核爆炸时人员受到电离辐射剂量的大小,受爆炸威力、爆高、距爆心的距离等因素的影响,也与核武器结构、辐射场特点、人员体位等有密切关系。即使佩带个人剂量计,也难于得到准确的结果,只能作为人员受照射的粗略指示,用来估计人员遭受电离辐射伤害的轻重程度,以供伤员分类诊断参考。
瞬时核辐射场,含有中子和γ射线两种成分,其比例与核武器威力和结构有关。万吨级以下的核武器,在对人体造成骨髓型急性放射病的距离内,中子与γ射线的剂量比例可达到2:1;如是中子弹,则可达到3:1以上。中子含有从热中子到快中子很宽的能谱,而且能谱是随着距离变化的。人体受中子照射的剂量,来自与爆心相反方向的射线约占20~30%。γ射线的能谱也受核武器结构和距离的影响而不同。但能谱对剂量的影响不大,平均能量略高于60Coγ射线。γ射线主要来自爆心方向,瞬时核辐射的剂量率很高。特别是中子的剂量率更高,例如中子与γ射线总剂量为600rad时,其平均剂量率约在每分钟10,000rad以上。落下灰场γ射线的平均能量小于1MeV,辐射场是各向同性的,约有50%的剂量是由人员所处位置四周8m以内的放射沾染所提供的,它的剂量率低,一般用每小时若干伦琴到每小时数百伦琴计量。
人员外照射剂量的表示方法很多,例如空气场中照射量(习惯称为空气量),空气场中小块组织的比释动能(有人称之为空气剂量或空气吸收剂量),人体中心剂量,人体平均剂量,红骨髓剂量,干细胞计数剂量等。
在人体内剂量分布很均匀的条件下,上列各种表示剂量的方法,都是接近的,都可以用来反映放射损伤的程度。但除落下灰外照射体内剂量分布比较均匀外,在瞬时核辐射场,由于射线在体内的吸收及入射方向、散射等影响,可使体内剂量分布很不均匀,而且随着各种因素的变化而变。图中的地爆、空爆 γ射线和中子的深度量变化,是在一些具体条件下的结果,随着爆炸条件、距离等的变化,其结果不同,但体内剂量分布不均匀是共性。在这种剂量分布很不均匀的条件下,对骨髓型急性放射病,用干细胞计数求得等效剂量较为合理,但不适用于战时。比较简单的方法是用空气中小块组织的比释动能来表示,或给出体中心剂量。
个人剂量计受辐射场因素的影响较大。现有可供战时选用的个人剂量计,多数是γ射线个人剂量计,但它也能程度不同地记录下一部分中子剂量。在瞬时核辐射场,面向爆心佩带在胸前的个人剂量计,主要记录下列四个来源的射线,即来自爆心方向的γ射线和它在身体上产生的反散射射线,来自爆心方向的中子(一般γ射线个人剂量计约可记录中子剂量的10~20%),及中子照射到人体后通过“俘获反应”所产生的γ射线穿出人体到剂量计上的部分。可以看出,即使佩带着对中子和γ射线都很理想和准确的剂量计,也会多记录了身体反散射γ射线和中子的俘获γ射线,同时又漏记背向爆心一侧射来的中子和γ射线。由此记录的剂量不是空气场的比释动能或剂量,也不是体中心剂量,而是面向爆心侧的体表剂量。背向爆心时,则只能记录该方向的散射线和穿过人体后到达剂量计的中子和γ射线剂量,以及人体内由中子产生的俘获γ射线穿出人体到达剂量计的部分。当人员卧倒地面时,个人剂量计被身体屏蔽的条件下,能记录的剂量就更小了。
个人剂量计的能量响应,剂量率响应和方向性也都会带来不同程度的误差。
以上各种因素的影响很难准确地估计。概言之,当γ射线个人剂量计面向爆心时,如只有γ射线一种成份,体表测得的剂量可比体中心高约20%;若只有中子,体表记
不同射线和爆炸方式在人体内剂量的分布
a. 落下灰γ射线 b. 地爆γ射线 c. 60Coγ射线 d.空爆γ射线 e.中子
录下的俘获γ射线部分约比体中心中子剂量低20%。而当存在中子和γ射线两种成份时,体表个人剂量计读数可能接近于身体中心的中子和γ射线总剂量。因此,在面向爆心佩带γ射线个人剂量计条件下,剂量计读数可以认为是人体中心剂量,加上其他影响因素,误差可能达到±30%。背向爆心佩带个人剂量计时,由于人体屏蔽的影响,剂量计读数偏低,乘以1.5可认为是约略等于体中心剂量,但误差可能达到50%。在落下灰场,佩带在身体表面的个人剂量计的记录约比体中心剂量高20%。
在核战争时,如有可能从核武器当量和距离得到空气场剂量(即空气中小块组织的比释动能),只要将空气场剂量乘下列系数:对瞬时核辐射的γ射线剂量为0.8,中子为0.6,就可以得到站立时体中心剂量。在落下灰场可将空气场测得的剂量乘0.7,即为体中心剂量。当然,这些都只是粗略的估计,因为在战时很难得到准确的爆炸当量,而人员所处的准确距离更无法知道。
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