輻射及其防護
廣義的輻射指的是能量以波或粒子方式進(jìn)行的一種傳送,能量從輻射源向外所有方向直線(xiàn)放射。輻射依其能量的高低及電離物質(zhì)的能力分為電離輻射和非電離輻射,我們這里討論的是電離輻射。電離輻射可以將原子或分子電離化,主要有三種:α、β及γ輻射。人類(lèi)一直生活在有輻射的環(huán)境中,可以說(shuō)輻射無(wú)處不在,我們的食物、房屋、天空、大地、山水草木乃至人體本身都存在著(zhù)輻射。
從輻射的來(lái)源看,輻射分為天然輻射和人工輻射兩種。天然輻射包括宇宙射線(xiàn)、地球中自然存在的放射性核素(主要包括三個(gè)“天然放射性衰變系”)的輻射,以及人體內存在的放射性核素(主要是鉀–40)產(chǎn)生的輻射。天然輻射叫做“天然本底”或“本底”。人工輻射是由人工輻射源產(chǎn)生的輻射,包括核工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生、使用以及向環(huán)境中排放的放射性物質(zhì)的輻射核電廠(chǎng);核應用技術(shù)中使用的放射性核素及加速器產(chǎn)生的射線(xiàn),特別是醫學(xué)診斷和治療方面的輻射(如醫用X光透視技術(shù));大氣核武器試驗沉降物的輻射等。人工輻射中居首位的是醫療輻射。
天然輻射所占比例比人工輻射高得多。輻射引起的人的生物效應用“劑量”表示。劑量的單位是希沃特(Sv),1希沃特的千分之一叫毫希沃特(mSv)。人類(lèi)所受輻射照射的集體劑量中,92%來(lái)自天然本底輻射,7%來(lái)自醫療,僅有1%是由其他人工輻射引起的。日常生活中的輻射劑量當量見(jiàn)圖1所示。
輻射防護是研究保護人類(lèi)和其他生物種群免受或少受輻射危害的應用性學(xué)科。
人體所受的輻射分為外部輻射(稱(chēng)為外照射)和內部照射(稱(chēng)為內照射)兩種。外照射主要是由體外輻射源發(fā)出的γ射線(xiàn)、X射線(xiàn)、中子等引起的。內照射則是由以各種方式進(jìn)入人體內的α粒子源、β粒子源、γ射線(xiàn)源或中子源引起的。這些輻射源都是放射性物質(zhì),它們可通過(guò)消化系統(食入)、呼吸系統(吸入)、血液(如皮膚傷口)進(jìn)入人體。不同的放射性核素對人體的毒性不同,人體不同的組織器官對輻射敏感性不同,肌肉組織的輻射敏感性最低。不同的放射性核素積累在人體的不同器官中,如放射性碘積累在甲狀腺中,放射性鍶積累在骨骼中等等。當核電廠(chǎng)發(fā)生重大的反射性泄露事故時(shí),周?chē)用窨煞糜煞€定的碘化鉀做成的碘片,成人每天服一片,不超過(guò)十天,其作用就是使穩定性碘先積累在甲狀腺中,防止放射性碘(主要是碘–131)積累在甲狀腺造成危害。少量的輻射對人體沒(méi)有危害,國際上公認的輻射生物效應是:一次受照射劑量小于1毫希沃特時(shí)對人體無(wú)影響。全身受輻射的輻射劑量達到7000-10000毫希沃特時(shí)將導致死亡。
由放射性元素衰變產(chǎn)生的α、β、γ三種射線(xiàn)中,α射線(xiàn)穿透性最弱,用一張紙就可以擋住,也無(wú)法穿透人的皮膚,基本上不用考慮它所造成的外照射;γ射線(xiàn)的穿透性最強,要用很厚的混凝土才能擋住,對γ射線(xiàn)最好的防護材料是密度很大的物質(zhì),例如鉛;β射線(xiàn)的穿透能力介于二者之間,用幾毫米的鋁片可以擋住。而這三種射線(xiàn)中α射線(xiàn)的電離能力最強,應防止α射線(xiàn)源進(jìn)入人體內引起內照射。
