《物理性污染控制》放射性污染及其控制

1、1第七章 放射性污染及其控制7.1 概述7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)7.3 放射性污染去污技術(shù)主要是、三種射線，也稱為核輻射第七章 放射性污染及其控制7.1 概述射線：氦原子核，電離作用大、貫穿本領(lǐng)小射線：電子流，電離作用小，貫穿本領(lǐng)大射線：電磁波，簡介電離作用，貫穿本領(lǐng)很大核輻射是原子核從一種結(jié)構(gòu)或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)或另一種能量狀態(tài)過程中所釋放出來的微觀粒子流。 （1）放射性外照射：體外輻射源對人體的照射稱外照射。粒子只有進(jìn)入人體內(nèi)部才會造成損傷-內(nèi)照射；射線主要從人體外對人體造成損傷-外照射；射線既造成內(nèi)照射，又造成外照射。 第7章 放射性污染及其控制7.1 概述 （1）放射性內(nèi)

2、照射：進(jìn)入人體內(nèi)的放射性核素作為輻射源對人體的照射稱內(nèi)照射。4 （2）輻射劑量學(xué)的基本量與單位1）放射性活度A單位時間內(nèi)放射性原子核發(fā)生的核轉(zhuǎn)變數(shù)，單位Bq（貝可）。1Bq = 每秒鐘發(fā)生一次核衰變第7章 放射性污染及其控制7.1 概述5 （2）輻射劑量學(xué)的基本量與單位2）照射量X表示射線在空氣中產(chǎn)生電離能力大小的輻射量，C/kg。射線在質(zhì)量為dm的空氣中釋放出來的全部電子被空氣完全阻止時，在空氣中產(chǎn)生同一種符號離子的總電荷的絕對值，C第7章 放射性污染及其控制7.1 概述6 （2）輻射劑量學(xué)的基本量與單位3）吸收劑量D單位質(zhì)量受照物質(zhì)中所吸收的平均輻射能量,Gy(戈瑞)。電離輻射授予質(zhì)量為d

3、m的物質(zhì)的平均能量，J受照空氣的質(zhì)量，kg吸收劑量率：單位時間內(nèi)的吸收劑量。第7章 放射性污染及其控制7.1 概述7 （2）輻射劑量學(xué)的基本量與單位4）當(dāng)量劑量HT受輻射類型、能量、劑量與劑量率大小、照射條件及個體差異等因素的影響。相同的吸收劑量未必產(chǎn)生同等程度的生物效應(yīng)。單位：Sv（希,J/kg）某個器官或組織T中的吸收劑量乘以相關(guān)的輻射權(quán)重因數(shù) 第7章 放射性污染及其控制7.1 概述 （2）輻射劑量學(xué)的基本量與單位第7章 放射性污染及其控制7.1 概述9 （3）環(huán)境中放射性的來源1)天然輻射源：宇宙射線、陸地輻射源和體內(nèi)放射性物質(zhì) 天然本底輻射每年對個人的平均輻射劑量當(dāng)量約為2.4mSv（

4、毫希）第7章 放射性污染及其控制7.1 概述照射成分年有效劑量（毫希）正常本底地區(qū)照射量升高的地區(qū)宇宙射線0.382.0宇生放射性核素 0.010.01陸地輻射：外照射 0.464.3陸地輻射：內(nèi)照射（氡除外）0.230.6陸地輻射：氡及其衰變物的內(nèi)照射吸入222Rn 1.210吸入220Rn0.07 0.1食入222Rn0.005 0.1總計(jì)2.4天然輻射造成的公眾平均年劑量值 11 （3）環(huán)境中放射性的來源2)人工輻射源：核試驗(yàn)造成的全球性放射性污染；核能生產(chǎn)、放射性同位素生產(chǎn)和應(yīng)用導(dǎo)致放射性物質(zhì)以及氣態(tài)或液態(tài)的形式釋放而直接進(jìn)入環(huán)境；核材料貯存、運(yùn)輸或放射性固體廢物處理與處置和核設(shè)施退役

