在核能和辐射技术应用中,工作人员和公众可能受到不同类型的照射。其中,有些照射可能使人员受到严重的辐射损伤。在研究电离辐射对人的效应问题时,通常把在与辐射源有关的实践中遇到的照射,分为以下两种情况:(1)事先预料的情况。人员受照射是计划之中的事,因而被认为是必然发生的(即概率为100%或接近100%),这种情况下的照射称为“必然”照射。人们通常所说的在实践中的“正常”照射和事故处理中为排除故障而计划的照射就属于这种类型。(2)可以预料的但不是必然发生的情况(概率小于100%),这种类型照射称为“不确定性”(或概率)照射。一般情况下,这种类型照射发生的概率很小。但是,一且发生,也将会使人员受到不同程度的辐射损伤或健康影响,人们通常把这种情况叫做意外照射或辐射事故。所有与辐射源有关的实践活动,都涉及“必然”照射和“不确定性”照射。这两种照射的相对重要性可能因不同的辐射源有很大差别,但是,同时考虑它们的防护(安全)问题是必须的。本文根据近年国内外资料,简要的讨论上述两种类型照射的辐射防护问题。
一 两种类型照射的辐射防护要求对于“必然”照射的防护,国际放射防护委员会(ICRP)推荐了“剂量限制体系”[1],它包括以下基本内容:(a)若进行的实践不能带来实际的纯利益,则不得接受此种实践(即实践的正当化);(b)在考虑到经济和社会因素之后,一切照射应保持在可以合理达到的最低水平(即防护的最优化);(c)受多源照射的个人,其接受的总剂量必须低于规定的剂量限值(即个人剂量限值)。除这三项基本要求外,在将要问世的ICRP新放射防护建议书中又增加了一项要求[2],即受照射人员的剂量除了要低于个人剂量限值外,还必须低于辅助限值一剂量约束(Dose Constraints)。这是考虑到个人可能受到来自多个不同源的照射,所以前述的个人剂量限值要分配给可能照射的各个辐射源,单个辐射源分得的份额称为辅助限值。有的文献将辅助限值又称为源上限值(Source Upper Bounds)[1]。
上述放射防护基本原则是普遍适用的,但是它们不能以现有的形式直接用于“不确定性”照射。关于后一种类型照射的防护,学术界进行了积极的研究探索,并提出了一些有意义的建议。比如,González等人[3]提出了危险限制体系的设想,其基本思想是用限制危险的办法来控制“不确定性”照射对人员可能造成的危害。这里所说的危险是指“不确定性”照射对受照者健康影响的概率,它的大小与照射事件发生的概率和人员可能受照射的剂量数值有关。ICRP 46号出版物,对放射性废物处理中“不确定性”照射的防护推荐了危险限制的原则。对于可能伴有随机性效应的“不确定性”照射,委员会建议用下述表达式计算个人危险:
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式中,R为“不确定性”照射对个人的危险,HE为有效剂量当量,r为每单位有效剂量当量的严重危害健康效应的概率,P(HE)为发生相应照射的概率。当rHE值较大时,个人危险按下式计算:
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对于更高剂量当量的照射,在计算个人危险时要考虑“确定性”效应(Deterministic Effects)。
对于“必然”照射,现有的辐射防护标准中规定,公众中的个人剂量限值是1mSv/a,它相当于年均辐射危险10-5。与此安全目标相一致,对“不确定性”照射的危险限值,有的文献3建议也取10-5/a。考虑到同一个人可能接受多个辐射源的“不确定性”照射,为了保证受这些源照射的危险之和不超过规定的个人危险限值,对每个源设置了只占个人危险限值一定份额的危险上限值作为危险约束,其数值大小视所考虑的辐射源及照射情况而定。与“必然”照射中的剂量约束一样,危险约束亦可用于辐射防护(安全)的设计和管理。关于危险限值、危险约束和个人危险三者之间的相对关系,参见图 1。图 1中的个人危险是通过对可能的照射及其后果的概率分布进行积分,并且对各种类型照射事件求和而得到的。
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图 1 危险限值,危险约束和预计在不同时间的个人危险 |
