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1 認識輻射及輻射安全

2 綱要 1. 認識輻射 2. 輻射的生物效應

3 輻射 ( 放射線 ) 發現史 德國物理學家倫琴發現 X 光 法國物理學家貝克發現阿伐 貝他 加馬射線 居里夫人自天然鈾礦尋得釙與鐳二種放射性元素 拉塞福發現放射性元素 釷 查兌克發現中子 利用鈷六十治療癌症首先被引用

4 原子模型 原子核 質子 ( 正電 ) 中子 ( 中性 ) 電子 ( 負電, 軌道運動 ) Z = 原子序 = 質子個數 = 電子個數 A = 質量數 = 質子個數 + 中子個數

5 原子輻射與核輻射核輻射原子輻射與核輻射 核輻射核輻射核輻射原子輻射原子輻射原子輻射原子輻射阿伐粒子 ( 二質子與二中子 ) 貝他粒子 ( 正電子或負電子 ) 加馬射線 ( 電磁波 ) 中子 X 射線 ( 電磁波 ) 電子 ( 負電子 )

6 游離輻射 核輻射的能量在百萬電子伏特 (MeV MeV) 的範圍 ; 原子輻射的能量在仟電子伏特 (kev kev) 的範圍 這些輻射因能游離物質之分子, 產生正負離子對, 故稱為游離輻射游離輻射 游離輻射照射人體, 與細胞中的重要分子 ( 如 DNA) 作用, 可使分子鍵斷裂, 引起生物效應

7 輻射與 DNA 的作用 輻射 直接作用 間接作用 輻射

8 游離輻射的特性 游離輻射, 隨時隨地都存在, 但因我們察覺不到, 所以沒有警覺, 等到身體受害, 可能已經為時過晚 雖然輻射可能引起健康危害, 但也不必過分擔心 流行病學的研究顯示, 高劑量的輻射對人體是有害的, 但低劑量的輻射 ( 天然背景輻射的變化範圍 ), 則對人體無害或風險甚低

9 活度 (A) 與衰變常數 (λ) N dn 發生衰變的機率 = dn/n λ = 發生衰變的機率單位時間 = dn / t N d N-dN N( t) = N(0)e -λt 活度 : 每秒原子核衰變的個數 A(t) = λ N(t) = λ N(0) e -λ t = A(0) e -λt

10 放射性同位數經過衰變, 其原子個數變為原來一半所需的時間, 稱為半衰期半衰期

11 相對生物效應 (Relative Biological Effectiveness) A 輻射 B 輻射 輻射 (250keV 之 X-ray) 吸收劑量 : D A D 250 相同生物效應 數量 : 吸收劑量 (D) 品質 : 相對生物效應 (RBE) RBE=D 250 / D A

12 輻射的健康效應 機率效應 ( 癌病 遺傳效應等 ) 效應發生的機率 ( 風險 ) 與劑量呈正比 ; 效應的嚴重程度與劑量無關 ; 沒有低限劑量 非機率效應 ( 皮膚紅斑 白內障等 ) 效應的嚴重程度與劑量呈正比 ; 有低限劑量 當劑量小於低限劑量時, 效應不會發生 ; 當劑量大於低限劑量時, 效應確定發生

13 輻射健康效應 淺部組織 cm 淺部組織器官 ( 皮膚及水晶體等 ) 以非機率效應為防護重點 角質層 cm 深部組織 > 1 cm 深部組織器官 ( 紅骨髓及生殖腺等 ) 以機率效應為防護重點

14 輻射急性效應 致死劑量 (Lethal Dose), LD 接受曝露後 T 天, 造成曝露群體中 50% 死亡的全身急性劑量稱為 LD 50/T 劑量 如 : LD 50/30 表示接受這個劑量的人, 在 30 天內會有一半的人死亡 ( 約 5 Sv)

