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Radiation Safety in NSRRC 2018 Summer School Radiation and Operation Safety Division

Radiation Safety in NSRRC 2018 Summer Schoolportal.nsrrc.org.tw/uao/School/classnote/0803-3.pdf · 認識輻射 輻射,是能量的一種,所謂輻射與物質的作用,簡單的說,便是一種能

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Radiation Safety in NSRRC2018 Summer School

Radiation and Operation Safety Division

認識輻射

輻射,是能量的一種,所謂輻射與物質的作用,簡單的說,便是一種能量的發射和傳遞。

輻射大致可以分為非游離輻射 (能量較低,不足以改變物質的性質)及游離輻射(使原子

中的電子游離而產生帶電離子)兩類。

(帶電粒子)

(帶電粒子)

(不帶電粒子,穿透力較強)

(不帶電輻射,穿透力較強)

(不帶電輻射,穿透力較強)

輻射從何而來?

天然輻射 (背景輻射)地球早在46億年前,便由宇宙中各式各樣核反應產生的塵體所構成,從那時起各種放射性元素也因此存在於我們生存的地球上。

宇宙射線 土壤或岩石 食物與人體 空氣及居住環境的天然

放射性物質等

人造輻射 醫療輻射 核爆落塵(背景輻射) 核能發電 其他科學與工業應用

此圖為直接來自地表與天上的背景輻射(年劑量/毫西弗),不包括人體內與吸入天然放射性氡的貢獻,台灣年劑量約為0.8。台灣即時劑量:http://www.aec.gov.tw/gammadetect.html

宇宙射線:來自銀河與太陽的宇宙射線,由86%的質子,12.7%的α 粒子及1.3%的重粒子組成,接近地表的「地表輻射」則由宇宙射線與大氣中引發的二次粒子所造成。在高海拔地區因為大氣較稀薄阻擋小,所以輻射會增強,一般地區每升高約1500公尺,輻射劑量即增加一倍。

土壤或岩石:土壤及岩石中,含有不同濃度的天然放射性核種,例如釷-232(半衰期為1.41×1010年)、鈾-238(半衰期為4.47×109年)、鉀-40(半衰期為1.28×109年),此類核種是自地球誕生以來就存在,並帶至房屋建材中。

食物與人體:最主要的天然放射性核種為鉀-40。

氡氣:地殼中之天然放射性核種鈾-238與釷-232,在自然衰變過程中其子核之一為放射性惰性氣體氡氣(Rn)。

天然輻射

國內外航線旅客所受宇宙射線的累積劑量

醫療輻射:人造輻射最主要來源,包括X光檢查、CT電腦斷層掃描、PET正子斷層掃描及癌症放射治療等。

核爆落塵:核爆後飄落地面的放射物質稱為「落塵」,炸點高度愈高,進入大氣層 (對流層與平流層)的產物便愈多,散播距離越遠。

核能發電:核能發電為全世界電力主要來源之一,核能電廠採行的是「深度防禦」的設計,在鄰近廠區周邊的輻射背景值均在自然輻射背景值的變動範圍內。

科學與工業應用:科學研究、同位素應用、非破壞檢測、消毒殺菌、警煙霧偵檢器、螢光、…

人造輻射

輻射健康效應之發展過程

人體受輻射照射時,細胞內原子會被游離或激發,可能造成DNA雙鏈或單鏈的斷裂傷害(直接傷害)。

佔人體約 70% 重量的水分子受輻射照射時,會被游離產生有害的自由基,使得DNA受到損(間接傷害)。

所幸細胞有自行修復的能力,大部分的細胞會恢復正常。

輻射的健康效應

輻射的健康效應:(1)依發生位置分類:

- 軀體效應:發生於受照射本身 (Ex:紅斑、癌症)- 遺傳效應:發生於受照射者後代子孫 (Ex:突變)

(2)依發生時間分類:

- 急性效應 (Ex: 紅斑、白血球減少、不孕、嘔吐、腹瀉)- 慢性效應 (Ex:白內障、白血症、癌症)

(3)依發生的可能性分類:

- 確定效應:指導致組織或器官之功能損傷而造成之效應,其嚴重程度與劑量大小成比例增加,此種效應可能有劑量低限值。 (Ex:白內障、白血球減少)

