放射性基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、楊振宇2011.3.18日本福島核電站情況 3月11日日本東海岸發(fā)生8.8級(jí)地震（后修正至9.0級(jí)），并引發(fā)海嘯。 3月11日福島第1、第2核電站因地震全部自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 3月11日晚日本東京電力公司稱其核電站并未泄漏放射物質(zhì) 3月12日福島核電站1號(hào)機(jī)組發(fā)生兩次爆炸，核燃料棒部分熔毀。 3月13日福島核電站20公里內(nèi)人員撤離。 3月14日福島核電站3號(hào)機(jī)組氫氣爆炸。 3月15日福島核電站4號(hào)機(jī)組爆炸起火，2號(hào)機(jī)組爆炸。 3月16日福島核電站3號(hào)機(jī)組再次爆炸（冒白煙）。日本福島核電站情況相關(guān)新聞“據(jù)日本媒體消息，當(dāng)?shù)負(fù)?jù)日本媒體消息，當(dāng)?shù)?點(diǎn)點(diǎn)30分左右，福島第一核分左右，福島第一核電站正門附近

2、的核輻射數(shù)值從電站正門附近的核輻射數(shù)值從每小時(shí)每小時(shí)882微西弗微西弗陡增到陡增到8217微西弗微西弗，相當(dāng)于普通人一年從自然界，相當(dāng)于普通人一年從自然界中遭受到的輻射量的中遭受到的輻射量的8倍多。倍多。 ”（3月月16日新聞）日新聞）“在日本核電站周圍檢測(cè)到的放射性物質(zhì)包括在日本核電站周圍檢測(cè)到的放射性物質(zhì)包括碘碘131和銫和銫137?！?（3月月16日新聞）日新聞）什么是放射性放射性放射性 核素放出射線的性質(zhì)稱為放射性。 放射性核素放射性核素 具有放射性的核素 。 所謂射線，就是指電離輻射。電離輻射輻射輻射 以波或粒子的形式向周圍空間或物質(zhì)發(fā)射并在其中傳播的能量(如聲輻射、熱輻射、電磁輻射

3、等)的統(tǒng)稱。電離輻射電離輻射 電離輻射指高能電磁輻射和粒子輻射，這類“輻射”又稱“射線”。 在輻射防護(hù)領(lǐng)域，電離輻射就是指能夠通過初級(jí)過程或次級(jí)過程引起電離事件的帶電粒子或（和）不帶電粒子。電離輻射的危害 電離輻射對(duì)人體是有害的。 可直接或通過繼發(fā)反應(yīng)損害組織。 大劑量輻射可在數(shù)天內(nèi)產(chǎn)生可見的身體效應(yīng)，甚至致死； 而小劑量所致的DNA變化可能使被照射者產(chǎn)生慢性疾病，如白內(nèi)障、癌癥等，而且還會(huì)使他們的后代發(fā)生遺傳學(xué)缺陷，造成后代致畸、致癌、致突變。 電離輻射（射線）的類型射線射線 高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核的粒子束，稱為射線。射線是一種帶電粒子流，具有很強(qiáng)的電離本領(lǐng)，對(duì)人體內(nèi)組織破壞能力較大。射線射線

4、由原子核轉(zhuǎn)變時(shí)放出來的電子束，稱為射線。在生物體內(nèi)的電離作用比射線強(qiáng)，比射線弱。X和和射線射線 射線是原子核發(fā)生躍遷或粒子湮沒時(shí)所發(fā)射的電磁輻射，是一種高能電磁波。中子射線中子射線 中子射線不帶電，重量和質(zhì)子相似，穿透能力比射線還要強(qiáng)。中子射線引起的電離程度高，容易被輕元素吸收，所以對(duì)人體的危害也更大 。但很少見。射線的類型類型構(gòu)成電離能力電離能力穿透力穿透力 氦核 很強(qiáng)很強(qiáng)很差很差 電子較弱較弱差差X和和 高能電磁波弱弱強(qiáng)強(qiáng)中子射線中子射線中子強(qiáng)很強(qiáng)He42射線的穿透能力電離輻射的來源電離輻射通常由以下幾種情況產(chǎn)生： 宇宙射線 放射性物質(zhì)：分天然和人工兩種 人工輻射儀器，如X射線機(jī)、加速器等

