輻 射 與 生 活 李 境 和 義 守 大 學 醫 學 影 像 暨 放 射 科 學 系 101 年 5 月 1 日 於 嘉 義 市 蘭 潭 國 民 小 學 1
內 容 什 麼 是 輻 射? 游 離 輻 射 的 特 性 游 離 輻 射 的 發 現 游 離 輻 射 從 那 裡 來? 游 離 輻 射 的 應 用 游 離 輻 射 的 防 護 結 語 2
什 麼 是 輻 射? 3
什 麼 是 輻 射? 簡 單 的 說 輻 射 是 一 種 能 量 4
游 離 輻 射 輻 射 的 分 類 電 磁 輻 射 : 加 馬 (γ) 射 線 X 射 線 粒 子 輻 射 : 阿 伐 (α) 粒 子 貝 他 (β) 粒 子 中 子 (n) 質 子 (P) 主 管 機 關 為 行 政 院 原 子 能 委 員 會 非 游 離 輻 射 紫 外 線 (UV) 可 見 光 紅 外 線 (IR) 微 波 雷 達 電 視 與 調 頻 (FM) 無 線 電 波 短 波 調 幅 (AM) 無 線 電 波 低 頻 無 線 電 波 長 波 長 交 流 電 波 主 管 機 關 為 行 政 院 環 境 保 護 署 5
輻 射 能 譜 游 離 輻 射 34eV 的 輻 射 就 會 使 空 氣 游 離 非 游 離 輻 射 可 見 光 波 長 (λ):4000a 至 8000A 可 見 光 頻 率 (ν=c/λ):3.8 至 7.5 10 14 Hz 可 見 光 能 量 (E=hν):1.6 至 3.2 ev 6
游 離 輻 射 的 特 性 7
輻 射 與 原 子 的 作 用 激 發 游 離 電 子 Electron 質 子 Proton 中 子 Neutron 核 子 Nucleons 8
游 離 輻 射 受 電 場 的 影 響 圖 9
放 射 性 核 種 的 半 化 ( 衰 ) 期 圖 10
阿 伐 貝 他 加 馬 射 線 的 穿 透 力 圖 11
為 什 麼 談 輻 色 變? 毀 滅 性 的 原 子 彈 輻 射 看 不 見 輻 射 摸 不 到 輻 射 聞 不 到 1945 年 8 月 6 日 小 男 孩 (Little Boy) 鈾 原 子 彈, 廣 島 死 傷 達 二 十 餘 萬 人, 7 萬 餘 人 死 於 原 爆 的 瞬 間 1945 年 8 月 9 日 肥 仔 (Fat Man) 鈽 原 子 彈, 毀 了 長 崎 一 半 的 人 口 12
懂 的 人 不 怕 輻 射 ( 游 離 輻 射 可 量 測, 且 很 容 易 量 它 會 衰 減 ( 隨 時 間 衰 減 ) 點 射 源 的 曝 露 強 度, 與 距 離 平 方 成 反 比 它 不 會 增 生 : 不 像 H1N1 或 SARS 自 然 界 原 本 就 存 在 ( 宇 宙 射 線 地 殼 輻 射 ) 游 離 輻 射 ) 13
游 離 輻 射 的 發 現 14
1895 年 11 月, 德 國 物 理 學 教 授 侖 琴 (Roentgen) 發 現 X 射 線 1896 年 2 月, 法 國 科 學 家 貝 克 勒 爾 (Becquerel) 發 現 鈾 的 化 合 物 會 發 出 γ 射 線, 也 具 有 穿 透 能 力 會 使 照 相 底 片 感 光 1897 年 英 國 物 理 學 家 湯 姆 遜 (Joseph John Thomson) 在 從 事 陰 極 射 線 的 實 驗 中 發 現 帶 負 電 的 電 子 15
