放射性基础知识 放射性同位素与射线装置安全和防护1培训

1、 山东省环境保护学校山东省环境保护学校 放射性同位素与射线装置放射性同位素与射线装置安全和防护培训安全和防护培训 主要内容：主要内容： 放射性基础知识放射性基础知识 辐射量和单位辐射量和单位 放射性同位素与射线装置应用放射性同位素与射线装置应用关于放射性关于放射性 “放射性放射性”因其看不见、摸不着、听不到且对人的因其看不见、摸不着、听不到且对人的身体有害，人们常称其为身体有害，人们常称其为“无形的杀手无形的杀手”。 放射性是自然界存在的一种自然现象。有些物质的放射性是自然界存在的一种自然现象。有些物质的原子核不稳定，会自发地发生某些变化，这些原子核不稳定，会自发地发生某些变化，这些不稳不稳定

2、的原子核在发生变化的同时会发射各种各样的射定的原子核在发生变化的同时会发射各种各样的射线线，这种现象就是人们常说的放射性。，这种现象就是人们常说的放射性。 “放射性放射性”是一柄是一柄“双刃剑双刃剑”，既有优点又有缺点。，既有优点又有缺点。放射性同位素与射线装置在国民经济各个行业和人放射性同位素与射线装置在国民经济各个行业和人们日常生活中的应用是其它技术无法替代的，为人们日常生活中的应用是其它技术无法替代的，为人类造福。但是，如果对放射源管理和防护不当，会类造福。但是，如果对放射源管理和防护不当，会对工作人员身体健康造成危害，甚至造成环境的放对工作人员身体健康造成危害，甚至造成环境的放射性污染

3、。射性污染。美国三哩岛核事美国三哩岛核事故故19791979年年3 3月月2828日凌晨日凌晨4 4时，美国宾夕法尼亚州的三哩岛核电站时，美国宾夕法尼亚州的三哩岛核电站第第2 2组反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，组反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆心压力和温度骤然升高，堆心压力和温度骤然升高， 2 2小时后，大量放射性物质溢出。小时后，大量放射性物质溢出。6 6天以后，堆心温度才开始下降，蒸气泡消失天以后，堆心温度才开始下降，蒸气泡消失引起氢爆炸引起氢爆炸的威胁免除了。的威胁免除了。100100吨铀燃料虽然没有熔化，但有吨铀燃料虽然没有熔化，但有60%60%

4、的铀棒的铀棒受到损坏，反应堆最终陷于瘫痪。事故发生后，全美震惊，受到损坏，反应堆最终陷于瘫痪。事故发生后，全美震惊，核电站附近的居民惊恐不安，约核电站附近的居民惊恐不安，约2020万人撤出这一地区。美国万人撤出这一地区。美国各大城市的群众和正在修建核电站的地区的居民纷纷举行集各大城市的群众和正在修建核电站的地区的居民纷纷举行集会示威，要求停建或关闭核电站。会示威，要求停建或关闭核电站。在这次事故中，在这次事故中，主要的工程安全设施都自动投入，主要的工程安全设施都自动投入，同时由于同时由于反应堆有几道反应堆有几道安全屏障安全屏障（燃料包壳，一回路压力边界和安全（燃料包壳，一回路压力边界和安全壳等

5、），因而无一伤亡，在事故现场，只有壳等），因而无一伤亡，在事故现场，只有3 3人受到了略高于人受到了略高于半年的容许剂量的照射。核电厂附近半年的容许剂量的照射。核电厂附近8080千米以内的公众，由千米以内的公众，由于事故，平均每人受到的剂量不到一年内天然本底的百分之于事故，平均每人受到的剂量不到一年内天然本底的百分之一，因此，一，因此，三哩岛事故对环境的影响极小。三哩岛事故对环境的影响极小。 切尔诺贝利核事切尔诺贝利核事故故19861986年年4 4月月2626日，世界上最严重的核事故在苏联切尔诺贝利核电站日，世界上最严重的核事故在苏联切尔诺贝利核电站发生。乌克兰基辅市以北发生。乌克兰基辅市以