15 早期效應 輻射急性效應 接受急性輻射曝露的早期效應和血液有關 急性劑量 3 Sv 後的血球數變化

16 沒有顯著的效應 非機率效應 ( 急性效應 ) 輕微的血液異常 0~0.5 Sv 0.5~1 Sv 5~50% 的患者在 3 小時內嘔吐, 有倦怠和失去胃口的現象, 中度的血液變化 ; 可在數週內復原 1~2 Sv 2~6 Sv 1 小時內嘔吐, 嚴重血液變化 出血 脫髮, 約 80%~100 % 的患者在 2 個月內死亡, 生存者需要一段很長的時間復原 6~10 Sv 大於 3 西弗以上,2 小 時以內嘔吐, 嚴重 血液變化及出血, 兩週後脫 20~100% 髮, 在 1 個月至 1 年之間復原

17 後期效應 1. 癌症 2. 白內障 3. 不孕症 4. 突變 5. 萎縮效應 6. 壽命減短 輻射急性效應 ( 當劑量小於 1 西弗時, 發生白血病的機率與正常人無顯著差別 ) ( 當劑量小於 2 西弗時不會發生 ) γ 射線對人體生殖腺的可能效應 劑量 (Gy) 可能效應 短期的不孕 1 至 2 年不孕大部分的人永遠不孕所有的人永遠不孕

18 輻射急性效應 後期效應 1. 癌症 2. 白內障 3. 不孕症 ( 當急性劑量在 0.2 西弗到 2 西弗之間 4. 突變時, 突變的機率是正常情況的 2 倍 ) 5. 萎縮效應 ( 大劑量對組織器官的傷害, 造成 6. 壽命減短新陳代謝失常 )

19 放射性射源的分類 密封射源 : 固態射源, 用較堅固的保護層密封, 僅利用其外洩的輻射 非密封射源 : 液態或氣態射源常不加密封而直接使用為示蹤劑 ( 短半衰期 低活度 ) 非密封射源不用時為密封, 使用時再打開密封容器 使用此種放射源的工作稱為非密封型放射性操作非密封型放射性操作

20 體外曝露 α 粒子 密封射源密封射源中子密封射源密封射源輻射源在身體外面 x 射線 χ 射線中子 β 粒子 輻射源在身體外面, 輻射由體外射入身體

21 體內曝露 空浮微粒 呼吸飲食 非密封射源 溶入飲水 輻射源污染體內, 輻射由體內射入組織器官

22 體外防護 簡易的輻射防護方法 體內防護設法防止放射性物質進入人體 (1) 遠離輻射源 ( 輻射劑量與距離平方成反比 戴呼吸防護面具 穿著防護衣避免接觸污染 工作後 吃東西前要洗手 (2) 減少輻射照射時間 (3) 加屏蔽阻擋輻射 戴防護手套避免接觸污染 工作區禁止吸煙及飲食

23 α 粒子的屏蔽考量 穿透力極弱 ( 射程很短 ), 只會在人體表皮之角質層 ( 死組織層 ) 造成劑量, 故不構成健康威脅 可不必考慮屏蔽 應小心防護 α 粒子進入體內 (Q=20 Q=20)

24 β 粒子屏蔽考量 穿透力雖較 α 強, 但射程仍屬短, 只會在人體淺部組織 ( 皮膚 水晶體 ) 造成劑量, 非機率效應比機率效應重要 β 粒子之屏蔽物質及厚度, 決定於 : 屏蔽物質的原子序原子序必須很必須很小, 以減少制動輻射的產生 屏蔽物質的厚度厚度必須必須大於 β 粒子的最大射程, 以完全阻擋 β 粒子

25 高能量 高通量高通量 β 粒子的屏蔽 β 粒子 低原子序低原子序低原子序低原子序高原子序高原子序高原子序粒子的屏蔽高原子序f Z = E f=β 粒子轉換成制動輻射的分數 E 0= β 粒子之最大能量 (MeV) Z= 物質之原子序 低原子序物質的厚度必須大於 β 粒子的射程, 以完全吸收 β 粒子, 並減少制動輻射的產生量 高原子序物質可有效衰減所產生之制動輻射的量

