环境管理_环境中放射性的来源

第二章 环境中放射性的来源,2.1天然辐射源,(一)天然源 (1) 宇宙射线 初级宇宙线质子（87）、粒子（10）、重带电粒子、电子、中子等。高能辐射，穿透力很强; 次级宇宙线初级宇宙射线与大气作用产物。比初级弱 放射性核素 原生放射性核素： 以238U、232Th和235U为起始核素的三个天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如40K等。 宇生放射性核素： 对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。,(2) 陆地辐射(外照射) 本底辐射：天然放射性物质产生的辐射+宇宙射线 来源： 原始存在的（原生的) 、宇宙射线产生的系列放射性核素、非系列放射性核素 自发裂变核素 铀系（U-238系) 钍系（Th-232系） 锕系（U-235系） U Pa Tu Ac Ra Fr Rn At Po Bi Pb Tl 铀 镤 釷 锕 镭 钫 氡 砹 钋 铋 铅 铊 我国全国本底调查表明: (土壤中含量) 40k: 580200 Bq/kg 232Th系列: 4928 Bq/kg 72nGy/h 238U系列: 4034 Bq/kg 美国的调查结果平均值与我国类似, 但钍和钾略低一些, 平均剂量率: 55 nGy/h 剂量率: 室内/室外 = 0.8 2.0 全世界人口加权平均值: 0.46 mSv,(3) 陆地辐射(内照射,氡除外): 长寿命天然放射性核素的摄入: 40k: 丰度 0.118%; 比活度 55 Bq/kg 年有效剂量(成年) 0.165 mSv 232Th系列和238U系列: 年有效剂量 0.06 mSv 照射量的变化与饮食结构和习惯有关,(4) 陆地辐射(氡及其衰变产物的内照射) 氡是人体受天然照射最有意义的要素 氡在天然放射性核素中的三个同位素: 锕系列(235U系) 的219Rn(锕射气) 钍系列(232Th系) 的220Rn(钍射气) 铀系列(238U系) 的222Rn(氡射气) 222Rn是最有意义的同位素: T1/2 = 3.825天 220Rn只有在232Th含量高的地区才重要: T1/2 = 55.6秒 室内222Rn水平: 与房屋下土壤、建材、结构、通风等因素有关 220Rn与222Rn的产生: 取决228Ra与226Ra Ra 比活度: 花岗岩沉积岩、变质岩玄武岩 室内222Rn水平: 我国 24Bq/m3 (Max: 378 Bq/m3) 美国 42Bq/m3 (Max: 1420Bq/m3) 世界平均 42Bq/m3 产生的年平均有效剂量：1.2 mSv,天然电离辐射源所致成年人年平均有效剂量,照 射 年有效剂量(mSv) 成 份 正常本底地区 剂量高值地区 宇宙射线 0.38 2.0 宇生放射性核素 0.01 0.01 陆地辐射:外照射 0.46 4.3 陆地辐射:内照射(氡除外) 0.23 0.6 陆地辐射: 氡及子体内照射 吸入222Rn 1.2 10 吸入220Rn 0.07 0.1 食入222Rn 0.005 0.1 合 计(摄入值) 2.4,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值,（UNSCEAR 2000）,天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）,正常本底地区天然辐射源 致人体的年有效剂量,部分岩石的放射性,部分国家的天然本底水平,世界天然辐射高本底地区（UNSCEAR 2000）,世界天然辐射高本底地区（续）,我国部分g辐射较高的地区,2.2 人工辐射,人工辐射源来源于放射性物质的生产、使用及核爆炸。它们在使用、生产放射性物质的同时会排出放射性废物。,2.2.1 矿物的开采和应用,1.煤,燃煤对环境的影响,化学物质污染,放射性物质污染,煤散逸飞灰中放射性核素的平均含量： 40K为265Bq/kg， 238U为200Bq/kg， 210Pb为930Bq/kg，210Po为1700Bq/kg， 232Th为70Bq/kg，228Th为为110Bq/kg， 228Ra为130Bq/kg,燃煤电站导致的居民辐射剂量 是核电站的3倍！