5、 天然放射性核素自然界中天然存在的核素稱為天然放射性核素天然放射性核素。天然放射性核素又分兩類。宇生天然放射性核素：如14C、3H、7Be和22Na等。原生放射性核素，主要有鈾系（238U）、釷系（232Th）、錒鈾系（235U）和镎系（237Np）四個(gè)放射性核素系和其它一些放射性核素，如40K、87Rb等。 天然放射性核素比如人體含有14C、3H 、40K等天然放射性核素天然放射性核素。以40K為例：人體K含量約占人體總量的0.2%，以60公斤計(jì)，人體含有有120克鉀，其中0.012%是40K，活度約300Bq。 人工放射性核素 人工放射性核素是人類進(jìn)行核反應(yīng)生成的。有些是制備的，大部分都是

6、副產(chǎn)物。 人工放射性核素已達(dá)1000多種，其射線種類、能量、半衰期各不相同。常見的人工放射性核素有137Cs、60Co、131I等。放射性強(qiáng)度的單位 放射性活度放射性活度 其意義是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變數(shù)。 不是指放出的射線數(shù)。不是指放出的射線數(shù)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（SI）單位：秒-1（s-1） SI單位專名是貝克勒爾貝克勒爾 符號(hào)為Bq。 以前一直使用的單位是居里(Ci)1 Ci等于3.71010Bq Co60 0.306MeV 1.17MeV 1.33MeV放射性強(qiáng)度的單位 放射性比活度放射性比活度 單位質(zhì)量物質(zhì)的放射性活度，也稱為活度濃度。 單位是Bq/kg。 用于準(zhǔn)確衡量貨物中放射性核素含量水平的量

7、和單位。放射性核素的半衰期半衰期半衰期 放射性核素因衰變而減少到原來的一半時(shí)所需要的時(shí)間。衰變公式衰變公式 tT693. 001/2eNN=放射性核素的半衰期 經(jīng)過一個(gè)半衰期，放射性核素的量減少為原來的為原來的一半一半。衰變的類型衰變衰變 原子核放出射線的衰變稱為衰變。衰變衰變 原子核放出射線的衰變稱為衰變。 對(duì)于有一定壽命的放射性核素來講，其衰變形式主要是衰變或衰變兩種形式，放射性核素所發(fā)射出的射線是衰變或衰變中能量釋放的一種形式。放射性危害與放射性核素 放射性核素可能引起的危害水平具體由以下方面決定： 放射性核素的種類； 含量水平； 化學(xué)形態(tài)； 儲(chǔ)存方式等。 放射性核素引起的危害和該放射性

8、核素是天然的還是人工的無關(guān)。吸收劑量吸收劑量吸收劑量D 電離輻射授予某一體積元中的物質(zhì)的平均能量除以在這個(gè)體積元中的物質(zhì)的質(zhì)量的商。 單位為戈瑞戈瑞(Gy) 與拉德（rad）的換算關(guān)系Gy=1J/Kg=100rad 吸收劑量率吸收劑量率 單位時(shí)間內(nèi)吸收劑量的增量。單位為Gy/h。當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量H 相同的吸收劑量、不同的輻射類型產(chǎn)生的生物效應(yīng)并不相同。 輻射R在器官或組織T中的當(dāng)量劑量為： HT,R=WRDT,R WR ：輻射權(quán)重因子； DT,R ：輻射R在器官或組織T內(nèi)產(chǎn)生的平均吸收劑量。 SI單位專名是希沃特（Sievert）符號(hào)為Sv。 1Sv1J/kg100rem（老的單位，雷

9、姆)當(dāng)量劑量率當(dāng)量劑量率當(dāng)量劑量率 單位時(shí)間內(nèi)當(dāng)量劑量的增量。 單位為Sv/s或Sv/h。 當(dāng)量劑量率是表示所在位置接受到輻射量強(qiáng)度的常用單位，也是口岸查驗(yàn)貨物放射性時(shí)最常用的量。吸收劑量和當(dāng)量劑量吸收劑量當(dāng)量劑量含義吸收輻射能量的多少吸收能量對(duì)人體帶來的危害大小單位GySv量值不同比值WR，對(duì)于光子和電子等WR1的輻射而言，值是一樣的。使用范圍表示確定性效應(yīng)危險(xiǎn)的合適劑量單位， 從防護(hù)角度來看，可避免劑量的干預(yù)水平，有效當(dāng)量劑量有效當(dāng)量劑量有效當(dāng)量劑量E 遭受電離輻射時(shí)，各個(gè)部位都可能受到不同程度的照射。由于不同部位照射后所產(chǎn)生的危險(xiǎn)度也是不同的。 定義：人體各組織或器官的劑量當(dāng)量乘以相應(yīng)的

