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JICA专题

JICA医学研修人员归国动态

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质子设备是否会给周围环境和居民带来影响?

来源: 发布时间:2017-09-08 14:53:06

为讲清楚这个问题,需要明确以下几个问题:

一、 我们生活在天然核辐射环境中

在我们生活的环境中存在着天然核辐射,称为天然本底辐射。它们来自:

1. 从宇宙中来的射线和太阳发出的各种射线(中子、γ、和各种高能粒子等),以及地球、土壤、岩石、和空气等中存在的天然放射性核素发出的各种射线(中子、γ、β、α等),这些射线照射到我们人体,引起辐射剂量(称为外照射剂量);

2. 食物、蔬菜、水,空气中都存在着各种天然放射性核素,当它们进入到我们身体后,也对我们人体引起辐射剂量(称为内照射剂量)。

下面一些表给出了天然放射性物质和核辐射水平的具体数值:

表1 我国和世界居民平均受到的天然辐射剂量(毫希/年)


 射线源我国世界
现在20世纪90年代初
外照射宇宙射线电离成分0.260.250.28
中子0.10.0570.1
陆地γ射线0.540.540.48
内照射氡及其短寿命子体1.560.9161.15
釷射气及其短寿命子体0.1850.1850.1
K-400.170.170.17
其它核素0.3150.170.12
总计3.12.32.4


由表可看出,我国居民受到的平均天然辐射剂量为3.1毫希/年。其中外照射剂量为0.90毫希/年,约占28%,内照射剂量为2.23毫希/年,约占72%。

世界平均外照射剂量为0.86毫希/年,内照射为1.54毫希/年。

表2 我国和北京市的天然γ辐射外照射剂量水平



原野γ剂量率
(纳戈瑞/时)
道路γ剂量率
(纳戈瑞/时)
室内γ剂量率
(纳戈瑞/时)
人均受到年剂量
(毫希/年)
范围均值范围均值范围均值范围均值
北京88.9~29256.414.7~105.049.342.3~151.677.10.37~0.540.43
全国2.4~340.862.83.0~399.161.811.0~418.599.10.15~2.310.55


注:对于γ辐射,1戈瑞等于1希

表3 我国(1962~1987年)饮水中部分核素活度浓度的平均值(贝可/升)


自来水井水

总β

Sr-90

Cs-137

总β

Sr-90

Cs-137

0.14

0.023

0.022

0.33

0.015

0.018

表4我国(1960~1987年)粮食中部分核素活度浓度的平均值(贝可/公斤)



粮食大米小麦玉米高粱大豆
Sr-900.401.190.731.262.94
Cs-1370.180.400.290.761.22


以上各表的来源:《辐射安全手册精编》潘自强主编,科学出版社2014

关于蔬菜、肉、奶中存在的放射性核素活度浓度水平此处不再给出。

通过以上各表中给出的数值可知,我们的身体每时每刻都要受到天然存在的放射性核素和核辐射的照射,形成一定的天然本底辐射剂量。这是人人都躲不掉的辐射照射。

二、 多大的辐射剂量才可能会给身体带来危害

辐射危害分为确定性效应和随机性效应两种。前者是指一次受到较大辐射剂量后,则会引起身体发生病变;后者是受到不太大的辐射剂量后,则只是有可能会引起身体发生病变,主要是对个别人可能引起癌症。

受到辐射剂量是不是一定会给身体带来损害呢?下表给出了一次受到辐射剂量对身体的影响。

表4 全身一次急性辐射照射可能产生的危害效应


受照剂量(希)

临床症状

<0.1

无影响

0.1~0.25

未观察到临床效应

0.25~0.5

可以引起血液的变化

0.5~1

血液发生变化且有一些损伤,但无倦怠感

1~2

损伤,可能感到全身无力

2~4

损伤,全身无力,体弱的人可能因此而死亡

4.5

受照者有50%在30天内死亡,其余50%能恢复,但有某些永久性损伤

>6

可能因此而死亡


注:1希=1000毫希;来源:科普宣传材料《核电站》,中国核学会1986年

由表中给出的数值可知:

1. 当人体一次受到的剂量小于100毫希时,则对人体不造成影响;

2. 当人体一次受到100~250毫希的照射剂量时,未观察到临床效应;

3. 当人体一次受到大于250毫希的照射剂量时,可以引起血液的变化;

必须说明的是,若把250毫希的辐射剂量分散到较长的时间内接受(例分散到1年内来接受),则也不会引起表中给出的临床症状。

也就是说一次受到小于100毫希的辐射剂量不会对我们的身体带来危害。

三、 中日友好医院的质子治疗设备的运行不会对公众带来危害

1. 质子治疗设备周边的天然本底辐射水平

北京市环保局实测了中日友好医院质子治疗设备周边的天然本底辐射剂量情况,列于表6。

表6 质子楼周围的天然辐射本底水平


地点

方位

距离
(米)

