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辐射防护实践活动中内、外照射防护权衡分析

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：李河

[导读] 前言：本文首先简要介绍了核电厂的外照射及其防护、内照射及其防护，然后对比了内、外照射对人体危害的区别，最后以实际案例讨论实际情况下辐射防护人员应如何对内、外照射防护进行权衡、作出最优化选择并得出结论。

        （山东核电有限公司山东烟台 265116）
        前言：本文首先简要介绍了核电厂的外照射及其防护、内照射及其防护，然后对比了内、外照射对人体危害的区别，最后以实际案例讨论实际情况下辐射防护人员应如何对内、外照射防护进行权衡、作出最优化选择并得出结论。
        关键词：核电厂外照射内照射权衡最优化
        1.外照射及其防护
        外照射是指辐射源在人体之外对人体形成的照射。
        对核电厂而言，外照射主要是由γ射线、中子和β射线引起的。其中，γ辐射是主要的外照射方式。对外照射的防护一般是通过降低工作场所的剂量率和减少受照时间来实现的，因而外照射的防护方法有减少受照时间，增大与辐射源的距离，采用屏蔽物和源项控制等。
        由于γ射线的穿透能力很强，一般的防护用品对γ外照射的防护效果并不理想，在非常高的剂量情况下，应选择穿戴铅背心、铅衣、钨衣进行防护。
        2.内照射及其防护
        内照射是指辐射源在人体内对人体形成的照射。
        对内照射而言，由于造成内照射的放射性物质是通过吸入、食入和从伤口、皮肤等途径进入人体的，因此内照射的防护主要是避免人体吸入、食入和直接接触放射性物质。造成内照射的放射性污染主要有表面污染和空气污染两种，因而对内照射的防护可以归结为对表面污染和空气污染的防护。
        对个人而言，对表面污染和空气污染的防护主要是按规定穿戴相关的防护用品，并遵守辐射控制区管理规定及人员行为规范规定等。
        3.内、外照射对人体危害的区别
        外照射与内照射对机体的危害都是电离辐射对受照细胞产生的电离辐射效应。
        放射性核素进入机体导致的内照射损伤的机理与外照射是相似的，但是内照射作用还具有以下特点：
        与外照射不同，人员离开造成内照射的环境后，进入人体的放射性核素依旧会按自身衰变规律，对人员进行持续的照射；
        某些放射性核素还存在化学毒性效应；
        某些放射性核素会选择性地沉积在特定组织和器官，如碘会沉积在甲状腺等。
        由于内照射的特点，对内照射危害的衡量使用的是待积剂量的概念，它的含义是工作人员摄入的放射性核素在50年时间内对人体组织和器官造成的剂量总和。即外照射剂量描述的是工作人员已经受到的剂量，而待积剂量则描述工作人员自摄入放射性核素以后在相当长的时期内累积受到的剂量。
        由于内照射的这个特点，在发生体内污染的情况下，会对人心理产生比外照射更大的负担。一方面，人员对于自身受到放射性核素的持续照射会更担忧，另一方面，人员会认为自身携带放射性，不敢靠近家人和朋友，以致影响其正常工作和生活。
        基于以上原因，国内核电厂对体内污染非常敏感，设定的体内污染控制指标非常严格，目前国内核电厂如秦山、田湾、大亚湾、三门、海阳核电厂日常运行及机组大修期间的体内污染控制指标一般都为0。
        4.内、外照射防护最优化权衡分析
        对于内、外照射风险并存的情况，内照射的防护与外照射的防护有时是相互冲突的。对内照射的防护主要是穿戴呼吸类附加防护用品。当作业人员穿戴大型的附加防护用品（如气衣、气面罩、自给式呼吸保护器等）时，可能会影响人员的行动，增加工作时间，进而增加外照射的剂量。另外，防护用品的使用也会增加放射性废物的产生量。
        那么在实际情况中，辐射防护人员应该如何对内、外照射防护的权衡呢？我们可以从下面一个案例中得到启发。
        假定有一名维修人员要进入空气污染隔离区内开展工作，该区域的场所剂量率为60uSv/h（外照射水平），空气污染水平为1DAC（DAC为导出空气浓度）。如果该维修工人穿戴气面罩完成该项工作需要1小时20分钟，不戴气面罩完成该项工作需要1小时。那么在这种条件下，哪种情况工人的受照的总剂量更低？
        如果该维修人员戴气面罩对内照射进行防护的话，那么他不会吸入被污染的空气，只会受到来自工作场所的外照射，但是与不戴气面罩相比，会增加现场工作的时间。这种情况下总的受照剂量为：60 uSv/h×1.33h=80 uSv。
        如果该维修人员不戴气面罩的话，工作时间减少20分钟，但他会受到吸入污染空气导致内照射。
        国标中年摄入量限值（ALI）Annual limit on intake (ALI)指参考人在一年时间内经吸入、食入或通过皮肤所摄入的某种给定放射性核素的量，其所产生待积剂量等于相应的剂量限值。单位用活度的单位表示，在数值上体现为放射性核素吸入标准参考人体内后50年的全身待积有效剂量不超过国家规定的个人剂量限值。以年摄入限值是以20mSv/年为基准进行计算：

