輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)_第1頁(yè)
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1、輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)一、放射性基礎(chǔ)知識(shí)一、放射性基礎(chǔ)知識(shí)二、核技術(shù)應(yīng)用二、核技術(shù)應(yīng)用三、環(huán)境中的電離輻射源及其防護(hù)三、環(huán)境中的電離輻射源及其防護(hù) 原則與標(biāo)準(zhǔn)原則與標(biāo)準(zhǔn)四、放射性污染的特點(diǎn)、來(lái)源四、放射性污染的特點(diǎn)、來(lái)源五、輻射監(jiān)測(cè)五、輻射監(jiān)測(cè) 一、放射性基礎(chǔ)知識(shí)一、放射性基礎(chǔ)知識(shí)1、核物理基礎(chǔ)知識(shí)、核物理基礎(chǔ)知識(shí)2、重要的概念和量、重要的概念和量(一)核物理基礎(chǔ)知識(shí)(一)核物理基礎(chǔ)知識(shí)放射性的發(fā)現(xiàn)無(wú)論對(duì)科學(xué)思想本放射性的發(fā)現(xiàn)無(wú)論對(duì)科學(xué)思想本身,還是對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)都產(chǎn)生了身,還是對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)都產(chǎn)生了一場(chǎng)革命一場(chǎng)革命(核物理、天體物理、放核物理、天體物理、放射化學(xué)、放射生物學(xué)、放射醫(yī)學(xué)等

2、射化學(xué)、放射生物學(xué)、放射醫(yī)學(xué)等)。)。而由于它的應(yīng)用,這一不同凡響而由于它的應(yīng)用,這一不同凡響的發(fā)現(xiàn)無(wú)論對(duì)人類(lèi)歷史還是對(duì)我的發(fā)現(xiàn)無(wú)論對(duì)人類(lèi)歷史還是對(duì)我們?nèi)粘I疃籍a(chǎn)生了深刻的影響們?nèi)粘I疃籍a(chǎn)生了深刻的影響(原子彈(原子彈加速了二次世界大戰(zhàn)加速了二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束;核技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)深入生的結(jié)束;核技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)深入生活的每一個(gè)角落)?;畹拿恳粋€(gè)角落)。 -1998年紀(jì)念放射性發(fā)現(xiàn)年紀(jì)念放射性發(fā)現(xiàn)100周年報(bào)告周年報(bào)告核輻射(放射性)核輻射(放射性) 1896年,Bequerel用鈾礦粉作實(shí)驗(yàn),有一次無(wú)意的將鈾粉放在避光包裝的膠片旁,他驚訝的發(fā)現(xiàn)膠片暴光了。 由此斷定,鈾可以放出某種射線(xiàn),使膠片暴光

3、。核輻射(放射性)核輻射(放射性) 1898年年7月和月和12月,居里夫婦先后月,居里夫婦先后發(fā)釙和鐳也有這種特性。發(fā)釙和鐳也有這種特性。物質(zhì)放出某種射線(xiàn)的現(xiàn)象稱(chēng)為放物質(zhì)放出某種射線(xiàn)的現(xiàn)象稱(chēng)為放射性,放出射線(xiàn)的過(guò)程稱(chēng)為核輻射性,放出射線(xiàn)的過(guò)程稱(chēng)為核輻射或放射性衰變。射或放射性衰變。原子、電子、原子核、質(zhì)子、中子原子、電子、原子核、質(zhì)子、中子(放射性的產(chǎn)生)(放射性的產(chǎn)生)原子原子由非常小、帶正電的原子由非常小、帶正電的原子核,及帶負(fù)電的電子高速環(huán)繞核,及帶負(fù)電的電子高速環(huán)繞運(yùn)動(dòng)組成。原子不帶電。運(yùn)動(dòng)組成。原子不帶電。原子大小原子大小10-10m,原子核大,原子核大小小5 x10-15m,后者只

4、有前者,后者只有前者的二千分之一,但占有原子的二千分之一,但占有原子99.9%的質(zhì)量。的質(zhì)量。原子核原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成,質(zhì)子和中子的電的中子組成,質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等。質(zhì)量幾乎相等。質(zhì)子和中子質(zhì)子和中子是靠核力結(jié)合在一是靠核力結(jié)合在一起的。核力比靜電力和萬(wàn)有引起的。核力比靜電力和萬(wàn)有引力強(qiáng)得多,但只有在距離小于力強(qiáng)得多,但只有在距離小于x10-15m才起作用。才起作用。元素、同位素元素、同位素 原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相同的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相同的原子原子 元素元素(112種);種); 同一元素的原子核內(nèi)的中同一元素的原子核內(nèi)的中子數(shù)可以不同,但其化學(xué)子數(shù)可以

5、不同,但其化學(xué)性質(zhì)相同(在周期表中占性質(zhì)相同(在周期表中占有相同的位置),這些核有相同的位置),這些核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同,但中子數(shù)內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同,但中子數(shù)不同的元素不同的元素同位素同位素(超(超過(guò)過(guò)2000種)。種)。 原子質(zhì)量原子質(zhì)量(A)=質(zhì)子質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量(Z) +中子質(zhì)量中子質(zhì)量(N)。元素、同位素元素、同位素 凡是原子序數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的一組核素,即同屬一種元素的一組核素,在元素周期表中占據(jù)同一位置,稱(chēng)為該元素的同同位素位素。 如2815P、2915P、3015P、3115P、3215P、3315P、3415P都是磷的同位素。 一般每種元素都有一種以上的同位素,多的可有數(shù)十種,其中多數(shù)是放射

