辐射防护教材

魯國經編一．輻射的種類（依物質分類）１．阿爾伐（α）粒子：帶正電，由兩個質子與兩個中子形成的原子核。２．貝他（β）粒子：帶負電，是快速運動的電子。３．伽馬（γ）射線及Χ射線：是高能量電磁波，或稱高能光子。此兩者具有相同性質，只是來源不同而已，γ是原子核放射的，Ｘ則是由原子核外所產生的。４．中子（ｎ）：是質量約與質子相等卻不帶電的中性粒子。二．輻射的性質１．帶電粒子（α，β）：能使物質的原子游離（電子脫離原子成為一對正負離子）。α使原子游離的本領遠較β為大，但穿透力卻比β小的多，一張紙即可把α擋住。如放射α的核種在我們身體外面，當然也穿不過我們皮膚的表皮，所以α不會構成體外危害。但如果發射α的核種侵入人體內，因其所發射的α射程短，破壞力強，故將造成嚴重局部傷害。β粒子之體內危害雖較輕微，但卻會構成體外皮膚的傷害。２．光子（γ，Ｘ）：經由下列三途徑與物質發生交互作用，而把能量傳交給物質。光電效應：物質之原子吸收光子後放出電子。康普吞效應：光子與物質原子中之電子發生彈性碰撞，使電子脫離軌道並散射出一個較低能量的光子。成對發生：光子能量轉化成物質，生成一對正負電子。以上三種作用的實質結果乃係使原子游離，不過游離本領甚弱，相反的其穿透力就特強了。所1以γ或Ｘ光的體外危害遠比α或β為甚。但正因其穿透力強，射程遠，其能量不致為局部組織吸收，故其體內危害卻遠較α或β為小。３．中子：不帶電，不會直接使物質游離。但正因其不帶電，不致受阻於原子電場，故極易進入原子核內與其起核反應。三．游離輻射與非游離輻射游離輻射：當原子中的電子，自輻射獲得的能量，大於原子核對它的束縛能量，電子就會離開原子而射出，使原來呈中性的原子，變為一帶正電（少掉一個電子的原子本身）和一帶負電（射出的電子）的離子對（ionpair），此即稱為游離（ionization）。能造成游離作用的輻射稱為游離輻射（ionizingradiation）。非游離輻射：如電子自輻射所獲得的能量，不足以使電子離開原子核的束縛，此即為非游離輻射。能使一般物質產生游離的能量大概是１０ｋｅＶ，所以就以１０ｋｅＶ作為游離輻射與非游離輻射的分界點。本所目前所使用之放射性物質均屬游離輻射。種類：32P,45Ca四．直接游離輻射與間接游離輻射帶電粒子（如α，β）極易直接與物質原子核外圍之電子發生庫侖相斥或相吸作用，是為直接游離輻射。而間接游離輻射是指不帶電粒子（如中子）或電磁波（如γ，Ｘ），不易與原子核外之電子直接作用而產生游離，通常它們先與物質發生某種交互作用，而放出荷電粒子，再由此荷電粒子與物質作用。五．輻射劑量的測定１．輻射單位2曝露：專用單位→侖琴(Roentgen,R)，新國際單位→庫侖／公斤為Ｘ或γ曝露量之單位，係使一立方公分的空氣游離後產生一靜電單位的電量所需的輻射場強度。吸收劑量：專用單位→雷得（ｒａｄ），新國際單位→戈雷（Ｇｙ）係每克物質吸收１００爾格的能量稱為一雷得，或每公斤物質吸收１焦耳的能量稱為一戈雷。等效劑量：專用單位→侖目（ｒｅｍ），新國際單位→西弗（Ｓｖ）係吸收劑量與射質因數（Ｑ）的乘積，可表示人體受傷害的程度。輻射種類αβγ,Χn(中子)Q20112.3～10放射度（活性）：專用單位→居里（Ｃｉ），新國際單位→巴克（Ｂｑ）為輻射活性單位，係放射性物質每秒的蛻變數。