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假如辐射造成的损伤是严重的并且是大量的(短时间内的大剂量照射),就会损害全部细胞,表现出辐射的危害性。
受到大剂量辐射照射的生物体(如人体等),由于细胞被杀死或受到损伤,最终会出现一些病症的现象。
核技术应用与辐射防护,4.1.3辐射的生物效应,躯体效应,遗传效应,近期效应,远期效应,确定效应,随机效应,按效应出现的个体分,按效应出现的早晚分,按效应的发生与剂量关系分,核技术应用与辐射防护,表4-1各类辐射生物效应之间的关系,核技术应用与辐射防护,1躯体效应与遗传效应出现在受照射者本身上的效应称为躯体效应。
以人体为例,其包括躯体细胞和生殖细胞两类细胞,除生殖器官外,人体的其余组织和器官都是由躯体细胞组成的,而躯体效应的本质是辐射对躯体细胞的损伤,当被损伤的躯体细胞达到一定数量时,就会导致人体器官组织发生病变,最终可能导致人体死亡。
躯体细胞一旦死亡,损伤的细胞也随之消失,不会转移到下一代。
核技术应用与辐射防护,核技术应用与辐射防护,表4-2射线外照射对人体的影响,核技术应用与辐射防护,核技术应用与辐射防护,在辐射或其他外界因素的影响下,可导致遗传基因发生突变,出现在受照者后裔身上的效应称为遗传效应。
当生殖细胞中的DNA受到损伤时,后代继承母体改变了的基因,导致有缺陷的后代。
由于突变率与吸收剂量成正比,因此一定要避免大剂量照射。
核技术应用与辐射防护,2必然性效应与随机性效应必然性效应(亦称确定性效应)有吸收剂量阈值,达到或超过某一数值才会发生,在吸收剂量阈值之下不会发生,并且严重程度与吸收剂量大小有关。
辐射诱发白内障有明显的吸收剂量阈值,对X射线或射线,急性照射吸收剂量2Gy以上会引起眼晶体混浊,5Gy以上可引起白内障,中子对眼晶体的损伤比X射线和射线高510倍。
核技术应用与辐射防护,随机性效应是指辐射生物效应的发生没有吸收剂量阈值,只要受到照射就有发生的可能,发生的概率与吸收剂量大小有关,严重程度与吸收剂量大小无关。
辐射致癌和辐射致遗传疾病均属于随机性效应。
核技术应用与辐射防护,3近期效应和远期效应在受到辐射照射后60天内出现变化叫近期效应;
在受照射后几个月、几年或更长时间才出现变化叫远期效应。
远期效应可发生在急性损伤已恢复的成员和长期受小剂量照射的慢性损伤成员中,可以出现在受照射者身上,也可出现在他们的后代身上。
核技术应用与辐射防护,4.1.4辐射生物效应的影响因素,与辐射有关的因素,与机体有关的因素,射线种类和照射方式,吸收剂量和吸收剂量率,分次照射和时间间隔,照射部位和面积,个体的放射敏感性,不同器官、组织和细胞的放射敏感性,核技术应用与辐射防护,不同种类的射线,其电离能力和穿透能力不同,所以引起的生物效应也不同。
射线的电离能力和穿透能力可以用辐射化学产额(G)和传能线密度(LET)表示。
辐射化学产额:
每吸收100eV能量所转换或产生的分子、原子、离子或自由基的数目,反映辐射化学过程的效率。
传能线密度:
射线粒子穿过单位长度物质的能量损失,大小为dE/dx,通常以eV/cm为单位。
核技术应用与辐射防护,粒子电荷较高、移动较慢、射程较短,所以很容易被物质吸收,外照射意义不大,仅能损伤机体的表皮。
但当放射射线的核素进入体内时,则因电离能力强,对机体损伤远大于X、射线,就内照射而言,其危害性最大。
X、射线其电离能力弱而穿透力大,能够贯穿机体组织,通过间接电离作用在射程的末端发生极高的电离密度,对深部组织作用大,从外照射角度看,辐射生物效应大。
相比X、射线,中子具有更大的穿透能力,并能与物质原子核发生作用,因此危害更大。
核技术应用与辐射防护,辐射生物效应与照射量大小密切相关,总的规律是照射量愈大,生物体的吸收剂量就越大,生物效应愈显著。
一般认为,人受0.250.5Gy照射,仅出现轻度的血像变化,很快可恢复,不发生明显的病理改变,但1Gy以上的照射可产生不同程度的急性放射病。
在一定的剂量范围内,高剂量率照射比低剂量率照射的生物效应强。
例如,每日550mGy的照射,即使长期累积,也只能导致慢性放射病的发生,而当剂量率达到每分钟50100mGy,则有可能引起急性放射病,其严重程度随剂量率增大而加重。
因此,引起急性放射损伤必须要有一定的剂量率阈值。
核技术应用与辐射防护,在总的吸收剂量相同的情况下,分次给予照射,其生物效应低于一次照射的效应,分次愈多,各次间隔时间愈久,则生物效应愈小。
核技术应用与辐射防护,机体受照射的部位对生物效应有明显的影响。
当吸收剂量和吸收剂量率相同时,腹部照射的后果最严重,其次为盆腔、头颈、胸部及四肢。
当照射的其他条件相同时,受照射面积愈大,生物效应愈明显。
因此,在临床放射治疗中,一般都将辐射源缩至尽可能小的范围,并且采用分次照射以减少每次剂量。
这样就可降低正常组织的辐射损伤效应,以达到对局部肿瘤尽可能大的杀伤。
核技术应用与辐射防护,个体的放射敏感性受年龄、性别、生理和健康状况等因素的影响。
