核辐射防护中辐射来源及其影响ppt课件.ppt

第4章辐射来源及其影响 2 概述 生活在地球上的人类每时每刻都受到各种辐射 天然放射性物质广泛地分布于整个环境中 就连我们的身体内 也存在着14C 40K之类的放射性核素 地球上的所有生命 是在此类辐射的背景下不断进化而来的 按照辐射的来源分为 天然辐射和人工辐射天然辐射包括宇宙射线 来自地球本身存在的天然放射性核素发出的 射线 空气中氡及其衰变产物 以及包含在食物及饮料中的各种天然存在的放射性核素 人工辐射包括医用X射线 来自大气核武器试验的放射性尘埃 由核工业排放出的放射性废物 各种用途的人工放射源与射线装置等 3 5 1天然辐射源 宇宙射线宇生放射性核素原生放射性核素 4 5 1 1宇宙辐射 宇宙射线来自外层空间 是许多种辐射的混合物 包括质子 粒子 电子以及其他各种奇特的高能粒子 所有这些高能粒子都与地球的大气层发生强烈的作用 宇宙辐射到达地面时 其主要成分变为各种介子 中子 电子 正电子和光子 宇宙射线按照来源分为银河系宇宙射线和太阳辐射 由于大气的吸收 达到地球表面的宇宙辐射大大减少 宇宙射线粒子的注量率在不同纬度和海拔高度有所不同 5 5 1 2宇生放射性核素 定义 宇宙射线与大气层中的核素相互作用产生的放射性核素 有的是与地表中核素相互作用产生的 6 5 1 3原生放射性核素 地球上生来就有的放射性核素 分为两大类 有衰变系列的核素 铀系 钍系 锕系 单次衰变的放射性核素 如40K 87Rb 138La 147Sm 176Lu 在全球范围内 天然辐射源的平均年有效剂量约2 4mSv 外照射占37 5 内照射占62 5 原生放射性核素广泛存在于地球的岩石 土壤 江河 湖海中 其活度 浓度和分布随岩石构造的类型不同而变化 花岗岩中的活度 浓度最高 而土壤和岩石中所含的铀 钍 镭 钾等元素 以40K活度浓度最高 7 8 5 2人工辐射源 定于 人类受到的来源于人类的实践活动的辐射主要来源于矿物的开采 核动力生产 核武器爆炸 放射性同位素的应用 射线装置 医疗照射等 9 5 2 1矿物开采与应用对辐射水平的影响 伴生矿 矿物中的放射性物质含量达到一定比例 伴生矿资源利用分为三大类 半生矿的开采和精选 半生矿的冶炼 产品的使用 半生矿开发利用过程中 矿物中的天然放射性核素的迁移和扩散使环境中的辐射水平增高 从而增加了公众的照射剂量 10 5 2 2核燃料循环对辐射水平的影响 铀矿的开采和加工235U的浓缩及燃料元件制造反应堆运行乏燃料后处理固体废物的处置和运输 11 铀矿的开采和加工 开采出来的矿石经放射性分选后 再经破磨 浸出 离子交换 萃取 沉淀和结晶等水冶工艺 制备出铀化学浓缩物和核纯产品 铀矿开采过程中主要的辐射危险来源于 吸入氡及其子体产生的内照射 吸入铀矿尘的内照射 来自矿石的 射线的外照射 表面污染导致的辐射照射 铀矿的加工就是对矿石的进行处理 把铀矿石变成化学浓缩物 工作人员在此过程中有可能受到一定的辐射照射 12 235U的浓缩及燃料元件制造 铀的转化 浓缩和燃料元件制造过程中放射性核素的释放量很小 主要包括长寿命铀同位素234U 235U和238U 以及238U的短寿命子体234Th和234Pam 固体废物的产生量很少 13 反应堆运行 在反应堆正常运行的情况下 燃料元件中的235U裂变而产生的各种气态及颗粒态裂变产物都包容在元件包壳内 但个别元件包壳的破损会使其扩散而向大气释放或进入冷却剂中 此外 堆结构材料和包壳材料的腐蚀产物在堆芯区也会被中子活化 由此导致冷却剂的污染 因此 各类反应堆都装有净化装置去除气载及液态放射性核素 除3H和14C外 绝大部分反应堆正常运行所致的集体剂量是由局部地区和区域范围内居民承受的 14 乏燃料后处理 后处理产生的气载废物中主要含有反应堆运行过程中燃料元件内因活化和裂变反应而产生的惰性气体 3H 14C 129I和90Sr 137Cs 239Pu等 分别经贮存衰变 除碘和高效过滤装置净化处理 最后经高烟囱排入大气 反应堆和乏燃料后处理场气载及液态流出物中3H 14C 85Kr 129I易于迁移和弥散 可在全球范围内广泛分布 且具有足够长的寿命 可在几千年以至几千万年的时间内对全球公众造成照射 15 固体废物的处置和运输 反应堆运行及乏燃料后处理中产生的中 低放射性固体废物一般在近地表设施内埋藏处置 高放固体废物则倾向于深地层地质处置 退役后的反应堆也将成为未来固体废物管理的一个组成部分 固体废物处置对公众造成照射的主要途径是废物体中所含的放射性核素在特殊情况下 被地下水浸出而造成的核素迁移 因此 中低放固体废物库的建造要求隔离地下水 各种放射性物质及废物的运输会对沿途公众产生小剂量的外照射 16 5 2 3核爆炸及核试验对辐射水平的影响 核武器的杀伤破坏作用主要有 光辐射 冲击波 早期核辐射 电磁脉冲及放射性沾染 感生放射性物质 落下灰 外照射 内照射 17 5 2 4放射源及其应用 放射源 由许多放射性核素按照某种方式集成在一起 分类 密封源和非密封源 源 源 源 中子源 轫致辐射源等 18 5 2 5射线装置及其应用 X射线机加速器 19 5 3辐射事故对辐射水平的影响和危害 核设施事故核技术应用中发生的事故放射性物质运输和废物贮存发生的事故半生矿