輻射劑量單位摘要*輻射量專用單位定義國際單位兩者關係附註曝露侖琴(R)3庫侖／kg1R=2.58*10-4c/kgx或γ在air中輻1靜電量／cm（Exposure）Roentgenofair射場強度吸收劑量雷得100erg／gJ／kg100rad=1Gy物質吸收的輻射能（rad）戈雷（Gy）等效劑量侖目rad*QJ／kg100rem=1Sv表示人體受傷害的（rem）西弗（Sv）程度放射度居里3.7*1010d／s秒-11Ci=3.7*1010Bq放射源強度的單位（Activity）（Ci）一克鐳每秒的蛻巴克（Bq）（1Bq=1dps）變數註：1R≒1radcps／輻射測量儀器效率＝dpscpm／60sec＝cps六．自然背景輻射劑量3人類生存的自然環境，會產生天然輻射照射劑量，稱為自然背景輻射劑量，通常其來源可略分如下：１．宇宙線：自外太空射向地球的高能輻射與由其所產生的二次輻射，隨高度與緯度而異，平均每年約造成０.３ｍＳｖ(1mSv=1/1000Sv)的輻射劑量。２．地表輻射：來自地球所含的鈾、釷、鉀蛻變及逸入空氣中之氡，平均每年約造成１.５ｍＳｖ的輻射劑量，但因各地含量不同，變化極大。３．體內輻射：人體所需的礦物質含有放射性同位素40K，平均每年約造成０.２ｍＳｖ的輻射劑量。因此不管任何人，即令不沾輻射工作，只要生活在天地之間，自成為胎兒時起，即承受著自然背景輻射，每年約共接受２ｍＳｖ的輻射劑量。七．游離輻射的傷害：游離輻射的傷害效應分為兩類１．機率性效應（Stochasticeffects）：此類傷害效應發生機會率與所受輻射劑量成正比例的函數關係：即接受的劑量越高，則傷害發生的機率性越大。但效應的嚴重程度與劑量無關，且無下限劑量，即不論所接受的輻射劑量多低，都有發生傷害效應的機會，只是發生的機率較低而已。如輻射照射引發的癌症及遺傳疾病皆屬此類效應。２．非機率性效應（Nonstochasticeffects）：此類效應傷害的嚴重性與所受輻射劑量有正比例函數關係，且有下限劑量，即所接受輻射劑量低於某下限，則此類效應造成身體傷害的嚴重性可忽略不計。若接受劑量大於低限劑量，則傷害效應就會發生，且劑量越大傷害效應也越嚴重。例如由輻射照射引發的眼球白內障，皮膚紅腫，或因性腺細胞受損而造成不孕症等，皆屬此類效應。因生物個體體質及生理狀況的差異，有時使此類效應的下限劑量，個體間的差異十分懸殊。八．游離輻射對細胞的效應4１．直接效應：細胞分子受輻射的游離或激發作用而導致分子鍵的斷裂，使整個細胞受到破壞。２．間接效應：輻射游離或激發細胞內或環境中的水分子而產生了自由基或Ｈ2Ｏ2等中間產物，這些化性活潑的中間產物與細胞上重要的分子起作用而造成細胞的傷害。由於細胞中水分子較多，因此游離輻射對細胞的作用，間接作用佔主要部分。九．游離輻射造成之細胞傷害：細胞受到輻射曝露後，受損害的細胞可能有下列反應：１．延遲細胞的正常循環，經過一段時間後恢復正常。２．受損細胞失去分裂繁殖的能力，最後死亡消失。３．受損細胞不正常分裂繁殖，性細胞遺傳物質改變而影響後代，體細胞不正常繁殖形成癌瘤。４．輻射能量很高時，受照射細胞會立即腫脹破裂。十．影響生物效應的因素１．