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核輻射（nuclear radiation），是原子核從一種結構或一種能量狀態轉變為另一種結構或另一種能量狀態過程中所釋放出來的微觀粒子流（如亞原子粒子射線、電磁波等）。而釋放的能量可以使物質電離或激發，產生原子核嬗變或使其具有放射性，以及破壞分子的化學鍵等效應，故核輻射也是一種電離輻射。

電離輻射又分直接致電離輻射和間接致電離輻射。直接致電離輻射包括質子等帶電粒子。間接致電離輻射包括光子、中子等不帶電粒子。

核輻射對人類來說是一種重要的能源，已經普遍應用于軍事、中核集團、原料勘探、農業的照射培育新品種、蔬菜水果保鮮和糧食儲存，以及醫學上對疾病的診斷和治療、科學研究等領域。但在日常生活中，如果過度暴露在核輻射下，則會對健康造成危害，導致活體組織的細胞損傷和器官損傷。在高急性劑量下，更會導致輻射燒傷和輻射病，而長期低劑量則會導致癌癥，出現急性輻射綜合征等病狀。蘇聯克什特姆、切爾諾貝利核事故、美國三里島核電站等核事故都造成了嚴重的核輻射災難，導致數名人員出現了急性放射病癥狀，三個月內死亡。

國際輻射防護委員會（ICRP）制定了相關核輻射（電離輻射）防護標準。規定職業工作人員的有效劑量限值為連續5年內平均每年不超過20毫希，公眾個人則規定連續5年內平均每年不超過1毫希。低劑量的核輻射不能立即被人類感官察覺到，需要用儀器測量。一般外照射可佩戴個人劑量計測量，體表及衣服上的放射性污染檢測可使用各種體表污染監測儀，體內污染及內照射劑量的測量可通過尿、血中的放射性含量的分析估算，還可通過全身計數器直接測定。

簡史

關于核輻射的研究最初誕生于基礎研究之中。1895年，威廉·倫琴在研究陰極射線管的工作中發現了X射線，隨后波蘭科學家瑪麗·居里夫人（Marie Curie）就意識到某些原子能夠自發地釋放能量，并將這種現象稱為放射性。1919年，英國的歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）首先實現了第一個人工核反應，他用天然放射性物質的α粒子轟擊氮原子核，產生了氧-17核和質子。1930年，玻特（W.Bothe）和貝克爾（H.Becker）用粒子撞擊鈹核時，發現中子輻射。4年后，居里夫婦居里夫婦用粒子轟擊鋁核時，觀察到了正電子輻射（輻射），確定其是由發生衰變而產生。在此期間，人類相繼發現了各種放射現象以及放射源，中子和重核裂變現象的發現也使得人類逐漸進入了原子能時代。30年代初加速器的出現和1942年（40年代初）美國建成的第一座受控核裂變反應堆，為研究核反應提供了強有力的工具，隨后許多國家相繼研制成功原子彈、氫彈。核技術已成為現代科學技術的重要組成部分，是當代重要的尖端技術之一，核輻射研究也因此獲得了快速發展，并在軍事、工業、醫療、輻射安全防護、環境監測、安全檢查等領域得到了越來越多的應用。

而關于輻射防護，也是自威廉·倫琴發現X射線以后，人們便認識到X射線對人體有危害。最初提出的核輻射防護標準是“紅斑劑量”，即輻射引起皮膚出現紅斑的劑量。1925年，提出“耐受劑量”概念。以皮膚紅斑劑量的1/100作為劑量標準，約為0.2倫琴/天。1934年，國際X射線與鐳防護委員會正式采納了該劑量標準。1950年，國際放射防護委員會(ICRP)提出“最大容許劑量“概念。1977年，ICRP第26號出版物確定采用“有效劑量當量”來衡量人員受照劑量的大小，對人員的劑量限值也按有效劑量當量計量。

1990年，ICRP第60號出版物用“當量劑量”“器官劑量”取代“劑量當量”，用“有效劑量”取代“有效劑量當量”隨著人們對輻射危害研究的不斷深入，劑量評價標準越來越科學亦推動了相關監測技術與儀器設備的發展。相繼出現了被動式和主動式外照射個人劑量監測設備。被動式劑量計主要有膠片、熒光玻璃、熱釋光、光釋光等類型；主動式劑量計主要有蓋革管、半導體等類型。內照射個人劑量監測通常采用體外直接測量和生物樣品分析兩種方法。體外直接測量設備主要有全身計數器、肺計數器、甲狀腺計數器等，生物樣品分析設備主要有尿鈾、尿钚[bù]、尿氚[chuān]等分析檢測設備。

分類

核輻射主要是α、β、γ三種射線：α射線是氦核，外照射穿透能力很弱，只要用一張紙就能擋住，但吸入體內危害大；β射線是電子流，照射皮膚后燒傷明顯。這兩種射線由于穿透力小，影響距離比較近只要輻射源不進入體內，影響不會太大；γ射線的穿透力很強，是一種波長很短的電磁波。γ輻射和X射線相似，能穿透人體和建筑物，危害距離遠。

α射線

射線亦稱粒子束，是高速運動的氦-4原子核，一般是由原子序數大于82的放射性核素衰變時發射出來的，當核素放射出粒子后，原子序數將減少兩個單位而變為另外一個元素。

粒子由兩個質子和兩個中子組成，是帶正電的重粒子，質量為4.002775道爾頓（u），能量通常在4~7MeV。一般粒子具有40-100MeV的能量，壽命為幾微秒到1010年。它從核內射出的速度為每秒20千米，粒子的射程長度在空氣中為幾厘米到十幾厘米。具有質量大，速度慢，在被照射物質中單位長度路徑上滯留時間較長，產生的電離密度大的特點。

粒子與物質發生作用的主要方式是直接與原子核外的電子發生彈性碰撞或者非彈性碰撞，由于粒子質量遠大于電子，其運動方向幾乎不發生改變，運動軌跡近似為直線。1個5MeV的粒子在物質中一般要經過十幾萬次的電離碰撞才將其能量全部耗盡，最終捕獲2個電子轉變為氦原子。