1898 年 7 月, 居 里 (Curie) 夫 婦 自 鈾 礦 中 提 煉 出 一 種 新 元 素, 命 名 為 釙 (Polonium), 12 月 又 分 離 出 鐳 (Ra) 1898 年, 威 廉 韋 恩 發 現 了 帶 正 電 的 質 子 16
1899 年 原 籍 紐 西 蘭 的 拉 塞 福 (Rutherford) 發 現 了 帶 2 個 正 電 單 位 的 α 粒 子 1932 年 2 月 才 由 查 兌 克 (Chadwick) 發 現 中 子 17
輻 射 從 那 裡 來? 18
游 離 輻 射 的 來 源 天 然 輻 射 我 們 的 生 活 環 境 存 在 著 天 然 輻 射 宇 宙 射 線 地 表 ( 殼 ) 輻 射 ( 含 釷 鈾 等 ) 氡 氣 人 體 內 輻 射 ( 鉀 - 40 攝 取 食 物 ) 天 然 放 射 性 物 質 (NORM 及 TENORM) 世 界 各 地 的 天 然 輻 射 因 地 質 及 高 度 而 異, 世 界 的 平 均 約 為 每 年 2.4 毫 西 弗 台 灣 地 區 的 天 然 輻 射 劑 量 每 年 約 為 1.62 毫 西 弗 19
游 離 輻 射 的 來 源 ( 續 ) 人 造 輻 射 醫 療 曝 露 農 工 應 用 等 生 活 消 費 性 產 品 其 他 ( 核 爆 落 塵 與 核 能 發 電 等 ) 20
天 然 輻 射 宇 宙 射 線 1 14 7 N + 0n 6 C+ 14 C 1 1 N + p 14 14 0 6 5730 yr 7 1 β 21
國 內 外 航 線 旅 客 所 受 宇 宙 射 線 劑 量 航 線 ( 往 返 ) 接 受 劑 量 ( 微 西 弗 ) 台 北 紐 約 156 台 北 阿 姆 斯 特 丹 99 台 北 洛 杉 磯 93 台 北 約 翰 尼 斯 堡 93 台 北 雪 梨 48 台 北 新 加 坡 15 台 北 金 門 0.67 台 北 高 雄 0.48 台 北 台 南 0.23 台 北 蘭 嶼 0.13 台 北 馬 公 0.07 註 :1000 微 西 弗 =1 毫 西 弗 22
天 然 游 離 輻 射 的 來 源 含 釷 鈾 礦 石 ( 北 投 石 ) 台 灣 室 內 平 均 氡 濃 度 : 10 貝 克 / 立 方 米 英 國 室 內 平 均 氡 濃 度 : 20 貝 克 / 立 方 米 美 國 建 議 之 行 動 水 平 : 150 貝 克 / 立 方 米 23
天 然 游 離 輻 射 之 監 測 全 台 共 設 30 個 監 測 站, 全 天 候 自 動 化 監 測 當 地 的 環 境 輻 射 量, 並 透 過 網 站 公 布 資 訊 同 時 原 能 會 核 安 監 管 中 心 亦 可 即 時 掌 控 監 測 結 果, 以 強 化 核 子 事 故 緊 急 應 變 能 力 http://www.aec.gov.tw/www/gammadetect.php 24 24
天 然 輻 射 世 界 各 地 的 背 景 輻 射 25
地 區 年 劑 量 倍 數 (4) 伊 朗 Ramsar 市 (1) 6 至 360 3 至 180 印 度 Kerala 區 十 個 村 莊 (2) 平 均 13 6.5 巴 西 Espirito Santo (3) 0.9 至 35 17.5 大 陸 福 建 鬼 頭 山 區 (3) 平 均 3.8 1.9 最 高 120 60 資 料 來 源 : (1) 國 際 原 子 能 總 署 簡 訊,1991 年 第 33 卷 第 2 期 (2) 聯 合 國 原 子 輻 射 效 應 科 學 委 員 會 1962 及 1992 年 報 告 (3) 聯 合 國 原 子 輻 射 效 應 科 學 委 員 會 1992 年 報 告 (4) 台 灣 地 區 平 均 自 然 背 景 輻 射 年 劑 量 2 毫 西 弗 的 倍 數 天 然 輻 射 比 較 高 的 地 區, 其 國 民 致 癌 率 及 遺 傳 疾 病, 與 一 般 正 常 地 區 的 民 眾 並 無 任 何 差 異 26