物理因素：α的游離比度大，在短距離內就耗盡能量，在物質中的射程甚短，無法穿透人體皮膚，因此α在體外不致破壞人體組織。若α經呼吸、飲食或皮膚傷口進入體內，則對其周圍組織細胞造成嚴重的破壞。β可能會造成體外傷害，其程度視能量而定，β造成體內傷害沒有α大。Ｘ及γ在物質及空中有較大的射程，所造成的體外危害較α、β大，但體內危害較小。中子則會造成較大的體外傷害。細胞受到游離輻射傷害的程度與輻射劑量有關，一般而言吸收劑量越高，生物效應越顯著。輻射劑量率低者比劑量率高者造成的傷害較小，間歇照射比連續照射的傷害較小。因在低劑量率或照射的間歇，細胞有修補作用。低溫能降低細胞輻射傷害，溫度略高於體溫則對細胞有保護作用。5２．化學因素在高氧狀態下，細胞較易受到輻射傷害。硫氫化合物可以消耗細胞中因輻射所誘發的自由基，或與氧作用減少細胞中的氧含量而減少輻射傷害。維生素Ｃ可以還原自由基而減少傷害。３．生物因素分裂繁殖旺盛的細胞對輻射最敏感（如骨髓細胞）。完全分化的細胞最抗輻射（如肌肉細胞，神經細胞）。相同種類的細胞但在不同的生命週期受輻射傷害的程度會有不同，最不敏感的是ＤＮＡ合成期（Ｓ）。十一．人員輻射防護１．人員輻射防護，可分為體外曝露與體內曝露。人體接受自體外放射源的曝露照射稱為體外曝露。如人體接受自稍遠處，穿透力強的高能量γ照射，則會造成該人全身曝露。當放射源距人體相當近時，則只有人體的局部遭受γ輻射曝露。前者稱為全身曝露，後者稱為局部曝露。又如α及β輻射線等穿透力較小者只會照射身體表面局部。當放射核種攝入人體內而使體內受輻射照射時稱為體內曝露。２．體外輻射防護的ＴＳＤＤ原則時間(time)：時間係指受曝露的時間儘可能縮短，任何涉及游離輻射的操作，事先要作充份的準備，必要時要作模擬操作，以減少受曝露的機會。屏蔽(shield)：屏蔽係指加屏蔽體，β屏蔽可用鋁或壓克力，γ屏蔽則用鉛。6距離(distance)：劑量與距離的平方成反比，即距離輻射源越遠越安全。蛻變(decay):如時間允許，可俟其輻射強度自然衰變減弱後再進行工作。３．體內輻射防護四原則：儘量避免攝入輻射物質。減少吸收：如有攝入放射性物質之可能時，應大量服用流質液體，藉以充份稀釋，減少吸收。增加排泄：使用泄藥、催吐劑或利尿劑。防止污染發生。４．自我防護飲食:輻射工作區內禁止飲食。抽煙：抽煙前應洗手偵檢，輻射工作區內不得吸煙。洗手：從事輻射工作後即應洗手並經偵檢，未洗手前不得直接使用電話或任意觸摸物品。傷口：皮膚有傷口時要特別注意放射性物質的侵入。５．目前原子能委員會規定輻射工作人員劑量限度（毫西弗,mSv）受照射之身體器官一季一年全身之有效等效劑量３０５０眼球水晶體之等效劑量150其它個別器官或組織之等效劑量500說明：為管制機率性效應，劑量限度係以有效等效劑量表示。為防止非機率性效應，劑量限度係以等效劑量表示。十二．使用人員劑量計應注意事項１．佩章使用人員工作時應將佩章戴於胸前衣著上，如果穿著防護衣（如鉛衣），應將佩章配戴7於防護衣內。２．使用人必須使用自己的佩章，不得轉借或與他人交換使用。３．使用人不得私自將佩章打開，或故意曝露輻射。工作完畢後，應將佩章放置於不易受潮、熱烤及不致受到輻射照射之場所。４．工作人員如以病人身份接受輻射曝露時，不得配戴佩章。５．