10、組織權(quán)重因子后的和。即：HT：組織或器官T所受劑量當(dāng)量；WT：組織或器官T的組織權(quán)重因子。=TTTWHE有效當(dāng)量劑量組織權(quán)重因子組織權(quán)重因子WT 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總計(jì)1影響放射性效應(yīng)的因素 照射劑量照射劑量：照射劑量越大，效應(yīng)也越顯著。但并不是線性關(guān)系。 劑量率劑量率：一般情況下，劑量率越大，效應(yīng)越顯著。但劑量率達(dá)到一定程度時(shí)，兩者之間會(huì)失去比例關(guān)系。 分次照射分次照射：相同的劑量照射，分次

11、越多，間隔時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的生物效應(yīng)越小。 照射部位照射部位：人體不同部位對(duì)輻射的敏感程度很不一致。腹部最敏感，其次是胸部和腦部，四肢敏感程度最小。 照射面積照射面積：當(dāng)照射條件相同時(shí)，受照面積越大，生物效應(yīng)越明顯。 照射方式照射方式：一般來說，在照射條件相同時(shí)，多方照射的生物效應(yīng)大于單向照射。 受照人體年齡受照人體年齡：不同年齡的人對(duì)輻射的敏感性有很大差異?？偟膩碚f，對(duì)輻射的敏感性隨著個(gè)體發(fā)育過程而逐漸降低。其危害程度由高到低順序?yàn)樘?、嬰幼兒、兒童、成年人。電離輻射防護(hù)三原則電離輻射防護(hù)三原則輻射防護(hù)三原則輻射防護(hù)三原則 實(shí)踐的正當(dāng)化得到的利益足以彌補(bǔ)其可能引起的危害 防護(hù)水平的最優(yōu)化只要是

12、合理的，應(yīng)當(dāng)采取措施把輻照減少到盡可能低的水平。 個(gè)人劑量的劑量限值 公眾照射劑量限值為年有效劑量不得超過1mSv 電離輻射防護(hù)三原則電離輻射防護(hù)三原則 個(gè)人劑量的劑量限值 （適用于實(shí)踐所引起）不包括醫(yī)療照射職業(yè)人群職業(yè)人群連續(xù)5年平均有效劑量：20mSv;任何1年的有效劑量：50mSv;四肢或皮膚的年當(dāng)量劑量：500mSv。公眾照射公眾照射年有效劑量不得超過1mSv特殊情況，可提高到5mSv;皮膚的年當(dāng)量劑量：50mSv。外照射外照射外照射外照射 是指來自被輻照機(jī)體之外的照射。 主要需要關(guān)注射線。 由于射線穿透能力弱，因此其外照射影響可以忽略，射線穿透本領(lǐng)介于上述兩種射線之間，它的外照射危害

13、在近距離內(nèi)不能忽視。外照射防護(hù)外照射防護(hù)外照射防護(hù)原則和措施外照射防護(hù)原則和措施 1.控制時(shí)間控制時(shí)間 劑量和照射時(shí)間成正比 2.控制距離控制距離 輻射劑量率和距離的平方成反比 3.實(shí)施屏蔽實(shí)施屏蔽 根據(jù)輻射的性質(zhì)分別實(shí)施不同的屏蔽內(nèi)照射內(nèi)照射內(nèi)照射內(nèi)照射放射性物質(zhì)進(jìn)入并沉積在人體內(nèi)，從內(nèi)部對(duì)人體進(jìn)行照射 。主要途徑： 吸入、攝入和傷口滲入。 和射線、體內(nèi)蓄積時(shí)間長(zhǎng)的放射性核素危害更大 。內(nèi)照射防護(hù)內(nèi)照射防護(hù)內(nèi)照射防護(hù)原則和措施內(nèi)照射防護(hù)原則和措施 1.防止放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)防止放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi) 針對(duì)吸入、攝入和傷口滲入這三個(gè)途徑 2.放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，要采取措施加快放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，要

14、采取措施加快 體內(nèi)放射性物質(zhì)的排出體內(nèi)放射性物質(zhì)的排出 內(nèi)照射防護(hù)內(nèi)照射防護(hù)電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源天然輻射天然輻射 1.天然本底照射天然本底照射外照射來自地球外的宇宙射線和地球本身的天然放射性核素，即存在于地殼、建筑物和空氣中的天然放射性核素衰變時(shí)釋放出的、射線所致的地球輻射。而內(nèi)照射則是由于環(huán)境中的放射性核素經(jīng)食入或吸入人體所致。 2.工業(yè)技術(shù)發(fā)展對(duì)天然照射的影響工業(yè)技術(shù)發(fā)展對(duì)天然照射的影響 只是局部、微量的影響電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源天然輻射天然輻射 平均約平均約2.4mSv。主要來自大地和建筑物、飲水和食物主要來自大地和建筑物、飲水和食物和宇宙射線。和宇宙射線。