6、性同位素,少數(shù)是穩(wěn)定的。從84Po開(kāi)始,以后的各個(gè)元素的同位素都具有放射性。92號(hào)鈾以后的元素稱(chēng)為超鈾元素超鈾元素。 至今已知的同位素有2000多種,其中放射性核素約1800種,穩(wěn)定同位素約300種。 天然同位素大多是以同位素混合物狀態(tài)存在,如天然鈾中,234U豐度為0.0056%、235U為0.72%、238U為99.27%。 元素、同位素元素、同位素 每一種元素可以有多個(gè)同位素每一種元素可以有多個(gè)同位素112種種元素元素2000多多種同位素種同位素元素、同位素元素、同位素藍(lán)色同位藍(lán)色同位素為穩(wěn)定素為穩(wěn)定核素核素研究發(fā)現(xiàn),原子核內(nèi)的中子研究發(fā)現(xiàn),原子核內(nèi)的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)要保持一定的關(guān)數(shù)和質(zhì)子

7、數(shù)要保持一定的關(guān)系,過(guò)多或過(guò)少均會(huì)使核產(chǎn)系,過(guò)多或過(guò)少均會(huì)使核產(chǎn)生不穩(wěn)定因素,引起衰變。生不穩(wěn)定因素,引起衰變。核素與放射性核素核素核素 核素是具有特定特征的某種原子的統(tǒng)稱(chēng)。如氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)為元素氫的3種核素。放射性核素放射性核素 能自發(fā)地放出各種射線(xiàn)的核素統(tǒng)稱(chēng)為放射性核素,也叫不穩(wěn)定核素。如氚(31H)、23592U、23892U等。 放射性核素有天然放射性核素和人工放射性核素。 天然放射性核素又分為原生和次生兩類(lèi)。 原生天然放射性核素是與地球形成過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生的,如238U、232Th等放射系的母體和40K等單個(gè)核素。 次生天然放射性核素是指天然放射系的衰變子體和

8、由天然核反應(yīng)所產(chǎn)生的天然放射性核素如氚(31H)、14C等。天然、人工和宇生放射性核素天然、人工和宇生放射性核素天然放射性核素:天然放射性核素: 鈾 系(U-238)極其子體,如Ra-226,Rn-222. 釷 系(Th-232)極其子體。 錒 系(U-235)極其子體。 鉀-40(K-40)人工放射性核素:人工放射性核素:利用中子活化技術(shù)產(chǎn)生。如60Co、137Cs等宇生放射性核素:宇生放射性核素:宇宙間的高能射線(xiàn)作用所產(chǎn)生的放射性核素, 如Be-7。放射性與射線(xiàn)類(lèi)型放射性放射性 放射性是指原子核自發(fā)地放射各種射線(xiàn)的現(xiàn)象。射線(xiàn)類(lèi)型射線(xiàn)類(lèi)型 原子核放出的射線(xiàn)有: 、 、射線(xiàn) ,其次還有中子射線(xiàn)

9、。這些都是天然存在的。 還有一中人工產(chǎn)生的射線(xiàn)射線(xiàn)射線(xiàn) 射線(xiàn)、射線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn) 1899年,年,Rutherford用用不同的材料對(duì)射線(xiàn)的穿不同的材料對(duì)射線(xiàn)的穿透能力進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)透能力進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)射線(xiàn)可以分為射線(xiàn)可以分為3種。種。 射線(xiàn):射線(xiàn):1張紙片就能阻張紙片就能阻止它的穿透。止它的穿透。 射線(xiàn):射線(xiàn):幾毫米的銅片才幾毫米的銅片才能阻止它的穿透。能阻止它的穿透。 射線(xiàn):射線(xiàn):幾厘米的鉛片才幾厘米的鉛片才能阻止它的穿透。能阻止它的穿透。 射線(xiàn)、射線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn)如果讓射線(xiàn)穿過(guò)磁場(chǎng),則如果讓射線(xiàn)穿過(guò)磁場(chǎng),則 射射線(xiàn)、線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn)會(huì)往兩個(gè)相反的方向會(huì)往兩個(gè)相反的方向偏

10、轉(zhuǎn),而偏轉(zhuǎn),而 射線(xiàn)射線(xiàn)則保持其原方向則保持其原方向運(yùn)動(dòng),可見(jiàn)運(yùn)動(dòng),可見(jiàn) 射線(xiàn)、射線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn)分別分別帶正、負(fù)電,帶正、負(fù)電, 射線(xiàn)射線(xiàn)不帶電。不帶電。 射線(xiàn)射線(xiàn):氦核:氦核(4He),質(zhì)量數(shù),質(zhì)量數(shù)4,電荷量電荷量+2 。1個(gè)質(zhì)量數(shù)個(gè)質(zhì)量數(shù)=1823Me=1.66x10-27kg 射線(xiàn)射線(xiàn):高速運(yùn)動(dòng)的電子,電荷:高速運(yùn)動(dòng)的電子,電荷量量-1,質(zhì)量,質(zhì)量9.1x10-31kg. 射線(xiàn)射線(xiàn):光子,也是電磁波,無(wú):光子,也是電磁波,無(wú)靜止質(zhì)量,能量靜止質(zhì)量,能量 =h 。比較幾種射線(xiàn),比較幾種射線(xiàn), 射線(xiàn)射線(xiàn)是重粒是重粒子流,就單個(gè)粒子而言,其作子流,就單個(gè)粒子而言,其作用效果最大。用效果最大。

