核反应堆安全--放射性物质释放及其危害分析

第四章放射性物质释放及其危害分析,第一节基本概念,1.放射性衰变放射性：不稳定核素经过自发地发射射线而蜕变成其它核素的现象。主要类型：活度：单位时间原子核衰变的数目，单位Bq，Ci2.粒子和物质相互作用还包括中子、质子、X射线能量范围几kev十几Mev辐射剂量：单位质量物质吸收的辐射能，单位Gy（J/kg）,1）重带电粒子与物质的相互作用（如质子、）：重带电粒子与核外电子作用方式：弹性碰撞非弹性碰撞：电离激发电离：能量范围10kev10Mev穿透能力：气体几厘米固体、液体几十微米时间：气体109s固体、液体1012s1011s电离：1Mev重带电粒子产生104个离子对基本不改变方向,2）电子与物质的相互作用：电子的静止质量为的1/1700与核外电子作用方式：非弹性碰撞：电离激发特点：损失大部分甚至全部能量与原子核作用方式：非弹性碰撞：轫致辐射特点：损失大部分甚至全部能量电离：1Mev电子在水中每微米产生5个离子对散射严重距离：空气中几米,3）射线与物质的相互作用：电磁波与物质作用方式：光电效应:全部能量传递给电子，本身不再存在康普顿效应：部分能量传递给电子，本身发生散射电子对效应：成为正负电子对特点穿透力强,3.辐射生物学效应急性效应和潜伏效应1）急性（早期）效应特点：组织器官受损在一定剂量下可恢复损伤程度随辐射剂量增强而提高例：红肿，放射性治疗2）潜伏（晚期）效应特点：改变遗传密码发生的概率随辐射剂量的增大而提高损伤程度与辐射剂量无关例：辐射育种，白血病,随机效应和非随机效应躯体效应和遗传效应,一些确定性效应阈值,内照射和外照射1）外照射是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部受照。2）内照射存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射作用于敏感器官。,当量因子,组织权重因子,第二节放射性物质的产生,1.裂变产物40中不同元素，近200中核素质量数为85105和130150左右的核素具有较高份额释放到环境的核素主要是高裂变产额中等半衰期气态或易挥发物质主要有：惰性气体，不被吸附，主要危害外照射易挥发物质，如碘，易于内照,2.锕系元素发射射线不产生外部剂量半衰期较长，对长期群体剂量产生影响占乏燃料放射性活度的主要部分对健康的主要危害是由于吸入了地面沉积的非悬浮物引起的主要核素：PuCm,3.活化产物活化产物的形成：一回路冷却剂和结构材料腐蚀产物活化产物的利用:N-16腐蚀产物的去除4.裂变产物的性能,第三节事故情况下放射性的释放,1.放射性释放机理气隙释放：燃料包壳与芯块气隙出现喷放性气体释放熔化释放：燃料熔化汽化释放：熔融堆芯穿压力容器和安全壳底部与混凝土作用蒸汽爆炸释放：熔融堆芯与压力容器中残存的水作用,2.裂变产物特性,第四节放射性物质在大气中的扩散,第五节放射性释放物的健康效应,1.核事故下主要辐射的途径1)放射性烟云的外照射2）烟云地面沉积放射性的外照射3）吸入空气中放射性的内照射4）摄取食物造成的内照射,2.核事故下主要辐射1)放射性烟云的外照射2）烟云地面沉积放射性的外照射3）吸入空气中放射性的内照射4）摄取食物造成的内照射谷物、蔬菜、牛奶、水,第六节放射性辐射防护原则,1.辐射防护基本原则1）辐射实践的正当化原则：在进行涉及辐射的任何实践活动，必须先权衡利弊，只有当这一实践活动对人群和环境可能产生的危害性比起社会和个人从中获取得的利益很小时，才能认为有值得进行的正当理由；如果某种实践不能带来超过代价的净利益，则不应进行这一实践活动。2）辐射防护的最优化原则：使辐射剂量合理达到尽可能低的水平。首先应该把辐照降低到一定水平以下，然后应该在可能做到的情况下把必要的辐射降到尽可能低的水平，直到降低单位集体剂量当量所花费的代价抵不上因减少危害所带来的好处时为止。3）个人剂量的限制：个人所受的剂量不应超过规定的限值.,2.保健限值国家标准规定：职业照射年有效剂量限值为50mSv，公众照射年有效剂量限值为1mSv。每座核电厂释放的放射性物质对公众的有效剂量每年小于0.25mSv。,2000年天然和人工源所致年均个人有效剂量,2000年天然和人工源所致年均个人有效剂量,3.合理可行尽量低的原则1)合理可行尽量低的原则在设计中的应用中国核电厂的辐射防护设计贯彻厂内外的辐射照射在运行状态下限制于规定限值和事故工况下限制于可接受限值以内的要求，以及贯彻辐射防护最优化原则。采取合适的措施设计和布置核电厂，以尽量减少来自各种放射源的照射和污染，这类措施包括在维护和检查期间降低辐射照射、屏蔽直接照射、采用技术规格适当的材料降低腐蚀产物的活度、监测手段、核电厂出入口的控制、按辐射和污染程度分区以及合适的去污设施等方面的系统和部件的恰当设计。,2)合理可行尽量低的原则在运行中的应用中国核电厂营运单位有责任采用所有可能的和合理的辐射防护措施。辐射防护部门独立于运行和维修等部门，拥有一批经过培训合格的辐射防护人员，有能力根据中国辐射防护法规和其他国家核电厂的运行经验制定和实施辐射防护大纲。辐射防护大纲包括技术上和管理上所采取的预防性措施，以保证涉及辐射照射的所有活动按计划进行和受到监督。,B=V-(P+X+Y)=(V-P)-(X+Y)其中B净收益，V毛利，P生产成本X辐射防护成本，Y辐射危害代价,4、辐射防护外照射防护的一般方法：1）控制受照时间。因为剂量等于剂量率乘以时间，工作人员在辐射场停留的时间愈长，他所受的累积剂量就愈大。2）增加与辐射源间的距离。照射量率是与离源的距离平方成正比的，也就是距离增加一倍，照射量率则降为原来的四分之一。在非源点时，照射量率虽然不再与距离成简单的平方反比，但总是与距离的增加而减少的。3）屏蔽。屏蔽防护是根据辐射通过物质被减弱的原理，在人与辐射源之间设置一种或数种减弱辐射的材料构成的屏蔽物。,外照射防护三要素：时间距离屏蔽,内照射：放射性物质进入人体内的途径有三种，即放射性核素经由：1.食入2.吸入3.皮肤（完好的或伤口）内照射有哪些明显不同于外照射的特征：1）污染源出现在体内，从而导致所接受的剂量在体内扩散。2）与外照射情况相反，和发射体起重要作用。3）难以在事先或工作过程中估计剂量。,内照射防护的一般方法是“包容、隔离”“净化、稀释”，“遵守规章制度、做好个人防护”。在控制区，工作人员