魯經邦

核能發電處保健物理組

 

（四）新標準中器官劑量與眼球水晶體、四肢、皮膚劑量及劑量限度的關係為何？

1.相關法規條文

（1）游離輻射防護安全標準第2條第5款第（4）目：

器官劑量：指單位質量之組織或器官吸收輻射之平均能量，其單位為戈雷。

（2）游離輻射防護安全標準第7條第1項：

輻射工作人員職業曝露之劑量限度，依下列規定：

一、每連續5年週期之有效劑量不得超過100毫西弗，且任何單一年內之有效劑量不得超過50毫西弗。

二、眼球水晶體之等價劑量於1年內不得超過150毫西弗。

三、皮膚或四肢之等價劑量於1年內不得超過500毫西弗。

（3）游離輻射防護安全標準第12條：

輻射作業造成一般人之年劑量限度，依下列規定：

一、有效劑量不得超過1毫西弗。

二、眼球水晶體之等價劑量不得超過15毫西弗。

三、皮膚之等價劑量不得超過50毫西弗。

（4）游離輻射防護安全標準附表2，12：

器官劑量：指單位質量之組織或器官吸收輻射之平均能量。人體某一特定組織或器官T內的平均吸收劑量。以D_T表示，單位為戈雷(Gy)。

其中：

D_T：人體某一特定組織或器官T內的平均吸收劑量，單位為戈雷（Gy）；

m_T：組織或器官T的質量；

D：質量元dm內的吸收劑量。

2.常見問題或爭議

會發生這個問題的主要原因是游離輻射防護安全標準的劑量限度的規定包括對特定組織或器官（眼球水晶體、四肢、皮膚）的限值，而在ICRP-26防護系統的劑量限度規定甚至包括眼球水晶體、四肢、皮膚以外任一組織或器官的等效劑量限值（500毫西弗/年）。因此造成一些混淆，常見的問題如：

－「新標準用詞定義有「器官劑量」一詞，第7條及第12條仍只規定眼球水晶體、四肢及皮膚的劑量限值，並未對單一器官限制，將來劑量計讀結果要如何表示？」

－「新標準中有「器官劑量」一詞 ，但除第2條用詞定義及附表2公式出現外，劑量限度的規定為何都沒使用到「器官劑量」？」

3.問題探討與說明（兼結論）

（1）在劑量限度中所規範的眼球水晶體、四肢、皮膚劑量限度，也是個別器官或組織的劑量，但所指的是特定組織或器官的等價劑量（在ICRP-26系統則是指特定組織或器官的等效劑量）；而新標準中的「器官劑量」則是指特定組織或器官內的平均吸收劑量，只是ICRP-60建議對這個量所用的名稱為「器官劑量（organ dose）」[1]（有關器官劑量在輻射防護上的意涵在本文第2篇已有詳盡討論，不再贅述），如果沒有深究其定義，確實可能望文生義而造成混淆。

（2）僅從名詞的字面來認定「劑量限度的規定都沒使用到「器官劑量」是一種誤解，因為劑量限度中的特定組織或器官之等價劑量，就是該特定組織或器官之器官劑量與對應輻射加權因數乘積之和。而有效劑量則是指人體中受曝露之各組織或器官之等價劑量與各該組織或器官之組織加權因數乘積之和，也就是對所有受曝露組織或器官之等價劑量加權後的全身劑量。換言之，器官劑量是劑量限度各相關劑量最基本的構成要素。

 

（五）本標準修正涉及新舊制劑量換算的問題。

1.緣由

為了配合游離輻射防護法施行及落實ICRP-60的建議，原能會修正游離輻射防護安全標準在反映ICRP-60建議方面，是採取二階段修正的策略。主管機關考量當時國內實務狀況，為免造成國內業者衝擊太大，在92.1.30修正發布的安全標準，僅採用ICRP-60所建議之劑量限度，但維持原有防護標準之專有名詞、加權因數及劑量轉換因數；至94.12.30修正發布的安全標準，才完全採行ICRP-60防護系統的專有名詞、加權因數及劑量係數。

