2、環(huán)境輻射源-課件

第六

章環(huán)境輻射源地球上每一個(gè)人都受到各種天然輻射和人工輻射的照射。來(lái)自天然輻射源的電離輻射稱(chēng)為天然輻射；來(lái)自人工輻射源的電離輻射稱(chēng)為人工輻射；對(duì)人類(lèi)群體造成照射的各種天然及人工輻射源稱(chēng)為環(huán)境輻射源。

當(dāng)我們進(jìn)行一下活動(dòng)時(shí)，會(huì)吸收輻射嗎？吃飯觀(guān)看電視節(jié)目在一單位內(nèi)居住吸煙使用無(wú)線(xiàn)電話(huà)在郊外遠(yuǎn)足會(huì)不會(huì)天然輻射源：人體本身及各種飲料和食物

天然輻射宇宙射線(xiàn)宇生放射性核素原生放射性核素

一般場(chǎng)所：天然本底為2.4mSv/a,

多為內(nèi)照射(222Rn,60%)2.1天然輻射源人類(lèi)活動(dòng)引起的天然輻射的增加

2.1.1宇宙射線(xiàn)宇宙射線(xiàn)按其來(lái)源可分為捕獲粒子輻射、銀河宇宙輻射和太陽(yáng)粒子輻射三類(lèi)。1）捕獲粒子輻射繞地球運(yùn)行的電子和質(zhì)子被地球磁場(chǎng)捕集而形成了捕獲粒子輻射。

內(nèi)輻射帶主要由能量為幾到幾百M(fèi)eV質(zhì)子構(gòu)成；外輻射帶主要由高能電子和少量α粒子構(gòu)成。一般情況下，內(nèi)外輻射帶內(nèi)的捕獲粒子輻射在地平面上不產(chǎn)生任何輻射劑量，捕獲質(zhì)子對(duì)低地球軌道中空中旅行者產(chǎn)生危害。2）銀河宇宙輻射

產(chǎn)生于太陽(yáng)系外，主要由高能質(zhì)子構(gòu)成，另外還有氦-4及少量原子序數(shù)≥3的重粒子、電子、光子和中微子。初級(jí)宇宙射線(xiàn)→宇生放射性核素（3H、7Be、14C、22Na）、次級(jí)粒子（中子、質(zhì)子、π介子、κ介子、μ介子）。μ介子是海平面處宇宙射線(xiàn)中的主要部分。3）太陽(yáng)粒子輻射

太陽(yáng)能持續(xù)產(chǎn)生能量非常低的粒子，在磁擾時(shí)則會(huì)發(fā)射更多的能量更高的粒子。太陽(yáng)黑子出現(xiàn)，有一定的周期性，其周期為11年，期間有時(shí)會(huì)發(fā)生與太陽(yáng)耀斑有關(guān)的大發(fā)射，能量為1-100MeV或更高。因大部分不能穿過(guò)磁場(chǎng)對(duì)大氣層中的輻射照射貢獻(xiàn)較少。與劑量有關(guān)的幾個(gè)概念：照射量：表示輻射場(chǎng)強(qiáng)度的量，用X或γ射線(xiàn)在一定量空氣中產(chǎn)生的電離作用來(lái)衡量，單位是侖琴，用符號(hào)R表示，國(guó)際單位為：庫(kù)侖/千克；吸收劑量：射線(xiàn)傳給單位質(zhì)量吸收物質(zhì)的能量，用符號(hào)D表示，國(guó)際單位為：焦耳/千克，寫(xiě)作Gy；劑量當(dāng)量：其定義為H=DQN，D是吸收劑量，Q是品質(zhì)因子，它反映不同射線(xiàn)的不同的比電離，即不同的射線(xiàn)的品質(zhì)，Q的近似值對(duì)于X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)和β射線(xiàn)都是1，對(duì)于α射線(xiàn)是20。N是其他修正因子，目前N定為1，H的單位與D相同，但意義不同，故另起一個(gè)名字叫做雷姆，現(xiàn)在國(guó)際單位為：焦耳/千克，寫(xiě)作Sv。4）宇宙射線(xiàn)的劑量估計(jì)

為估計(jì)宇宙射線(xiàn)對(duì)人造成的劑量，必須考慮高度、緯度和屏蔽的影響。

估算宇宙射線(xiàn)中電離成分所致年有效劑量與高度比間的關(guān)系式：

E1(Z)=E1(0)[a1exp(-α1Z)+b1exp(β1Z)]