11、N、射線(xiàn)特征 射線(xiàn)是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核或氦離子(2+2He),帶兩個(gè)正電荷。由于其質(zhì)量大,在空氣中的射程很短,在固體或生物組織中只有30130微米。它的電離能力大,穿透能力很弱。、射線(xiàn)特征 射線(xiàn)是高速運(yùn)動(dòng)的電子流。其質(zhì)量是粒子的萬(wàn)分之幾,在空氣中的射程最大可達(dá)10余米,在生物組織中達(dá)數(shù)毫米。它的電離能力較小,穿透能力較大。 射線(xiàn) 是波長(zhǎng)很短的電磁波。它不帶電荷,其穿透能力很強(qiáng),電離能力小。 原子核衰變?cè)雍怂プ?放射性和原子核衰變密切相關(guān)。所謂原子核衰變是指原子核自發(fā)地放出或等粒子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變。 放射性與衰變相聯(lián)系。 放射性與衰變相聯(lián)系。 放射性與躍遷相聯(lián)系,也與衰變或衰變相聯(lián)系。 射線(xiàn)的自發(fā)

12、發(fā)射一般伴隨或射線(xiàn)產(chǎn)生衰變常數(shù)與半衰期 衰變常數(shù)衰變常數(shù)是在單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)原子核的衰變幾率。 半衰期(半衰期(T1/2):是放射性核素的原子核數(shù)衰減到原來(lái)的數(shù)目的一半所需的時(shí)間。 如鐳-226的半衰期是1602年,鈾-238為45億年。 衰變衰變 、母體、子體、母體、子體 核素在衰變時(shí)放出 粒子的衰變 衰變衰變 衰變時(shí),衰變時(shí),原子核的質(zhì)量和電荷都會(huì)發(fā)生變化,即核素發(fā)生變化(見(jiàn)圖)。 原子核在衰變前稱(chēng)為母體,衰變后稱(chēng)為子體。 衰變前后,M母M子+M , E = MC2,以光的形式發(fā)射。 衰變衰變 、母體、子體、母體、子體 核素在衰變時(shí)放出 粒子的衰變 衰變衰變 衰變時(shí),衰變時(shí),原子核的質(zhì)量和電

13、荷都會(huì)發(fā)生變化,即核素發(fā)生變化(見(jiàn)圖)。 原子核在衰變前稱(chēng)為母體,衰變后稱(chēng)為子體。 衰變前后,M母M子+M , E = MC2,以光的形式發(fā)射。 衰變衰變 鏑 核素在衰變時(shí)放出 粒子的衰變 衰變 衰變時(shí),原子核的質(zhì)量和電荷都不會(huì)發(fā)生變化,只是核素內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,衰變后結(jié)合得更緊了(見(jiàn)圖)。 射線(xiàn)是電磁輻射的一種形式,與其他電磁輻射的區(qū)別在于頻率(波長(zhǎng))和產(chǎn)生形式不同。半衰期(半衰期(T1/2)原子核數(shù)原子核數(shù)No衰變到剩下一半時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間衰變到剩下一半時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間半衰期(半衰期(T1/2) N=No e-0.693t / T0 05005001000100015001500200020

14、00250025000 05 510101515202025253030 5.27年年 5.27年年 5.27年年60Co衰變曲線(xiàn)衰變曲線(xiàn)原子核數(shù)年年半衰期(半衰期(平均壽命平均壽命)n半衰期也稱(chēng)為平均壽命或簡(jiǎn)稱(chēng)壽命。n平均壽命是一個(gè)統(tǒng)計(jì)量,就單個(gè)原子核來(lái)說(shuō),什么時(shí)候衰變完全是隨機(jī)過(guò)程。n同一種原子核(同位素)有特定的半衰期,不同的原子核有不同的半衰期,且差別很大,可從10-9s到10+10年。核素元素符號(hào)半衰期鏑-152152Dy10-9秒氪-8585Ke3.17分氙-135135Xe9.08小時(shí)碘-131131I8.04天鈷-6060Co5.27年銫-137137Cs30.17年镅-241

15、241Am432.2年鉛-212212Pb1.4x1010年光子、電磁波光子、電磁波 從本質(zhì)上看,光子、從本質(zhì)上看,光子、X射線(xiàn)、射線(xiàn)、熱輻射、太陽(yáng)光、電磁輻射熱輻射、太陽(yáng)光、電磁輻射等所產(chǎn)生的射線(xiàn)都是電磁波。等所產(chǎn)生的射線(xiàn)都是電磁波。 給予不同名稱(chēng)是因?yàn)槠鋪?lái)源給予不同名稱(chēng)是因?yàn)槠鋪?lái)源不同,并且其頻率或波長(zhǎng)范不同,并且其頻率或波長(zhǎng)范圍不同。圍不同。 射線(xiàn)射線(xiàn):波長(zhǎng)短,頻率高,:波長(zhǎng)短,頻率高,能量大。能量大。 電磁波電磁波:波長(zhǎng)長(zhǎng),頻率小,:波長(zhǎng)長(zhǎng),頻率小,能量小。能量小。能能 譜譜 對(duì)特定的放射性核素,其對(duì)特定的放射性核素,其放出的放出的 射線(xiàn)、射線(xiàn)、 射線(xiàn)射線(xiàn)的能的能量是一定的,這種核素與