6、北130130公里的切尔诺贝利核电站的灾难性大公里的切尔诺贝利核电站的灾难性大火造成的放射性物质泄漏，污染了欧洲的大部分地区。切尔诺贝利火造成的放射性物质泄漏，污染了欧洲的大部分地区。切尔诺贝利核电站是前苏联最大的核电站，共有核电站是前苏联最大的核电站，共有4 4台机组。台机组。4 4月，在按计划对月，在按计划对第第4 4机组进行停机检查时机组进行停机检查时，由于电站人员多次违反操作规程，由于电站人员多次违反操作规程，导致反导致反应堆能量增加。应堆能量增加。2626日凌晨，反应堆熔化燃烧，引起爆炸，冲破保护日凌晨，反应堆熔化燃烧，引起爆炸，冲破保护壳，厂房起火，放射性物质源源泄出。壳，厂房起火

7、，放射性物质源源泄出。1 1、2 2、3 3号机组暂停运转，电站周围号机组暂停运转，电站周围3030公里宣布为危险区，撤走居公里宣布为危险区，撤走居民。事故发生时当场死民。事故发生时当场死2 2人，遭辐射受伤人，遭辐射受伤204204人。人。5 5月月8 8日，反应堆停日，反应堆停止燃烧，温度仍达止燃烧，温度仍达300300；当地辐射强度最高为每小时；当地辐射强度最高为每小时1515毫伦琴，毫伦琴，基辅市为基辅市为0.20.2毫伦琴，而正常值允许量是毫伦琴，而正常值允许量是0.010.01毫伦琴。瑞典检测到毫伦琴。瑞典检测到放射性尘埃，超过正常数的放射性尘埃，超过正常数的100100倍。原苏联

8、官方倍。原苏联官方4 4个月后公布，个月后公布，共死共死亡亡3131人，人，主要是抢险人员，其中包括一名少将；得放射病的主要是抢险人员，其中包括一名少将；得放射病的203203人；人；从危险区撤出从危险区撤出13.513.5万人。万人。19921992年乌克兰官方公布，已有年乌克兰官方公布，已有70007000多人死多人死亡于本事故的核污染。亡于本事故的核污染。第一部分第一部分 放射性基础知放射性基础知识识 原子和原子核的基本性质原子和原子核的基本性质 放射性放射性 放射性核素的衰变放射性核素的衰变 放射性强弱的表示放射性强弱的表示-放射性活放射性活度度 辐射源辐射源 辐射危害辐射危害1. 原

9、子和原子核的基本性质原子和原子核的基本性质原子的核式结构原子的核式结构 19221922年，玻尔获得诺贝尔物理奖。年，玻尔获得诺贝尔物理奖。玻尔是世界上最受爱戴的科学家之玻尔是世界上最受爱戴的科学家之一。而且由于他的品格和人道主义一。而且由于他的品格和人道主义而受到喜爱和仰慕。而受到喜爱和仰慕。 1.1.核素：核素：是在其原子核内具有相同数目的质子和是在其原子核内具有相同数目的质子和中子并处于同一核能态的一类原子。根据原子核中子并处于同一核能态的一类原子。根据原子核的稳定性，核素分为的稳定性，核素分为稳定的核素稳定的核素和和不稳定的放射不稳定的放射性核素性核素。 2.2.符号表示符号表示： X

10、 X，X X核素代号核素代号 Z Z原子序数原子序数 Z+NZ+N( (中子数中子数) ) 如：如： H H、 HeHe、 C C等。等。 在实际应用中，有时只标记核素的质量数，在实际应用中，有时只标记核素的质量数，如如1414C C、C-14C-14、碳、碳-14-14A AZ Z1 11 14 42 214146 6核核 素素 质子数质子数 中子数中子数 质量数质量数 符符 号号氦氦-4-42 22 24 44 4HeHe碳碳-12-126 66 612121212C C碳碳-13-136 67 713131313C C碳碳-14-146 68 814141414C C激发态原子核称为基态

11、原子核的同核异能素，激发态原子核称为基态原子核的同核异能素，它们的它们的A A和和Z Z均相同只是核能量状态不同。均相同只是核能量状态不同。 符号表示：如符号表示：如99m99mTcTc锝锝称为称为9999TcTc的同核异能素。的同核异能素。 99m99mTcTc表示该核素的原子核处于激发态。表示该核素的原子核处于激发态。 1.1.同位素同位素：同位素是原子序数：同位素是原子序数Z Z相同而质量相同而质量数数A A不相同的各核素的总称。不相同的各核素的总称。同位同位是指各核素是指各核素在元素周期表中处于同一个位置，它们具有在元素周期表中处于同一个位置，它们具有相同的化学性质，但各原子核的物理性