26 光子屏蔽考量 光子 (γ 或 X 射線 ) 穿透力很強, 找不到能完全將其阻擋的材料 衰減光子, 以密度較高的物質為佳 ( 密度較高, 每單位體積內的電子數較多 ) 例 : 鉛的密度比水大, 故光子能夠穿透鉛的數目遠比水少, 因此鉛的屏蔽效果比水好 屏蔽物質的原子序愈大原子序愈大 密度愈大, 屏蔽效果愈好 ( 鉛 鐵 混凝土等是良好的屏蔽材料 )

27 光子屏蔽考量 半值層 (HVL)- 衰減輻射強度至原來一半所需的屏蔽厚度 針對鈷六十而言,HVL( 鉛 )=1.2 cm, HVL( 混凝土 )=6.2 cm HVL HVL 經過 N 個半值層, 輻射強度衰減至原來的 (0.5) N

28 常用來偵測輻射的儀器 熱發光劑量計 手足偵檢器 劑量筆 輻射偵測的分類 碘化鈉偵檢器或蓋格管 輻射偵測的結果, 常因使用之偵測儀器 幾何形狀或條件不同而偵測出不同結果 輻射偵測儀器可略分為偵測污染的計數器與測取劑量率的偵檢儀

29 輻射劑量限制之目的 防止非機率效應損害之發生 ( 絕對安全 ) 抑低機率效應之發生率, 至可接受的低水平 ( 相對安全 )

30 個別組織器官的等值 ( 效 ) 劑量 H T,26 = D T x Q H T,60 = D T x W R H 肝 H 肺 H T,26 : 等效劑量 dose equivalent (Sv) H T,60 : 等值劑量 equivalent dose (Sv) D T : 吸收劑量 organ absorbed dose (Gy) Q: 射質因數 (quality factor) W R : 輻射加權因數 (radiation weighting factor)

31 輻射加權因數 (Radiation Weighting Factor)

32 全身組織器官的有效劑量 H E H E = Σ Τ H T,26 x W T,26 E = Σ Τ H T,60 x W T,60 H E : 有效等效劑量 effective dose equivalent (Sv) E: 有效劑量 effective dose (Sv) W T,26 : 組織加權因數 tissue weighting factor W T,60 : 組織加權因數 tissue weighting factor

33 ICRP-26 與 ICRP-60 之組織加權因數比較 Tissue (W T,26 ) Tissue (W T,60 ) Thyroid (0.03) Lung (0.12) Breast (0.15) Gonads (0.25) Bone surface (0.03) Red bone marrow (0.12) Remainder (0.30) Thyroid (0.05) Oesophagus (0.05) Breast (0.05) Lung (0.12) Stomach (0.12) Liver (0.05) Colon (0.12) Bladder (0.05) Gonads (0.20) Skin (0.01) Bone surface (0.01) Red bone marrow (0.12) Remainder (0.05)

34 輻射的劑量及限值 搭乘飛機飛行台北 紐約 ( 單程 ) 胸部 X 光一次 來自與宙射線年劑量 來自環境中之天然放射性同位素巴西喀拉哈利的自然放射線年劑量 職業人員年劑量 ( 法規限值 ) 電視機 ( 每天看 1 小時 ) 來自食物之年劑量 每人每年平均接受大自然放射線劑量 全身有效等效劑量單位 : 毫西弗 我國核電廠界外法令限值 胃部 X 光透視一次 一般民眾年劑量 ( 法規限值 ) 鈷 60 治療一次 ( 局部照射 )

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職業災害的定義 如何做好輻射安全防護 主講人 張秩隆 1 簡報內容 壹 認識輻射 貳 輻射安全防護 參 做好輻射安全 2 壹 認識輻射 物質由原子所組成 原子 3 原子由原子核與電子所組成 原子核 + 質子 中子 電子 - 4 穩定與不穩定的原子 高 能 電 子 L K M 穩定 ( 基態 ) 原子 不穩定 ( 激態 ) 原子 5 不穩定原子會產生原子躍遷 原子躍遷會產生單能之特性 X 射 線 原子躍遷 特性 X

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