16、量是一定的,這種核素與其射線(xiàn)能量的一一對(duì)應(yīng)的其射線(xiàn)能量的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系稱(chēng)為放射性核素的能關(guān)系稱(chēng)為放射性核素的能譜,它是后來(lái)放射性譜儀譜,它是后來(lái)放射性譜儀測(cè)量技術(shù)的理論基礎(chǔ)。測(cè)量技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 而而 射線(xiàn)射線(xiàn)則沒(méi)有特定的能量,則沒(méi)有特定的能量,但有最大值,它的能量范但有最大值,它的能量范圍圍0Emax。Co-601173kev1332kevCs-13731.8kev32.2kev662kev Cs-137和Co-60 能譜能譜Cs-137Co-60662keV1173keV 1332keV裂變核反應(yīng)裂變核反應(yīng) 一個(gè)原子核,分裂成兩個(gè)輕核的核反應(yīng)裂變。 裂變放出大量的能量,物質(zhì)量相當(dāng)?shù)牧炎兎磻?yīng)

17、比普通的化學(xué)反應(yīng)所放出的能量大百萬(wàn)倍( E = MC2 )。裂變核反應(yīng)裂變核反應(yīng) 威力強(qiáng)大的原子威力強(qiáng)大的原子彈就是利用了彈就是利用了裂裂變核反應(yīng)所放出變核反應(yīng)所放出的能量。的能量。n功率強(qiáng)大的核功率強(qiáng)大的核電站也是利用電站也是利用裂變核反應(yīng)所裂變核反應(yīng)所放出放出的能量。的能量。聚變核反應(yīng)聚變核反應(yīng) 兩個(gè)輕核結(jié)合,生成另一種新核的核反應(yīng)聚變。 聚變放出大量的能量,甚至比原子彈的威力還大( E = MC2 )。 聚變對(duì)輕核容易發(fā)生,但不能在常規(guī)下發(fā)生。因?yàn)閷?duì)帶正電的原子核來(lái)說(shuō),要想使其靠近并結(jié)合在一塊需要有強(qiáng)大的外力。聚變核反應(yīng)聚變核反應(yīng) 威力更加強(qiáng)大的威力更加強(qiáng)大的氫彈就是利用氫彈就是利用聚聚

18、變核反應(yīng)所放出變核反應(yīng)所放出的能量(原子彈的能量(原子彈引爆)。引爆)。 不象裂變核反應(yīng)不象裂變核反應(yīng)那樣,聚變核反那樣,聚變核反應(yīng)目前還處于不應(yīng)目前還處于不可控狀態(tài),因此可控狀態(tài),因此暫時(shí)還不能和平暫時(shí)還不能和平利用。利用。聚變核反應(yīng)聚變核反應(yīng) 光芒四射的太陽(yáng)的能量來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。n閃閃發(fā)亮的星星的能量也來(lái)自?xún)?nèi)部的核聚變反應(yīng)。宇宙射線(xiàn)宇宙射線(xiàn) 來(lái)自宇宙間的射來(lái)自宇宙間的射線(xiàn)線(xiàn)宇宙射線(xiàn)宇宙射線(xiàn) 宇宙射線(xiàn)隨著高宇宙射線(xiàn)隨著高度的增加而增加,度的增加而增加, 海平面:海平面: 30nGy/h 拉薩:拉薩: 120nGy/h 高高-大大低低小小電離輻射電離輻射 射線(xiàn)射線(xiàn) 射線(xiàn)射線(xiàn)、 射線(xiàn)射

19、線(xiàn) 某種射線(xiàn)(如 射線(xiàn)、射線(xiàn)、射線(xiàn)或其次級(jí)射線(xiàn))作用到原子的外層電子,使電子脫離原有的軌道的現(xiàn)象電離輻射。(能量大于12.4eV) 一般電磁輻射由于其單個(gè)光子的能量低,因此無(wú)法使原子發(fā)生電離。原子彈投下廣島爆炸的一瞬間原子彈投下廣島爆炸的一瞬間輻射、核輻射、核輻射、核輻射、核(元元)素、同位素、素、同位素、天然放射性、人工放射性、天然放射性、人工放射性、 射線(xiàn)、射線(xiàn)、 射線(xiàn)、射線(xiàn)、 射線(xiàn)、射線(xiàn)、電離輻射、半衰期電離輻射、半衰期廣島原子彈爆炸后剩下一片廢墟廣島原子彈爆炸后剩下一片廢墟放射系放射系 放射性核素的遞次衰變系列通稱(chēng)放射系放射系。 自然界中存在鈾系、釷系、錒系三個(gè)天然放射系。它們的母體半

