輻射防護基礎及其應用

輻射防護基礎及其應用

1輻射防護的基礎知識核技術在工業(yè)中的應用2輻射手機、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3現代原子結構原子核中子質子電子(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。原子的質量幾乎全集中在原子核上電子的質量僅為質子質量的1/1840。一個電子所帶的電荷為1.6×10-19庫侖（C），定義為單位電荷。4二、有關原子核的一些術語

這一術語在核輻射防護中經常用到，它是指核內具有一定數目的中子和質子，并處于同一能態(tài)的一類原子。核素用符號AZX表示，其中X代表元素符號，A為質量數，Z為核電荷數。1、核素：5同位素是指原子核內具有相同的質子數和不同的中子數的那些核素。同位是指該同位素的各核素在元素周期表中處于同一個位置,它們具有基本相同的化學性質。

2、同位素：6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不同的術語，切勿混為一談。

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1896年，法國科學家亨利貝可勒爾（H?Becquerel）發(fā)現用黑紙包的鈾鹽仍可以使照相底片感光，實驗結果說明鈾鹽可以放射出能透過黑紙的射線，由此發(fā)現了天然放射性。

第二節(jié)原子核與放射性關系一、放射性8

在磁場中研究這種射線的性質時，證明它是由三種成分組成的。其中一個成分在磁場中的偏轉方向與帶正電的離子流的偏轉方向相同；另一個成分與帶負電的離子流的偏轉方向相同；第三個成分則不發(fā)生任何偏轉，繼續(xù)沿著直線方向前進。這三種射線分別叫做α射線、β射線和γ射線。9（1）α射線是高速運動的氦原子核（又稱α粒子）組成的，所以它在磁場中的偏轉方向與正離子流相同。它的電離作用大，貫穿本領小。它在空氣中的射程只有幾個厘米。（2）β射線是高速運動的電子流，它的電離作用較小，貫穿本領較大,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射線是波長很短的電磁波，所以在磁場中不發(fā)生偏轉。它具有間接電離作用，貫穿本領很大,在空氣中的射程通常為幾百米。進一步的研究證明：10二、原子核衰變類型α衰變、β衰變、γ躍遷11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，母核由于不斷生成子核，因此隨著時間t的增加，母核數目將不斷減少。通過大量的測量得出，任何一種放射性核素衰變都遵從下面的指數衰變規(guī)律：

N=N0*e-λtNo為起始時刻（t=0）放射性原子核的數目。N為t時刻放射性原子核的數目。12二、衰變常數、半衰期1．衰變常數

λ稱之為衰變常數

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132．半衰期

表征放射性核素自發(fā)核躍遷的另一參數是半衰期，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原子核數一半所需的時間。用T1/2表示，量綱：年（a）、天（d）、小時（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，鐳衰變產生的氡-222（室內監(jiān)測項目），T1/2=3.825d。14

如出廠活度為100mci鈷-60放射源，其半衰期為5.27年，經過若干年后的現存活度為：

3.2年后:65.65mci;

5.27年后:50mci;

10.6年后:25mci;

15.27年后:13.43mci。15放射性活度

單位時間內某種原子核衰變的次數，稱為該放射性物質的放射性活度，通常用

A表示。

放射性活度的國際單位為貝克（Bq），常用單位為居里（Ci）。16

lBq等于放射性物質在1秒鐘內有1個原子核發(fā)生衰變。其表達式如下：

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

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×lO10Bq17第四節(jié)輻射18α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

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電離輻射作用于人體的方式：１.內照射；２.外照射；３.內外混合照射。20天然本底輻射

人工輻射電離輻射來源21

天然本底輻射

一般場所：天然本底為2.4mSv/year,

多為內照射(222Rn,60%)原生放射性核素

宇生放射性核素宇宙射線天然輻射22

天然本底輻射的組成23

類型劑量水平(mSv)看電視每天2小時<0.01mSv/a夜光表0.02mSv/a乘飛機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)電廠帶來的照射0.005核電站附近人均年有效劑量0.001-0.02核設施附近人均年有效劑量0.001-0.2人類生活方式對輻射水平的影響24

外照射防護的手段：

１.時間防護；２.距離防護；３.屏蔽防護

輻射防護的目的：

防止有害的非隨機性效應，并限制隨機性效應的發(fā)生率，使之達到被認為可以接受的水平。25

非隨機性效應：也稱確定性效應。有一個劑量閾值，損傷的嚴重程度與劑量大小有關。例如乏力、脫發(fā)，劑量達到一定值后就會出現這種癥狀。

隨機性效應：又稱非確定性效應。發(fā)生幾率與劑量大小成正比，但嚴重程度與劑量大小無關，沒有閾值。例如癌癥，它的發(fā)病幾率隨劑量增加而增大，但沒有一個劑量閾值，達到這個值就會發(fā)生癌癥。26

輻射應用和劑量限制制度的三原則：

輻射實踐的正當化；輻射防護的最優(yōu)化；個人劑量當量限值。27

含密封源儀表的衛(wèi)生防護標準GBZ125-2002對人員活動范圍不限制劑量當量率H范圍：距離源表面5cm處：H<2.5μSv/h

距離源表面100cm處：H<0.25μSv/h28輻射標志當心電離輻射29

復習題：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：

內照射；外照射；內外混合照射4.屏蔽X射線和γ射線的常用材料？

鉛，鐵，混凝土等305.出廠活度為100mCi的60Co經過5.27年的衰變后大概還有多大？（60Co的半衰期是5.27年）

經過一個半衰期后，活度約為100mCi/2=50mCi6.外照射輻射防護的三個基本方法？

時間防護，距離防護，屏蔽防護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.高爐點式放射性料位計采用的Co60放射源產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.舉出兩個以上放射性同位素或核技術在工業(yè)或生活中的應用。CT，X射線探傷，料位計，液位儀，密度計，灰分儀，伽馬刀……

31輻射防護的基礎知識核技術在工業(yè)中的應用32世界上第一張X光照片醫(yī)學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CT工業(yè)CT(ICT)X射線CT

伽瑪射線CT2)核成像技術33相機34CT/PET35

福來爾轎車透視圖上圖：水平透視圖；下圖：垂直透視圖汽車內部結構掃描36卡車掃描圖象ImagefromNewsweek,takenatthebordercrossingfromGuatemalatoMexico37安全檢測物性判別：汽油、炸彈等危險物品例如，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液體的灰度明顯不同。此外,在一盒黃油脂內埋藏一塊肥皂,利用斷層圖像也能輕易分辨出來。圖中兩個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檢測系確實具備了物性判別的功能。38核檢測技術(1)——核子密度計用途：各種料液濃度的在線檢測和控制。也可通過密度而間接測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