輻射防護(hù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用

關(guān)于輻射防護(hù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用第1頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六2輻射防護(hù)的基礎(chǔ)知識(shí)核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用第2頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六3輻射手機(jī)、電腦輻射電磁爐輻射紫外線輻射稀土礦、放射源輻射核輻射第3頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六4現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+++原子的直徑約為10-10米。原子核在中心約原子直徑的1/10000。原子的質(zhì)量幾乎全集中在原子核上電子的質(zhì)量?jī)H為質(zhì)子質(zhì)量的1/1840。一個(gè)電子所帶的電荷為1.6×10-19庫(kù)侖（C），定義為單位電荷。第4頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六5二、有關(guān)原子核的一些術(shù)語(yǔ)

這一術(shù)語(yǔ)在核輻射防護(hù)中經(jīng)常用到，它是指核內(nèi)具有一定數(shù)目的中子和質(zhì)子，并處于同一能態(tài)的一類原子。核素用符號(hào)AZX表示，其中X代表元素符號(hào)，A為質(zhì)量數(shù)，Z為核電荷數(shù)。1、核素：第5頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六6同位素是指原子核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的那些核素。同位是指該同位素的各核素在元素周期表中處于同一個(gè)位置,它們具有基本相同的化學(xué)性質(zhì)。

2、同位素：第6頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六7如：238U、235U、234U等均為鈾元素的同位素,而氫的同位素包括了11H（氕）、21H（氘）、3

1H（氚）三種核素。核素和同位素是兩個(gè)不同的術(shù)語(yǔ)，切勿混為一談。

第7頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六8

1896年，法國(guó)科學(xué)家亨利貝可勒爾（H?Becquerel）發(fā)現(xiàn)用黑紙包的鈾鹽仍可以使照相底片感光，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明鈾鹽可以放射出能透過(guò)黑紙的射線，由此發(fā)現(xiàn)了天然放射性。

第二節(jié)原子核與放射性關(guān)系一、放射性第8頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六9

在磁場(chǎng)中研究這種射線的性質(zhì)時(shí)，證明它是由三種成分組成的。其中一個(gè)成分在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向與帶正電的離子流的偏轉(zhuǎn)方向相同；另一個(gè)成分與帶負(fù)電的離子流的偏轉(zhuǎn)方向相同；第三個(gè)成分則不發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)，繼續(xù)沿著直線方向前進(jìn)。這三種射線分別叫做α射線、β射線和γ射線。第9頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六10（1）α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核（又稱α粒子）組成的，所以它在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向與正離子流相同。它的電離作用大，貫穿本領(lǐng)小。它在空氣中的射程只有幾個(gè)厘米。（2）β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，它的電離作用較小，貫穿本領(lǐng)較大,在空氣中的射程因其能量的不同而有較大差異，一般為幾米至十幾米。（3）γ射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，所以在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。它具有間接電離作用，貫穿本領(lǐng)很大,在空氣中的射程通常為幾百米。進(jìn)一步的研究證明：第10頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六11二、原子核衰變類型α衰變、β衰變、γ躍遷第11頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六12第三節(jié)放射性衰變規(guī)律一、放射性衰變規(guī)律原子核發(fā)生衰變時(shí)，母核由于不斷生成子核，因此隨著時(shí)間t的增加，母核數(shù)目將不斷減少。通過(guò)大量的測(cè)量得出，任何一種放射性核素衰變都遵從下面的指數(shù)衰變規(guī)律：

N=N0*e-λtNo為起始時(shí)刻（t=0）放射性原子核的數(shù)目。N為t時(shí)刻放射性原子核的數(shù)目。第12頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六13二、衰變常數(shù)、半衰期1．衰變常數(shù)

λ稱之為衰變常數(shù)

λ的大小決定了放射性核素衰變的快慢

λ反映原子核本身的特性，不隨外界條件變化第13頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六142．半衰期

表征放射性核素自發(fā)核躍遷的另一參數(shù)是半衰期，它是指某種特定能態(tài)的放射性核素因發(fā)生自發(fā)核躍遷而減少到原來(lái)原子核數(shù)一半所需的時(shí)間。用T1/2表示，量綱：年（a）、天（d）、小時(shí)（h）、分（min）和秒（s）。

不同的放射性核素T1/2的差別可能很大，如：238U：T1/2=45×108a，鐳衰變產(chǎn)生的氡-222（室內(nèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目），T1/2=3.825d。第14頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六15

如出廠活度為100mci鈷-60放射源，其半衰期為5.27年，經(jīng)過(guò)若干年后的現(xiàn)存活度為：

3.2年后:65.65mci;

5.27年后:50mci;

10.6年后:25mci;

15.27年后:13.43mci。第15頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六16放射性活度