5、等造成放射性物質(zhì)間接進(jìn)入環(huán)境。第7章 放射性污染及其控制7.1 概述人工輻射源對公眾產(chǎn)生的平均年劑量值 13 （4）輻射的生物效應(yīng)及其危害1）生物效應(yīng)：軀體效應(yīng)(急性、遠(yuǎn)期效應(yīng))和遺傳效應(yīng)生物種系人猴大鼠雞龜大腸桿菌病毒LD50（Gy）4.06.07.07.1515.056.020000生物死亡50%（LD50）的吸收劑量值第7章 放射性污染及其控制7.1 概述輻射生物反應(yīng)的演變過程15 （4）輻射的生物效應(yīng)及其危害2）對人體的危害：急性放射病、遠(yuǎn)期影響全身性輻射損傷、局部性輻射損傷骨髓型放射病；腸型放射?。荒X型放射病。紅斑；水泡；皮膚潰瘍。白血??；惡性腫瘤；白內(nèi)障；生長發(fā)育遲緩；先天畸形等。

6、第7章 放射性污染及其控制7.1 概述電離輻射所致的急性放射病 電離輻射劑量較小時出現(xiàn)血相輕微變化，有時伴有一些不舒適的感覺，稱為放射反應(yīng)。當(dāng)劑量增加時，機(jī)體效應(yīng)增強(qiáng)，出現(xiàn)放射病。通常一次全身照射劑量超過1Gy時可出現(xiàn)急性放射病，重者死亡。隨照射劑量的增加，急性放射病通常分為以下三種類型： 16 骨髓型急性放射病 此型主要病變是造血組織損傷、骨髓空虛、淋巴組織萎縮、血內(nèi)各種細(xì)胞先后減少，嚴(yán)重者粒細(xì)胞和血小板均降至零。此型放射病多能治愈，一般中度和重度病癥在照射后46周開始恢復(fù)。 腸型放射病 早期發(fā)生劇烈嘔吐和腹瀉，多數(shù)發(fā)展為尿血、便血。最突出的病變是腸上皮細(xì)胞受損，使腸絨毛裸露、腸粘膜脫落、腸

7、吸收功能被破壞，易引起菌血癥、敗血癥或毒血癥。17 腦型放射病 照射后立即或數(shù)小時內(nèi)出現(xiàn)癥狀。主要病變是中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到損傷，表現(xiàn)為躁動不安、眼球和肢體震顫、共濟(jì)失調(diào)、神志不清、抽搐或痙攣，直至昏迷不醒，早期也可出現(xiàn)嘔吐和腹瀉，一般數(shù)小時或數(shù)日內(nèi)死亡。18 電離（放射）輻射污染實(shí)例日本廣島長崎原子彈爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈河三哩島核電站的一次嚴(yán)重放射性物質(zhì)泄漏（1979年3月28日 ） P15前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986年4月26日 ）P17日本美濱核電站事故（2004年8月9日 ） P16日本地震及海嘯導(dǎo)致的福島

8、核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海關(guān)關(guān)員出現(xiàn)脫發(fā)病癥 （ 200511 ）核艦艇 P19醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、研究和教學(xué)中使用的放射性儀器等廣島和長崎原子彈爆炸罹難者遺骸20 投放在日本廣島的原子彈“小男孩” 資料圖片：向長崎投下原子彈的美空軍退役準(zhǔn)將斯威尼 來源：北京青年報(bào) 資料圖片：杜魯門 來源：北京晨報(bào) She was just a junior high school girl, only 14 years old. 22 23 24 25 26 電離輻射污染實(shí)例日本廣島長崎原子彈爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈河三哩

9、島核電站的一次嚴(yán)重放射性物質(zhì)泄漏（1979年3月28日 ） 前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986年4月26日 ）P17日本美濱核電站事故（2004年8月9日 ） P16日本地震及海嘯導(dǎo)致的福島核泄漏事故(2011年3月)新疆口岸遭洋垃圾放射污染海關(guān)關(guān)員出現(xiàn)脫發(fā)病癥 （ 200511 ）核艦艇 醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、研究和教學(xué)中使用的放射性儀器等電離輻射污染實(shí)例日本廣島長崎原子彈爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈河三哩島核電站的一次嚴(yán)重放射性物質(zhì)泄漏（1979年3月28日 ） 前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986年4月26日 ）P1

