辐射防护基础知识

1、辐射防护基础知识一、原子核与原子（核）能 自然界的物质由各种各样的元素组成， 比如， 水由氢元素和氧元素组成， 食盐由钠元素和氯 元素组成。元素通常被叫做原子（严格地说，把核电荷数相同的一类原子叫做一种元素）， 所以，可以说，物质是由各种各样的原子组成的。 原子由原子核与电子组成。原子核位于"中心 " 地位，几乎集中了原子全部质量，带正电荷；电子带负电荷， 围绕 "核心 "运动。原子的质量数取决于原子核， 其电子质量数忽略不计。 每 种原子都有一个 "原子核心 "和多个电子， 电子一圈一圈 "守规矩 "排列并且运动

2、。 不同的原子 其电子数也不同，比如，炭原子 6 个电子，氢原子 1 个电子。不同原子，其原子核具有的正 电荷数目就不同；原子核的正电荷数目，正是它在元素周期表中排列的序号。 原子核由质子和中子组成， "姐妹"俩统称 "核子 " 。不过，中子不带电荷。 只有质子带正电荷， 与对应的电子（负电荷）形成 "稳定局面 " 。比如，原子序号都为 1 的氢有 3种，"正宗"的氢 只有 1 个质子，即带 1 个正电荷，另两种分别叫重氢和超重氢。重氢又叫氘（音" 刀"），其原子核中有 1个质子，还有 1个中子

3、；超重氢又叫氚（音 "川"），1个质子， 2个中子。它 们的质量分别是 "正宗"氢的 2 倍和 3倍。氢、氘、氚具有相同的化学性质， 原子序数都是 1， 科学家把它们叫做 "氢的 3 种同位素 " ，也可以叫做 3 种不同的核素，分别写作 11H、12D、 13T 。左下角数字表示 " 原子序数 " ，左上角数字表示其质量数。 原子核中的质子带有的正电荷数目， 同电子（带负电荷） 数目是相等的，正是它在元素周期 表中排列的序号，科学家称之为 "原子序数 " 。又比如氦原子，写作 24 He ，原

4、子序数为 2， 其质量数是 4，显然，其原子核中有 2 个质子和 2 个中子。 质子和中子之间，中子和中子之间，质子和质子之间，总而言之，核子之间，存在着很强的 吸引力 - 核力，或者说结合能、 原子能。 在一般情况下， 核力使所有核子结合成一个紧密的 稳定结构。要想分裂一个原子核，就必须从外部供给能量，克服这种结合能。 研究表明，质量不同的原子核，其结合能是不同的。中等质量的原子核，其结合能较大； " 重量级 "质量的原子核，其结合能较小。当 "重量级 " 原子核分裂成中等质量的原子核时，要 放出能量，这就叫 "核裂变能 " 。又知

5、道， "轻量级"原子核的结合能也比中等级质量的原子核结合能要小，两个"轻量级 "原子核聚合成一个中等级质量的原子核时，也有能量放出，这就是"核聚变能 "。它们都叫核能。核电站就是利用 " 核裂变能 "原理进行发电。二、放射性1、放射性现象的发现 1896 年，法国物理学家贝可勒尔在研究物质的荧光时发现，某些铀盐可以放射一种人的眼 睛看不见的射线，这种射线能穿过黑纸、玻璃、金属箔使照像底片感光；而且还观测到，靠 近铀盐的空气 ?quot; 电离 "了，验电器可以检验出来。1898 年，居里夫人和施密特各自观

6、测到，钍的化合物也能放出类似的射线。居里夫人把这 种" 原子现象 "称为放射性。不久，她又发现了放射性更强的镭。铅可以有效地阻挡射线。 1899 年，有科学家将镭源放入铅制造的容器中，容器开有一小孔，让镭的射线射出。然后 在射线的垂直方向施以磁场力， 奇迹出现了， 射线在磁场力作用下，分解为 3 束， 科学家把 它们分别命名为 、 射线。后来证明，偏转角度不大的 射线或者说 粒子就是 氦原子核（带正电荷）；偏转角度大的那束命名 ，是电子束（带负电荷）；中间不偏转 的命名 ，是电磁波，无电荷。2、放射性核素 核素可以分为两大类， 一类是稳定的， 另一类是不稳定的。 不稳定核素