單位時(shí)間內(nèi)某種原子核衰變的次數(shù)，稱為該放射性物質(zhì)的放射性活度，通常用

A表示。

放射性活度的國(guó)際單位為貝克（Bq），常用單位為居里（Ci）。第16頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六17

lBq等于放射性物質(zhì)在1秒鐘內(nèi)有1個(gè)原子核發(fā)生衰變。其表達(dá)式如下：

lBq=1次衰變/秒，即1Bq=1/s國(guó)際上規(guī)定：一個(gè)放射源每秒鐘有

3.7×1010

次核衰變，其定義為１居里。即：1Ci=3.7×1010/s

顯見,1Ci=3.7×lO10Bq第17頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六18第四節(jié)輻射第18頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六19α射線β射線γ射線X射線n中子中微子介子

紫外線可見光激光紅外線電磁波（射頻、公頻）非電離輻射

e＜12ev

電離輻射

e>12ev

輻射

第19頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六20

電離輻射作用于人體的方式：１.內(nèi)照射；２.外照射；３.內(nèi)外混合照射。第20頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六21天然本底輻射

人工輻射電離輻射來(lái)源第21頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六22

天然本底輻射

一般場(chǎng)所：天然本底為2.4mSv/year,

多為內(nèi)照射(222Rn,60%)原生放射性核素

宇生放射性核素宇宙射線天然輻射第22頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六23

天然本底輻射的組成第23頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六24

類型劑量水平(mSv)看電視每天2小時(shí)<0.01mSv/a夜光表0.02mSv/a乘飛機(jī)2000km0.005mSv/h眼鏡（局部）0.01～0.04mSv/a家用天然氣（局部）0.06～0.09mSv/a假牙（局部）1μSv/a吸煙每天20支（“釙彈”）0.5～1mSv/a診斷X射線人均年有效劑量0.3CT人均單次有效劑量8.6使用火力發(fā)電廠帶來(lái)的照射0.005核電站附近人均年有效劑量0.001-0.02核設(shè)施附近人均年有效劑量0.001-0.2人類生活方式對(duì)輻射水平的影響第24頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六25

外照射防護(hù)的手段：

１.時(shí)間防護(hù)；２.距離防護(hù)；３.屏蔽防護(hù)輻射防護(hù)的目的：

防止有害的非隨機(jī)性效應(yīng)，并限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，使之達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平。第25頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六26

非隨機(jī)性效應(yīng)：也稱確定性效應(yīng)。有一個(gè)劑量閾值，損傷的嚴(yán)重程度與劑量大小有關(guān)。例如乏力、脫發(fā)，劑量達(dá)到一定值后就會(huì)出現(xiàn)這種癥狀。

隨機(jī)性效應(yīng)：又稱非確定性效應(yīng)。發(fā)生幾率與劑量大小成正比，但嚴(yán)重程度與劑量大小無(wú)關(guān)，沒(méi)有閾值。例如癌癥，它的發(fā)病幾率隨劑量增加而增大，但沒(méi)有一個(gè)劑量閾值，達(dá)到這個(gè)值就會(huì)發(fā)生癌癥。第26頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六27

輻射應(yīng)用和劑量限制制度的三原則：

輻射實(shí)踐的正當(dāng)化；輻射防護(hù)的最優(yōu)化；個(gè)人劑量當(dāng)量限值。第27頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六28

含密封源儀表的衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)GBZ125-2002對(duì)人員活動(dòng)范圍不限制劑量當(dāng)量率H范圍：距離源表面5cm處：H<2.5μSv/h

距離源表面100cm處：H<0.25μSv/h第28頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六29輻射標(biāo)志當(dāng)心電離輻射第29頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六30

復(fù)習(xí)題：1.原子是由原子核和核外電子組成。2.輻射分為：電離輻射和非電離輻射3.電離輻射作用于人體的方式：

內(nèi)照射；外照射；內(nèi)外混合照射4.屏蔽X射線和γ射線的常用材料？

鉛，鐵，混凝土等第30頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六315.出廠活度為100mCi的60Co經(jīng)過(guò)5.27年的衰變后大概還有多大？（60Co的半衰期是5.27年）

經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后，活度約為100mCi/2=50mCi6.外照射輻射防護(hù)的三個(gè)基本方法？

時(shí)間防護(hù)，距離防護(hù)，屏蔽防護(hù)7.電離輻射有哪幾種類型？

α射線，β射線，X射線，γ射線，中子等等8.一枚放射源標(biāo)牌顯示為3.7×lO8Bq，換算為居里后約為___mCi（已知1Ci=3.7×lO10Bq）。

100mCi

9.高爐點(diǎn)式放射性料位計(jì)采用的Co60放射源產(chǎn)生的是以下那種射線類型？A.α射線B.β射線C.X射線D.γ射線10.舉出兩個(gè)以上放射性同位素或核技術(shù)在工業(yè)或生活中的應(yīng)用。CT，X射線探傷，料位計(jì)，液位儀，密度計(jì)，灰分儀，伽馬刀……

第31頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六32輻射防護(hù)的基礎(chǔ)知識(shí)核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用第32頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六33世界上第一張X光照片醫(yī)學(xué)CT(MCT)X射線斷層掃描(XCT)核磁共振CT(NMR-CT)正電子發(fā)射CT(PET)同位素單光子發(fā)射CT(SPECT)康普頓散射CT(CST)穆斯堡爾效應(yīng)CT工業(yè)CT(ICT)X射線CT