15、 不同情況差距很大。不同情況差距很大。電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源人工輻射人工輻射 1. 核爆炸和核能生產(chǎn)核爆炸和核能生產(chǎn) 2. 醫(yī)療照射醫(yī)療照射醫(yī)療照射是最主要的人工照射來源。 3. 其它人工照射其它人工照射電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源人工輻射人工輻射 醫(yī)療照射的典型值醫(yī)療照射的典型值一次一次X光胸透：光胸透：約約0.1mSv一次一次CT：約約10mSv放射性核素診斷：放射性核素診斷：約約17mSv電離輻射劑量的來源電離輻射劑量的來源電離輻射的標(biāo)志GB 18871-2002 電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)電離輻射標(biāo)志電離輻射警告標(biāo)志電離輻

16、射的標(biāo)志2007年2月15日，IAEA和ISO聯(lián)合發(fā)布了新的電離輻射標(biāo)志。新的標(biāo)志舊的標(biāo)志常用放射性測(cè)量?jī)x器個(gè)人輻射當(dāng)量和當(dāng)量率檢測(cè)儀個(gè)人輻射當(dāng)量和當(dāng)量率檢測(cè)儀該儀器是用于佩帶在人體軀干上用來測(cè)定佩帶者所受X和輻射外照射個(gè)人劑量當(dāng)量和個(gè)人劑量當(dāng)量率的檢測(cè)儀。它可以探測(cè)佩帶位置的劑量當(dāng)量率，也可以探測(cè)所設(shè)定的一段時(shí)間內(nèi)的劑量當(dāng)量。該儀器的主要用途是用于放射性工作人員的個(gè)人防護(hù)。常用放射性測(cè)量?jī)x器便攜式輻射劑量率檢測(cè)儀便攜式輻射劑量率檢測(cè)儀這種儀器用于測(cè)量貨物的X和輻射劑量率。該儀器響應(yīng)快，計(jì)量率測(cè)量準(zhǔn)確，可由電池供電，重量輕，可攜帶測(cè)量，是口岸最常用的X和輻射測(cè)量?jī)x器。有些儀器可以通過改換探頭來

17、測(cè)量、表面污染或中子輻射。有些還有測(cè)量能譜的功能。常用放射性測(cè)量?jī)x器、表面污染監(jiān)測(cè)儀表面污染監(jiān)測(cè)儀、表面污染監(jiān)測(cè)儀主要用于測(cè)量貨物表面有無放射性物質(zhì)污染。由于射線的射程短，所以測(cè)量時(shí)該儀器必須緊挨被測(cè)物體表面。但同時(shí)又不能使探頭碰到被測(cè)物體表面，以防止探頭表面受到損壞和污染。射線的射程稍遠(yuǎn)，但監(jiān)測(cè)儀和被測(cè)物體也不能太遠(yuǎn)。常用放射性測(cè)量?jī)x器門門 式式 放放 射射 性性 檢檢 測(cè)測(cè) 儀儀門式放射性檢測(cè)儀適用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的貨物、人員的放射性的監(jiān)測(cè) 。在固定地點(diǎn)對(duì)射線和中子進(jìn)行檢測(cè)。具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、檢測(cè)批量大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是定性定量能力稍差。常用放射性測(cè)量?jī)x器相關(guān)新聞“據(jù)日本媒體消息，當(dāng)?shù)負(fù)?jù)日

18、本媒體消息，當(dāng)?shù)?點(diǎn)點(diǎn)30分左右，福島第一核分左右，福島第一核電站正門附近的核輻射數(shù)值從電站正門附近的核輻射數(shù)值從每小時(shí)每小時(shí)882微西弗微西弗陡增到陡增到8217微西弗微西弗，相當(dāng)于普通人一年從自然界，相當(dāng)于普通人一年從自然界中遭受到的輻射量的中遭受到的輻射量的8倍多。倍多。 ”（3月月16日新聞）日新聞）“在日本核電站周圍檢測(cè)到的放射性物質(zhì)包括在日本核電站周圍檢測(cè)到的放射性物質(zhì)包括碘碘131和銫和銫137?！?（3月月16日新聞）日新聞）重新閱讀重新閱讀相關(guān)新聞“福島核電站核泄漏事故被定級(jí)為福島核電站核泄漏事故被定級(jí)為4級(jí)核事故級(jí)核事故”（3月月13日新聞）日新聞）國(guó)際核事件分級(jí)IAEA和