12、质不相同的化学性质，但各原子核的物理性质不同。同。 2.2.自然界中许多元素具有同位素，自然界中许多元素具有同位素，如：天然如：天然存在的存在的氢同位素氢同位素有有3 3种：种： 1 1H(H(氕氕99.98599.985) )、2 2H(H(重氢、氘重氢、氘0.0150.015) )、3 3H(H(超重氢、氚）超重氢、氚）核素丰度：在同位素中各核素天然含量的百分比核素丰度：在同位素中各核素天然含量的百分比。 天然存在的天然存在的氧同位素氧同位素有有3 3种：种：1616O(99.756O(99.756) ) 1717O(0.039O(0.039) )、1818O(0.205O(0.205)

13、)。德国物理学家。德国物理学家。1894年任维尔茨年任维尔茨堡大学校长，堡大学校长，1900年任慕尼黑大学物理年任慕尼黑大学物理学教授和物理研究所主任。伦琴于学教授和物理研究所主任。伦琴于1901年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。奖。 1923年年2月月10日在慕尼黑逝世，终年日在慕尼黑逝世，终年78岁。岁。2.放射性放射性1895年冬，伦琴在德国维尔茨堡大学的年冬，伦琴在德国维尔茨堡大学的实验室里做阴极射线管辉光实验。伦琴用高压电场轰击阴实验室里做阴极射线管辉光实验。伦琴用高压电场轰击阴极射线管内的两个金属电极，把电子从金属原子中打出来，极射线管内的两个

14、金属电极，把电子从金属原子中打出来，此即此即“阴极射线阴极射线” 。更令他惊讶的是，将这张涂有磷光物质的纸板更令他惊讶的是，将这张涂有磷光物质的纸板拿到隔壁去，会有同样的现象。这种不知名的射线拿到隔壁去，会有同样的现象。这种不知名的射线能够穿透轻物质，但金属和人的骨骼等重物质则可能够穿透轻物质，但金属和人的骨骼等重物质则可以挡住它的去路。以挡住它的去路。伦琴认为，这不是阴极射线，而伦琴认为，这不是阴极射线，而是一种新射线，因为阴极射线不可能有这样强的穿是一种新射线，因为阴极射线不可能有这样强的穿透本领。透本领。伦琴夫人的手骸骨伦琴夫人的手骸骨X X射线照片射线照片F经过反复的研究，在对自己的发

15、现确经过反复的研究，在对自己的发现确信无疑后，伦琴于信无疑后，伦琴于18951895年年1212月月2828日向日向维尔茨堡医学协会提交了维尔茨堡医学协会提交了一种新的一种新的射线：初步报告射线：初步报告的论文，阐明了产的论文，阐明了产生这种射线的方法和它的穿透性质，生这种射线的方法和它的穿透性质，并正式命名它为并正式命名它为“”。F由于由于X X射线的发现，使伦琴成为世界射线的发现，使伦琴成为世界上第一位荣获诺贝尔物理奖的人。伦上第一位荣获诺贝尔物理奖的人。伦琴把金钱看得很淡薄，他拒绝了有关琴把金钱看得很淡薄，他拒绝了有关专利权，他把得到的奖金也捐赠给维专利权，他把得到的奖金也捐赠给维尔茨堡

16、大学。尔茨堡大学。X X射线的本质射线的本质FX X射线射线又叫伦琴射线，是一种波长比紫又叫伦琴射线，是一种波长比紫外线还短的电磁波，类似于光的辐射。外线还短的电磁波，类似于光的辐射。伦琴用高压电场轰击阴极射线管内的两伦琴用高压电场轰击阴极射线管内的两个金属电极，个金属电极，当接通阴极灯丝电源后，当接通阴极灯丝电源后，灯丝加热，发射热电子。在阳极和阴极灯丝加热，发射热电子。在阳极和阴极间的电场加速下，间的电场加速下，高速电子流轰击阳极高速电子流轰击阳极靶物质产生靶物质产生X X射线。射线。X X射线的产生过程射线的产生过程F一种一种是高速电子在靶物质的原子核附近是高速电子在靶物质的原子核附近经