,2磷酸盐矿物的应用,2.2.1 矿物的开采和应用,磷肥中238U和226Ra的比活度分别为4000和1000Bqkg-1（P2O5），全球每年消耗的磷量相当于3000万吨P2O5，成为环境中可迁移的226Ra的最重要来源之一。,2.2.2日常活动中的辐射,人工辐射医疗辐射,1.放射诊断 2.放射治疗 3.核医学,医疗辐射是最大的人工辐射来源；各种人工放射性核素，大约80用于医学目的。,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）,全世界医用X射线检查的频率、有效剂量和集体剂量（1991-1996）（续）,2.2.3核试验,自1945年7月16日美国在新墨西哥进行第一次原子弹试验以来，大气层核武器试验不断发生，尤其在19521954、19571958和19611962年期间美苏进行了大量大当量核试验,这期间（共9年）的核试验次数占19451980期间核试验总次数的67.2%,爆炸总当量更超过87%。其中 19521954: 试验45次，核爆炸总当量60.01Mt， 19571958: 试验了137次，核爆炸总当量66.44Mt， 19611962: 试验了177次，核爆炸总当量256.9Mt。 迄今全球共在27个核试验场进行了2419 (2057,1834-1998)次核试验。 1964年10月16日中国第一次核试验蘑菇云在罗布泊升起，我国在罗布泊试验场共进行了22次大气层核试验。,塞米巴拉金斯克核试验场,核试验放射性核素沉积密度逐年变化,南、北半球 Cs-137沉积密度逐年变化,大气层核试验致我国居民平均有效剂量负担,全球性核试验所致我国公众 平均有效剂量负担（Sv） （19541999）,外照射途径：469（50.8%） 食入途径： 300 （32.5%） 吸入途径: 154（16.7%） 合计：923,核试验所致我国公众照射的逐年变化情况,1959年和1963年我国公众所受剂量最大，分别为0.203mSv/a和0.202mSv/a，1963年之后，公众受照剂量逐渐减少，在1971年前后又出现不太明显的小峰。,2.2.4 核能生产,1.铀矿开采和水冶 氡、铀、钍、镭等放射性核素,2.核电站 反应堆运行：大气，Kr、Xe、I、3H、14C、16N、 35S、41Ar；水中，3H和裂变产物。 乏燃料后处理：长寿命核素，3H、14C、85Kr、90Sr等， 以及超铀元素的同位素,核电力生产持续到2500年时的 年人均当量剂量预计值,2.2.5 核事故,1民用核反应堆事故,1979年3月的美国三里岛应堆事故和1986年4月的前苏联切尔诺贝利反应堆事故。 三里岛事故释放对工厂周围80km范围内公众造成的人均剂虽为15人 Sv，最大个人外照射剂量估计为850人 Sv.80km内公众集体有效剂量为20人Sv，总的局地和区域公众集体有效剂量为40人Sv。 切尔诺贝利事故中释放的放射性核素总量估计为12EBq，主要的放射性核素为131I(630PBq)、134Cs(35PBq)和137Cs(70PBq)，其中弥散到其它国家的核素量131I为210PBq，137Cs为39.2PBq。,2.2.5 核事故,2.军用核设施,1957年9月发生的前苏联车尔雅宾斯克钚生产中心事故和同年10月发生的英国温茨凯尔反应堆事故 。 车尔雅宾斯克事故时放射性烟云上升到约1000m的高空，11h内在厂区周围约300km范围内形成一个椭圆形的放射性沉积区，其边界上90Sr的地面沉降密度为4kBqm-2(为全球落下灰水平的2倍)。此后，己沉积的核素在一定程度上又出现了再分布，la后污染区面积达到15000一23000km2，涉及人口约27万。 温茨凯尔事故释放造成大范围牧区的污染，对公众造成照射的主要核素是131I，主要途径是经牧草一奶牛一牛奶途径的摄入，场址附近公众中，成人甲状腺剂量约10mGy，儿童可能高达100mGy;事故在英国及其它欧洲国家造成的总集体有效剂量估计为2000人Sv，其中地面沉积外照射占300人Sv，吸入内照射占900人Sv，食入内照射占800人Sv。主要贡献来自131I(37)、210Po(37)和137Cs(15)。,3核武器运输,1966年1月在西班牙地中海岸曾