7、可以自发地蜕变为另 外元素的核素，这个过程叫做放射性衰变。在放射性衰变过程中，会从核内放出 粒子、 粒子 、 光子以及其它射线。这种不稳定核素放出射线的特性叫放射性。例如，考古鉴 定文物年代使用的碳 -14 （写作 14C），它就衰变成氮 -14 （写作 14N ）。氮-14 是稳定核素。 现在已经知道的 107 种元素的 1900 多种同位素中，大约有 300 种是稳定核素；其余 1600 种是放射性核素，其中的大约 60 种是天然放射性核素，其它是人工制造的。放射性核素又 叫放射源。3、放射性活度和单位 据中国环境报权威资料，全国现有放射源用户上万家，"密封放射源 "大

8、约 5 万枚，总活度约 1350 万居里。那么，什么叫放射性活度？所谓放射性活度是指一定量的放射性核素在 单位时间内的衰变数；单位是 "贝可勒尔 " ，简称贝可，符号为 Bq ；1Bq =1 个衰变 /秒。所 谓居里（符号 Ci ），是以前用的或者说习惯用的单位，居里与贝可的关系是： 1 居里 =3.7 ×1010 贝可。4、电离辐射 粒子、 粒子、质子等带电荷，可以直接引起物质电离； X射线、 光子和中子等不带 电荷，但是在与物质作用时产生 "次级粒子 " 从而使物质电离。 所有这些现象， 统称电离辐射， 习惯简称辐射。另外，红外线、紫外线、

9、微波、激光等也称辐射，但不是" 电离辐射 "。5、电离辐射剂量和单位 电离辐射作用于人体，会引起人体的某些变化。人们为了研究这种影响，借用了医药中 " 剂 量"一词，称电离辐射剂量，用以度量电离辐射的程度。随着辐射防护科学的发展，"剂量 "一词的含义语来愈丰富。这里介绍几种常用的概念。1）、照射（剂）量，指 X射线 、 射线在空气中产生电离作用的能力大小。以前的或者 说人们习惯的专用单位是伦琴，简称伦，符号为 R 。2）、照射（剂）量率，是指单位时间里的照射（剂）量，常常以伦/ 小时、微伦 / 秒表示，符号分别为 R/h 与 R/S，

10、或者写作 Rh-1 与 RS-1 。现在现场使用的测量 "照射量率 "的仪表，其单位是 Gy h-1 读作 "微戈瑞每小时 "。 照射（剂）量率通常是指场所 X射线 、 射线的辐射强度，而不是人体受照射剂量。3）、吸收剂量，这可以指人体受到电离辐射后吸收了多少能量。其专用单位是"戈瑞 "，简称戈，符号为 Gy；或毫戈瑞、微戈瑞。4）、当量剂量。人体吸收剂量产生的效应，除了与剂量多少有关外，还与其它因素（比如 辐射类型、 射线能量大小和照射条件）有关， 因此要根据其它因素进行修正，修正后的吸收 剂量叫 "当量剂量 "

11、 。5）、有效剂量。人体受到照射时，常常是多个器官受到照射。器官不同，产生的效应也不 同，所以，要进一步细化为 "有效剂量 " 。当量剂量和有效剂量的单位都叫 "希沃特 " ，简称希， 符号为 Sv，常常用毫希： mSv。6）、待积当量剂量和待积有效剂量。这是为了计算放射性物质进入人体内后长时间（一般 地说，成人取 50 年，儿童取 70 年）对人体组织和器官造成的当量剂量和有效剂量。三、电离辐射对人体的效应电离辐射对人体的作用， 是一个非常复杂的过程。 它通过直接的或间接的电离作用， 使人体 的分子发生电离或者激发。对人体的水分子，会使其产生多种自由基

12、和活化分子；严重的， 导致细胞或机体损伤甚至死亡。当然，电离辐射对人体的作用过程是 "可逆转 "的，人体自身具有修复功能， 这种修复能力的 大小与个体素质的差异有关， 与原始损伤程度有关。 所以，一定要控制人所受剂量的大小。1、外照射对 X 射线 、 射线，吸收剂量在 0.25 戈瑞以下时，人体一般不会有明显效应；但是，剂 量再增加， 就可能出现损伤。 当达到几个戈瑞时， 就可能使部分人死亡。 接受同样数量 ?quot; 吸收剂量 " ，受照射时间越短，损伤越大；反之，则轻。吸收同样数量剂量，分几次照射， 比一次照射损伤要轻。 粒子穿透能力弱（一张纸就可以阻挡）

