放射化学总复习

1、基本概念: 1. 1898年 M. Curie用化学方法发现放射性元素钋；2. 1910年，英国的Cameron提出将其作为一个独立的分支；3. 放射化学的主要特点：放射性；不稳定性；微量性4. 放射化学诞生于1898年。5. 1956年北大开始建设我国第一个放射化学专业。6. 1958年开始在全国正式招收放射化学专业本科生。7. 1981年，放射化学专业成为国家批准建立的首批博士点之一。8. 我国目前核电的发电量占全国发电总量的比例约为2%。9. 具有相同的质子数Z、相同的中子数N、处于相同的能态且寿命可测的一类原子称为核素10. 质子数相同、中子数不同的两个或多个核素称作同位素：。11.

2、中子数相同、质子数不同的核素为同中子异位素:。12. 处于不同的能量状态且其寿命可以用仪器测量的同一种原子核称作同质异能素：13. 不存在相邻的稳定的同质异位素14. 元素质子数的幻数为2, 8, 20, 28, 50, 和 8215. 元素中子数的幻数为2, 8, 20, 28, 50, 82,和 12616. 质子和中子统称核子17. 质子和中子是核子的两种不同状态18. 核子间存在的短程强相互作用（吸引）为核力19. 原子核的核力作用半径大于电荷分布半径20. 原子核的体积与原子核的质量数成正比21. 原子核的核子密度约为1038核子·cm-322. 核物质的密度约为1.66

3、´1014(g·cm-3)23. 位于中子滴线上的核素，其最后一个中子的结合能为零；24. 位于质子滴线上的核素，其最后一个质子的结合能为零；25. 不稳定原子核自发地放出粒子或电磁辐射变成另一种原子核的过程称为核衰变；26. 对任一元素，质量数越大，a衰变能越小，质量数越小， a衰变能越大27. 相对于b稳定线，中子过剩的核素发生b -衰变，质子过剩的核素发生b+衰变；28. 只有在衰变能大于1.02MeV的情况下才能发生b+衰变29.名词：1. 核物质及其特点：由无限多等量中子和质子组成的、密度均一的物质称为核物质。核物质有两个主要特点（1）每个核子的平均结合能与核子的

4、数目无关；（2）核物质的密度与核子的数目无关。2. 核衰变的特性：核衰变是放射性核素的特征核性质，一般情况下不受外界条件，诸如温度、压力、电磁场、化学形态、物理状态等的影响；核衰变总是伴随着能量的释放3. b衰变：b衰变是指原子核自发地放射出b粒子（电子和正电子）或俘获一个轨道电子而发生的核内核子之间相互转化的过程4. 俄歇电子：K俘获过程的另一种伴随粒子是俄歇电子：当一个L层电子跳到K层来填充空位时，可以不发射X射线，而把能量交给另一个L电子，于是这个L电子就会克服结合能而飞出。这种电子叫俄歇电子。5. 电离和激发：具有一定动能的带电粒子与原子核的轨道电子发生库伦作用时，把本身的部分能量传递

5、给轨道电子。如果轨道电子获得的动能足以克服原子核的束缚，逃出原子壳层而成为自由电子，此过程称为电离。如果轨道电子获得的能量不足以摆脱原子核的束缚，而是从低能级跃迁到高能级，使原子处于激发态，此过程称为激发6. 弹性散射：若带电粒子与原子核库伦场发生相互作用时，只改变带电粒子的运动方向，而作用前后体系的动能和动量保持守恒。这种作用过程称为弹性散射。7. 韧致辐射：当高速运动的带电粒子从原子核附近掠过时，它会受到原子核库伦场的作用而产生加速度。根据经典电动力学，受到加速或减速的带电粒子的部分或全部能量将转变成连续的电磁辐射。这就是韧致辐射。8. 契伦科夫辐射：当高速带电粒子束在透明介质中以大于光在