        系数 e(50) 根据放射性核素进入人体的途径分为为 e(50) 吸入或 e(50) 食入。
        为了评价和控制内照射，核电厂一般采用导出空气浓度（DAC）Derived air concentration (DAC)代替空气中放射性核素浓度。数值上，对某一种核素而言，工作人员在1DAC的空气场所内连续工作一年将摄入1ALI的该种核素。
        标准参考人在一年内工作2000小时（可以考虑使用一年内实际的工作小时总数进行替换），呼吸速率为每分钟0.02 m3，则每小时呼吸空气体积1.2 m3。一年呼吸空气体积2400 m3 。

        同样，可以这样理解，工作人员在1 DAC的某一核素的空气污染环境中停留1个小时，在没有采取任何呼吸保护措施的情况下，摄入放射性核素所造成的等效全身有效剂量为年剂量限值的1/2000。
        以海阳核电厂为例，海阳核电厂为追求卓越的辐射防护绩效，实现辐射防护最优化及高标准辐射防护管理水平，采取以有效剂量约束值15mSv/年为基准,以ICRP61标准参考人为条件,所推导出来的工作场所空气污染浓度。

        计算可得海阳核电厂工作人员在1DAC的空气污染场地停留1小时，人员所受的待积有效剂量为7.5 uSv。
        故在该案例中维修人员不穿戴气面罩情况下总的受照剂量为：（60 uSv/h+7.5 uSv/h）×1h=60+7.5 uSv=67.5 uSv.（其中7.5 uSv是内照射引起的待积有效剂量）
        从该案例计算结果可以看出，维修人员不戴气面罩的情况下，总的受照剂量更少。
        通过实际案例，我们可以看出，辐射防护人员对内、外照射进行权衡时，首先要清楚工作现场的辐射水平状况，了解内、外照射风险的来源与大小；然后考虑各种防护措施对内、外照射受照剂量的影响；最后比较各种情况下工作人员总的受照剂量，选取能降低工作人员内、外照射总剂量的防护措施。
        5.结论
        总之，对于内、外照射辐射风险并存的情况，辐射防护人员应根据其辐射风险状况，重点考虑工作人员内、外照射总剂量的降低情况，同时兼顾放射性废物量、人员内污染等辐射安全绩效指标的管理要求，综合比较进行利益代价分析，选择综合利益最高、代价最小的防护措施。
        通过辐射防护活动中内、外照射的权衡，提高辐射防护最优化（ALARA）水平，为在核电厂实际工作中辐射防护三原则贯彻落地落实提供参考。
        参考资料
        [1] 国家标准. GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准. 北京：中国标准出版社，2003.
        [2] 郑钧正主编. 电离辐射医学应用的防护与安全. 北京：原子能出版社，2009.
        [3] 潘自强，程建平等编著. 电离辐射防护和辐射源安全. 北京：原子能出版社，2007.