13、，不会引起外照射损伤。 粒子穿透能力也较弱， 外照射时只能引起皮肤损伤。 射线穿透能力强，人体局部受到它照射，吸收2 3 戈瑞剂量时不会出现全身症状， 即使有人出现也很轻微。 但是， 全身照射就可能会引起放射病。 不同组织和器官对电离辐射敏感性也不同。2、内照射不同放射性核素进入人体内， 沉积在不同的器官， 叫做内照射， 对人体产生不同程度的影响。 例如，镭和钚都是亲骨性核素，但镭大多沉积在骨的无机质中，而钚主要沉积在骨小梁中， 会照射骨髓细胞而出现很强的辐射毒性。内照射主要是 粒子和 粒子。 粒子能量大，对人体细胞损伤较为严重。四、辐射防护1、外照射辐射防护。 X射线 、 射线和中子等在人体

14、外对人照射时，其防护措施有：1）、保持距离，距放射源愈远，人体吸收剂量就愈少。2）、减少受照射时间。 3）、用屏蔽物质防护。 射线通过与物质接触，能量被减弱，所以，在放射源与人体之间加装屏蔽物就能起到 防护作用。铅的屏蔽作用最好，水、铁、水泥、砖、石头、铅玻璃也常用。2、内照射防护。 戴口罩防止经呼吸道吸入 粒子和 粒子。食物、水被怀疑受到污染时， 应当检测， 不合要求不饮用。 穿戴工作服防止皮肤吸收， 尤其要注意防止通过伤口进入人体 内。五、密封放射源放射性核素已经在工业、 农业、医学、考古、 国防和科学研究等领域得到越来越广泛的应用。 把放射性核素(即放射源)制成密封好的 "东西

15、 " (简称密封源)，使用方便。密封源是被密封在特殊的包壳里的， 或者用特殊方法覆盖的。 包壳有足够的强度， 能够使人 不受放射性照射或污染。密封源种类很多，按射线类别分，有 源、 源、 源、中子源、低能光子源等；按几何 形状分，可以分为点源、线源、平面源、圆柱源、圆环源等；按活度的不确定度分，可以分 为检查源、工作源、参考源、标准源等；按用途分，可以分为医疗用、工业照相用、辐射式 仪表用、离子发生器用、 辐照用、放射性测井用、放射性测量和仪表刻度用等等。 工业、农业、医疗、科研等部门大量使用强 放射源，如钴 -60 ，而且活度大多数在 1×105 6×105 居

16、里之间。工农业生产中经辐照过的物品没有放射性。六、X 射线高速电子轰击靶物资时， 会产生 X射线。 利用此原理， 人们制造了 X光机。 X光机种类好多， 如诊断用、治疗用、探伤用光机， X 线定向仪，测厚仪等。X 光机的核心部分是 X 线管，通常由安装在真空玻璃壳内的阴极和阳极组成。阴极为钨丝， 阳极则根据不同需要由不同材料制成多种形状。也就是说， X 光机里没有 "密封源 " 。现代科学仪器， 有许多利用高速电子流的设备或器件，例如电子显微镜、电子轰击炉、 阴极 射线管、高压整流管、真空开关、高频发射管、电视显像管等等，都会产生X 射线。1、什么是核辐射 ? 核辐射是原子

17、核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一 种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。 核辐射可以使物质引起电离或激发， 故称为电 离辐射。 电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。 直接致电离辐射包括帷、 质子 等带电粒子。间接致电离辐射包括光子(闵湎吆蚗射线 ) 、中子等不带电粒子。2、常用的辐射量和单位有哪些 ?新老单位间的换算关系怎样 ?物理量 老单位 新单位 换算关系活度 居里 (Ci) 贝可勒尔 (Bq) 1Ci 3.7×1010Bq照射量 伦琴(R) 库仑/ 千克(C/kg) 1R 2.58×10-4C/kg吸收剂量 拉德 (rad) 戈瑞 (Gy)

18、1Gy 100rad剂量当量 雷姆 (rem) 希沃特 (Sv) 1Sv 100rem3、天然放射性对公众剂量的贡献有多大 ? 天然辐射主要有三种来源： 宇宙射线、 陆 地辐射源和体内放射性物质。 据有关资料统计， 天然辐射造成的公众平均年剂量值如下表所 列。照射成分 年有效剂量 ( 毫希 ) 正常本底地区 照射量升高的地区 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：氡及其衰变物的内照射 吸入 222Rn 1.2 10 吸入 220Rn 0.07 0.1 食入 222Rn 0.005 0.1 总计 2.44、人工辐射源对公众剂量的贡献有多大 ? 人工辐射源包括放射性诊断和放射性治疗 辐射源、放射性药物、放射性废物、核武器爆炸的 落下灰尘以及核反应堆和加速器产生的 照射