γ剂量率
(纳希/时)

中子剂量率
(微希/时)

可能受到的天然本底辐射(毫希/年)

质子楼周围

东南

20

69.8

未检出

0.61

质子楼周围

西南

20

66.8

0.003

0.61

放射性楼北段

4

74.7

未检出

0.65

放射性楼北段

2

79.8

未检出

0.70

放射性楼北段

西

4

75.1

未检出

0.66

放射性楼北段

5

72.8

未检出

0.64

放射性楼南段

西

10

92.0

 

0.81

放射性楼南段

10

101

 

0.88

放射性楼南段

5

103

 

0.90


由表6给出的数据来看,在质子楼周围生活的居民每年受到天然本底辐射带来的外照射剂量可达0.61~0.90毫希/年。

1. 质子治疗设备运行增加的附加辐射剂量水平

质子治疗设备位于质子楼的地下,在质子治疗设备楼顶是混凝土屏蔽层,其上是天空。质子治疗设备运行时给质子楼周围带来附加的辐射剂量有两个途径:

1) 一个途径是在质子打靶产生的中子和γ射线穿过质子治疗设备楼顶的混凝土屏蔽层进入天空,由于天空散射而对周边产生辐射剂量。

下表7给出了此途径带来的剂量水平。

表7 天空散射中子引起的辐射剂量


距离
(米)

剂量率
(毫希/时)

年剂量
(毫希/年)

20

3.60×10-6

6.38×10-5

50

1.01×10-6

1.78×10-5

100

2.96×10-7

5.24×10-6

200

5.94×10-8

1.05×10-6

300

1.86×10-8

3.30×10-7

500

3.18×10-9

5.64×10-8

750

5.55×10-10

9.83×10-9

1000

1.22×10-10

2.17×10-9


由表7可看出,在距离质子治疗设备20米远处的由于天空散射途径引起的附加剂量仅为6.38×10-5毫希/年,比质子楼周边的天然本底外照射剂量值(0.61~0.90毫希/年)低4个量级,即低1万倍。

1) 另一个途径是在质子输运通道和治疗室内的空气活化产生的微量放射性核素(主要是气态核素,例H-3,C-14,Ar-41,C-11,N-13,Be-7等),它们通过烟筒排入大气环境后,再经大气传输和稀释扩散会对周围居民引起辐射照射。

下表8给出了此途径辐射剂量的计算结果。

表8 公众成员(成人)每年受到的有效剂量(毫希/年)


方位

距离(米)

N

NNW

NW

WNW

W

WSW

SW

SSW

500.207E-030.175E-030.200E-030.829E-040.736E-040.947E-040.729E-040.837E-04
1000.369E-030.856E-040.109E-030.287E-030.261E-030.780E-040.818E-040.105E-03
2000.293E-030.858E-040.121E-030.247E-030.214E-030.794E-040.884E-040.768E-04
5000.972E-040.594E-040.689E-040.841E-040.695E-040.728E-040.784E-040.763E-04
10000.470E-040.336E-040.353E-040.390E-040.337E-040.560E-040.696E-040.792E-04
20000.201E-040.143E-040.149E-040.157E-040.154E-040.308E-040.384E-040.479E-04
30000.104E-040.732E-050.756E-050.790E-050.818E-050.173E-040.213E-040.274E-04

方位

距离(米)

S

SSE

SE

ESE

E

ENE

NE

NNE

500.466E-040.204E-030.538E-040.117E-040.267E-040.596E-040.270E-030.491E-03
1000.540E-040.235E-030.632E-040.200E-040.137E-030.387E-040.316E-030.274E-03
2000.276E-040.156E-030.457E-040.178E-040.101E-030.477E-040.256E-030.230E-03
5000.309E-040.122E-030.337E-040.148E-040.254E-040.320E-040.107E-030.160E-03
10000.299E-040.102E-030.270E-040.138E-040.111E-040.246E-040.603E-040.107E-03
20000.162E-040.555E-040.139E-040.799E-050.496E-040.130E-040.284E-040.498E-04
30000.890E-050.308E-040.761E-050.453E-050.264E-050.710E-050.152E-040.262E-04


由表8可看出,空气活化产生的微量放射性核素排放对公众引起的最大剂量出现在质子治疗设备位置的北方位,距离100米处,其数值为3.69×10-4毫希/年,比质子楼周边的天然本底外照射剂量值(0.61~0.90毫希/年)低3个多量级,约低2千多倍。也比国家标准GB18871-2001《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定的对公众的剂量限值1毫希/年约低2千多倍。

结论是:质子治疗设备的运行会对环境带来很微量的辐射,但它不会改变当地的辐射环境现况。暴露在这个微增量的环境中,对公众的健康不会带来任何影响。

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