氡 222 氡 222 是 氣 態, 會 自 土 壤 牆 壁 內 部 逸 出 瀰 散 在 屋 內 或 大 氣 中 氡 222 的 一 系 列 子 核 種 卻 全 部 都 是 顆 粒 性 的 放 射 性 核 種 這 些 放 射 性 微 粒, 被 吸 入 人 體 肺 部, 在 肺 泡 部 位 滯 留 被 吸 收, 自 體 內 照 射 人 體 27
食 物 中 的 鉀 40 自 然 界 中 放 射 性 鉀 40 占 鉀 量 的 0.012 %, 鉀 40 半 衰 期 長 達 10 9 年 鉀 是 肥 料 三 要 素 之 一 我 們 吃 的 五 穀 雜 糧 都 是 種 自 土 壤, 吸 收 土 壤 中 的 鉀 40, 然 後 被 攝 食 進 入 體 內, 雖 經 人 體 的 代 謝 作 用, 仍 有 一 部 分 留 在 人 體 內 28
人 造 輻 射 醫 療 曝 露 X 光 攝 影 電 腦 斷 層 掃 描 直 線 加 速 器 加 馬 刀 電 腦 刀 29
人 造 輻 射 生 活 消 費 品 煙 霧 偵 檢 器 ( 含 Am-241) 手 錶 時 鐘 及 指 北 針 ( 夜 光 用 含 H-3 Pm-147 或 Ra-226( 舊 式, 高 劑 量 )) 香 煙 ( 含 Po-210) 陶 磁 器 磁 磚 玻 璃 ( 含 U-235/238 Th-232 K-40) 電 焊 條 ( 含 Th-232) 肥 料 ( 含 K-40 U-238 ) 30
人 造 輻 射 ( 核 爆 落 塵 與 核 能 發 電 等 ) 31
常 見 的 非 游 離 輻 射 手 機 與 基 地 台 家 電 產 品 微 波 爐 電 視 吹 風 機 冰 箱 電 鬍 刀 洗 衣 機 吸 塵 器 檯 燈 變 電 所 紫 外 線 ( 主 要 來 自 陽 光 ) 32
常 見 的 非 游 離 輻 射 ( 手 機 與 基 地 台 手 機 與 基 地 台 ) 環 境 建 議 值 摘 錄 ( 環 保 署 90 年 1 月 公 告 ) 我 國 採 用 國 際 非 游 離 輻 射 防 護 委 員 會 (ICNIRP) 之 建 議 值 手 機 基 地 台 ( 功 率 密 度 ) 0.45 毫 瓦 / 平 方 公 分 ( 900MHz) 0.9 毫 瓦 / 平 方 公 分 (1800MHz) 美 國 聯 邦 通 訊 委 員 會 (FCC) 0.6 毫 瓦 / 平 方 公 分 ( 900MHz) 1.2 毫 瓦 / 平 方 公 分 (1800MHz) 家 電 用 品 (60Hz)( 磁 通 量 密 度 ) 83.3 微 特 士 拉 (µt) 或 833 毫 高 斯 (mg) 33