β射線

射線是指高速運動的電子流，其速度可達光速的99%，與電子沒有本質區別，只是來源不同，電子一般是從原子核外電子軌道放出的，能量通常較低，且是單能的；而射線一般是原子核衰變時從原子核發出的，能量通常較高，且是連續分布的。

單個的粒子質量為0.000549道爾頓，帶有一個單位的電荷，所帶能量100keV至幾兆電子伏特不等，在氣體中射程可達20米。具有貫穿能力很強，電離作用弱。

射線與物質作用的主要方式有兩種：一種是與核外電子發生彈性或非彈性碰撞，每次碰撞之后運動方向發生較大改變，損失能量的比例很大；另外一種直接與原子核發生相互作用，射線損失的能量以能量連續的X射線的形式(致輻射)釋放，這種情況在射線能量較高、作用物質的原子序數較高時比較明顯。

中子

中子不帶電荷，質量數為1。原子核中受到核力約束的中子是穩定的，但自由中子是不穩定的，半衰期約為10.6分鐘，會自發地衰變為質子，同時產生一個電子和一個反中微子。

中子按其能力高低，可分為高能中子、快中子、中能中子和慢中子。熱中子與周圍介質原子（或分子）處于熱平衡狀態，其能量約為10-2eV，當介質溫度為20.44℃時，能量為0.0253eV。由于鎘對能量低于0.5eV的中子具有很大的吸收截面（2550barn，1barn=10-24cm2），在很多慢中子環境中，常用約1mm的鎘片進行熱中子屏蔽，被鎘片吸收的中子稱為鎘下中子，穿過鎘片的中子稱為鎘上中子。中子與機體組織的作用主要表現為其與各類原子核的彈性散射，以及與氮核的（n，α）和（n，p）反應，其危害極大。由于核設施中快中子的能量非常高，而熱中子所占的份額最多，因此屏蔽設計時主要考慮的是快中子和熱中子。

由于中子不帶電，中子與核外電子不存在庫侖作用，與電子的電磁相互作用也極其微弱，因此中子基本只與物質的原子核發生散射或吸收等形式的相互作用，結果可能是中子消失并產生一個或多個次級輻射，也可能是中子的能量或方向發生顯著的改變。所以，從結果來看，同射線與靶物質的作用比較類似，都是產生次級輻射，但兩者又有較大不同，中子與靶物質相互作用產生的次級產物差不多總是重帶電粒子，而射線得到的總是次級電子。這些重帶電粒子可能是核反應的結果，也可能是由于與中子碰撞而獲得能量的靶物質原子核本身。中子與物質發生相互作用的反應截面很小，其大小主要與中子能量、作用物質的原子核核素種類有關。中子與物質發生相互作用的類型及截面大小與中子能量大小存在著強烈的依賴關系，在某些能量區域，作用截面很小，而有些能量區域，作用截面則大出許多，在某些較窄的能量范圍，截面有可能突然地急劇增加，類似共振現象。

中微子

中微子不帶電荷，沒有質量，只能通過很弱的純核力發生作用，除此之外不能與物質發生任何其他相互作用。因此，盡管中微子攜帶了5%的來自反應堆釋放出來的能量，但不會對人體造成輻照損傷，所以在輻射防護方面也將其忽略。

γ射線

射線沒有質量，也不帶電，呈電中性，一般是原子核由高能態向低能態躍遷時(衰變)釋放的射線，是波長短于0.01埃的電磁波，靜止質量為0。衰變和核裂變放出的光子的能量通常不高于20MeV，根據其能量不同與物質發生的相互作用方式主要有光電效應、康普頓效應和電子對效應三種。

其中光電效應是指光子與靶物質原子核外的某一電子作用時，將自身全部能量傳遞給電子，光子自身消失，該電子掙脫原子的束縛成為自由電子的過程，光電效應產生的自由電子通常稱為光電子。通常主要發生在射線能量較低的情況，在10～30keV的能量范圍占優勢。也是射線和物質作用的主要形式。

康普頓效應是指入射光子與靶物質原子核外的某一電子發生非彈性碰撞，將自身的一部分能量傳遞給電子，該電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子，此電子稱為反沖電子，入射光子的能量和運動方向發生變化而轉變為散射光子。在0.03~25MeV的能范圍占優勢。

電子對效應是當光子經過靶物質原子核時，與原子核的庫侖場發生作用，結果光子消失，同時產生一個負電子和一個正電子的過程。由于負電子和正電子是光子的能量轉換而來的，因此，入射光子的能量必須至少大于兩個電子的靜止質量，即>1.022MeV時才可能發生電子對效應，在25~100MeV的能量范圍電子對效應占優勢。

光子與物質發生某種相互作用的概率大小通常用反應截面描述，反應截面的大小主要與物質的原子序數和光子的能量有關?？偟膩碚f，作用物質的原子序數越高，光電效應、康普頓效應和電子對效應的反應截面越大，所以采用原子序數較高的材料如鉛、鎢等屏蔽射線的效果最好。但反應截面與光子能量的關系比較復雜，在低能區光電效應占優勢，在中能區康普頓效應占優勢在高能區則是電子對效應占優勢。

來源

天然輻射

核輻射的天然來源一般包括宇宙射線、地球輻射源和體內放射物質。其中宇宙射線是指從地球外層空間穿透地球大氣層到達地面的電離輻射，也包括它們在穿透大氣層的過程中與地球大氣層作用產生的次級電離輻射，在這個過程中大部分宇宙射線都被大氣層吸收了，因此，海拔越高，宇宙射線越強。另一方面，帶有電荷的宇宙射線還會受到地球磁場的作用而向兩極偏轉，因此地球兩極的宇宙射線會比低緯度地區的強一些，特定條件下還會產生美輪美奐的極光。