6、该介质中的传播速度运动时，带电粒子的部分能量以蓝色光的形式辐射出来，这种形式的辐射成为契伦科夫辐射。9. 光电效应：能量为hn的光子通过物质时，与原子的某一壳层中的一个轨道电子相互作用，把全部的能量传递给这个电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（光电子）。此效应称为光电效应。10. 康普顿效应：能量为hn的光子与原子内一个轨道电子相互作用时，光子交给轨道电子部分能量后，其频率发生改变并与入射方向成q角散射（康普顿散射光子），获得足够能量的轨道电子与光子入射角成 j角方向射出（康普顿反冲电子）。此种效应称康普顿效应。11. 电子对效应：当能量大于1.022MeV的g光子通过物质时，在

7、原子核的库伦场作用下，g光子转化为一个正电子和一个负电子的过程称为电子对效应。12. 粒子在该物质中的射程：带电粒子在某种物质中沿入射方向从进入到被物质吸收所经历的最大直线距离带电粒子在该物质中的射程。13. 1919年，卢瑟福等发现第一个人工核反应14. 1932年，利用加速器实现带电粒子核反应15. 核反应遵循的守恒原则有：电荷数守恒，核子数守恒，能量守恒，动量守恒，角动量守恒，宇称守恒：16. 按入射粒子的种类划分，核反应分为：中子核反应；带电粒子引起的核反应；光核反应；重粒子核反应。17. 按入射粒子能量划分，核反应分为：低能核反应（ E<50MeV），中能核反应（50<E

8、<1000MeV），高能核反应（E>1000MeV）18. 职业照射5年期间的平均有效剂量£20mSv,其中任何一年的有效剂量£50mSv;19. b射线的防护必须考虑两层屏蔽：第一层用低原子序数的材料屏蔽b射线 （常用烯基材料、有机玻璃及铝等）第二层用高原子序数的材料屏蔽韧致辐射（常用生铁、钢板和铅板）20. 低、中放废物是废物中体积最大的一类废物，其体积可达废物总体积的95%；21. 目前世界上普遍接受的中低水平放射性废物的处置方法是近地表处置，处置深度一般为几十米。22. 目前普遍接受的、较为可行的高放废物的处置方法为地质处置；处置深度一般为5001000

9、米；23. 放射性废物处置库选址的基本要求：干旱、人口稀少、工、农业资源稀少、地下水位深、地质构造稳定。24.原理及概念：1. 气体探测器的工作原理：I. 线性关系区：（1） 两极间电压较低时，正离子和电子迁移速度较慢，在被电极收集之前有可能复合。也可能形成重负离子。（2）随着电压的升高，复合的概率减小，电离电流I随电压V几乎直线上升。II. 电离室区：（1）两极间电压继续升高，电离辐射在工作气体中产生的正离子和电子全部被收集，电子和正离子在到达电极之前的复合概率可忽略不计。电压升高不能收集更多的正离子和电子，此时电离电流达到饱和值。电离室可用于射线计数、能量测量和辐射剂量测量。III. 正比

10、区：电压继续升高，向阳极运动的电子在阳极附近的强电场的加速下获得的动能足以引起介质分子（气体分子）的电离（次级电离）；产生的次级电子被强电场加速，又可产生新的电离；原来的一个电子可以繁殖出多个电子，此过程称为电子雪崩；这种现象称为气体放大现象。放大倍数M只与电压有关，与初级电离产生的粒子对数无关。放大倍数一般为104数量级。从负载电阻上输出的电压信号正比于初级电离产生的离子对数。正比区可用于射线能量的测量。IV.转变区（有限正比区）：电压继续升高，除发生电子雪崩外，高速运动的电子与气体分子碰撞，可使气体分子因激发而发射光子。光子打在作为阴极的器壁上产生光电子，后者在奔向阳极的过程中又参与电子雪

11、崩过程。在本区间的放大倍数为105107，但在给定电压下不是常数，而与初级电离数n有关。n越大，A越小。该区域不适合设计探测器。 V. Geiger-MÜller区（G-M区）：外电压继续升高，电子雪崩更加猛烈，并且扩展至整个容器空间。电子很快被阳极收集，在阳极附近留下迁移速度慢得多的正离子，围绕阳极形成一个正离子鞘。这些空间电荷产生的电场方向与原先的电场方向相反， 于是在阳极和正离子鞘之间形成一个低电位区。电子雪崩积累的空间电荷最终使得电子在此低电位区内不能产生次级电离，电子雪崩因此被终止。 该区域的气体放大倍数为108。工作于该区的G-M计数器具有很高的灵敏度，适合于射线的计数，