10、7日本美濱核電站事故（2004年8月9日 ） P16日本地震及海嘯導(dǎo)致的福島核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海關(guān)關(guān)員出現(xiàn)脫發(fā)病癥 （ 200511 ）核艦艇 醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、研究和教學(xué)中使用的放射性儀器等30 /2006/04/inside-chernobyl/audio-interactive前蘇聯(lián)切爾諾貝利核泄漏事件 在切爾諾貝利事故中受到核污染的患者(doc)32 曾經(jīng)的切爾諾貝利核爆炸幸存者電離輻射污染實(shí)例日本廣島長崎原子彈爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈河三哩島核電站的一次嚴(yán)重放射性物質(zhì)泄漏（1979年3月28

11、日 ） 前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986年4月26日 ）日本美濱核電站事故（2004年8月9日 ） 日本地震及海嘯導(dǎo)致的福島核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海關(guān)關(guān)員出現(xiàn)脫發(fā)病癥 （ 200511 ）核艦艇 P19醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、研究和教學(xué)中使用的放射性儀器等36 37 發(fā)生事故的這座反應(yīng)堆是1976年投入使用的。關(guān)西電力公司承認(rèn)，反應(yīng)堆運(yùn)行27年多來一直沒有更換冷卻水管道，管道很可能因冷卻水常年腐蝕出現(xiàn)漏洞，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。/z/japnuclearleak/電離輻射污染實(shí)例日本廣島長崎原子彈爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美國賓夕法尼亞

12、州薩斯奎哈河三哩島核電站的一次嚴(yán)重放射性物質(zhì)泄漏（1979年3月28日 ） 前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986年4月26日 ）日本美濱核電站事故（2004年8月9日 ）日本地震及海嘯導(dǎo)致的福島核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海關(guān)關(guān)員出現(xiàn)脫發(fā)病癥 （ 200511 ）核艦艇 P19醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、研究和教學(xué)中使用的放射性儀器等38 福島核泄漏30年后將擴(kuò)散至整個太平洋 福島核電站放射性污水直流入海 世界運(yùn)行中的核電機(jī)組數(shù)量（截至2008年底） 世界核電分布圖 核電是安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的能源嗎？中國核電工業(yè)的發(fā)展守衛(wèi)秦山核電站的武警戰(zhàn)士 44 電離輻射污染實(shí)例日本廣島長崎原子彈爆炸(Pl

13、ease watch the film) （1945-8-6）美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈河三哩島核電站的一次嚴(yán)重放射性物質(zhì)泄漏（1979年3月28日 ） 前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986年4月26日 ）日本美濱核電站事故（2004年8月9日 ）日本地震及海嘯導(dǎo)致的福島核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海關(guān)關(guān)員出現(xiàn)脫發(fā)病癥 （ 200511 ）核艦艇 醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、研究和教學(xué)中使用的放射性儀器等45 深海蛙人在庫艇上切洞，以便安裝纜繩用來吊起該潛艇 46 2003年沉沒于巴倫支海的俄羅斯北方艦隊(duì)“11月”級核潛艇，該潛艇是40年前建造的47 我國核潛艇逼退美軍100海里 48 49第

14、七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) （1）放射性廢物及處理途徑放射性廢物：含有放射性核素或被放射性核素所污染，其濃度或比活度大于審管部門規(guī)定的清潔解控水平，預(yù)期不會再被利用的廢棄物。50第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)按使用方法，主要有核設(shè)施、伴生礦和核技術(shù)應(yīng)用三個來源。特點(diǎn)：長期危害性；處理難度大；處理技術(shù)復(fù)雜。 （2）放射性廢物的來源和分類51核設(shè)施產(chǎn)生的放射性廢物伴生礦產(chǎn)生的放射性廢物52核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的放射性廢物53第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)國家分類標(biāo)準(zhǔn)：從處理和處置角度，按照比活度和半衰期將放射性廢物分為五類：高放長