地球輻射是指地球巖石、土壤、大氣等物質中含有的天然放射性核素分為宇生放射性核素和原生放射性核素，對人類產生輻射照射的主要是原生放射性核素。原生放射性核素是地球形成之初就已經存在的天然放射性核素，由于地球壽命已達40多億年，所以現在仍存在的只剩下半衰期極長的放射性核素及其衰變子體，主要是以238U(半衰期約45億年)232Th(半衰期約120億年)、235U(半衰期約7億年)為首的三個放射系和40K(半衰期約12.8億年)87Rb(半衰期約475億年)等幾種核素，它們的半衰期最短的有幾億年，長的達到幾十億甚至幾百億年，廣泛地分布于地殼中，地球上的所有物質都含有一定的放射性，但絕大多數情況下對人類生存和健康的影響幾乎可以忽略不計。

人體通過飲食、呼吸和排泄等方式與自然界發生物質交換與循環，不可避免地攝入這些放射性核素，但含量非常少，劑量率貢獻極低。人體內含有較高比例的元素是碳、氫、鉀等，占比最大的放射性核素主要是40K、14C、3H等，鈾、及其衰變子體也有一定含量，衰變子體鐳的化學性質與鈣相似，通常聚集在骨骼中。

人工輻射

而人工核輻射主要有放射性診療和放射性治療輻射源，如核磁共振、放射性藥物等，以及人類制造加工的放射性物質和能夠產生電離輻射的裝置，如放射性廢物、核武器爆炸落下的灰塵以及核反應堆和加速器產生的照射等。其中，當反應堆中的放射性燃料廢棄后，被稱作“乏燃料”，如果不做好儲存和控制，則會導致嚴重的輻射危害。例如在反應堆中連續進行3-5年的核活動后，未燃盡的235U、239Pu、233U等可裂變同位素的燃料濃度最終會降到最低水平以下，從反應堆中卸下來，被歸類為“高”放射性廢物(HLW)，一旦泄露都可能對環境以及人類造成核輻射傷害。在工業與醫療等人工核輻射源中，醫學診斷和治療所產生的照射，約占人工輻射的95%。

核輻射效應

引發原子核嬗變或產生放射性

核輻射可以通過直接電離引起核嬗變或者使原本的原子具有放射性。當波長短、頻率高、能量高的射線（中子輻射、射線或射線等）照射物質或者轟擊其他粒子時，通過核反應可能會導致該物質一種化學元素或同位素轉化為另一種化學元素，這個過程被稱為核嬗變，也可能通過能量轉化，產生次級電離，形成反沖核，使原本粒子產生放射性。

破壞化學鍵產生自由基

當核輻射發生在分子水平時，會原有的破壞化學鍵并，形成高反應性自由基。即使原始輻射停止后，這些自由基也可能與鄰近材料發生化學反應，例如，人體組織細胞受到電離作用后，會直接破壞了機體組織細胞的蛋白質、核蛋白及酶等具有生命功能的物質，導致細胞的變異和死亡，使機體中的水分子產生許多有強氧化性、高毒性的自由基或過氧化合物，破壞了人體組織的分子。

改變材料電導率

材料受到核輻射后，會改變其電導率，從而可能導致破壞性的電流水平。例如在航天領域，在當空間環境充斥著各種帶電粒子時，帶電粒子入射航天器內部，帶電離子的電離能力，通過電離作用使器件材料原子電離，電離的電子一空穴對被器件敏感節點收集，產生異常信號，導致器件工作異常，最終干擾航天器的正常工作。因此，對于高輻射環境（例如核工業和大氣層外（太空）應用）的設備的使用，可以通過設計、材料選擇和制造方法抵抗核輻射效應。

輻射量與放射性的物理量表達

為了定量描述射線與物質的相互作用以及它對人體的傷害，需要用到一些特殊的物理量。由于對象是電離輻射，所以常稱為輻射量。工作中常用的輻射量有放射性活度、吸收劑量、當量劑量、有效劑量四個。

放射性活度

放射性活度(簡稱活度，常用A表示)，可以簡單地理解為單位時間內發生放射性衰變的次數，亦即代表放射性物質數量的多少。如果將放射性物質比作彈藥庫，貯存各類武器彈藥，那么放射性活度可以比作彈藥庫單位時間向外發射的各種武器彈藥的總數量。在實際工作中，通常用區分單位面積、單位體積或單位質量的放射性活度。

單位

貝可勒爾（Bq）：放射性活度的國際制單位為1/s，專用單位為貝可勒爾（Bq），代表放射性物質的含量（稱量），中文符號為貝可，1Bq=1/s，1Bg表示放射性物質在1s內發生了1次放射性衰變。文獻中常有出現較大的單位：TBq，即太貝可（1012貝可）；PBq，即拍貝可（1015貝可）。

居里（Ci）：曾用放射性活度單位，最初定義源于1克發生放射性衰變的次數（約為每秒370億次衰變，1Ci=3.7x10Bq）。居里后來被新的標準單位貝克勒爾取代。

吸收劑量

吸收劑量指的是單位質量物質受到電離輻射照射后吸收電離輻射能量的多少，國際單位制是焦耳/千克，即J/kg。吸收劑量適用于任何物質、任何類型的射線或粒子，以及任何照射方式。物質被電離輻射照射后可能發生的效應與單位質量的該物質所吸收的輻射能量大小有著非常重要的關系，例如某些生物體組織接受的吸收劑量達到一定值后可能會發生損傷或死亡，有些金屬材料接受的吸收劑量超過一定值后，其脆性、韌性等性質會發生明顯變化。