中子所致年有效劑量與高度的關(guān)系:EN(Z)=EN(0)exp(αNZ),Z＜2km;EN(Z)=EN(0)[bNexp(βNZ)],Z＞2km;

宇宙射線(xiàn)所致全球人口平均年有效劑量為380μSv,其中直接電離成分和中子的貢獻(xiàn)分別為300μSv、80μSv。2.1.2宇生放射性核素：

對(duì)公眾劑量有明顯貢獻(xiàn)的核素，14C、3H、22Na、7Be。

核素年攝入量（Bq．a(chǎn)-1）有效劑量（μSv．a(chǎn)-1）3H7Be14C22Na500100020000500.010.03120.15成人經(jīng)食入途徑對(duì)主要宇生放射性核素的年攝入量及有效劑量宇宙射線(xiàn)大氣層地面O2N2H2O3H14C7Be22Na2.1.3原生放射性核素以238U、232Th和235U為起始核素的三個(gè)單獨(dú)存在天然放射系，以及獨(dú)立的長(zhǎng)壽命放射性核素如40K等。人會(huì)受到來(lái)自原生放射性核素的各種不同能量的α、β、γ輻射的外照射和內(nèi)照射。表2-1天然輻射源照射世界平均輻射劑量值輻射源年有效劑量mSv

平均值典型范圍值外照射宇宙輻射直接電離輻射和光子中子成分宇生核素宇宙射線(xiàn)與宇生核素小計(jì)陸地外照射室外室內(nèi)陸地外照射小計(jì)外照射合計(jì)0.28（0.30）a0.10（0.08）0.01（0.01）

0.390.07（0.07）0.41（0.39）

0.480.87

0.3—1.0b

0.3―0.6c0.6―1.6（UNSCEAR2000）內(nèi)照射吸入內(nèi)照射鈾、釷系列鈾（222Rn）

釷（220Rn）

吸入內(nèi)照射小計(jì)食入內(nèi)照射40K

鈾和釷系食入內(nèi)照射小計(jì)內(nèi)照射合計(jì)0.006（0.01）1.15（1.2）0.10（0.07）

1.260.17（0.17）0.12（0.06）

0.29

1.55

0.2―1.0d

0.2—0.8e0.4—1.8總計(jì)

2.4

1—10輻射源

年有效劑量mSv

平均值

典型范圍值

天然輻射源照射世界平均輻射劑量值（續(xù)）a.括號(hào)內(nèi)是UNSCEAR1993年給出的估計(jì)值。b.從海平面到高海拔的地區(qū)的整個(gè)范圍。c.與土壤和建材中放射性核素的組成有關(guān)。d.與氡氣在室內(nèi)的積累有關(guān)。e.與食品和飲水中放射性核素的組成有關(guān)。在任何一個(gè)大的群體中，約65％的人預(yù)期年有效劑量在1-3mSv之間，約25％的人預(yù)期年有效劑量小于1mSv，而其余10％的人年有效劑量大于3mSv。個(gè)人劑量變化范圍很大。

表2-2正常本底地區(qū)天然輻射源

致人體的年有效劑量輻射來(lái)源年有效劑量,mSv

宇宙射線(xiàn)0.38宇生核素0.01陸地g外照射0.48陸地放射性核素內(nèi)照射(不包括氡)0.29氡及其子體1.25總計(jì)2.42.1.4氡

地球上三個(gè)原生放射系(釷系,232Th,;鈾系,238U,;錒系,235U,)中，產(chǎn)生氡的三個(gè)同位素，它們是222Rn、T1/2=3.82d；220Rn、T1/2=55.6s；219Rn、T1/2=3.96s。氡的析出率：含氡物質(zhì)(射氣介質(zhì))表面上單位時(shí)間內(nèi)單位面積氡的析出活度。1、氡及其短壽命子體核素的內(nèi)照射劑量產(chǎn)生內(nèi)照射的主要貢獻(xiàn)者是222Rn、220Rn短壽命子體，空氣中的222Rn、220Rn短壽命子體的濃度除用Bq·m-3表示外，還常用單位體積空氣中所含子體全部衰變完了(222Rn→210Pb鉛，220Rn→208Pb)所釋出的α粒子總能量(α潛能濃度,單位為MeV·m-3)表示。