17、过时，受靶核的强库仑场作用突然受经过时，受靶核的强库仑场作用突然受阻，而损失部分或全部的能量，转换成阻，而损失部分或全部的能量，转换成具有具有连续能谱的连续能谱的X X射线。射线。F一种一种是高速电子轰击靶物质时，靶原子是高速电子轰击靶物质时，靶原子内壳层电子被激发和电离，当外壳层电内壳层电子被激发和电离，当外壳层电子进入内层轨道填补空位，放出具有确子进入内层轨道填补空位，放出具有确定能量的定能量的特定特定X X射线射线。 伦琴的实验室伦琴的实验室X X射线装置射线装置2.1.2 贝克勒尔发现放射性贝克勒尔发现放射性18961896年年物理学家。物理学家。他一直从事铀盐的研究，他一直从事铀盐的

18、研究，18801880年，年，他制备出一种导致发现放射性的铀他制备出一种导致发现放射性的铀和钾的复合硫酸盐硫酸铀酰钾。和钾的复合硫酸盐硫酸铀酰钾。同居里夫妇一起荣获了同居里夫妇一起荣获了19031903年度诺年度诺贝尔物理奖。贝尔物理奖。硫酸铀酰钾这种荧光物硫酸铀酰钾这种荧光物质做了实验：让阳光曝晒硫酸铀酰钾质做了实验：让阳光曝晒硫酸铀酰钾,在铀盐晶体在铀盐晶体下放一张用黑纸包好的照相底片，并剪了一块带花下放一张用黑纸包好的照相底片，并剪了一块带花样的金属片样的金属片F放在底片上，发现底片上留下了黑放在底片上，发现底片上留下了黑白分明的金属片图案。他继续重复白分明的金属片图案。他继续重复做实验

19、，这时遇上了阴天，他将准做实验，这时遇上了阴天，他将准备好的样品放进抽屉里，想等晴天备好的样品放进抽屉里，想等晴天后立即用阳光曝晒，可是天气连阴后立即用阳光曝晒，可是天气连阴了好几天。使他感到意外的是，冲了好几天。使他感到意外的是，冲洗出来的底片出现了清晰的花纹。洗出来的底片出现了清晰的花纹。他又做了实验，把样品放入不透光他又做了实验，把样品放入不透光的黑箱里长达的黑箱里长达1515天，出现了同样的天，出现了同样的结果。结果。F经过反复实验，贝克勒尔得出一个崭新的结论：经过反复实验，贝克勒尔得出一个崭新的结论：铀铀能放能放出一种新的射线，这种射线后来被称为出一种新的射线，这种射线后来被称为铀铀

20、射线或贝克勒射线或贝克勒尔射线。尔射线。这就是具有重要意义的放射性的发现。这就是具有重要意义的放射性的发现。F18971906年，居里夫人与其丈夫、年，居里夫人与其丈夫、法国物理学家皮埃尔法国物理学家皮埃尔居里对放射现居里对放射现象进行了长达象进行了长达10年的开拓性研究。年的开拓性研究。他们确定：除了他们确定：除了铀铀可以发出看不见可以发出看不见的射线外，的射线外，钍钍也可以发出看不见的也可以发出看不见的射线。射线。F1898年，年，F居里夫人在对居里夫人在对沥青铀矿沥青铀矿进行检测时，进行检测时，发现其放射强度确实如贝克勒尔所发现其放射强度确实如贝克勒尔所说，比铀强许多倍。居里夫妇在巴说，

21、比铀强许多倍。居里夫妇在巴黎市立理化学校找到一个不避风雨黎市立理化学校找到一个不避风雨的废弃厂棚，用奥地利政府免费赠的废弃厂棚，用奥地利政府免费赠送的棕色沥青铀矿残渣倒进大锅，送的棕色沥青铀矿残渣倒进大锅，加上化学药品和水煮沸，用铁棒连加上化学药品和水煮沸，用铁棒连续地搅动几小时。续地搅动几小时。F18981902年，年，荣获了荣获了1903年度诺贝尔物理奖。年度诺贝尔物理奖。 1906年皮埃尔年皮埃尔居里逝世后，居居里逝世后，居里夫人继续进行放射性元素的里夫人继续进行放射性元素的研究。研究。1911年，由于钋和镭的年，由于钋和镭的发现、镭的分离及其化合物的发现、镭的分离及其化合物的研究，又荣

22、获本年度的诺贝尔研究，又荣获本年度的诺贝尔化学奖，成为两次获得诺贝尔化学奖，成为两次获得诺贝尔奖的第一人。并且是至今获得奖的第一人。并且是至今获得这种殊荣的唯一女性。这种殊荣的唯一女性。 正是由于居里夫人的忘我献身正是由于居里夫人的忘我献身精神、严格的科学态度，和她精神、严格的科学态度，和她的巨大的成就而受到世界科学的巨大的成就而受到世界科学技术界的广泛的崇敬，因而技术界的广泛的崇敬，因而放放射性活度的单位命名为居里。射性活度的单位命名为居里。F19341934年，法国核物理学家约里年，法国核物理学家约里奥奥- -居里夫妇用钋的居里夫妇用钋的射线轰击射线轰击铝箔，发现当铝箔，发现当源移去后，铝