12、但对射线的能量无法分辨。VI.连续放电区：电压继续升高，放电过程将连续进行，将导致气体探测器在短时间内损坏，故应避免。2. 自发裂变: 在无外界（入射粒子）激发的情况下，原子核自发地分裂成两个大小相近的碎片的核反应过程。3. 诱发裂变：在外界能量（入射粒子）的诱导下， 形成处于激发态的中间核，进而分裂为两个质量相近的碎片的核反应过程。4. 临界系统：K=1，链式反应会以恒定的速率持续进行：5. 超临界系统：K>1，链式反应是逐渐增强的： 6. 次临界系统。K<1，链式反应是逐渐减弱的： 7. 核聚变的特点：D-T发生核聚变的温度大于108 0C；该反应释放 17.6 MeV 能量；

13、巨大的新能源； 燃料的存储量大；固有安全性， 任何的操作或反应条件的不当都会造成快速中止反应；不产生环境污染；不存在放射性废物的处置问题。8. 放射防护总目标：在不过分限制有益的、产生辐射的实践的前提下，为人类提供一个适宜的防护标准。9. 吸收剂量及其单位：单位质量的物质所吸收的辐射能量；Gy10. 当量剂量及其单位：器官或组织的当量剂量定义为WR与DT.R的乘积；Sv11. 有效剂量及其单位：人体所有组织加权后的当量剂量之和，Sv12. 相对生物效应：一种辐射对于另一种辐射的相对生物效应，是产生同样程度的某一规定的生物学终点所需要的这两种辐射的吸收剂量的反比值。13. 急性照射：短时间内受到

14、大剂量的照射为急性照射，急性照射可造成损伤或死亡; 14. 慢性照射：长时间内接受小剂量的照射为慢性照射，慢性照射可造成晚期癌症.15. 确定性效应：如果在一个组织或器官中有足够多的细胞被杀死或不能繁殖和发挥正常功能，则该器官将丧失其功能：这种效应称作确定性效应。16. 随机效应：可能有一个改变了的细胞引起的躯体或遗传效应，称作随机效应。17. 放射防护的三原则：实践的正当性；防护的最优化；个人剂量限值18. 实践的正当性原则：涉及照射的实践，除非对受照个人或社会带来的利益足以补偿其辐射危害时才可实施。19. 防护的最优化原则：对于一项实践中的任一特定源，个人剂量的大小、受照的人数以及潜在的照

15、射等，在考虑了经济和社会因素后，都应当保持在可以合理达到的尽量低的程度。20. 个人剂量限值原则：个人受到的来自所有相关实践的照射应有剂量限值，在潜在照射情况下应有一定程度的风险控制。目的在于保证在任何正常情况下，个人受到的来自这些实践的辐射危害不会达到不可接受的程度。并非所有的源都需要在源处加以控制，但是，在确定剂量限值之前，将某些源作为相关源是必要的。21. 干预的基本原则：实施的干预措施应利大于弊；干预的形式、规模和时间长短应遵循最优化原则，即净利益最大化原则；采取干预措施时，不能应用剂量限值原则，但可以预设采取干预措施的剂量值。由于高于该剂量值将产生严重的确定性效应，因此这时采取干预措施总是正当的；22. 防护的一般方法：尽量缩短照射时间；尽量增大与照射源的距离；在人员和照射源之间加屏蔽。 23. 中子活化分析的优缺点：优点：灵敏度高：10 -6至10 13 g，取样量少（可少至1 mg 左右）；准确度高，精密度好：±5%；多元素分析能力：最高可达56种。不需溶样，无试剂空白：中子活化分析一般在照射前不作任何化学处理；可实现非破坏分析 ；基体效应小：适合于各种化学组成复杂的样品，如核材料、环境样品、生物组织、地质样品等。可实现活体分