單位

戈瑞（Gy）：吸收劑量的國際專用單位為戈瑞(Gy)，1Gy=1J/Kkg，指單位質量物質接收的電離輻射平均能量，中文符號為戈。它是描述電離輻射能量的量，1戈表示1千克物質吸收1焦所需的輻射量。1焦的能量等于1瓦的燈泡正常發光所需的能量。戈瑞是千進制，即1戈=1000毫戈（mGy），1毫戈=1000微戈（Gy）。與之緊密相關的量是吸收劑量率，表示單位時間內吸收劑量的變化，國際制單位為Gy/s，常用單位為mGy/h、uGy/h，吸收劑量率常用于表征中子、Y射線等產生的外照射輻射水平。有時說“某某地方核輻射很強”通常是指吸收劑量率很高。

拉德（rad）：輻射吸收劑量單位，用以計算特定質量的某種物質如磚塊、松樹或人體器官，吸收致電離輻射的劑量。100rad=1Gy。

當量劑量和有效劑量

當量劑量和有效劑量，都是專門針對生物體(通常是指人類)而言的，前面所說的吸收劑量只是表示單位質量的組織器官吸收的電離輻射的能量，不能表示電離輻射對組織器官的傷害程度。而當量劑量就是描述電離輻射對人體組織器官傷害的物理量，是某個具體組織器官所受各種電離輻射產生的吸收劑量的加權之和。

人的不同部位，例如頭部和臂部，受到相同力度的打擊時，其后果肯定是不同的。不同的組織器官接受相同的當量劑量的照射時，其后果也是不同的。輻射照射對生物體組織器官產生的危險，不僅與輻射種類、能量有關，還隨受照射的組織器官的不同而變化。為了總體衡量生物體受照射后可能產生的危險，對生物體所有組織器官所受的當量劑量進行加權求和，即有效劑量。

單位

希沃特（Sv）：即人類預防射線的量值單位，也是輻射劑量的基本單位之一，中文符號為希。由于希沃特是個非常大的單位，因此通常使用毫希沃特（mSv）。與上述吸收劑量不同的是，必須考慮到射線的不同類型不同的作用空間與時間所產生的生物效應差異，所以把吸收劑量乘上修正因素品質因素，得到當量劑量。希沃特是千進制，即1希=1000毫希（mSv），1毫希=1000微希（uSv）。

倫琴（R）：一種衡量X射線和輻射暴露的計量單位，相當于1單位質量空氣吸收的致電離輻射能量值。倫琴是千進制，即1倫琴=1000毫倫琴（mR），1毫倫琴（mR）=1000微倫琴（uR）。持續暴露量可以用倫琴每小時（R/h）表示。在1986年的蘇聯，正常的背景輻射量按規定應當保持在4到20毫倫琴每小時之間。

雷姆（rem）：人體倫琴當量的縮寫，用以量化致電離輻射暴露對健康的影響。雷姆衡量的是劑量當量，計算時會考慮到各種因素，比如吸收劑量和輻射類型。它可以被用來預測某一輻射劑量的生物效應，比如癌癥，而不管造成輻射的是粒子、粒子、中子、x射線還是波。美國科羅拉多州丹佛的居民一年中吸收的自然背景輻射略大于1雷姆，5雷姆則相當于美國核工業從業人員每年的最高暴露值。對于大多數人來說，全身暴露于500雷姆的輻射下，哪怕只是瞬間也會導致死亡。替代雷姆的標準國際單位是希沃特（Sv）及由其衍生的更小單位毫希沃特（mSv）和微希沃特（uSv）。這些單位被用于現代的劑量計顯示盤上。1希沃特（Sv）=100雷姆（rem）。

核輻射測量

核輻射的強度常用核輻射探測器（nuclearradiationdetector）來進行檢測。核輻射探測器又稱核探測元件（nucleardetection element），是探測輻射射線用的器件。常用的有電離室、蓋革計數器和閃爍計數器、原子核乳膠、固體核徑跡探測器和半導體探測器等。這類探測元件可以測量輻射射線和它們的性質。其原理主要是利用射線與物質相互作用時所產生的多種效應。如應用帶電粒子與物質作用產生電離的原理制作的電離室、計數管，以及徑跡探測器等；利用其熒光作用做成的閃爍計數器：利用電離和激發所引起的化學反應過程制作原子核乳膠、固體核徑跡探測器等。對帶電離子可直接應用上述性質，對不帶電的粒子（如射線），則應用其與物質作用的三種效應（光電效應、康普頓效應、電子對效應）所產生的二次電子來達到上述目的。

核事故分級

國際核事故分為7級，最低影響的3個等級被稱為核事件，最高的4個等級被稱為核事故。

以上表格信息來源

應用

核輻射對人類來說是一種重要的能源，已經普遍應用于軍事、核工業、原料勘探、農業的照射培育新品種、蔬菜水果保鮮和糧食儲存，以及醫學上對疾病的診斷和治療、科學研究等領域。

軍事

核輻射在應用中主要指核能，同其他的高新科技一樣，核能首先被用于軍事方面。核能的軍事應用主要是指研制核武器，其特征是利用能量的瞬間釋放形成爆炸，并產生大規模殺傷破壞效應。主要利用鈾-235或钚-239等重原子核的鏈式裂變反應原理制成的核武器，叫做裂變武器，通常稱原子彈。1945年8月，美國在日本廣島和長崎市分別投下原子彈，造成了毀滅性的破壞。

核工業

核工業，也稱原子能工業，是利用核反應堆或核衰變釋放出的能量或電離輻射以獲取一定的經濟效益或社會效益產業的總稱。核工業最大的貢獻即為核電。核電站是利用核分裂或核融合反應所釋放的能量產生電能的發電廠。與有機燃料相比，核燃料具有異常高的熱值，成品燃料的貯存和運輸費用較少。核電站在正常運行情況下釋放的有害物質比火電站少得多，有利于環境保護。1954年，蘇聯利用石墨水冷生產堆的經驗，在奧布寧斯克建成了世界上第一座核電站。1983年6月，中國第一座自行設計的30萬千瓦的核電廠“秦山一期”破土動工。隨后引進法國技術，在廣東省大亞灣建設了2x90萬千瓦的大型核電站。截至2022年，中國所有在運、在建核電機組均為沿海核電站，在運的核電機組共53臺，裝機容量約5465萬千瓦，在建核電機組共19臺，總裝機容量約2148萬千瓦。2022年，全國累計發電量為74170.40億千瓦時，運行核電機組累計發電量為3662.43億千瓦時，占全國累計發電量的4.94%。