伽瑪射線CT2)核成像技術(shù)第33頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六34相機(jī)第34頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六35CT/PET第35頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六36

福來(lái)爾轎車透視圖上圖：水平透視圖；下圖：垂直透視圖汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描第36頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六37卡車掃描圖象ImagefromNewsweek,takenatthebordercrossingfromGuatemalatoMexico第37頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六38安全檢測(cè)物性判別：汽油、炸彈等危險(xiǎn)物品例如，同是液體的水和汽油的密度分別是1.0和0.7，很容易區(qū)分。航空箱的斷層圖像箱中有3個(gè)塑料瓶子,里面灌滿了汽油(左瓶)、水(中瓶)或是一半汽油一半水(右瓶)。從圖中可以清晰看到瓶中不同性質(zhì)液體的灰度明顯不同。此外,在一盒黃油脂內(nèi)埋藏一塊肥皂,利用斷層圖像也能輕易分辨出來(lái)。圖中兩個(gè)灰度不同的圓分別顯示聚乙烯棒和聚四氟乙烯棒的截面。此圖像充分表明CT檢測(cè)系確實(shí)具備了物性判別的功能。第38頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六39核檢測(cè)技術(shù)(1)——核子密度計(jì)用途：各種料液濃度的在線檢測(cè)和控制。也可通過(guò)密度而間接測(cè)定出料液中某種成分的含量、以及兩種物料的本比等。例如：選礦工藝中礦漿和浮選液濃度的在線檢測(cè)和控制；油田和石油化工過(guò)程中油品含水率的測(cè)定；選煤廠選煤液密度的檢測(cè)和控制；化工廠酸、堿、鹽的濃度以及各種成分配比的在線檢測(cè)；造紙廠紙漿濃度的測(cè)定和控制；江河中水流含沙量的測(cè)定。第39頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六40核檢測(cè)技術(shù)(1)——核子密度計(jì)參數(shù)：測(cè)量范圍：濃度0～100％。

適應(yīng)管徑：直徑50～500mm。

精確度等級(jí)：0.1%～1%。

基本誤差：量程的±0.1%～1%長(zhǎng)期穩(wěn)定性：0.1%。第40頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六41第41頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六42核檢測(cè)技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤第42頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六43核檢測(cè)技術(shù)(3)——料位計(jì)及料位開關(guān)原理：

檢測(cè)γ射線穿透料倉(cāng)或管道中物料后的強(qiáng)度，根據(jù)射線強(qiáng)度的變化來(lái)計(jì)算、判斷物料的料面水平，控制物料的輸送。放射源安裝在料倉(cāng)或管道的一側(cè)，探測(cè)器安裝在另一側(cè)。

第43頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六44核檢測(cè)技術(shù)(4)——射線測(cè)厚儀γ射線測(cè)厚儀第44頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六45核檢測(cè)技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分、水份測(cè)量煤灰份是煤的品質(zhì)的重要指標(biāo)。通用的方法是化學(xué)檢驗(yàn)法，但化學(xué)檢驗(yàn)法存在著比較大的滯后性，無(wú)法在線檢驗(yàn)，這樣就給生產(chǎn)或使用造成不可避免的損失。(1)灰分測(cè)量原理

煤可分為兩部分，一是以碳為代表的低原子序數(shù)元素；一是以硅為代表的高原子序數(shù)元素。煤灰主要由煤中高原子序數(shù)元素的氧化物組成(硫除外)。采用雙能透射法測(cè)量灰分，即利用兩種可放射不同能量射線的放射源來(lái)構(gòu)成“雙透射通道”，來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

第45頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六46(2)用途：

用于煤碳輸送過(guò)程中，對(duì)原煤的灰分、水分、純碳量和發(fā)熱量進(jìn)行在線檢測(cè)、計(jì)量和控制。(3)技術(shù)參數(shù)：

長(zhǎng)期穩(wěn)定性：0.1％

測(cè)量精度。

測(cè)灰分的精度：0.5％。(4)特點(diǎn)：

采用閃爍譜自動(dòng)穩(wěn)峰技術(shù)，保證長(zhǎng)期譜漂移＜0.05%。

第46頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六47便攜式、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量第47頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六48核檢測(cè)技術(shù)(6)——水份計(jì)第48頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)56分，星期六49核檢測(cè)技術(shù)(7)——其它核檢測(cè)技術(shù)鐵礦石品位儀(1)原理：采用電子對(duì)效應(yīng)和散射光子聯(lián)合測(cè)定方法。當(dāng)鐵原子和高能γ射線發(fā)生相互作用時(shí)，產(chǎn)生電子對(duì)的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦石中的其他元素，對(duì)湮沒(méi)輻射和散射光子的混合譜進(jìn)行分析，就可得到鐵的品位值。

(2)用途：用于礦石或礦粉輸送過(guò)程中鐵品位的在線連續(xù)檢測(cè)。