人們在對輻射產(chǎn)生健康危害的機理進(jìn)行大量的理論和實(shí)驗研究的基礎上,建立了有效的輻射防護體系,并不斷加以發(fā)展和完善。目前,國際上普遍采用的輻射防護的三個(gè)原則是:實(shí)踐的正當性,防護水平的最優(yōu)化和個(gè)人劑量限值。實(shí)踐的正當性要求任何伴有輻射的實(shí)踐所帶來(lái)的利益應當大于其可能產(chǎn)生的危害;防護水平的最優(yōu)化是指在綜合考慮社會(huì )和經(jīng)濟等因素之后,將輻射危害保持在合理可行、盡量低的水平上;而規定個(gè)人劑量限值的目的則是為了保證社會(huì )的每個(gè)成員都不會(huì )受到不合理的輻射照射。從事與輻射有關(guān)的工作的人員(例如從事核醫學(xué)診斷和治療的醫生,核電廠(chǎng)工作人員等)受到的輻射叫職業(yè)照射。國際基本安全標準規定公眾受照射的個(gè)人劑量限值為每年1毫希沃特,而受職業(yè)照射的個(gè)人劑量限值為每年20毫希沃特。為什么職業(yè)照射限值會(huì )比公眾照射的限制高許多呢?有些人甚至因此認為這種職業(yè)是高危險職業(yè),其實(shí)不是這樣的。職業(yè)人員的限值比公眾限值高最主要原因是職業(yè)人員受過(guò)專(zhuān)業(yè)的輻射防護培訓,可以通過(guò)定期體檢和修養的方式使得隨機性效應產(chǎn)生的受傷機體組織得到及時(shí)的恢復。
核能發(fā)電是核能和平利用的主要方式。在正常運行情況下,核電廠(chǎng)對周?chē)姰a(chǎn)生的輻射劑量遠遠低于天然本底的輻射水平。我國國家核安全法規要求核電廠(chǎng)在正常運行工況下對周?chē)姰a(chǎn)生的年輻射劑量不得超過(guò)0.25毫希沃特,而核電廠(chǎng)實(shí)際產(chǎn)生的輻射劑量遠遠低于這個(gè)限值。大量的研究和調查數據表明,核電廠(chǎng)對公眾健康的影響遠遠低于人們日常生活中所經(jīng)常遇到的一些健康風(fēng)險,如坐飛機,吸煙,醫學(xué)X射線(xiàn)檢查等。例如,浙江秦山地區居民的天然本底是0.24毫希沃特/年,而一座百萬(wàn)千瓦級核電廠(chǎng)周?chē)木用褚蚝穗姀S(chǎng)運行而增加的的輻照劑量?jì)H為0.048毫希沃特/年,與每天吸一支香煙的劑量相當,或與在高空坐5小時(shí)飛機受到的輻射劑量相當,或相當于做一次X射線(xiàn)胸透。據統計資料,一個(gè)人的壽命按60歲算,每天吸一包煙會(huì )減壽7年,而在一座百萬(wàn)千瓦級核電廠(chǎng)工作人員接受核輻射僅會(huì )減壽24秒。
輻射防護分為外照射的防護和內照射的防護兩類(lèi)。對于外照射的防護,可采用時(shí)間防護、距離防護和屏蔽防護三種方法,即縮短受照時(shí)間,增大與輻射源的距離,在人與輻射源之間增加防護屏蔽。內照射的防護除了采用濕式操作外,主要是進(jìn)行封閉,一是把操作的放射性物質(zhì)限制在密封設備內,二是在產(chǎn)生氣體和微塵的工作場(chǎng)所把人體部分或全部封閉起來(lái),如戴防護面具、穿氣衣等,并進(jìn)行通風(fēng)換氣。為了防止放射性物質(zhì)進(jìn)入人體內,要養成有利于避免個(gè)人污染的習慣,如不隨手觸摸設備,在指定地點(diǎn)收集防護用品,不隨意丟棄用過(guò)的防護用品等。(作者:馬栩泉)
?。ū疚膩?lái)源:中國核學(xué)會(huì ))