(nèi)照射：14C、137Cs、3H、131I、239Pu、240Pu、241Pu等。公眾照射——核爆炸各國大氣層核爆炸次數(shù)和核爆炸當(dāng)量年份國家試驗(yàn)次數(shù)爆炸當(dāng)量，Mt1945～19621949～19621952～19581960～19741964～1980美國蘇聯(lián)英國法國中國193142214522138.6357.516.711.920.7合計(jì)423545.4當(dāng)量這個詞的歷史不是很悠久，人們使用這個詞的歷史只有幾十年。原子彈氫彈等核彈誕生后，鑒于其威力極為巨大,為描述其威力,科學(xué)家就將其威力與TNT炸藥的威力相比較來表示。這顆原子彈爆炸的威力與多少噸TNT炸藥爆炸的威力相等，就說這顆原子彈的威力為多少TNT當(dāng)量。即1萬噸當(dāng)量的原子彈的威力就相當(dāng)于1萬噸TNT炸藥的威力。人類歷史上爆炸過的單枚威力最大的核彈是蘇聯(lián)1961年在新地島試驗(yàn)的超級氫彈，爆炸當(dāng)量達(dá)5800萬噸TNT當(dāng)量。其實(shí)當(dāng)時，蘇美均已具備制造億噸級當(dāng)量核彈的能力。

大氣層核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性核素的平均年有效劑量μSv

（UNSCEAR2000）

年度北半球南半球外照射食入★吸入總和外照射食入★吸入總和1945-19993825311641076115178353282000-2099124141264311261572100-21991251633.150532000-∞

1.4218021810.3218021801945-∞52029001643580149253035