勘探

利用核輻射傳感器可以精確、迅速、自動、非接觸、無損檢測各種參數，如線位移、角位移、板料厚度、覆蓋層厚度、探傷、密閉容器的液位、轉速、流體密度、強度、溫度、流量、材料的成分等。其原理在于使用核輻射作用于物質，放射性同位素在蛻變成另一元素時釋放射線，繼而核輻射信號轉換成電信號，從而探測技術被測物體的參數。常見的核輻射探測器有：電離室、正比計數管、蓋革一彌勒計數管、閃爍計數器和半導體探測器等。

醫療

核輻射在醫療應用領域的應用，主要指基于放射性核素的衰變類型和釋放射線的特性在核醫學成像和治療兩個方面進行應用。診斷用核素通過在衰變過程中發射光子而對疾病相關組織成像，獲得其生理功能狀態信息，包括射線和正電子（β+）；而治療用核素則濃集結合于靶組織，依靠其發射的射線粒子（多為粒子）破壞病變組織達到治療疾病的目的。

診斷核素及發射計算機斷層顯像

核素診斷成像需要放射光子的放射性核素，如產生射線或β+的湮滅光子，且不伴隨α或β粒子發射。目前臨床使用的顯像設備多為射線探測器，如相機及發射計算機體層成像（emission computed tomography，ECT）等。使用ECT對組織器官進行斷層探測，可得到三維立體影像，對病變組織的定位更加精確。

伽馬刀

伽馬刀又稱立體定向γ射線放射治療系統，它將鈷60發出的射線聚焦，集中射于患者病灶，一次性、致死性地摧毀靶點內的組織，達到治療的目的。伽馬刀的單束射線劑量很小，對經過的人體正常組織幾乎無傷害，具有不開刀，不出血，無痛苦、不需要麻醉、精確、安全、可靠、療效確切、對正常組織損傷小等優點。主要用于治療一些直徑較小的腫瘤。

農業

電離輻射中的核技術在農業領域已經廣泛應用于輻照育種、食品滅菌、食品保鮮、病蟲害防治、低劑量輻照增產、農用同位素示蹤和核分析等多個方面。

核輻射危害

一般接觸機會

對于核輻射污染，即放射性污染，常人往往只注意到現代科學研究中的核輻射、核工廠里某些特殊車間產生的放射性物質造成的危害，或者醫院的X射線治療所產生的放射性造成的影響及損害，而未考慮生活中還會有放射性污染源。在日常生活中，普通人員對天然的輻射（宇宙射線、地球輻射源和體內放射物質）是無法避免的，來自天然輻射的個人年有效劑量全球平均約為2.4mSv（1Sv=1000mSv），其中，來自宇宙射線的為0.4mSv，來自地面γ射線的為0.5mSv，吸入（主要是氡[dōng]）產生的為1.2mSv，食入（空氣、食物、水中的輻射）約為0.25mSv?？梢钥闯鲭笔翘烊惠椛渲凶钪饕膩碓?。少量的輻射照射不會危及人體健康。而醫療上的放射(X光診斷，CT診斷，腫瘤放射治療等)，在一定劑量內對人體健康同樣是耐受的。日常生活中，一次胸部、口腔、四肢X射線診斷的有效劑量為0.01mSv；頭部和頸部X射線診斷為0.1mSv；乳腺和腹部X射線診斷、頭部CT掃描為1mSv；腹部CT、胃鋇[bèi]餐、鋇灌腸為10mSv；乘坐飛機旅行2000公里約0.01mSv；每天吸煙20支，一年約有0.5mSv。而有些地區，因地殼中有豐富的放射性礦藏(如鈾、釷礦)，其照射量率遠高于一般地區。該類地區，通常稱為高本底地區。如在喀拉拉邦和馬都拉斯邦的獨居石區，平均劑量當量率高達1300毫雷姆(13毫希)，即高于一般地區本底10倍以上。

平時大家經常說到的20mSv，指的就是職業工作人員每人每年的有效劑量限值，這一限值應該說是很低的。此外，而涉核作業人員，接觸核輻射的概率將會增加，例如放射性物質開采、冶煉作業、稀土礦等，參與核電站、核反應堆工作，也是較多接觸的一類工作人員。此外參與核研究的科研人員，例如放射性元素研究等實驗人員也是受到核輻射影響較高的人群。

危害原理

核輻射對人員的殺傷作用主要是中子、射線照射到人體組織，人體組織細胞受到它們所產生的電離作用后，直接破壞了機體組織細胞的蛋白質、核蛋白及酶等具有生命功能的物質，導致細胞的變異和死亡，使機體中的水分子產生許多有強氧化性、高毒性的自由基或過氧化合物，破壞了人體組織的分子。當受到早期核輻射劑量很大時，機體組織的大量細胞遭到破壞，就會導致機體生理機能改變和失調（例如造血功能發生障礙，胃腸神經官能癥，以至中樞神經系統紊亂等），發生一種全身性的特殊的疾病一一急性放射病。

環境危害

核輻射對環境產生的危害主要來自人工輻射源，以核爆炸的沉降物(以-90和-137為最顯著)；其次是核工業排放的“三廢”。核爆炸造成的環境污染是世界性的。據不完全統計，蘇聯和美國已進行了700多次核武器試驗，其中300多次是在大氣層中進行的，裂變當量相當于200百萬噸梯恩梯(三硝基甲苯)，注入高空平流層的鍶-90估計可達14.8百萬居里(5.5×1017貝可)。另外，在核燃料及放射性核素的生產和應用中，對含放射性物質的廢水、廢氣和固體廢物的處理不當或發生事故等，也是造成人為的環境污染的重要原因。