20、衰期都很長(zhǎng),和地球年齡相近或更長(zhǎng)。它們的成員大多具有放射性,少數(shù)具有放射性,一般都伴隨有輻射,但沒(méi)有一個(gè)具有+ 衰變或軌道電子浮獲的。 人工放射系只有镎系。 1、釷系、釷系 從232Th開(kāi)始,經(jīng)過(guò)10次連續(xù)衰變,最后到穩(wěn)定核素208Pb。這個(gè)系的成員,質(zhì)量數(shù)都是4的整倍數(shù)。母體232Th的半衰期為141億年;子體半衰期最長(zhǎng)的是228Ra為5.76年,所以,釷系建立起長(zhǎng)期平衡,需要幾十年時(shí)間。 2、鈾系、鈾系 從238U開(kāi)始,經(jīng)過(guò)14次連續(xù)衰變,最后到穩(wěn)定核素206Pb。該系成員的質(zhì)量數(shù)都是整倍數(shù)加2。母體238U的半衰期為45億年,子體半衰期最長(zhǎng)的234U為24.5萬(wàn)年。所以,鈾系建立起長(zhǎng)期平

21、衡需要幾百萬(wàn)年時(shí)間。 3、錒系、錒系 從235U開(kāi)始,經(jīng)過(guò)11次連續(xù)衰變,最后到穩(wěn)定核數(shù)207Pb。該系成員的質(zhì)量數(shù)都是4的整倍數(shù)加3。母體235U的半衰期為7.04億年,子體半衰期最長(zhǎng)的231Pa為3.3萬(wàn)年,所以,錒系建立起長(zhǎng)期平衡需要幾十萬(wàn)年時(shí)間。 4、镎系、镎系 把238U放在反應(yīng)堆照射,連續(xù)浮獲3個(gè)中子變成241U,它經(jīng)過(guò)2次衰變變成了具有較長(zhǎng)壽命的241Pu(14.4年)。 241Pu經(jīng)過(guò)13次衰變,最后到穩(wěn)定核素209Bi。但在這個(gè)衰變系列中,237Np的半衰期最長(zhǎng)(2.14百萬(wàn)年)。當(dāng)時(shí)間足夠長(zhǎng)以后,241Pu和241Am幾乎衰變完了, 237Np還會(huì)存在,并與其子體建立起平衡

22、。所以這個(gè)系叫镎系。該系成員的質(zhì)量數(shù)都是4的整倍數(shù)加1。(二)、重要的概念和量(二)、重要的概念和量 1、放射性活度、放射性活度 放射性活度表示放射性核素的核轉(zhuǎn)變率。它是指處于特定狀態(tài)下的一定量放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生自然衰變的數(shù)目。 放射性活度的SI單位為貝可勒爾,簡(jiǎn)稱(chēng)貝可(Bq)。1貝可表示每秒鐘發(fā)生1次衰變。過(guò)去使用的單位是居里(Ci),1居里3.71010貝可 。 放射性比活度是指單位質(zhì)量或單位體積的放射性活度。 2、照射量、照射量 照射量是指X或射線(xiàn)在單位質(zhì)量空氣中釋出的所有次級(jí)電子,當(dāng)它們完全被阻止在空氣中時(shí),在空氣中產(chǎn)生的同一種符號(hào)的離子的總電荷量。 照射量的SI單位,按定義為

23、“庫(kù)倫/千克”(C/kg)。過(guò)去使用的單位名稱(chēng)是倫琴(R),它們的關(guān)系式如下: 1R = 2.58 10-4 C/kg 照射量率是單位時(shí)間內(nèi)照射量的増量。其SI單位為庫(kù)侖/(千克秒)C/(kgs), 過(guò)去使用的單位為倫琴/秒(R/s),。 3、吸收劑量(、吸收劑量(D) 吸收劑量吸收劑量就是電離輻射給予單位質(zhì)量物質(zhì)的平均授予能。 吸收劑量的SI單位是戈瑞(Gy),其量綱是焦?fàn)?千克(J/kg)。過(guò)去使用的單位是拉德(rad)。 1Gy = 1J/kg 1Gy = 100 rad 吸收劑量率吸收劑量率是單位時(shí)間內(nèi)吸收劑量的增量,其SI單位是“Gy/h”,過(guò)去使用的單位是“rad/h”。 4、當(dāng)量

24、劑量(、當(dāng)量劑量(H) 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量為被研究組織內(nèi)某一點(diǎn)上的吸收劑量與品質(zhì)因數(shù)(Q)和其他修正因素(N)的乘積。其SI制單位為希沃特(Sv) ,量綱為焦耳/千克(J/kg),1Sv1J/kg, 過(guò)去使用的單位為雷姆(rem)。 H = DQN 1Sv = 1J/kg 1Sv = 100rem 當(dāng)量劑量率當(dāng)量劑量率表示單位時(shí)間內(nèi)當(dāng)量劑量的增量,其SI制單位為Sv/h等,過(guò)去使用的單位是rem/h等。 各種射線(xiàn)的輻射權(quán)重因子,各種射線(xiàn)的輻射權(quán)重因子,WR輻射類(lèi)型和能量范圍輻射權(quán)重因子,WR光子 (x、射線(xiàn)) 所有能量1電子和子所有能量1 中子能量20MeV5質(zhì)子能量2MeV5粒子,裂變碎片,重