根据危险与剂量当量之间的关系,可以导出限制“不确定性”照射的个人危险准则曲线,见图 2。图中的纵坐标是个人一年内受到某一剂量当量照射的概率,它以危险约束UR为单位;横坐标是人员受照射的剂量当量,曲线上的点为不同剂量当量下可以考虑接受的最大概率。该准则曲线有以下几个不同区域:考虑随机效应的反比例区,伴有确定性效应的非比例区,以及在致死剂量当量范围内的恒定概率区。利用这个准则曲线,可以判别给定的安全方案是否满足个人危险约束的要求。方法是:首先,确定可能引起人员受照射的事件或事件的后果。从最大后果的角度,选用一个事件序列作为一组类似照射情况的代表。其次,确定事件发生的概率和受照人员的剂量当量。最后,在图 2上标绘出相应点(概率、剂量当量)的坐标位置。如果这个点落在不可接受区域内,则该方案不可取。
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图 2 个人危险准则曲线 |
为了实施危险限制,使任何个人不遭到过分高的辐射危险是必须的。但是,对于一个受照射的人群来说,在某些情况下,每一个个人遭受的危险是低的,而人群的伤害期望值可能高到不能接受的程度。因此,应用辐射源的安全方案选择,还要经过最优化处理。对于“必然”照射防护的最优化处理,其中考虑的一个量是伤害(Detriment),它被定义为受辐射源影响的一人群伤害的期望值。对于“不确定性”照射来说,使用“伤害”这一量做优化处理,有时难以得出明确的结论。为了说明这一点,我们假设一个照射事件序列,它的发生概率及其后果分别用P和C表示,则其伤害期望值为P与C的乘积。假定该事件的P很小,而C很大,那么伤害期望值是一个中等大小的数值。这样表达显然不能确切地说明后果的严重程度。因此,不同安全方案的优劣比较,应考虑照射事件的发生概率和后果的全面分布。同时,对于“不确定性”照射的最优化分析,除了要确定哪些量要比较外,还要考虑如何处理不能以同一单位表示的量以及在比较中的优先权问题。对于那些不能直接比较的参量,比如,人们对严重事故危险性的反感程度、限制措施、辐射效应引起的发病率和死亡率,以及这些效应的相对权重等,这可借助效用函数和决策理论来处理。通过效用函数来表示各种量在比较中的优先权,并将不同类型的量加以组合,然后,再利用辅助决策技术得到“在给定情况下最好”的(即最优化的)方案。
二 有待解决的问题对于“不确定性”照射提出“危险限值系体”,从辐射防护(安全)的角度看,这是一个重要的进步,它有助于辐射技术应用安全水平的提高。但是,对于这一思想体系的实际应用还有一些需要考虑与解决的问题。(1)建立标准化的安全分析方法和程序。使用不同方法对同一个辐射实践活动做危险估计,可能会得到不同的结果。因此,有必要提高可以普遍应用的标准化安全分析方法与规定。(2)危险的可测量性问题。对于“必然”照射来说,“有效剂量当量”是受照人员危险的一种间接量度。虽然它的测量是在某些假设条件下,通过有关的物理量来实现的,但是,它毕竟是“可测定的”。对于“不确定性”照射来说,情况大不相同。辐射技术应用设施的可靠性,照射事件的发生概率,以及安全分析的结果等都是不能用物理实验手段测量的。(3)其它问题。比如,预计未来个人受照射的概率,确定集体剂量负担的截尾时间和分配给未来居民危险的权重因子等,目前还没有公认一致的意见与方法。鉴于这些问题的存在,对于危险限值体系的设想,还需要继续研究。
(本文撰写中得到史元明教授的支持和帮助,作者表示衷心的感谢。)
[1] |
ICRP Publication 42.A Compilation of the Major Concepts and Quantities in Use by ICRP.1984. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=J-STAGE_2326394
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[2] |
王作元, 等. ICRP对新的放射防护基本建议的考虑[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1989, 9(5): 343. |
[3] |
Gonzalez AJ, 等. 架设辐射防护与安全之间的桥梁; 控制概率性照射[J]. 国际原子能机构通报, 1988(3): 35. |