15、壽命、中放長壽命、低放長壽命、中放短壽命、低放短壽命（壽命長短區(qū)分按半衰期30年為限）。其他分類方法：按放射性核素半衰期長短分為：長半衰期(100d)、中半衰期(10100d)、短半衰期（10d）。按射線種類：甲、乙、丙種放射性廢物。 （2）放射性廢物的來源和分類54第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) （3）環(huán)境放射性防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)國際輻射防護(hù)協(xié)會（ICRP）劑量限值5年平均值（毫希/年）任一年值（毫希/年）職業(yè)照射2050 公眾照射15Sv 希沃特，射線劑量當(dāng)量的專用單位，定義是每公斤(千克、kg)人體組織吸收1焦耳(J)，為1希沃特。代表了受到電離輻射照射的個人的總傷害。希沃

16、特是個非常大的單位，因此通常使用毫希沃特（mSv），1mSv=0.001Sv。此外還有微希沃特（Sv），1Sv=0.001mSv。55第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) （3）環(huán)境放射性防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)1960年2月，我國第一個放射衛(wèi)生法規(guī)放射性工作衛(wèi)生防護(hù)暫行規(guī)定；1964年1月放射性同位素工作衛(wèi)生防護(hù)管理辦法；1974年5月放射防護(hù)規(guī)定；1984年9月5日核電站基本建設(shè)環(huán)境保護(hù)管理辦法；1988年3月11日輻射防護(hù)規(guī)定；1989年10月放射性同位素與射線裝置放射防護(hù)條例；2003年10月1日中華人民共和國放射性污染防治法。受照射部位輻射工作人員年有效劑量當(dāng)量限值/mSv公眾成員

17、的年有效劑量當(dāng)量限值/mSv正常照射特殊照射終身照射正常照射全身501002501皮膚、眼晶體15050其他單個器官50050不同人員的有效劑量當(dāng)量值1988年3月11日輻射防護(hù)規(guī)定；5657第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) （4）輻射防護(hù)一般措施由于粒子穿透能力最弱，一張白紙就能把它擋住，因此，對于射線應(yīng)注意內(nèi)照射，其進(jìn)入體內(nèi)的主要途徑是呼吸和進(jìn)食，防護(hù)方法主要為：射線：（a） 防止吸入被污染的空氣和食入被污染的食物；（b） 防止傷口被污染。58第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) （4）輻射防護(hù)一般措施穿透能力比射線強(qiáng)，比射線弱，比較容易阻擋，用一般

18、的金屬就可以阻擋。但是，射線容易被表層組織吸收，引起組織表層的輻射損傷。防護(hù)措施：射線：（a）避免直接接觸被污染的物品，以防皮膚表面的污染和輻射危害；（b）防止吸入被污染的空氣和食入被污染的食物；（c）防止傷口被污染；（d）必要時應(yīng)采用屏蔽措施。59第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性廢物與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) （4）輻射防護(hù)一般措施穿透力強(qiáng)，可以造成外照射，其防護(hù)的方法主要為：射線：（a）盡可能減少受照射的時間；（b）增大與輻射源間的距離，因?yàn)槭苷談┝颗c離開源的距離的平方成反比；（c）采取屏蔽措施。在人與輻射源之間加一層足夠厚的屏蔽物，可以降低外照射劑量。屏蔽的主要材料有鉛、鋼筋混凝土等。輻射防護(hù)一

19、般措施6161第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （1）濃縮處理化學(xué)沉淀、離子交換、蒸發(fā)、生物化學(xué)、膜分離、電化學(xué) 去污系數(shù)(DF)：廢水原有的放射性濃度C0與其處理后剩余放射性濃度C之比，即DF = C0 /C 。濃縮系數(shù)（CF）：廢水的原有體積與其處理后濃縮產(chǎn)物的體積之比，即CF=V原水 / V濃縮。 6262第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （1）濃縮處理1）化學(xué)沉淀法： 使沉淀劑與廢水中微量的放射性核素發(fā)生共沉淀作用的方法。最通用的沉淀劑有鐵鹽、鋁鹽、磷酸鹽、高錳酸鹽、石灰、蘇打等 對銫、釘、碘等幾種難以去除的放射性核素要用特殊的化學(xué)沉淀劑。例如，