25、核 20 5、有效劑量(、有效劑量(He) 有效劑量有效劑量為人體各個(gè)器官或組織受照射的當(dāng)量劑量,用以評(píng)價(jià)人體所受總的損傷。設(shè)Ht為T(mén)器官(或組織)所受當(dāng)量劑量,Wt為T(mén)器官(或組織)的權(quán)重因子(表示相對(duì)危險(xiǎn)度),則有效當(dāng)量劑量HE可用下式計(jì)算: HE =Ht Wt (希沃特)組織權(quán)重因子組織權(quán)重因子組織或器官組織權(quán)重因子WT組織或器官組織權(quán)重因子WT性腺0.20肝0.05紅骨髓0.12食道0.05結(jié)腸0.12甲狀腺0.05肺0.12皮膚0.01胃0.12骨表面0.01膀胱0.05其余組織或器官0.05乳腺0.05 放射性度量新舊單位對(duì)照表放射性度量新舊單位對(duì)照表項(xiàng)目項(xiàng)目SI單位單位過(guò)去使用的

26、單位過(guò)去使用的單位換算關(guān)系換算關(guān)系適用范圍適用范圍放射性放射性活度活度貝可(Bq )1Bq = 1/s居里(Ci)1Ci = 3.71010Bq1Bq=2.710-11Ci各種放射性核素照射量照射量庫(kù)倫/千克C/kg倫琴(R)1R = 2.5810-4C/kg1C/kg=3.877103R只對(duì)X、射線(xiàn)吸收吸收劑量劑量戈瑞(Gy)1Gy = 1J/kg拉德(rad)1rad = 0.01Gy1Gy =100rad各種核輻射當(dāng)量當(dāng)量劑量劑量希沃特1Sv = 1J/kg雷姆(rem)1rem = 0.01Sv1Sv = 100rem各種核輻射(限于劑量限值附近及以下范圍)有效有效劑量劑量希沃特1Sv

27、 = 1J/kg雷姆(rem)1rem = 0.01Sv1Sv = 100rem各種核輻射(限于劑量限值附近及以下范圍) 6、集體當(dāng)量劑量(、集體當(dāng)量劑量(S) 集體當(dāng)量劑量用于評(píng)價(jià)人群受到照射所付出的危害代價(jià)。為受照射之群體某組(i)內(nèi)Pi名成員平均每人的全身或某一器官所受當(dāng)量劑量(Hi)和,用S表示。 S =Hi Pi(人希沃特) 二、核技術(shù)應(yīng)用二、核技術(shù)應(yīng)用核能、核技術(shù)和放射性同位素應(yīng)用核能、核技術(shù)和放射性同位素應(yīng)用核能、核技術(shù)與放射性核素的應(yīng)用核能、核技術(shù)與放射性核素的應(yīng)用 1、軍事核設(shè)施、軍事核設(shè)施 核武器:原子彈、氫彈、中子彈 核動(dòng)力設(shè)施:核潛艇、航空母艦、宇宙飛船等 2、民用核設(shè)

28、施、民用核設(shè)施 核電站 核供熱、供氣站 研究性反應(yīng)堆 生產(chǎn)同位素反應(yīng)堆 3、輻射與同位素技術(shù)、輻射與同位素技術(shù) (1)輻照保鮮,如大蒜、土豆 (2)輻照殺菌、殺蟲(chóng),如中成藥、衛(wèi)生巾、臘肉制品、稻谷 等 (3)品種改良 (4)工業(yè)探傷、材料改性 (5)儀器儀表自動(dòng)化控制:料位計(jì)、液位計(jì)、核子稱(chēng)、測(cè)厚儀、火災(zāi)報(bào)警器等 (6)地質(zhì)鉆探測(cè)井 (7)醫(yī)療衛(wèi)生:腫瘤照射、甲亢治療、放免分析等 4、同位素與輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 (1)煙道氣凈化,SO2、NOx的去除率達(dá)到90%以上 (2)有機(jī)廢水輻照處理,有較好的解毒、降解、脫色、去污效 果 (3)放射性示蹤技術(shù)應(yīng)用 研究地表水、地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 研

29、究污染物在生物鏈中的轉(zhuǎn)移規(guī)律 跟蹤農(nóng)藥、化學(xué)污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的施加、吸收、降解、轉(zhuǎn)和 積累的全過(guò)程 (4)中子活化分析環(huán)境樣品中的痕量化學(xué)元素含量或濃度三、環(huán)境中的電離輻射源及其防護(hù)原則與標(biāo)準(zhǔn)三、環(huán)境中的電離輻射源及其防護(hù)原則與標(biāo)準(zhǔn) (一)環(huán)境中的電離輻射源(一)環(huán)境中的電離輻射源 電離輻射是指能引起物質(zhì)電離的輻射。 電離輻射源:包括放射性核素、宇宙射線(xiàn)和射線(xiàn)裝置。 環(huán)境中的放射性核素:天然放射性核素、人工放射性核素 天然放射性核素:自然存在于地球環(huán)境中的放射性核素。如鈾238、鈾235、鈾234、釷232、鐳226、氚3、碳14、鉀40等。 人工放射性核素:由人工制造的放射性核素。如:碘1