慎防佩章污染，以免累積不實劑量。十三．除輻射污染的方法１．凡不應有放射性物質出現的地方而有放射性物質則稱為污染。２．污染型式區分：固定污染：固著於物體上，不會傳播。鬆釋污染：附著於物體上，可構成傳播者。３．輻射污染造成的危害：(1)空浮污染導致吸入體內。(2)污染工作中易傳至手上而由食物吃入體內，另手部也接受劑量。(3)污染皮膚，遇有傷口流入體內。(4)污染傳播至非管制區（即非輻射工作區）使危害更形擴大。(5)污染時間越久，除污越困難。表面污染過高，即會產生空浮污染。４．污染偵測的方法：(1)直接偵測:直接以偵檢器偵測(如蓋格計數器)a.偵測α時聲音反應較指針為快，故聽到偵測儀器音響，立刻對該處測久些，其偵測管不超過表面０.５ｃｍ，移動速度不超過１５ｃｍ/ｓｅｃ。8b.偵測β時，蓋格偵檢器距表面２.５～１０ｃｍ，偵測管移動速度１０～１５ｃｍ/ｓc.如有γ、β同時存在時以偵測器之蓋子來區別，蓋上蓋子只測γ，打開蓋子是γ、β同時測，二值相減則為β污染值，另如無蓋子則可以拉長距離來區別β與γ輻射。d.直接污染偵測其劑量限值不得超過０.５ｍＲ/ｈｒ。(2)間接偵測：直接偵測常用於大面積，長凳，長桌等，而間接偵測用於直接偵測法無法偵測處，如凹處及偵測器不便進入處，其偵測方式即以約３平方公分之濾紙用水溼潤後，來回擦拭約１００平方公分之污染物表面，再將此濾紙放入countingvial中，加入約３ｃｃ之閃爍液，以βｃｏｕｎｔｅｒ測得污染值。（可採多點取樣，此法又稱為擦拭偵測smeartest）a.間接法中污染被擦下之量很難決定，一般約為２０％。b.間接污染偵測其劑量限值不得超過３００ｃｐｍ。c.間接擦拭如無污染，並非表示無輻射污染，因可能有固定污染。d.間接擦拭發現污染，除污完畢後，應再擦拭偵測。e.擦拭偵測應防自己手部污染，且擦拭之紙樣應分開放置，不可相互污染。５．輻射偵測儀表之操作及保養(1)檢查儀具機械零點，予以歸零。(2)檢查電池電量，不足時需立即更換。(3)定期的清潔，不得受到輻射污染。(4)定期的校正（約半年到一年），以維護輻射度量的品質。(5)儀具存放應放置於乾燥場所。(6)使用蓋格偵測器應特別注意，當進入甚強之輻射場時，儀表指針升起後會再降至零，此非顯示無輻射而是輻射太強之故，故使用者應特別注意，否則極易造成嚴重危害。．除污作業原則9液體污染易造成滲透，腐蝕，擴散等，應立即處理。除污時宜把握由高處向低處，外向內，低污染區向高污染區的方向進行。要在輻射安全的容許條件下進行除污，並應考慮除污後之廢料處理問題。７．除污人體除污a.人體除污如用熱水易使污染經由毛細孔滲入體內，如用冷水將使毛細孔收縮不易除污，因此宜用溫水（３５℃～４５℃）。b.皮膚污染時則以水沖洗，再以中性清潔劑或中性肥皂輕輕刷洗，切忌將皮膚刷紅或擦破，反覆數次後偵檢。c.污染在指甲部位，則儘量修剪指甲後，再依皮膚污染除污方式除污。d.傷口發生污染時，要在１５秒鐘內以大量自來水沖洗，並將傷口撥開將血液擠出。(2)器材除污：噴灑經吸釋過之除污專用清洗液（如Radiacwash）後，再用紗布或棉花擦拭污染面，切忌來回擦拭，應以一面擦拭一次，換面或對摺後再擦拭一次（與第一次擦拭過之面積不可重疊），餘此類推。直至整個污染面除污效果達到規定限值以下。