- 機率效應(遺傳效應):指致癌效應及遺傳效應,其發生之機率與劑量大小成正比,而與嚴重程度無關,此種效應之發生無劑量低限值。 (Ex:癌症、突變)

輻射對人體健康效應之發展過程

人體一次接受輻射的反應症狀

一次劑量(毫西弗) 確定效應之症狀

250以下 無可察覺症狀。可能引起血液中淋巴球的染色體變異。

250 - 1,000 可能發生短期的血球變化(淋巴球,白血球減少),有時有眼結膜炎的發生,但不致產生機能之影響。

1,000 - 2,000 有疲倦、噁心、嘔吐現象、血液中淋巴球及白血球減少後恢復緩慢。

2,000 - 4,000 24小時內會噁心、嘔吐、數週內有脫髮、食慾不振、虛弱及全身不適等症狀,可能死亡。

4,000 - 6,000 與前者相似,但症狀顥示的較快,在2-6週內死亡率為50%。

6,000以上 若無適當醫護,死亡率為100%

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輻射傷害有沒有低限值?

輻射劑量(Radiation dose)

吸收劑量(absorbed dose, D) 吸收劑量是輻射防護劑量學中的一個基本量,它是量度物

質受到游離輻射照射後,吸收能量多少的一個物理量。

定義:一公斤質量的物質接受一焦耳能量稱為一戈雷(Gy) ,它並未考慮輻射的種類與能量高低,也未探討受照射物體的材質與生物特性。

等價劑量(equivalent dose, HT) 特定種類及能量的輻射在一個組織或器官中引致的等價劑

量,就是該輻射在組織或器官的平均吸收劑量乘以該輻射的加權因子,單位為西弗(Sv) 。

有效劑量(effective dose , HE) 體內所有組織與器官經加權後的當量劑量之和,單位與等

價劑量相同為西弗(Sv)

輻射加權因子wRRadiation weighting factors

組織加權重因子wTTissue weighting factors

車禍描述(吸收劑量) :一個人被一台車撞

傷害程度評估:被什麼車撞到呢 (等價劑量)?撞到哪裡呢(有效劑量)?

※依不同輻射的相對生物效應訂定 ※依不同器官組織對輻射的敏感度及重要性訂定

Vertebrae lumbar’s bone marrow

Testes

輻射防護的目的

輻射防護的目的主要在控制劑量不要超過低限劑量,以防止確定效應的發生,並儘量降低劑量使機率效應發生的機率下降到合理可接受的水準。

台灣法規規定之輻射劑量限值:

合理抑彽原則(As Low As Reasonably Achievable,ALARA)。

輻射防護三大原則:

Half-Value Layer (HVL) for γ-ray: 9 cm of soil 6 cm of concrete 1 cm of lead 0.2 cm of depleted uranium 150 m of air

時間(Time) 距離 (Distance)(平方反比) 屏蔽(Shielding)

同步輻射加速器

TLS

TPS

輻射工作場所

輻射安全管制

運轉指示標誌

同步光源資訊及輻射分佈

http://www.icg.nsrrc.org.tw/machinestatus/TPS-TLS.php

http://140.110.201.1/rms/ http://172.18.118.1/Home/Index帳號:NSRRC;密碼:ROSD

TPS RMS

TPS BL

TPS BP/ Roof

Dose rate: µSv/hrGamma doseNeutron dose

中心TLS與TPS的加速器區域與光束線實驗區均設有輻射監測站,進行輻射劑量的管制與監控,一旦累積劑量達設計限值(2μSv/4hr),系統會立即終止輻射源產生,直到下個時段開始(4hr)→每年工作2000 hr,一年累積劑量不超過1mSv

Interlock Provide a safety device to prevent entry of hands and other body parts into the

primary beam, or that will shut off the X-rays if the beam path is entered.

急停裝置TPSTLS Hutch

其他輻射源

人員劑量佩章

輻射有甚麼用途?

輻射與我們息息相關,很多時我們不知不覺間已經享用到輻射應用所帶來的好處。無論在發電、醫療、工業方面,輻射的應用都多不勝數。只要運用得宜,輻射也可以造福社會。

發電用途

科學用途

醫學用途

工業用途

農業用途

考古用途

消費品用途