30、31、銫137、鈷60等。 人工放射性核素主要由以下途徑產(chǎn)生: (1) 通過(guò)核反應(yīng)堆。 (2)通過(guò)加速器。 (3)從裂變物質(zhì)中提取。 (4)核爆炸產(chǎn)物。(二)電離輻射對(duì)人體的影響(教材) 1、輻射損傷機(jī)理 輻射作用使人體內(nèi)水分子電離,形成自由基和活化分子而引起病變。 2、輻射效應(yīng) 輻射照射人體后引起人體發(fā)生的某些變化稱(chēng)之為輻射效應(yīng)。 輻射效應(yīng)分為:隨機(jī)性效應(yīng)、確定性效應(yīng)、軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng) 隨機(jī)性效應(yīng):是指發(fā)生的幾率(而非其嚴(yán)重程度)與劑量大小無(wú)關(guān)的輻射效應(yīng)。對(duì)于這種效應(yīng)不存在于劑量閾值。輻射致癌是隨機(jī)效應(yīng)。 確定性效應(yīng):嚴(yán)重程度與劑量大小有關(guān)的輻射效應(yīng)。這種效應(yīng)有劑量閾值,如白內(nèi)障的誘發(fā)劑量

31、是10mSv。 軀體效應(yīng):輻射所致的、顯現(xiàn)在受照者本人身上的有害效應(yīng)。如白內(nèi)障、皮膚損傷、白血球減少等。 遺傳效應(yīng):輻射所致的、顯現(xiàn)在受照者后裔身上的有害效應(yīng)。(三)輻射防護(hù)基本原則(三)輻射防護(hù)基本原則 1、輻射防護(hù)的目的:防止確定性效應(yīng),將隨機(jī)性效應(yīng)限制在可以接受的水平。 2、輻射防護(hù)體系:把人類(lèi)活動(dòng)分為實(shí)踐和干預(yù)。 (1)實(shí)踐:有些人類(lèi)活動(dòng)增加了總的輻射照射。ICRP稱(chēng)這種人類(lèi)活動(dòng)為實(shí)踐。如核能利用。 (2)干預(yù):有些人類(lèi)活動(dòng)旨在降低總的照射。 ICRP稱(chēng)這種人類(lèi)活動(dòng)為干預(yù)。 (3)實(shí)踐的輻射防護(hù)體系(原則) 實(shí)踐的正當(dāng)性:在進(jìn)行任何伴有輻射的實(shí)踐時(shí),所得到的利益必須大于付出的包括健康損

32、害在內(nèi)的代價(jià)。即利要大于弊。 輻射防護(hù)最優(yōu)化:對(duì)一項(xiàng)實(shí)踐中的任一特定源,個(gè)人劑量大小,受照的人數(shù)等,在考慮了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素后,應(yīng)當(dāng)全部保持在可以合理做到的盡量低的程度。 個(gè)人劑量限值:個(gè)人受到的所有有關(guān)實(shí)踐聯(lián)合產(chǎn)生的照射劑量水平不超過(guò)為其規(guī)定的劑量限值。 劑量限值是由國(guó)家審管部門(mén)制訂。(四)輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(四)輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)GB18871-2002(1)范圍(2)一般要求(3)對(duì)實(shí)踐的主要要求(4)對(duì)干預(yù)的主要要求(5)職業(yè)照射的控制(6)醫(yī)療照射的控制(7)公眾照射的控制(8)潛在照射的控制源的安全(9)應(yīng)急照射情況的干預(yù)(10)持續(xù)照射情況的干預(yù) 1、GB188

33、71-2002中有關(guān)當(dāng)量劑量的規(guī)定中有關(guān)當(dāng)量劑量的規(guī)定限制分類(lèi)年有效劑量限值器官或組織年當(dāng)量劑量限值職業(yè)工作人員5年連續(xù)平均有效劑量任何一年的有效劑量20mSv50mSv眼睛體:50mSv四肢或皮膚: 500mSv 1618歲學(xué)生、學(xué)徒工6mSv眼睛體:50mSv四肢或皮膚:150mSv公眾成員年有效劑量某一年份1mSv5mSv眼睛體: 15mSv皮膚: 4109Bq 乙級(jí) 2107 4109Bq 丙級(jí) 4104 2107Bq 3、放射性廢物管理放射性廢物分類(lèi):放射性廢物分類(lèi): (1)按物態(tài)分為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)放射性廢物; (2)按比活度和半衰期分為高放長(zhǎng)壽命、中放長(zhǎng)壽命、低放長(zhǎng) 壽命、中放短

34、壽命、低放短壽命五類(lèi);半衰期分類(lèi):半衰期分類(lèi): 長(zhǎng)半衰期 T1/2 5.3年 中半衰期 60天 T1/2 5.3年 短半衰期 T1/260天 放射性廢物管理目標(biāo)放射性廢物管理目標(biāo)(1)對(duì)工作人員與公眾的健康及環(huán)境可能造成的危害降低到可以接受的水平;(2)對(duì)后代健康的預(yù)計(jì)影響不大于當(dāng)前可以接受的水平;(3)不給后代增加不適當(dāng)?shù)呢?fù)擔(dān);放射性廢物管理原則放射性廢物管理原則(1)必須設(shè)立廢物收集系統(tǒng),盡量減少?gòu)U物產(chǎn)生量和體積;(2)要按國(guó)家廢物處置方針和規(guī)定在環(huán)境中處置廢物;(3)低放廢液和廢氣常規(guī)排放,事前必須報(bào)環(huán)保部門(mén)批準(zhǔn);(4)向環(huán)境的排放限值,都必須進(jìn)行最優(yōu)化分析,并留有余 地;(5)除低放廢