(3)儀器除污：以無水酒精除污，方法與器材除污相同。(4)凡能以除污液除污之實驗器材，請勿以大量水沖洗稀釋除污，以免造成稀釋不足，而致使環境遭受污染。十四．輻射管制１．非管制區：非從事輻射之地區，輻射實驗室及工廠以外之地區謂之，所有輻射物質及可疑污染物品均不得任意進入此區。10２．管制區：凡從事輻射工作之實驗室謂之。一經進入管制區內之人員及物件皆視為可能污染，故人員離開管制區時皆應自行偵檢手足，攜出之物件亦應偵檢。３．輻射物質管制：(1)輻射物質運送包裝及儲藏時表面接觸劑量不得超過２００ｍＲ／ｈｒ，１公尺處不得超過１０ｍＲ／ｈｒ，如有超過，則須另以適當屏蔽之材質包裝，包裝物外表不得有污染。(2)每次使用時，均應詳細填寫”放射性同位素進出帳料記錄表”，以便能隨時查核管制。(3)儲存放射物質專用冰箱或專用櫃，須以輻射標籤標示，並有專人負責管理(或須上鎖管制)。11４.放射性廢料處理管制規則:放射性廢料依下列類別分開收集，共七大類。放射性廢料固體液體動物可燃非可燃水溶液有機溶液組織血液ex.:紙類屍體玻璃類金屬類不含H-3含H-3scintillation(7)布類cocktails(2)錫箔紙(4)(5)木材類(6)針頭保麗龍(3)所有塑膠類PE/PP/PVCPC/PMP/PSex.:plasticsyringe,tips,vials,droppers,pipettes,dishes,plates,gloves,flasks,acrylic,microorcentrifugetubes(1)a.各類廢料均有專用收集容器，可逕向輻射防護專業人員領取。可燃固體廢料以專用紙箱收集，不可燃固體廢料以塑膠袋盛裝，液體以專用塑膠材質之桶子收集。b.各類廢料不得混合（如固體廢料不得含有液體廢料），請確實分別收集。c.γ及高能量32P廢料放置處須有適當屏蔽。除γ核種外其餘β核種廢料可混合收集(水溶液3H類不可與其他β核種混合)。d.凡有病毒、細菌、寄生蟲等生物感染之放射性廢料，均須先滅菌處理後再依分類規定收集處理。e.如有動物類之廢料處理請先與本所輻射防護專業人員連繫（TEL：9537）。f.玻璃及金屬類廢料有刺破塑膠袋之虞，請以塑膠罐或金屬罐盛裝，請確實分別收集。12十五．放射性同位素輻射防護措施１．嚴禁在放射性物質操作場所飲食、吸煙、存放食物或施用化妝品。２．不可用嘴或吸管吸取放射性物質。操作時應戴防水手套，以避免皮膚污染，並須有適當之屏蔽。操作ｍＣｉ量時應戴安全眼鏡。３．儲有放射性物質之冰箱中，絕不可存放食物。４．使用或處理具揮發性或有昇華性之放射性物質或廢料時，一定要在各樓層放射性專用實驗室的hood中操作。５．人員工作時應配戴個人佩章、穿著專用工作衣，離開工作場所時即應換下，並不得與其它衣物混合存放。６．操作放射性物質實驗時，桌面上及襯盤內要鋪上吸水紙以防止污染。７．廢料處理須切實依照”放射性廢料處理管制規則”處理。８．工作人員應經常檢查手、衣服及鞋子是否有污染，工作完畢後應把雙手徹底洗淨９．受污染之實驗器具如無法以除污液清洗除污，而須以水大量稀釋除污時，清洗前後請用水流放五分鐘，以減少水槽及管道之污染。１０．孕婦應避免操作放射性物質實驗，以確保胎兒之正常發育。