20、放射性銫可用亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化銅或亞鐵氰化鎳共沉淀去除 6363第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （1）濃縮處理2）離子交換法：放射性核素在水中主要以離子形態(tài)存在，其中大多數(shù)為陽離子，采用的離子交換劑主要有離子交換樹脂和無機(jī)離子交換劑 。 大多數(shù)陽離子交換樹脂對放射性鍶有高的去除能力和大的交換容量；酚醛型陽樹脂能有效地除去放射性銫 ； 大孔型陽樹脂不僅能去除放射性陽離子，還能通過吸附去除以膠體形式存在的鋯、鈮、鈷和以絡(luò)合物形式存在的釕等。 6464第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （1）濃縮處理3）蒸發(fā)法：用蒸發(fā)法處理含有難揮發(fā)性放射性核素的廢水可以獲

21、得很高而穩(wěn)定的去污系數(shù)和濃縮系數(shù) 。主要用于處理一些高、中水平放射性廢液 6565第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （2）濃縮產(chǎn)物固化處理化學(xué)沉淀污泥、離子交換樹脂再生廢液、失效的廢離子交換劑、吸附劑和蒸發(fā)濃縮殘液等放射性濃縮產(chǎn)物，要作固化處理。 固化要求：放射性核素的浸出率小，耐久和耐撞擊，在輻射以及溫度、濕度等變化的情況下不變質(zhì)。 固化方法：水泥固化，瀝青固化。 6666第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （2）濃縮產(chǎn)物固化處理1）水泥固化：優(yōu)點(diǎn)是工藝和設(shè)備簡單，費(fèi)用低，其固化體耐壓、耐熱，比重為1.22.2，可以投入海洋。缺點(diǎn)是固化體的體積比原物大，

22、放射性浸出率較高。 2）瀝青固化：優(yōu)點(diǎn)是其固化體放射性浸出率比水泥固化體小23個數(shù)量級，而且固化后的體積比原來的小。缺點(diǎn)是工藝和設(shè)備復(fù)雜，固化體容易起火和爆炸，在大劑量輻射下會變質(zhì)等。 6767第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （3）高水平放射性廢液處理1）采用硫化床煅燒法、噴霧煅燒法、罐內(nèi)煅燒法和轉(zhuǎn)窯煅燒法，將廢液轉(zhuǎn)變成氧化物固體 2）采用玻璃固化法，將廢液燒制成磷酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、霞石正長巖玻璃、玄武巖玻璃等。 6868第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （4）放射性廢物的最后處置長壽命的放射性核素的半衰期長達(dá)幾十年甚至上萬年，因此必

23、須使它們與人類生活環(huán)境隔離。 最終處置方式：陸地處置和海洋處置6969第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （4）放射性廢物的最后處置陸地處置：在人造貯藏庫內(nèi)貯藏；在廢礦坑如巖鹽礦坑內(nèi)貯藏；在土中埋藏和壓注入深的地層中等 海洋處置：將低水平放射性廢液排入海中，依靠擴(kuò)散和稀釋達(dá)到無害化；或是將放射性固體廢物封入容器投入深200010000米的海域。 7070第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （5）鈾礦渣處置 主要方法：堆放棄置，或回填礦井 有些國家正在研究根本解決的方法。例如在水冶加工方面，提出地下浸出和就地堆浸技術(shù)，只把浸出液送往水冶廠提取金屬鈾。此外，還研究尾礦渣的固結(jié)和造粒技術(shù)；利用各種化學(xué)藥品和植被使尾礦壩層穩(wěn)定。7171第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性廢物處理技術(shù) （6）受放射性沾污器物的處置 1）去污：使用適當(dāng)?shù)南礈靹⒔j(luò)合劑或其他溶液在一定部位擦拭或浸漬去污，大部分放射