35、液和廢氣可有控制地排放外,其余廢物必須轉(zhuǎn)化為固化物,在保證安全地與生物圈隔離的條件下,以固體廢物的形態(tài)在環(huán)境中處置;固體放射性廢物處理固體放射性廢物處理 a、核技術(shù)應(yīng)用中產(chǎn)生的低放固體廢物(含廢源),應(yīng)分類(lèi)收集在專(zhuān)用的放射性廢物容器中,送往廢物庫(kù)存放或處置; b、核設(shè)施中產(chǎn)生的中、低放固體廢物,應(yīng)采用區(qū)域性的淺地層廢物埋藏場(chǎng)進(jìn)行處置; c、對(duì)于各類(lèi)長(zhǎng)壽命的超鈾固體廢物和不再進(jìn)行后處理的乏燃料元件,應(yīng)采用深地質(zhì)層處置方案,使其與生物圈隔離; d、含天然放射性核素的尾礦砂和廢礦石及有關(guān)固體廢物當(dāng) 比活度(27)104Bq/kg 建壩存放,退役時(shí)要妥善處理 比活度7104Bq/kg 建庫(kù)存放常見(jiàn)放射

36、性廢物的形式常見(jiàn)放射性廢物的形式 a、廢、退役放射源; b、受放射性物質(zhì)污染的金屬和非金屬材料、勞保用品、工具、器皿、設(shè)備等; c、含放射性物質(zhì)的廢液、廢氣; d、被放射性污染的動(dòng)物尸體或植株; e、含放射性核素的有機(jī)閃爍液(比活度大于37Bq/L); f、放射性和伴生放射性礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用中產(chǎn)生的尾礦砂、廢礦石及有關(guān)固體廢物; (五)輻射防護(hù)方法(五)輻射防護(hù)方法輻射照射方式:輻射照射方式: 外照射:外照射:人體位于空間輻射場(chǎng)接受照射,如X光透視,r射線(xiàn)源照射,肝癌放療照射等。 內(nèi)照射:內(nèi)照射:攝入放射性核素造成對(duì)人體內(nèi)部某器官或組織的照射。如服用131I治療甲亢,宮頸癌照射等。1、外照射防

37、護(hù)控制用量控制用量: 在不影響工作的前提下,盡量減少放射性 物質(zhì)的用量是 最有效的防護(hù);時(shí)間防護(hù)時(shí)間防護(hù): 縮短受照射的時(shí)間;距離防護(hù)距離防護(hù): 增加同輻射源的距離;屏蔽防護(hù)屏蔽防護(hù): 在放射源與操作者之間加屏蔽物,一種是 對(duì)放射源進(jìn)行包裝屏蔽,另一種是對(duì)受照 者進(jìn)行屏蔽;2、內(nèi)照射防護(hù)、內(nèi)照射防護(hù)目的:目的:阻止放射性物質(zhì)進(jìn)入人體內(nèi)。防護(hù)方法:防護(hù)方法: a、稀釋分散法,如工作場(chǎng)所通風(fēng)換氣,放射性氣體通過(guò)高煙囪排放; b、包容集中法,如將放射性物質(zhì)集中存放在鉛室或其它專(zhuān)用容器內(nèi),操作時(shí)在通風(fēng)櫥、手套箱內(nèi)進(jìn)行,使操作空間與人員所處環(huán)境隔離; c、防止通過(guò)皮膚進(jìn)入體內(nèi),皮膚有破傷時(shí)(尤其是手),

38、不可操作放射性物質(zhì);四、放射性污染的特點(diǎn)、來(lái)源四、放射性污染的特點(diǎn)、來(lái)源 (一)、放射性污染的特點(diǎn)(一)、放射性污染的特點(diǎn) 1、毒性大,絕大多數(shù)的放射性核素的毒性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般的化學(xué)毒物; 2、具有遺傳效應(yīng);輻射損傷分確定效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng),隨機(jī)效應(yīng)包括軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng); 3、人體器官不能直接感覺(jué)放射性污染,只有靠?jī)x器探測(cè); 4、輻射具有一定的穿透能力; 5、放射性核素具有可變性,如氣態(tài)放射性核素向大氣中逸散形成氣溶膠,通過(guò)吸入并衰變成固態(tài)子體而在體內(nèi)器官中沉積; 6、放射性物質(zhì)只能靠自然衰變來(lái)減弱,人工無(wú)法加速其衰減; 7、放射性廢物種類(lèi)繁多、復(fù)雜,固對(duì)其處理、處置也相當(dāng)復(fù)雜和困難;(二)放射性污染的來(lái)源(二)放射性污染的來(lái)源 核能與核技術(shù)應(yīng)用對(duì)環(huán)境的放射性污染主要有: 1、

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