常 見 的 非 游 離 輻 射 ( 家 電 產 品 與 變 電 所 家 電 產 品 與 變 電 所 ) 實 測 結 果 手 機 基 地 台 :0.00003 至 0.19832 毫 瓦 / 平 方 公 分 ( 環 保 署 97-98 年 量 測 資 料 ) 小 於 環 境 建 議 值 0.45 毫 瓦 / 平 方 公 分 電 磁 爐 量 測 最 大 值 :8.069 微 特 士 拉 ( 環 保 署 90 年 委 託 學 術 單 位 量 測 資 料 ) 小 於 環 境 建 議 值 83.3 微 特 士 拉 依 文 獻 得 知 : 磁 場 與 人 體 健 康 關 聯 性 尚 無 定 論, 無 需 對 磁 場 強 度 有 嚴 格 之 限 制 資 料 來 源 及 量 測 方 法 環 保 署 / 非 屬 游 離 輻 射 管 制 網 http://ivy1.epa.gov.tw/nonionized_net/eme/safety.aspx) 34 34
常 見 的 非 游 離 輻 射 ( 紫 外 線 紫 外 線 ) 分 類 UVA: 到 達 地 球 表 面 最 多, 對 皮 膚 極 少 有 效 應 UVB: 到 達 地 球 表 面 紫 外 線 之 10%, 1000 倍 於 UVA 對 皮 膚 的 傷 害 UVC: 使 用 於 殺 菌 燈, 對 皮 膚 幾 乎 不 會 有 傷 害 通 常 上 午 十 時 至 下 午 四 時 最 大 35
地 球 的 磁 場 36
地 球 表 面 磁 場 強 度 分 佈 台 灣 地 磁 約 480 毫 高 斯 50/60Hz 磁 場 建 議 標 準 : 台 灣 :833 毫 高 斯 IRPA 澳 洲 : 1000 毫 高 斯 ( 全 天 )10000 毫 高 斯 ( 數 小 時 ) 英 國 NRPB: 20000 毫 高 斯 37
常 見 的 非 游 離 輻 射 ( 續 ) 相 關 業 務 主 管 機 關 非 游 離 輻 射 對 環 境 影 響, 屬 行 政 院 環 境 保 護 署 業 務 其 他 詳 參 網 址 : http://ivy1.epa.gov.tw/nonionized_net/eme/help.aspx 38 38
游 離 輻 射 的 應 用 39
游 離 輻 射 的 應 用 醫 學 : 放 射 診 斷 放 射 治 療 核 子 醫 學 農 業 : 育 種 滅 菌 抑 制 發 芽 農 植 物 新 陳 代 謝 地 下 水 流 向 工 業 : 液 位 儀 密 度 儀 測 厚 儀 自 動 控 制 流 量 測 漏 與 磨 損 滅 菌 高 分 子 聚 合 環 保 應 用 ( 廢 氣 廢 水 污 泥 處 理 ) 40
游 離 輻 射 的 應 用 研 究 機 構 : 示 蹤 品 種 改 良, 反 應 機 制 研 究 基 因 工 程 化 學 反 應 分 析 非 破 壞 檢 測 : 工 業 照 相 檢 測 品 保 檢 驗 軍 警 : 毒 氣 偵 檢 夜 視 照 相 檢 驗 行 李 及 貨 櫃 檢 查 爆 裂 物 及 毒 品 檢 測 熱 源 : 核 能 發 電 核 融 合 41
游 離 輻 射 的 應 用 醫 學 X 光 攝 影 小 腸 鋇 劑 造 影 顱 內 血 管 造 影 腹 部 電 腦 斷 層 掃 描 腮 腺 等 劑 量 圖 ( 像 片 來 源 : 影 像 診 斷 學 Peter Armstrong and Martin L Wastie,3rd Edition,2001 ) 42
游 離 輻 射 的 應 用 農 業 新 香 蕉 育 種 水 仙 花 矮 化 變 異 健 康 食 品 滅 菌 消 毒 馬 鈴 薯 抑 制 發 芽 照 射 大 豆 防 蟲 照 射 一 年 後 結 果 NASA 太 空 人 之 照 射 滅 菌 牛 肉 43
游 離 輻 射 的 應 用 工 業 44
輻 射 計 控 制 滾 動 設 定 輻 射 計 計 數 器 進 行 方 向 滾 動 紙 張 塑 膠 片 或 金 屬 片 輻 射 源 1 I = ln µ I x 0 輻 射 源 檢 測 厚 度 的 裝 置 45