23、源移去后，铝箔有箔有放射性放射性；其强度也随时间；其强度也随时间按指数规律下降按指数规律下降。F这种放射性是由这种放射性是由粒子打在铝粒子打在铝-27-27上发出一个中子而形成磷上发出一个中子而形成磷-30-30，磷磷-30-30不稳定不稳定，又放射出正电子而形，又放射出正电子而形成的。实际上，他们已经发现了成的。实际上，他们已经发现了一种一种新的放射性物质磷新的放射性物质磷-30.-30. 首次发现人工首次发现人工放射性同位素放射性同位素 Al + He P + n 272713134 42 2303015151 10 0PSi + e303014140 01 1 这是世界上首次发现的这是世

24、界上首次发现的人工放射性人工放射性现象和首次合成的现象和首次合成的人工放射性同位素人工放射性同位素。约里奥。约里奥- -居里夫妇因此而荣获了居里夫妇因此而荣获了19351935年度诺贝尔化学奖。至今，人们已经通过粒子轰年度诺贝尔化学奖。至今，人们已经通过粒子轰击原子核制得了一千多种自然界不存在的人工放射性击原子核制得了一千多种自然界不存在的人工放射性同位素。同位素。30301515v放射性核素放射性核素: 是一类不稳定的核素，能自是一类不稳定的核素，能自发地转变为其他原子核或自发地发生核能态发地转变为其他原子核或自发地发生核能态变化，同时放射出射线的核素，称为放射性变化，同时放射出射线的核素，

25、称为放射性核素。目前已发现的放射性核素近核素。目前已发现的放射性核素近2500种。种。Z83v分类分类 ：分为天然的和人工的分为天然的和人工的2种，其中天种，其中天然的有然的有60多种，绝大多数为人工放射性核素。多种，绝大多数为人工放射性核素。v放射性核素的基本特性：放射性核素的基本特性： 1.1.它们都是不稳定的，从其原子核中不断地、自它们都是不稳定的，从其原子核中不断地、自发地放出射线，而变成另一种核素。即发地放出射线，而变成另一种核素。即 核衰变核衰变。放出的射线有放出的射线有 2.2.每种放射性核素核衰变的速度、放出射线的种每种放射性核素核衰变的速度、放出射线的种类、能量是其固有的核性

26、质，与外界条件无关。类、能量是其固有的核性质，与外界条件无关。 3.3.放射性核素放出的射线遇到物质会产生一定的放射性核素放出的射线遇到物质会产生一定的效应，使这种物质发生变化。遇到不同的物质产效应，使这种物质发生变化。遇到不同的物质产生的效应不同。如：使一些物质的分子产生生的效应不同。如：使一些物质的分子产生电离电离，产生产生荧光荧光或使胶片或使胶片感光，感光，射线遇到植物、动物和射线遇到植物、动物和人时，会引起人时，会引起生理变化。生理变化。 贝克勒尔贝克勒尔18991899年发现年发现射线在磁场射线在磁场中偏转的方向与阴级射线相同。居中偏转的方向与阴级射线相同。居里夫人证明它带负电。里夫

27、人证明它带负电。 19001900年贝克勒尔测定了它的荷质比，年贝克勒尔测定了它的荷质比，确认确认射线就是电子流。射线就是电子流。 19001900年法国人维拉德观察到，镭除年法国人维拉德观察到，镭除了上面两种射线之外，还存在着第了上面两种射线之外，还存在着第三种射线，它不受磁场的影响，与三种射线，它不受磁场的影响，与射线非常类似。卢瑟福射线非常类似。卢瑟福。 为了揭示为了揭示射线的本质，卢瑟福射线的本质，卢瑟福作了多年的努力。作了多年的努力。19021902年，他用年，他用强磁场使射线发生的偏转，证明强磁场使射线发生的偏转，证明了了射线是带正电荷的粒子流。射线是带正电荷的粒子流。190619