由於本公司核能設施有部分輻射作業係交付承攬，其中亦有由國外廠商承攬，在92.1.30修正發布的安全標準施行後，因防護標準之專有名詞、加權因數及劑量轉換因數仍採舊制，國外廠商中不乏來自已經施行ICRP-60建議之安全標準之國家，如日本或歐洲共同體之會員國。這些國家採行ICRP-60所建議之限度，但除劑量限度之數值及管制週期與我國大致相同外，使用之劑量名詞之名稱與涵義、加權因數及劑量轉換因數等則完全不同。由於國外工作人員至我國境內工作應適用我國法規之規定，故上述歐、日等國人員赴我國工作時，設施經營者須審查其職業輻射劑量紀錄並就其雇主所定授權劑量加以銜接管制，以確保其在設施經營者所屬工作場所從事輻射作業期間所接受之職業劑量符合我國游離輻射防護安全標準所定劑量限度。在審查劑量紀錄及管制劑量之作業過程中，將涉及前述兩組劑量系統之劑量間之換算。

94.12.30修正發布的安全標準，已完全採行ICRP-60防護系統的專有名詞、加權因數及劑量係數，並將自97.01.01施行，屆時歐、日等國人員赴我國工作時，其劑量記錄內容與我國規定已能銜接，沒有新舊制劑量間之換算的問題。但因美國迄今仍未採行ICRP-60防護系統，該國工作人員赴我國工作時，其劑量記錄內容仍屬舊制者，故同樣涉及前述兩組劑量系統之劑量間之換算。

「有效等效劑量」與「有效劑量」間、「等效劑量」與「等價劑量」間及「約定有效等效劑量」與「約定有效劑量」間應如何換算，在實務上若能1:1換算，當然是最簡單也最方便的。但由於新舊制的劑量名詞之名稱與涵義、加權因數及劑量轉換因數等不只定義不同，學理的內涵也有差異。未經評估即逕以1:1換算，確實會引發爭議。筆者在91-92年負責本公司各核能發電相關設施因應游離輻射防護法施行推動業務，曾就此一議題加以評估後擬訂「台灣電力公司核能發電相關設施因應輻防法施行及游離輻射防護安全標準修正新舊制劑量換算方法」，納入各相關單位輻射防護計畫，陳報原能會核定後施行迄今。因此擬藉本文將此一議題思考的基礎作一更清晰的論述，與有興趣的讀者分享。

2.常見問題或疑問

這個議題的關鍵在於ICRP-60與ICRP-26兩套輻射防護系統在學理上的差異，摘述如下：

（1）劑量名詞：ICRP-26建議使用的劑量學名詞為「有效等效劑量」、個別器官組織之「等效劑量」、「約定有效等效劑量」、個別器官組織之「約定等效劑量」（約定劑量適用體內曝露）等；而ICRP-60建議使用的劑量學名詞則為「有效劑量」、個別器官組織之「等價劑量」、「約定有效劑量」、個別器官組織之「約定等價劑量」等。

（2）前述兩組劑量學之量的定義不同：ICRP-26建議之劑量在學理上係以器官或組織中一點之吸收劑量為基礎定義之，ICRP-60之劑量則以器官或組織之平均吸收劑量為基礎定義之。

（3）兩組劑量所代表之危害內涵不同：ICRP-26建議採用之有效等效劑量所考慮之危害內涵僅包括輻射曝露誘發致死癌症及嚴重遺傳效應，ICRP-60之有效劑量則考量了可歸因致死癌症、可歸因之非致死癌症、嚴重遺傳效應及壽命損失。

（4）加權因數不同：ICRP-26建議所選定之主要器官組織僅包括性腺、乳腺、紅骨髓、肺、甲狀腺、骨表面等5種及其他組織器官，用以導出加權因數之總危險度為1.65×10^-2西弗^-1；ICRP-60之組織器官加權因數所選定之主要器官組織則包括性腺、紅骨髓、結腸、肺、胃、膀胱、乳腺、肝、食道、甲狀腺、皮膚、骨表面等12種及其他組織器官，用以導出加權因數之總危險度為7.3×10^-2西弗^-1。[2]