平衡因子(F)：表示空氣中實(shí)際的氡子體總α潛能濃度與和空氣中氡濃度達(dá)到平衡時(shí)氡子體總α潛能濃度之間的比值。平衡當(dāng)量濃度(EEC)：表示空氣中實(shí)際存在的氡子體總α潛能濃度所相應(yīng)的與之平衡的氡濃度。一般情況下，室外大氣中222Rn子體的平衡因子為0.8，室內(nèi)為0.4。氡的健康危害

表2-3我國(guó)居室中氡濃度

居室類(lèi)型和范圍測(cè)量點(diǎn)數(shù)氡濃度

Bq?m-3備

注算術(shù)平均值最大值一般居室

大陸*香港**全世界**6708

2441301401200地下室*

836

5824900包括地下商場(chǎng)和旅店等窯洞***

62

144

698煤渣（灰）磚～150

174

*

潘自強(qiáng)，輻射防護(hù)的現(xiàn)狀和未來(lái)，原子能出版社1997.**UNSCEAR2000。***尚兵王作元高印平等，中國(guó)甘肅東部地區(qū)居民窯洞中的氡濃度輻射防護(hù)15(6)461，1995.使用空調(diào)對(duì)室內(nèi)氡濃度的影響

隨著人們生活水平的不斷提高，有些因素可導(dǎo)致居室中氡濃度的升高，現(xiàn)代化的建筑以及居室，現(xiàn)在普遍使用空調(diào)，使用空調(diào)就可能導(dǎo)致居室中氡濃度明顯增高，有的調(diào)查結(jié)果表明：使用空調(diào)的房間為35.9Bq/m3，而沒(méi)有使用空調(diào)的房間為15.7Bq/m3，二者相差約1倍?；◢弾r與大理石天然輻射源——2.1.5人類(lèi)活動(dòng)引起的天然輻射的增加

礦物的開(kāi)采和應(yīng)用1、煤由于煤的開(kāi)采，每年估計(jì)釋放氡量為30~800TBq，人均年有效劑量為0.2~2nSv。2、其它能源生產(chǎn)全球由于燃?xì)饧暗責(zé)岚l(fā)電廠(chǎng)產(chǎn)生的歸一化總集體有效劑量各為3人·Sv·(GWa)-1，相應(yīng)的人均年有效劑量各為1nSv。3、磷酸鹽礦物應(yīng)用、礦砂的開(kāi)采、選、冶都會(huì)產(chǎn)生一些劑量。表2-4不同航線(xiàn)機(jī)艙內(nèi)宇宙輻射有效劑量(軟件計(jì)算結(jié)果)注：假設(shè)短航線(xiàn)的巡航高度為11.0km,爬升到巡航高度的時(shí)間為20分鐘，降落20分鐘。飛行時(shí)間取自公布的時(shí)刻表。表中各航線(xiàn)的劑量是1999年的平均值,劑量估算的誤差約為20%。

（a）某些短航線(xiàn)

航線(xiàn)（單程）飛行時(shí)間（min）航線(xiàn)有效劑量

(Sv)千小時(shí)有效劑量（mSv/1000h）北京廣州1806.82.3北京上海1154.12.2北京東京2058.92.6廣州上海1203.81.9上海成都1404.82.1上海昆明1856.52.1（b）某些長(zhǎng)航線(xiàn)

注：假設(shè)長(zhǎng)航線(xiàn)50%飛行時(shí)間的巡航高度為11.0km,另50%飛行時(shí)間的巡航高度為12.5km。爬升到巡航高度的時(shí)間為30min，降落時(shí)間30min。飛行時(shí)間取自公布的時(shí)刻表，因此包括停在地面上的時(shí)間。表中國(guó)外航線(xiàn)是太陽(yáng)活動(dòng)最小情況下的計(jì)算結(jié)果，而起點(diǎn)在中國(guó)的航線(xiàn)是1999年的平均值,計(jì)算結(jié)果的誤差約為20%。