19、和OECD制定了國(guó)際核事件分級(jí)制定了國(guó)際核事件分級(jí)較低級(jí)別（13級(jí)） 屬于事件較高級(jí)別（47級(jí)） 屬于事故級(jí)別級(jí)別場(chǎng)外影響場(chǎng)外影響場(chǎng)內(nèi)影響場(chǎng)內(nèi)影響3級(jí)極少量釋放嚴(yán)重彌散4級(jí)無明顯場(chǎng)外危險(xiǎn)；少量釋放，堆芯/屏蔽明顯損壞5級(jí)具有場(chǎng)外危險(xiǎn)；有限釋放，堆芯/屏蔽嚴(yán)重?fù)p壞6級(jí)（重大事故）明顯釋放7級(jí)（特大事故）大量釋放，廣泛的健康和環(huán)境影響國(guó)際核事件著名的國(guó)際核電站事故著名的國(guó)際核電站事故1979年美國(guó)三里島核電站事故5級(jí)（爐芯熔毀 ）歷時(shí)1個(gè)月，8公里內(nèi)孕婦兒童撤離，16公里內(nèi)學(xué)校關(guān)閉放射性危害后果很小，最高電站工作人員受照38mSv。政治后果很大，美國(guó)30年未再建核電站。1986年4月切爾諾貝利核電

20、站事故 7級(jí)（堆芯爆炸）史上最嚴(yán)重核事故。整個(gè)北半球均可測(cè)出放射性沉降物。 直接死亡28人，約200多人急性放射病癥狀。30公里內(nèi)完全隔離。間接影響：估計(jì)9000人死因和該事故有關(guān)，500萬人受影響。核電站的情況核電站的情況1 核電是清潔能源；2 核電站的安全性非常高；3 一旦所有安全措施都失靈，后果很嚴(yán)重。核電站的能量來自于核反應(yīng)堆中進(jìn)行的核反應(yīng)。目前核電站都是利用裂變反應(yīng)原理來獲得能量，主要材料是富集鈾富集鈾，即235U占24%的鈾。核電站的情況核電的核反應(yīng)和原子彈的反應(yīng)原理是相同的，都是通過235U的裂變反應(yīng)來獲得能量。但是，這兩者的控制方式是不一樣的。而且從原理來看，核電站爆炸核爆炸核

21、電站爆炸核爆炸核電站和核武器（原子彈）的相同點(diǎn)核電站和核武器（原子彈）的相同點(diǎn)都是通過235U的核裂變反應(yīng)得到能量。裂變反應(yīng)式QnvFFnUAA121123521核電站爆炸核爆炸不同點(diǎn)不同點(diǎn)核爆炸核爆炸是指劇烈的核反應(yīng)。以原子彈為例： 需要純度90%以上鈾-235；（而反應(yīng)堆的鈾-235濃度24%） 達(dá)到臨界質(zhì)量（約52千克），以維持自續(xù)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)； 要有“點(diǎn)火”中子。QnvFFnUAA121123521核電站事故產(chǎn)物核裂變的產(chǎn)物裂變產(chǎn)物包括：一些惰性放射性氣體，還有Cs-137(6.14%)、Zr-95(6.51%)、 Sr-90(5.8%)、 I-131(2.87%) 有80種以上裂變產(chǎn)物，

22、質(zhì)量數(shù)分布在70-160間。QnvFFnUAA121123521核電站事故產(chǎn)物核裂變的產(chǎn)物碘（I）-131放射性性質(zhì)：衰變，同時(shí)放射射線，半衰期 8.05天。理化性質(zhì)：鹵素，易升華。 生物性質(zhì)：吸收快（吸入、攝入、傷口），80%蓄積到甲 狀腺。放射性毒性：中毒組GB 14882-92 設(shè)置食品中限量在89470Bq/kg。核電站事故產(chǎn)物核裂變的產(chǎn)物銫（Cs）-137放射性性質(zhì)：衰變，同時(shí)放射射線，半衰期 30.17年。理化性質(zhì)：堿金屬，沸點(diǎn)低，水溶性極好 生物性質(zhì)：吸收快，有一定蓄積。主要分布在肌肉中。放射性毒性：中毒組GB 14882-92 設(shè)置食品中限量在90800Bq/kg。核電站事故產(chǎn)物核裂變的產(chǎn)物鍶（Sr）-90放射性性質(zhì)：衰變，無射線，半衰期 28.6年。理化性質(zhì)：堿土金屬，水溶性好 生物性質(zhì)：吸收快，蓄積系數(shù)大。主