（5）劑量轉換因數不同：ICRP-26劑量系統採用之體內劑量轉換因數係引用ICRP-30，體外劑量轉換因數引用ICRP-51；ICRP-60劑量系統之體內劑量轉換因數引用ICRP-68報告（職業曝露部分）及ICRP-72（公眾曝露部分），體外劑量轉換因數引用ICRP-74。

（6）由體內曝露度量結果評估攝入量方法所依據的文獻不同：ICRP-26劑量系統依據ICRP-54；ICRP-60劑量系統是依據ICRP-78。

由於兩組劑量有前述差異，例如有效等效劑量10毫西弗與有效劑量10毫西弗所代表之意義不同，故在理論上，兩者間似不能直接以數值比較及相加。如何在實務上克服此一困難，使輻射防護實務便於推動且不違背ICRP-60建議及我國輻防法規之基本精神，提出合理可行之解決方案，為這個議題探討重點之所在。

3.問題探討與說明

（1）國外核能電廠之經驗

在研擬新舊制劑量換算的過程中，當時曾獲得友廠保健物理課（現稱為保健物理組）同仁熱心提供的國外核能電廠關於本項議題經驗交流的寶貴資料，該項資料稱：「…劑量名詞表示之使用，對實務管制工作之變革以體內劑量之評估較具差別。體外劑量部分則因仍使用原體外評估之TLD或其他人員劑量計，該有之誤差及劑量轉換係數，除低能量之光子或X光、中子(原誤差就蠻大)有差異外，較高能量之光子(尤其核電廠常見核種之光子)E/H_E差異不大，且仍以等效劑量Hp(1)及Hp(0.07)表示人員之劑量，並將新舊劑量視同相等，不做重新計算。區域環境之量測則是按新法規ICRP-60及ICRP－74之建議採用新的實用量及防護量。體內劑量評估部分，日本已採用ICRP-68新的劑量轉換係數:歐盟之西班牙電廠COFENTES亦按新的呼吸模式及採用套裝軟體INDAC作體內劑量評估。韓國回覆之電廠HYDRO&NUCLEAR亦僅還在技術標準研議階段，但據其表示2003年將可按新建議值實施。WANO莫斯科中心之訊息，則提供體內劑量表示及計算之改變，是將過去不可測量之量(如dose equivalent)轉換為較具實務可測量之量(如equivalent dose)。根據蘇聯健康部門公告之指引，新舊之比例換算為1，電廠實用則以0.8管制。」。由此可見，體外曝露造成全身之有效劑量及有效等效劑量間採用1：1之換算方式，是許多電廠採行的主要權宜措施。

在核能電廠發生體內污染且程度達到需評估約定有效劑量或約定有效等效劑量之案例一向極為罕見，故該廠所蒐集之資料顯示國外電廠幾無實施經驗。

（2）評估之必要性及方法簡述

前項友廠所蒐集之經驗交流資料，確具指標性之參考價值。惟其形式主要為雙方保健物理部門人員意見交換之電子郵件，內容以結論為主，而其決策形成之文獻不易取得。從學理觀之，體外劑量之換算應有其理論基礎，將其簡化成一換算因數以利劑量管制作業推動，將輻射防護人力與物力作最有效之利用，減少資源浪費，在實務上並無不可。惟採用簡化之換算因數必有其局限與前提：