航線(xiàn)（單程）飛行時(shí)間(min)航線(xiàn)有效劑量(Sv)千小時(shí)有效劑量（mSv/1000h）北京舊金山460435.6北京哥本哈根535406.0北京布魯塞爾665686.2北京巴黎650666.2上海溫哥華650666.2上海布魯塞爾845825.8廣州墨爾本550273.0廣州阿姆斯特丹860765.3斯得哥爾摩東京605515.0法蘭克福曼谷630302.9阿姆斯特丹溫哥華645706.6布魯塞爾新加坡675302.7“事實(shí)上，在人類(lèi)身體里就可以找到天然放射性核素。我們的身體平均每分鐘要經(jīng)歷幾十萬(wàn)次的核衰變?！敝Z貝爾獎(jiǎng)獲得者—西博格《人與原子》醫(yī)療輻射是最大的人工輻射來(lái)源，一般地區(qū)醫(yī)療輻射為天然輻射的20％；各種人工放射性核素，大約80％用于醫(yī)學(xué)目的。2.2人工輻射

—1.醫(yī)療輻射放射診斷放射治療核醫(yī)學(xué)表2-5全世界醫(yī)用X射線(xiàn)檢查的頻率、有效劑量和集體劑量（1991-1996）

檢查每1000人口檢查次數(shù)每次檢查的有效劑量，mSv年集體劑量，人Sv

胸部X射線(xiàn)攝影870.1471200胸部X射線(xiàn)透視371.1234700腰椎151.8159000胸椎4.11.433400骨盆和腹部110.8353300上胃腸道133.7274000（UNSCEAR2000）全世界醫(yī)用X射線(xiàn)檢查的頻率、有效劑量和集體劑量（1991-1996）（續(xù)）

檢查每1000人口檢查次數(shù)每次檢查的有效劑量，mSv

年集體劑量，人Sv

下胃腸道3.46.4127000尿路造影3.83.781300CT168.6785000血管造影2.112143000介入程序0.842098000……………………總計(jì)3302330000反應(yīng)堆運(yùn)行：大氣，Kr（氪）、Xe（氙）、I、3H、14C、16N、35S、41Ar；水中，3H和裂變產(chǎn)物。長(zhǎng)壽命核素，3H、14C、90Sr(鍶）等，以及（镎、钚、镅等）超鈾元素的同位素。后處理：核能生產(chǎn)所致居民人均年劑量當(dāng)量，美國(guó)、加拿大為310-8Sv，英國(guó)為2.510-6Sv2.2人工輻射

—2.核電站核裂變及鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)秦山核電站外景

大亞灣核電站外景

田灣核電站在福建寧德核電站建設(shè)工地，工人們開(kāi)始澆注第一罐混凝土。

浙江三門(mén)核電項(xiàng)目一期工程前期準(zhǔn)備性施工情景

放射性落下灰局部沉降帶狀沉降全球性沉降（含200多種放射性物質(zhì)）外照射：137Cs（銫）、95Zr（鋯）、106Ru（釕）、140Ba（鋇）等；內(nèi)照射：14C、137Cs（銫）、3H、131I、239-241Pu（钚）等。食物鏈轉(zhuǎn)移問(wèn)題2.2人工輻射

—3.核爆炸表2-6各國(guó)大氣層核爆炸次數(shù)

和核爆炸當(dāng)量年份國(guó)家試驗(yàn)次數(shù)爆炸當(dāng)量，Mt1945～19621949～19621952～19581960～19741964～1980美國(guó)蘇聯(lián)英國(guó)法國(guó)中國(guó)193142214522138.6357.516.711.920.7合計(jì)423545.4表2-7大氣層核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性核素的

平均年有效劑量μSv年度北半球南半球外照射食入1

吸入總和外照射食入1

吸入總和1945-19993825311641076115178353282000-2099124141264311261572100-21991251633.150532000-∞

1.4218021810.3218021801945-∞5202900164358014925303527201.包括在全球擴(kuò)散的3H和14C的貢獻(xiàn)。人類(lèi)首次使用的核武：“小男孩”1945年投下在長(zhǎng)崎的核武器，引起高達(dá)１８公里的蘑菇云日本廣島在原爆之后