幼儿和老人比壮年更为敏感,妊娠、慢性疾病、过冷、过热、饥饿、体力负荷较大或较重的外伤等都可能使放射敏感性增强。
核技术应用与辐射防护,成年机体的各种细胞的放射敏感性与功能状态有密切关系,总的规律是细胞的分裂活动越旺盛,其敏感性越高。
淋巴组织、胸腺、骨髓组织、胃肠上皮、性腺、胚胎组织等属于高度敏感组织;
感觉器官、皮肤上皮、唾液腺、肾、肝、肺等为中等敏感组织;
中枢神经系统、内分泌腺、心脏等属于轻度敏感组织;
肌肉组织、软骨和骨组织、结缔组织等为不敏感组织。
核技术应用与辐射防护,4.1.5核辐射事故及举例1核辐射事故概述定义:
核辐射事故通常是指由于失去控制的放射性物质或电离辐射设备产生的辐射照射,造成人员伤亡、环境污染以及经济损失等方面的事故。
核技术应用与辐射防护,核辐射事故的类型按发生的原因可划分为责任事故、技术事故和其他事故等;
按性质可划分为超剂量照射事故、表面污染事故、丢失放射性物质事故、超临界事故和放射性泄漏事故等;
按发生的范围可划分为管辖区内事故和管辖区外事故。
可能发生的核辐射事故核设施事故、核技术应用中的事故、放射性物质运输中的事故、放射性伴生矿事故、其他国家和地区发生的事故、用核反应堆作动力的航空、航天器坠落事故等。
核技术应用与辐射防护,核辐射事故分级为了便于管理,中华人民共和国国务院449号令放射性同位素与射线装置安全与防护条例将核辐射事故按事故的性质、严重程度、可控性和影响范围分为4级,如表4-3所示。
表4-3核辐射事故管理分级,核技术应用与辐射防护,2核辐射事故举例,例1:
切尔诺贝利核电厂事故例2:
2000年埃及重大辐射致死事故例3:
山西省忻州特大辐射致死事故,核技术应用与辐射防护,切尔诺贝利核电站所使用的反应堆,切尔诺贝利核电站石墨慢化压力管式沸水堆,核技术应用与辐射防护,切尔诺贝利核电站堆顶图及该核电站位置,RBMK-1000反应堆大厅堆顶图及切尔诺贝利核电站位置,核技术应用与辐射防护,1986年4月26日,在人类历史上永远是一个黑色的日子。
那天夜里,切尔诺贝利核电站8号涡轮机正进行一次年度计划停堆检修的惯例试验,模拟在外接电源被意外切断时,试验涡轮机剩余的惯性能量能否继续驱动水循环泵,直到柴油发电机组接替。
作为准备工作的一部分,操作人员切断了一系列包括自动运行断路安全机构在内的重要控制系统。
就在试验进行之中,一个系统错误导致的多米诺效应引起功率急剧上升,触发了巨大的蒸汽爆炸,将1000吨的核反应堆的顶盖迅速变成无数碎片,冲上天空。
高达2000的烈焰吞噬着机房,熔化了粗大的钢架。
携带着高放射性物质的水蒸气和尘埃随着浓烟升腾、弥漫,遮天蔽日。
大量的放射性物质向环境释放。
周围5万多平方公里土地受到直接污染,320多万人受到核辐射侵害。
例1:
切尔诺贝利核电厂事故,核技术应用与辐射防护,时至今日,在白俄罗斯、俄罗斯联邦和乌克兰,切尔诺贝利事故所致的放射污染的后果仍非常明显,例如,甲状腺癌、因食用受污染食品而导致体内辐照、事故导致的心理影响以及其他健康问题。
在乌克兰大约110万人的病因与切尔诺贝利相联。
多数乌克兰的孩子同时会遭受两到三倍的慢性病症,因为他们的免疫系统非常脆弱。
婴儿的死亡率以及畸形胎儿在污染的区域明显上升。
专家预计,切尔诺贝利核事故还会在未来10万年里仍将对人类构成威胁。
切尔诺贝利核电厂事故,核技术应用与辐射防护,切尔诺贝利核电站事故,住户撤离后室内凌乱的景象,救援结束后,被弃置的直升机和其他设备,核技术应用与辐射防护,切尔诺贝利核电站事故,无人区景象,事故中的幸存者,核技术应用与辐射防护,例2:
2000年埃及重大辐射致死事故,米特哈尔法(MeetHalfa)村位于埃及首都开罗以北5km,2000年5月5日村民哈桑把1个工业探伤用的放射源当作贵金属捡回家。
这个圆柱形辐射物长约18cm,直径4mm,属于检查管道焊接是否严密的一种仪器中的1个部件,为一家管道焊接检测公司工作的操作员丢失了一段时间。
该放射源造成3死4伤的严重后果,引起米特哈尔法村民极度恐慌,为躲避灾难,纷纷外逃。
这一事件的发生暴露出了埃及在辐射物进口、使用、报废等管理方面存在的严重漏洞。
当时,埃及负责辐射物管理的有两个部门:
卫生部和原子能机构。
包括这次辐射事件中的铱-192在内的封闭性辐射物质,其管理权归卫生部;
而开放性辐射物质的管理权则归原子能机构。
这种“双轨现象”使管理上出现了漏洞,致使米特哈尔法的悲剧发生。
核技术应用与辐射防护,例3:
山西省忻州特大辐射致死事故1992年11月19日,山西省忻州市一位农民张某在忻州地区环境检测站宿舍工地干活,捡到一个亮晶晶的小东西,便放进了上衣口袋里,几小时后,便出现了恶心、呕吐等症状。
十几天后,他便不明不白地死去。
没过几天,在他生病期间照顾他的父亲和弟弟也得了同样的“病”而相继去世,妻子也病得不轻。
后来经过医务工作者的调查,才找到了真正的病因,那个亮晶晶
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