人體危害

對人體器官的影響

而人體器官抵御核輻射的能力并不相同，例如頭發暴露在200rem或更高的輻射下，會快速、成簇地脫落。大腦由于腦細胞不會繁殖，因此除非暴露量達到5000rem或更高，否則不會直接受損。但與心臟一樣，核輻射會殺死神經細胞和小血管，從而導致癲癇發作，立即死亡。此外，甲狀腺對于不同類型的輻射源反應有所差別，其對放射性碘的反應較大，一定劑量的放射性可以破壞全部或部分甲狀腺。

至于人類的血液系統當接觸到大約100rem是，血液中的淋巴細胞就會減少，使受害者更容易受到感，因此輕度放射病。放射病的早期癥狀與流感相似，除非進行血細胞計數，否則可能會被忽視。根據廣島市和長崎市的數據，癥狀可能持續長達10年，并且還可能增加患白血病和淋巴瘤的長期風險。

當心臟接觸到1000至5000rem的放射性物質會立即損害小血管，直接導致心力衰竭和死亡。而當受害者的暴露量達到200rem或更多時，會導致腸道內壁的輻射損傷，伴隨惡心、血性嘔吐和腹瀉。輻射將開始破壞體內快速分裂的細胞。這些包括血液、胃腸道、配子和毛細胞，并最終損害存活細胞的脫氧核糖核酸和核糖核酸。由于生殖道細胞分裂迅速，身體的這些區域在暴露量水平低至200rem時就會受到損害。長時間后，一些放射病患者將導致不育。

對后代的遺傳影響

這些突變不但增高自身的癌癥風險，還有可能被傳遞下去，使得輻射的作用在子孫身上展現出來。這些作用包括頭部與腦部、眼部發育缺陷、生長緩慢和嚴重的認知學習缺陷。

人體危害分級

當一個人暴露在核輻射污染時間過久或者超過容忍劑量，一般而言會在幾個小時之內出現頭暈、嘔吐的癥狀，隨后還會把伴隨腹瀉、頭疼以及發燒。在出現了初期癥狀之后，患者很可能會在短時間之內沒有任何的病癥，但是在幾個星期之內，患者會出現極為嚴重而且不一樣的病兆。要是患者受到的劑量很高，前面提到的這些病兆出現地可能也會比較快、患者內部器官廣泛受損。一個健康的成人可容忍的輻射劑量大約是4戈瑞（1焦耳/千克，Gy），超過這個劑量，致死率可以達到50%。雖然在治療癌癥的時候，時常用到輻射治療，而一般每次治療使用的劑量是介于1到7戈瑞。但是醫療用輻射不但是經過精密地計算、仔細地控制，而且通常是集中在人體的某個小部分。

因此，把人體受到核輻射危害根據損傷程度可以分為輕度、中度、重度、極重度四個等級，在極重度放射病中又可分為極重度骨髓型、腸型和腦型放射病。輕度損傷可能發生輕度急性放射病，如乏力、不適、食欲減退等；中度損傷能引起中度急性放射病，如頭昏乏力、惡心嘔吐、白細胞數下降等；而重度損傷會導致重度急性放射病，雖經過治療，但受照者有半數可能在30天內死亡，其余50%能恢復。表現為多次嘔吐，可有腹瀉，白細胞數明顯下降；極重度損傷會引起極重度放射性病，死亡率很高，可出現多次吐瀉休克，白細胞數急劇下降；一般核事故和原子彈爆炸的核輻射都會造成人員的立即死亡或重度損傷，還會引發癌癥、不育、畸形胎等。

注：表格內信息來源

有記錄記載，世界范圍內能夠救治存活的核輻射劑量是：全身一次照射不超過800rem。

輻射防護

劑量限值

中國《放射衛生防護基本標準》（GB4792-84）與《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871一2002），確立了個人劑量限值，確保受照射人員所接收的當量劑量不超過規定的限值。在日常生活中，職業工作人員的有效劑量限值規定為連續5年內平均每年不超過20mSv，單獨一年可以稍高，但不應超過50mSv。對公眾個人則規定連續5年內平均每年不超過1mSv。同時規定任一器官或組織所受的年劑量當量不得超過限值，眼晶體不超過150mSv（15rem），其他單個器官或組織不超過500mSv（50rem）。在某些情況下，工作場所(核電站)或者生活中發生過核爆或者核污染的城市會在天然輻射之外接觸到更多的輻射。只要人體受到的輻射量不超過一定的標準(小于1000毫希)，就可以認為是安全的。一般來說，小于1000毫希的照射量，可引起輕微的不適，但可以不通過治療就能好轉。在不發生核爆炸等危險情況下，人們日常注意不要長時間待在醫院放射科室附近，以及穿著外套，并及時清洗即可，同時注意核輻射的內、外照射防護。

核輻射產生后防護

內照射防護

由于內照射是放射性物質進入體內產生的，所以控制內照射的基本原則是防止或減少放射性物質進入體內。放射性物質進入體內的途徑主要有呼吸吸入、口腔食入和皮膚進入三種。

呼吸進入，簡稱吸入，指放射性物質，包括氣體、氣溶膠、蒸汽或微小液體、固體粉塵微粒等經過呼吸道被人體吸入。被吸入人體后，放射性氣體一般依據其物理化學性質的不同，進入人體循環系統的數量有很大差別，有些立即被排出，有些則能進入肺部并全部進入血液；粒徑較大的氣溶膠可能被上呼吸道截留，只有粒徑較小的氣溶膠粒子才能進入肺泡而轉入血液。

口腔進入，簡稱食入，指放射性物質通過口腔進入人體。放射性物質通過食入途徑進入人體，很少是因為食用或飲用受到放射性物質污染的食物或水，更多時候是因為手或手套接觸放射性物質后無意觸摸嘴角或嘴唇，從而導致放射性物質進入口腔而被食入。