計 數 器 屏 蔽 鈷 60 射 源 蓋 革 計 數 計 計 數 率 計 鈷 60 射 源 檢 測 液 面 高 度 的 裝 置 46
管 路 洩 漏 定 位 建 築 物 內 或 地 面 下 管 路 的 滲 漏, 用 放 射 示 蹤 技 術 可 以 很 容 易 的 查 出 傾 倒 放 射 性 同 位 素 於 水 管 度 量 放 射 性 指 出 放 射 性 同 位 素 強 制 通 過 管 路 的 位 置 混 凝 土 滲 漏 放 射 性 碘 131 探 測 水 管 的 洩 漏 地 47
游 離 輻 射 劑 量 比 較 圖 介 紹 在 一 般 生 活 中 或 就 醫 接 受 放 射 診 療 時 可 能 接 受 之 輻 射 劑 量, 讓 民 眾 了 解 各 種 不 同 途 徑 間 劑 量 之 比 較 一 般 游 離 輻 射 劑 量 比 較 圖 醫 療 游 離 輻 射 劑 量 比 較 圖 民 眾 劑 量 比 例 圖 48 48
游 離 輻 射 劑 量 比 較 圖 ( 一 般 ) 我 國 核 能 電 廠 對 民 眾 所 造 成 之 劑 量 (0.00163 毫 西 弗 / 年 ) 49 49
游 離 輻 射 劑 量 比 較 圖 ( 醫 療 ) 50 50
民 眾 劑 量 比 例 圖 天 然 輻 射 (50%) 天 然 輻 射 (83%) 職 業 / 工 業 (0.3%) 消 費 性 產 品 (2%) 職 業 / 工 業 (0.1%) 消 費 性 產 品 (2%) 醫 療 輻 射 (15%) 醫 療 輻 射 (48%) 個 人 劑 量 :3.6 毫 西 弗 / 年 個 人 劑 量 : 6.2 毫 西 弗 / 年 資 料 來 源 : 美 國 NCRP 93(1980s),NCRP 160(2006) 51 51
游 離 輻 射 的 防 護 52
正 當 化 游 離 輻 射 防 護 原 理 引 起 輻 射 曝 露 之 行 為, 務 必 利 大 於 弊 最 適 化 合 理 抑 低 ALARA 劑 量 限 制 防 止 確 定 性 效 應 ( 非 機 率 效 應 ) 的 發 生 抑 低 機 率 效 應 的 發 生 率 53
如 何 做 好 輻 射 防 護? 體 外 曝 露 的 輻 射 防 護 體 內 曝 露 的 輻 射 防 護 輻 射 源 管 理 作 業 環 境 管 理 人 員 管 理 劑 量 管 理 健 康 管 理 輻 射 傷 害 54
體 外 曝 露 的 輻 射 防 護 1. 作 業 時 間 短 2. 等 待 活 度 衰 減 55
體 內 曝 露 的 輻 射 防 護 放 射 性 物 質 侵 入 體 內 的 途 徑 飲 食 呼 吸 皮 膚 吸 收 傷 口 侵 入 防 護 方 法 避 免 食 入 減 少 吸 入 避 免 在 污 染 區 逗 留 加 強 除 污 工 作 56
結 語 不 管 是 游 離 輻 射 或 非 游 離 輻 射, 有 了 地 球 與 太 陽, 它 們 都 一 直 伴 隨 著 我 們 人 類 國 際 專 家 們 一 致 認 為 在 天 然 背 景 的 變 動 範 圍 都 是 安 全 的 游 離 輻 射 :1mSv/year 非 游 離 輻 射 :1000 毫 高 斯 只 要 在 安 全 範 圍 內 善 用 輻 射, 應 是 人 類 的 福 氣, 不 必 要 聽 到 輻 射 就 害 怕 原 能 會 藉 由 審 查 定 期 檢 查 及 專 案 檢 查 等, 強 化 輻 射 源 管 理, 為 人 民 把 關, 確 保 輻 射 安 全 57