輻射及其防護(hù)
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。人類一直生活在有輻射的環(huán)境中,可以說輻射無處不在,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輻射。
從輻射的來源看,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、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(nèi)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;核應(yīng)用技術(shù)中使用的放射性核素及加速器產(chǎn)生的射線,特別是醫(yī)學(xué)診斷和治療方面的輻射(如醫(yī)用X光透視技術(shù));大氣核武器試驗(yàn)沉降物的輻射等。人工輻射中居首位的是醫(yī)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(yīng)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)。人類所受輻射照射的集體劑量中,92%來自天然本底輻射,7%來自醫(yī)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(dāng)量見圖1所示。
輻射防護(hù)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。
人體所受的輻射分為外部輻射(稱為外照射)和內(nèi)部照射(稱為內(nèi)照射)兩種。外照射主要是由體外輻射源發(fā)出的γ射線、X射線、中子等引起的。內(nèi)照射則是由以各種方式進(jìn)入人體內(nèi)的α粒子源、β粒子源、γ射線源或中子源引起的。這些輻射源都是放射性物質(zhì),它們可通過消化系統(tǒng)(食入)、呼吸系統(tǒng)(吸入)、血液(如皮膚傷口)進(jìn)入人體。不同的放射性核素對(duì)人體的毒性不同,人體不同的組織器官對(duì)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(dāng)核電廠發(fā)生重大的反射性泄露事故時(shí),周圍居民可服用由穩(wěn)定的碘化鉀做成的碘片,成人每天服一片,不超過十天,其作用就是使穩(wěn)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(duì)人體沒有危害,國際上公認(rèn)的輻射生物效應(yīng)是:一次受照射劑量小于1毫希沃特時(shí)對(duì)人體無影響。全身受輻射的輻射劑量達(dá)到7000-10000毫希沃特時(shí)將導(dǎo)致死亡。
由放射性元素衰變產(chǎn)生的α、β、γ三種射線中,α射線穿透性最弱,用一張紙就可以擋住,也無法穿透人的皮膚,基本上不用考慮它所造成的外照射;γ射線的穿透性最強(qiáng),要用很厚的混凝土才能擋住,對(duì)γ射線最好的防護(hù)材料是密度很大的物質(zhì),例如鉛;β射線的穿透能力介于二者之間,用幾毫米的鋁片可以擋住。而這三種射線中α射線的電離能力最強(qiáng),應(yīng)防止α射線源進(jìn)入人體內(nèi)引起內(nèi)照射。
人們在對(duì)輻射產(chǎn)生健康危害的機(jī)理進(jìn)行大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,建立了有效的輻射防護(hù)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(hù)的三個(gè)原則是:實(shí)踐的正當(dāng)性,防護(hù)水平的最優(yōu)化和個(gè)人劑量限值。實(shí)踐的正當(dāng)性要求任何伴有輻射的實(shí)踐所帶來的利益應(yīng)當(dāng)大于其可能產(chǎn)生的危害;防護(hù)水平的最優(yōu)化是指在綜合考慮社會(huì)和經(jīng)濟(jì)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(guī)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(yī)學(xué)診斷和治療的醫(yī)生,核電廠工作人員等)受到的輻射叫職業(yè)照射。國際基本安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(rèn)為這種職業(yè)是高危險(xiǎn)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)人員受過專業(yè)的輻射防護(hù)培訓(xùn),可以通過定期體檢和修養(yǎng)的方式使得隨機(jī)性效應(yīng)產(chǎn)生的受傷機(jī)體組織得到及時(shí)的恢復(fù)。
核能發(fā)電是核能和平利用的主要方式。在正常運(yùn)行情況下,核電廠對(duì)周圍公眾產(chǎn)生的輻射劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于天然本底的輻射水平。我國國家核安全法規(guī)要求核電廠在正常運(yùn)行工況下對(duì)周圍公眾產(chǎn)生的年輻射劑量不得超過0.25毫希沃特,而核電廠實(shí)際產(chǎn)生的輻射劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)限值。大量的研究和調(diào)查數(shù)據(jù)表明,核電廠對(duì)公眾健康的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人們?nèi)粘I钪兴?jīng)常遇到的一些健康風(fēng)險(xiǎn),如坐飛機(jī),吸煙,醫(yī)學(xué)X射線檢查等。例如,浙江秦山地區(qū)居民的天然本底是0.24毫希沃特/年,而一座百萬千瓦級(jí)核電廠周圍的居民因核電廠運(yùn)行而增加的的輻照劑量僅為0.048毫希沃特/年,與每天吸一支香煙的劑量相當(dāng),或與在高空坐5小時(shí)飛機(jī)受到的輻射劑量相當(dāng),或相當(dāng)于做一次X射線胸透。據(jù)統(tǒng)計(jì)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,而在一座百萬千瓦級(jí)核電廠工作人員接受核輻射僅會(huì)減壽24秒。
輻射防護(hù)分為外照射的防護(hù)和內(nèi)照射的防護(hù)兩類。對(duì)于外照射的防護(hù),可采用時(shí)間防護(hù)、距離防護(hù)和屏蔽防護(hù)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(hù)屏蔽。內(nèi)照射的防護(hù)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(shè)備內(nèi),二是在產(chǎn)生氣體和微塵的工作場所把人體部分或全部封閉起來,如戴防護(hù)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(nèi),要養(yǎng)成有利于避免個(gè)人污染的習(xí)慣,如不隨手觸摸設(shè)備,在指定地點(diǎn)收集防護(hù)用品,不隨意丟棄用過的防護(hù)用品等。(作者:馬栩泉)
(本文來源:中國核學(xué)會(huì))