皮膚進入，簡稱皮入，指放射性物質通過皮膚創傷處直接進入或滲透皮膚進入人體血液。當皮膚破裂、被刺傷或擦傷時，放射性物質可能進入皮下組織，然后被體液所吸收。完好的皮膚是一道有效防止大部分放射性核素進入體內的屏障，但是水、碘蒸氣、碘溶液或碘化物溶液可以透過完好的皮膚而被吸收。

針對不同的入體途徑有各自具體的防護措施，防吸入的一般措施是要盡量防止和減少空氣污染，并對已污染的空氣要進行凈化和稀釋，降低空氣中放射性核素的濃度到規定的水平；采用手套箱或通風柜操作放射性物質；使用個人防護用品等。防食入的一般措施是禁止在放射性工作場所進食、飲水和吸煙，并在操作放射性物質時，嚴格按要求戴手套，事后要認真洗手；不許穿工作服進入食堂和宿舍；防止食用水源受到污染等。防皮入的一般措施是皮膚發生創傷時，要妥善包扎好并戴上手套；不允許用有機溶劑洗手，避免增加皮膚的滲透性等。

外照射防護

時間防護

時間防護主要指控制受照時間。由于受照劑量的大小與受照時間成正比，也就是說，在一定的照射條件下，照射時間越長，受照劑量就越大。因此在滿足工作需要的條件下，應當盡量縮短受照時間。具體方法很多，如熟練業務，提高作業效率，特別是對于較為復雜的操作，還必須事先進行不加放射性物質的空白操作演練，以提高操作熟練程度和操作速度，從而達到有效縮短受照時間的目的；當輻射水平高、操作時間長時，可采取輪換作業的方式，限制每人的操作時間，減少受照劑量，避免在放射源旁作不必要的停留。

距離防護

距離防護主要指增大輻射源與操作人員之間的距離。外照射劑量與離開輻射源的距離直接相關。對于一個點源來說，在某點產生的照射劑量同該點與輻射源距離的平方成反比，即距離增加1倍，照射劑量將降低為原來的1/4。由此可見，距離增大，人員所受劑量明顯減少，這稱為距離防護。在實際工作中，可使用遠距離操作工具，如長柄鉗、機械手、遠距離自動控制裝置；人員經常活動的場所與放射源保持足夠的距離等。

屏蔽防護

屏蔽防護，就是在輻射源和人之間增加一定厚度的屏蔽材料。時間防護和距離防護雖然是十分有效、經濟的方法，但存在著局限性。有時，當操作的空間有限或輻射源的強度較大時，單靠縮短時間和增大距離不能滿足安全防護要求，需要在人和輻射源之間設置防護屏障，這種方法叫屏蔽防護。選擇什么屏蔽材料主要取決于射線種類，如屏蔽射線的材料可以根據情況選用重混凝土、鐵、鉛、水等。而對射線的屏蔽，則一般選用聚甲基丙烯酸甲酯、鋁片等輕材料，外面適當包以重材料。屏蔽中子則主要使用含硼聚乙烯、石蠟、水等。

射線核輻射防護

射線防護

粒子的直接電離能力非常強，但穿透能力很弱，對于衰變產生的粒子經過10cm厚的空氣層就可完全被吸收，一張普通的打印紙就可完全將其擋住。但如果放射源進入人體內部，將對局部組織器官造成重大損傷，因而要嚴防放射源進入人體，采用防塵口罩、防毒面具、手套、防沾染服等可有效防止放射性物質接觸皮膚或通過呼吸道進入人體，同時應禁止在放射性工作場所進食、飲水、抽煙等，防止放射性物質通過口腔或呼吸道進入人體。

射線防護

對人體表面的裸露器官（皮膚、眼睛）構成外照射損傷，在生物組織中射程約5毫米，所以對射線的內、外照射的危險都不可忽視。對射線的防護材料是輕元素材料，如聚甲基丙烯酸甲酯、鋁片等輕物質。對于能量大的射線，如磷—32，切忌用鉛等重元素作為防護材料，因為能量大的射線打到重元素上會發生韌致輻射，即具有高能量的帶電粒子急劇減速時發出的電磁輻射，而產生射線。

射線防護

與、等帶電粒子相比，射線在空氣中能穿行十幾米，穿透能力很強，幾MeV的射線能夠穿透幾厘米至十幾厘米的金屬、幾百米的空氣層，完全貫穿人體骨骼，對近的和較遠的物體都能造成危害。由于射線的直接電離能力很弱，穿透能力很強，相對而言，在實際工作中，射線的外照射危害更大，必須采取物質屏蔽、控制時間、增加距離等方法加以防護。防護材料需為重元素材料，如鉛、鋼筋水泥。

中子防護

中子的穿透能力很強，雖然直接電離能力很弱，但間接電離能力很強，因而中子的外照射和內照射危害都很大。從工作實際的角度出發，中子內照射的情況極少出現，主要的實際危害是外照射。能夠有效屏蔽中子的材料有水、石蠟、聚乙烯以及含有中子吸收截面較大的（如硼等）材料的復合材料等。

大事件

前蘇聯克什特姆核災難

1957年9月29日，位于前蘇聯烏拉爾山中的秘密核工廠“車里雅賓斯克65號”（現稱奧焦爾斯克）的瑪雅科核燃料處理廠發生事故，核事故等級達到6級。這座處理廠建有多座反應堆，用于為前蘇聯的核武器生產钚。作為生產過程的副產品，大量核廢料被存儲在地下鋼結構容器內，四周修建混凝土防護結構，但負責冷卻的冷卻系統并不可靠，為核事故的發生埋下隱患。1957年，一個裝有80噸固態核廢料的容器周圍的冷卻系統發生故障，放射能迅速加熱核廢料，最終導致容器爆炸，160噸的混凝土蓋子被炸上天，并產生規模龐大的輻射塵云。當時，蘇聯當局緊急撤走當地11000名居民，大約27萬人暴露在危險的核輻射水平環境下。至少有200人死于由核輻射導致的癌癥，大約30座城市從此在蘇聯的地圖上消失。直到1990年，前蘇聯政府才對外公布克什特姆核災難的嚴重程度，在克什特姆，面積巨大的東烏拉爾自然保護區(也被稱之為“東烏拉爾輻射區”)因為這場核事故受到放射性物質銫-137和鍶-90的嚴重污染，被污染地區的面積超過300平方英里(約合800平方公里)。