a.不違背法規之立法原意。

b.不背離學理。

c.確保工作人員之劑量不被過份高估或低估。

本節主要目的之一，即為自學理觀點為此類換算因數提供嚴謹之理論基礎及確立其適用的條件。

另體內曝露程度達到需評估約定有效劑量或約定有效等效劑量之案例極為罕見。在正常情況下，核能發電相關設施工作人員接受體內曝露計測的結果，絕大多數人的攝入量都在年攝入限度（ALI）的0.5％甚至0.1％以下，在實務上至多只要記錄計測結果，並不需計算約定劑量，更毋需將其與體外曝露合併計算其總有效劑量或總有效等效劑量。[3]只有在極少數情況，當攝入量達到一定程度時，即應按所採用的劑量系統計算其約定有效劑量或約定有效等效劑量。[4]因此本文關於體內曝露關注之重點不在提供換算因數，而擬提供輻射防護人員一種藉由查閱文獻分別獲得約定有效劑量及約定有效等效劑量之方法與範例。以供在特殊情況下作為評估之依據。

（3）評估方法

a .體外曝露部分：

（a）有效劑量（ICRP-60）與有效等效劑量（ICRP-26）間之關係：

在理論上，將ICRP-60法規體系實務上用以代表有效劑量的個人等效劑量H_P（10）按輻射種類及能量分佈依其對應關係，求得有效劑量與有效等效劑量兩者間之合理關係。[5]此一部分，ICRP及ICRU兩個機構已將相關資料作了完整的整理，並在 ICRU-57及ICRP-74中提供了有效劑量E與有效等效劑量H_E比值對能量的分佈曲線圖，足供吾人判斷及選取一合理之簡易換算因數，以供劑量管制目的之用。[6]

（b）眼球水晶體之等價劑量（ICRP-60）與等效劑量（ICRP-26）間之關係

ICRP-60報告第（172）段明確陳述：「對眼球水晶體先前建議的年劑量限度是150 mSv，[7]第41號報告（1984）評估造成視力受損（白內障）之年閾值為〝＞0.15 Sv〞，[8]在本報告附錄B予以確認，[9]委員會繼續建議對眼球水晶體之年等價劑量限度是150 mSv。…」

由以上ICRP-60之陳述觀之，對眼球水晶體而言，管制眼球水晶體之確定效應，過去所用的等效劑量及現在採用的等價劑量，雖然名稱不同，但本質上為等同者。故在劑量管制實務上，新舊劑量間應毋需換算，可直接比較與加成。

（c）皮膚與四肢之等價劑量（ICRP-60）與等效劑量（ICRP-26）間之關係

ICRP-60報告第（173）段明確陳述：「…建議之年劑量限度為無論受曝露面積有多大，對任何一平方公分面積上之平均為500 mSv，標稱深度為7mg．cm^-1 。在實務上，體外監測是對具代表性的部位進行，對污染則是在較大的面積上度量。第三十五號報告（1982）中有關平均面積的指引仍然有效。[10]…」

另在ICRP-60附錄B，B10，（B 183）段對據以規定管制皮膚確定效應限度之確定效應（受曝露五年後出現毛細血管擴張及晚發性皮膚萎縮）閾值說明：「分次受曝露時，人類於受曝露五年後出現毛細血管擴張及晚發性皮膚萎縮之閾值大約為30－40 Gy，此一劑量與委員會現行的年劑量限度（相當於終生劑量為20Gy）是一致的。」[11]

由以上ICRP-60之陳述觀之，對皮膚及四肢而言，管制皮膚及四肢之確定效應，過去所用的等效劑量及現在採用的等價劑量，雖然名稱不同，但本質上為等同者。故在劑量管制實務上，新舊劑量間應毋需換算，可直接比較與加成。

b.體內曝露部分：

體內曝露主要作法為依各核種及攝入途徑分別提供每攝入一貝克造成之ICRP-60法規體系之約定有效劑量與ICRP-26法規體系約定有效等效劑量的查閱及比對。

（4）新舊制劑量換算方法

a.ICRP-60法規劑量系統

（a）游離輻射防護安全標準第7條之職業劑量限度如下表所示：

（b）確認符合劑量限度之方法（游離輻射防護安全標準附表3）

E_T= H_p(d)＋Σ_j h(g)_j,ing‧I_j,ing＋Σ_j h(g)_j,inh‧I_j,inh  

式中

－H_p(d)係在指定期間內由強穿輻射之體外曝露產生對應之個人等效劑量。[12]