凡是在手腕以下部分有皮膚外傷者，不得繼續從事放射性同位素實驗。13１１．凡盛裝或儲存放射性物質之一切器具及操作器材，以及放射性物質操作場所或區域，均要用輻射專用標籤加以標示，不可使用代號或其他符號，以免他人誤用。１２．使用放射性物質時，務必確實將使用情形登記在”放射性同位素進出帳料紀錄表”上，列入統計管制。１３．個人劑量佩章請依規定使用，每月劑量計讀值將會公佈於各樓公佈欄內。１４．污染地區除污時，須使用吸水材料吸取溢出物，再依除污作業規定除污。避免使污染擴大。１５．在各樓層專門從事放射性同位素實驗室內工作前後要確實執行偵檢清理工作（例如使用蓋格偵檢器或smeartest偵測工作抬面或地面是否有污染），並在各項登記簿上登記使用狀況。若有未按規定登記及偵檢者，將被取消操作資格。１６．嚴禁戴手套進入電梯、洗手間、辦公室及其他非管制區，並嚴禁戴手套開關門、開關電燈或推推車。１７．放射性物質移動的次數及空間越少越好，如需移動，請盛入容器內以確保安全。１８．使用計數器時要先登記，並將計數瓶編號，且註明Ｒｍ.Ｎｏ.。計數後之sample及data立刻清理，不得留置於工作抬面或計數器內，違者將被取消使用資格。十六．曝露率與輻射強度之換算公式：（只針對γ射線）ＣΓ式中Ｘ＝曝露率（Ｒ／ｈｒ）Ｘ＝ｄ2Ｃ＝活性（Ｃｉ）ｄ＝離輻射源的距離，單位為公尺（ｍ）Γ＝伽馬射線發射比，為一係數，隨放射性物質而異例：某一60Ｃｏ放射源，其Γ係數為1.32，活性為1.20Ｃｉ，則離它２公尺處之曝露率為ＣΓ１.２０ｘ１.３２14Ｘ＝＝＝０.３９６Ｒ／ｈｒｄ2２ｘ２十七．本所目前所使用之放射性物質種類及其物化性質種類輻射型態物理半衰期基本能量（ＭｅＶ）45Caβ１６５day０.２５４14Cβ５７３０year０.１５５3Hβ１２year０.０１８125Iγ６０day０.１４９32β１４day１.７０７P35β８８day０１６７S.36Clβ310000year說明：１．物理半衰期：放射性物質其強度經自然蛻變成原來一半所需之時間。２．電子伏特（ｅＶ）：為一輻射能量單位，係指一個電子，經電位差為１伏特的電場加速所獲得的能量。ＭｅＶ即為百萬電子伏特。15十八．Ｘ光機之基本原理及其防護措施（本所目前有一密封式櫃型Ｘ光機，專供照射細胞研究之用）１．基本原理：電子在真空中，藉著高壓電場之加速作用，使電子以很高的能量及速度向陽極靶撞去，因電子受到靶阻擋而減速時，其多餘的能量就以Ｘ光的形式發射出來，此即為Ｘ光機之基本原理。２．防護措施：Ｘ光機是將電能轉換為輻射能，當電源ＯＦＦ時即無Ｘ射線產生，故在輻射防護上較為簡便。(1)人員第一次使用時，須經資深研究人員授以簡單之操作訓練，並須通過本所輻射防護之測驗後，方可操作使用。(2)操作時應配戴人員佩章及個人警報器。(3)Ｘ光機開機前應詳細檢查並確認Ｘ光機門、防護鉛門及Ｘ光機室門是否均已關妥，否則將無法正常開機運轉。(4)每次開機前應詳細瞭解操作程序，並事先計劃好操作設定之條件（如電壓、照射時間、電流及所需劑量），以避免意外狀況發生。(5)離開前應按正常關機程序關機，並確認已完全切斷電源後方可離開。(6)請確實登記，違規嚴重者，取消使用資格。十九．總結輻射防護兩大目的：１．防止非機率性效應的發生２．限制機率性效應的發生在可接受的程度16