溫斯喬（Windscale）火災

1957年10月5日的溫斯喬（Windscale）英國歷史上最嚴重的核事故，也是世界上最嚴重的核事故之一，在國際核事件等級中，嚴重程度為7級中的1級，火災發生在英格蘭西北海岸坎伯蘭（現為坎布里亞郡塞拉菲爾德）的兩樁場地的1號機組。這兩個石墨慢化反應堆，當時被稱為“樁”，是作為英國戰后原子彈項目的一部分建造的。1號樁于1950年10月投入使用，隨后2號樁于1951年6月投入使用。大火燃燒了三天，并釋放出放射性沉降物，蔓延到英國和歐洲其他地區’放射性同位素碘-131可能導致甲狀腺癌。此后，高度危險的放射性同位素釙-210也被檢測出來。據估計，此次輻射泄漏可能至少引起了另外240例癌癥病例，其中100至240例存在生命危險。

美國三里島核電站事故

1979年3月28日，美國三里島核電站發生了嚴重事故，反應堆堆芯的一部分熔化塌，但由于一回路壓力邊界和安全殼的包容作用，泄漏到周圍環境中的放射性核素微乎其微，沒有對環境和公眾的健康產生危害，僅有3名電站工作人員受到略高于季度劑量管理限值的輻射照射。方圓80公里的200萬居民中，平均每人受到的輻射劑量小于戴一年夜光表或看一年彩電所受到的輻射劑量。

捷克斯洛伐克·博胡尼采核電站事故

1977年，捷克斯洛伐克(現在的斯洛伐克)博胡尼采（Bohunice）核電站發生事故。當時，核電站最老的A1反應堆因溫度過高導致事故發生，幾乎釀成一場大規模環境災難。A1反應堆也被稱之為“KS-150”，由蘇聯設計，雖然獨特但并不成熟，從一開始就種下災難的種子。A1反應堆的建造開始于1958年，歷時16年。未經驗證的設計很快就暴露出一系列缺陷，在投入運轉的最初幾年，這個反應堆曾30多次無緣無故關閉。1976年初，反應堆發生氣體泄漏事故，導致兩名工人死亡，僅一年之后，這座核電站又因燃料更換程序的缺陷和人為操作失誤發生事故，當時工人們居然忘記從新燃料棒上移除硅膠包裝，導致堆芯冷卻系統發生故障。排除污染的工作仍在繼續，要到2033年才能徹底結束。

摩洛哥輻射事故

1984年，摩洛哥的穆罕默迪耶（Mohammedia）發電廠發生了一起嚴重的輻射事故，1人死于-192輻射過度暴露而引起的肺出血。其他人也接受了需要醫療護理的大量過量輻射，三人被送往巴黎居里研究所接受輻射中毒治療。該源用于射線照相焊縫，并與其屏蔽容器分離。由于來源是銥顆粒，本身沒有表明它具有放射性的標記，一名工人將其帶回了家，幾個星期后，其家人一直暴露在輻射中，造成工人、他的家人和一些親屬八人在內死亡。

1986切爾諾貝利核電站事故

1986年4月26日，位于當時蘇聯境內的切爾諾貝利核電站第四號反應堆在低功率不當測試中失控，從而導致發生爆炸并燃起大火，反應堆建筑被摧毀，并向大氣釋放了大量輻射。由于忽略了安全措施，反應堆中的鈾燃料過熱并熔穿了防護屏障，事故發生后不久，國際原子能機構立即向蘇聯提供援助。在核電站工作人員和事故搶險人員中，有28人由于受到非常高的輻射劑量而死亡，緊急撤離了電站附近的11.6萬居民，事故的主要原因有兩個方面：一是運行人員在試驗停電條件下發電機轉子靠自身的轉動慣性能繼續供電多長時間的過程中，嚴重違反操作規程，切斷了所有安全控制系統，致使安全保護系統不能啟動，二是反應堆（壓力管式石墨慢化沸水堆）安全設計上存在嚴重的缺陷。

切爾諾貝利核事故后，核能機構起草了得到成員國批準的兩項公約，即《及早通報核事故公約》和《核事故或輻射緊急情況援助公約》，這兩項公約建立起應急通報、信息交流和應請求提供國際援助的國際框架。這兩項公約授權原子能機構作為協調這些活動的國際中心。2003年，原子能機構與受影響最嚴重國家（白俄羅斯、俄羅斯和烏克蘭）的政府以及相關國際組織合作設立了切爾諾貝利論壇，以解決恢復運行問題并開展對受影響區域進行的放射性評定。

戈亞尼亞事故

戈亞尼亞事故是1987年9月13日在巴西戈亞斯州戈亞尼亞發生的放射性污染事故，當時該市一個廢棄的醫院場地被盜了一個不安全的放射治療源。隨后被許多人處理，導致四人死亡。大約249人接受了放射性污染檢查，其中1人被發現受到污染。

印度的馬亞普里（Mayapuri）放射性事故

2010年4月7日，當時一名廢品經銷商和幾名員工由于輻射受傷生病，隨后的調查中檢測到一種強放射性的鈷同位素(鈷60)，這種同位素通常用于醫療目的和工業上的特定用途。雖然最初的報道否認了放射性排放，并將該事件描述為輕微的化學泄漏，但隨后證實了鈷60和“急性輻射”的存在，隨后核專家小組在附近確定了11個輻射源，而調查機構無法立即確定放射性物質最終流入馬亞普里的來源時，在當地和國家首都地區的社區引發了恐慌。