－h(g)_j,ing及h(g)_j,inh分別為g年齡群組人員嚥入或吸入放射性核種j每單位攝入量產生之約定有效劑量。

－I_j,ing及I_j,inh分別為在同一期間內經由嚥入或吸入途徑攝入放射性核種之量。

b.體外曝露造成之有效等效劑量H_E與有效劑量E在同一照射條件下比較結果：

由於ICRP與ICRU為國際上之知名與權威之輻射防護相關學術機構，其發行之建議書及技術文獻，均為世界各國公認及普遍採用，因此，本文對於體外曝露造成之有效等效劑量H_E與有效劑量在同一照射條件下比較，亦直接引用ICRU-57報告之結論，說明如下：

（a）光子（photons）：

ICRU-57所提供之E/H_E關係，可由圖4.看出。圖4.為有效劑量與有效等效劑量比值（E/H_E）在不同照射幾何條件下對光子能量（0.01-10 MeV）的分佈曲線。

ICRU-57對E/H_E關係的評估摘要如下：

－對於100keV以上所有能量的光子，在所有照射條件下，E與H_E間之差異，不超過12％。【摘自ICRU-57，（286）段】

－在光子能量高於1MeV時，E/H_E值對所有照射條件而言都趨近於1。【摘自ICRU-57，（286）段】

－在低能量光子情況，淺部器官的等價劑量遠高於深部器官的等價劑量，特別是皮膚的效應最為明顯，由於有效劑量的組成包括皮膚的加權劑量，而有效等效劑量則無，故有效劑量與有效等效劑量會在各不同照射條件下表現顯著差異（尤其是當光子在20KeV以下時）。【摘自ICRU-57，（286）及（287）段】

 

（b）中子：

圖5為有效劑量與有效等效劑量比值（E/H_E）在不同照射幾何條件下對中子能量（0.01-10 MeV）的分佈曲線。ICRU-57對E/H_E關係的評估摘要如下：

－圖5提供了四種照射條件下的E/H_E值，

＊在AP條件下：在熱中子至1MeV間，E/H_E之值在2-4間變化。

＊在PA條件下：在熱中子時E/H_E之值為1.5，至1keV間則緩慢升高至4。在10-200keV間E/H_E之值隨能量增加而急遽增加，在50-200keV間有一很寬的區域，E/H_E之值在7-7.5之間，然後下降，至10MeV下降至1。

＊在LAT及ROT條件下E/H_E之值之能依性與PA條件類似，在10-200keV間有一很寬的區域，E/H_E之值在4－5之間。

＊在四種條件下，於10MeV處E/H_E之值都接近於1。

【以上摘自ICRU-57（292）段】

－整體而言，對中子來說，E與H_E之間確有極為顯著的差別，主要原因在於計算這兩個量時，所用的輻射加權因數不同所致。【摘自ICRU-57（293）段】

－一般而言，能量在1MeV以下時，E的轉換係數約為H_E轉換係數的 2-4倍，在特定能量及照射條件下E的轉換係數可以大到約為H_E轉換係數的7倍。在10MeV以上，E的轉換係數與H_E轉換係數差別極小（＜5％）。180MeV以上的數據尚不完整。【摘自ICRU-57 （301）段】）

 

（c）電子：

ICRU-57提供了在照射條件AP下，E/H_E對電子能量的分佈曲線，如圖6所示，其評論摘要如下：

－由於有效劑量的組成包括皮膚的加權劑量（有效等效劑量則無），故有效劑量與有效等效劑量會在各不同照射條件下表現有所差異，惟此種差異在電子能量極低的情況下才顯著。【摘自ICRU-57（297）段】

－在照射條件AP下，當電子能量在1.5-10 MeV時，E與H_E之值幾乎為一常數（約0.7），電子能量在1 MeV時E與H_E之值約為1，當電子能量在600keV以下，E與H_E之值急遽增加。【摘自ICRU-57（299）段】

 

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