2.2人工輻射—4放射性同位素的生產(chǎn)和應(yīng)用放射性同位素的生產(chǎn)及其在工業(yè)、醫(yī)療、教學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，這些放射性核素也會(huì)給公眾帶來(lái)不定期的劑量，這些核素主要有14C、125I、3H、131I等核素?！?核事故到目前為止，世界上發(fā)生二次大的核事故，它們是美國(guó)的三里島事故和前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核事故，它們發(fā)生的原因不同，造成的破壞也不同，釋放出的核素也不盡相同。另外，軍用核設(shè)施、核武器運(yùn)輸?shù)纫矔?huì)對(duì)公眾產(chǎn)生輻射劑量。人工輻射的組成類(lèi)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(xiàn)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(chǎng)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日常生活中可能遇到的輻射全世界接受劑量監(jiān)測(cè)的工作人員的職業(yè)性照射劑量（1985-1989）摘自，UNSCEAR，1993，表3職業(yè)年集體有效劑(人·Sv）年人均有效劑量（mSv）核燃料循環(huán)

2500

2.9采礦

1200

4.4水冶

120

6.3富集

0.4

0.08燃料制造

22

0.8反應(yīng)堆運(yùn)行

1100

2.5后處理

36

3.0科學(xué)研究

100

0.8其他職業(yè)

1800

0.6工業(yè)應(yīng)用

510

0.9國(guó)防活動(dòng)

250

0.7醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1000

0.5合計(jì)（取整）

4300

1.1

2000年天然和人工源所致年均

個(gè)人有效劑量源

世界范圍個(gè)人年均有效劑量（mSv）

照

射

的

范

圍

和

趨

勢(shì)

天然本底

2.4

典型范圍為1～10mSv，這與具體地點(diǎn)的環(huán)境有關(guān)，也有相當(dāng)多的人口所受劑量達(dá)到10～20mSv醫(yī)學(xué)檢查

0.4

范圍在0.04mSv（最低健康醫(yī)療水平）和1.0mSv（最高健康醫(yī)療水平）之間

大氣核試驗(yàn)

0.005已從最大的1963年的0.15mSv逐漸降低，北半球相對(duì)較高，南半球相對(duì)較低

（UNSCEAR，2000）2000年天然和人工源所致年均個(gè)人有效劑量（續(xù)）

源

世界范圍個(gè)人年均有效劑量（mSv）照射的范圍和趨勢(shì)

切爾諾貝利事故

0.002已從最大的1986年的0.04mSv（北半球的平均值）逐漸降低，事故現(xiàn)場(chǎng)附近較高

核能生產(chǎn)

0.0002隨著核能計(jì)劃的發(fā)展而增加，但又隨著技術(shù)的完善而降低

職業(yè)照射

0.6包括核燃料循環(huán)、輻射工業(yè)應(yīng)用、國(guó)防活動(dòng)、輻射醫(yī)學(xué)應(yīng)用、教育等的均值

我國(guó)1985-2000期間職業(yè)照射的

個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)情況資料來(lái)源：衛(wèi)生部衛(wèi)生法制與監(jiān)督司，1985年至2000年全國(guó)衛(wèi)生監(jiān)督工作情況通報(bào)。年份省區(qū)市數(shù)監(jiān)測(cè)人數(shù)/萬(wàn)人平均監(jiān)測(cè)率/％集體年有效劑量/人.Sv人均年有效劑量/mSv198560.223.51.601990213.51968.11.941995295.22877.41.502000319.4571041.10工作性質(zhì)個(gè)人劑量(mSva-1)集體劑量（人·Sv/a）典型值范圍地下煤礦地下有色金屬地下鐵礦地下其它礦山地下工作場(chǎng)所溶洞隧道施工汽燈紗罩生產(chǎn)溫泉利用礦物加工航空機(jī)組人員核電站核和輻射技術(shù)應(yīng)用地下鈾礦核工業(yè)4.81612.84830322.4>1.74121030.36—181—1202.3—360.18—1600.2—310.14—400.1—81—102.88×104>9.6×10222.2×1023×10

我國(guó)天然輻射及職業(yè)照射水平

大亞灣核電站1994-2002年個(gè)人外照射

劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果（含承包商）年份被監(jiān)測(cè)人數(shù)N年集體劑量S（人·Sv）年人均劑量（mSv）年最大個(gè)人劑量（mSv）大修集體劑量（人·Sv）及占總集體劑量的百分比（％）199432340.4270.134.730.181（42.4）199524991.9870.8010.341.628（81.9）199620321.6680.8212.101.560（93.5）199721531.5760.7420.741.401（88.9）199820581.3380.658.301.131（84.5）199922411.3320.5910.351.181（88.7）200021211.1340.538.150.919（86.3）200122401.3660.6136.301.225（8