28、06年他测定了年他测定了粒子的荷质比，粒子的荷质比，证明它的数量级与氢或氦离子相证明它的数量级与氢或氦离子相同，但当时的实验精度还不能分同，但当时的实验精度还不能分辨出它带一个还是两个电荷。辨出它带一个还是两个电荷。 19071907年卢瑟福利用德国物理学家年卢瑟福利用德国物理学家盖革发明的计数管和克鲁克斯创盖革发明的计数管和克鲁克斯创造的闪烁计数法，通过测量计算造的闪烁计数法，通过测量计算出每个出每个粒子带有两个单位电荷。粒子带有两个单位电荷。卢瑟福由此推测出卢瑟福由此推测出粒子是带有粒子是带有两个正电荷的氦离子。两个正电荷的氦离子。射线：射线：是由是由粒子（即氦原子核）组成的粒粒子（即氦原

29、子核）组成的粒子流，出射速度约为光速的子流，出射速度约为光速的110，它它的电离作用的电离作用大大，贯穿本领，贯穿本领小小，它在空气中的，它在空气中的射程只有射程只有几个几个厘米，用普通一张纸就可以挡厘米，用普通一张纸就可以挡住。住。射线：射线：是高速运动的是高速运动的电子流电子流，出射速度约出射速度约为光速的为光速的3090，比，比粒子速度大；它粒子速度大；它的电离作用较的电离作用较小小，贯穿本领较贯穿本领较大大。它在空气它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为般为几米；几米；用几毫米的铝片屏蔽就可以挡住用几毫米的铝片屏蔽就可以挡住射线。射线。

30、2. 、射线的性质射线的性质 射线：射线：是波长很短的电磁波（光子），速度与是波长很短的电磁波（光子），速度与光速相同，由于不带电，它的电离作用光速相同，由于不带电，它的电离作用 小小，贯穿本，贯穿本领很领很大，大，能穿透几十厘米厚的钢板。它在空气中的射能穿透几十厘米厚的钢板。它在空气中的射程通常为几百米。需用几厘米厚的铅或程通常为几百米。需用几厘米厚的铅或1 1米厚的混凝米厚的混凝土做屏蔽层。土做屏蔽层。射线的基本作用或效应无本质射线的基本作用或效应无本质的区别，但二者产生的机理不同，的区别，但二者产生的机理不同，由核外内层由核外内层电子变动发射的连续能量辐射电子变动发射的连续能量辐射, ,

31、射线则是由原子核射线则是由原子核衰变时的能量发射产生，由核内发射。衰变时的能量发射产生，由核内发射。 射线射线组成组成质量质量电荷电荷速度速度 2 质子质子2 中子中子相对较重相对较重2慢慢 电子电子相对较轻相对较轻1 0.2 眼晶眼晶体体晶体混浊晶体混浊白内障白内障0.5 - 2.05.0 0.1 0.15 骨髓骨髓 造血功能障碍造血功能障碍0.5 0.4随机效应：随机效应：受照细胞未死亡，造成细胞变异，细胞的变受照细胞未死亡，造成细胞变异，细胞的变异可以表现为细胞出现失去控制的异常增殖，转化为恶性异可以表现为细胞出现失去控制的异常增殖，转化为恶性细胞，最后形成癌症或遗传性疾病，这种现象是随

32、机发生细胞，最后形成癌症或遗传性疾病，这种现象是随机发生的。的。随机性效应的严重程度是不受吸收剂量的大小影响。随机性效应的严重程度是不受吸收剂量的大小影响。在一定的照射条件下，效应可能出现，也可能不出现，而在一定的照射条件下，效应可能出现，也可能不出现，而发生的机率则与剂量大小有关，并且不存在剂量阈值。发生的机率则与剂量大小有关，并且不存在剂量阈值。随机效应的特点随机效应的特点: 损害程度与吸收剂量无关损害程度与吸收剂量无关 不存在剂量阈值不存在剂量阈值 发生的机率与吸收剂量有关发生的机率与吸收剂量有关 例如例如: 辐射引致的癌病，遗传效应辐射引致的癌病，遗传效应 照射量照射量X 吸收剂量吸收

33、剂量D 剂量当量剂量当量H 有效剂量有效剂量He第二部分第二部分 辐射量和单位辐射量和单位X X或或射线与空气相互作用使空气电离射线与空气相互作用使空气电离后在单位质量的空气中所产生的同种电荷的后在单位质量的空气中所产生的同种电荷的总电荷量。总电荷量。 物理意义：物理意义：照射量是一种用来表示照射量是一种用来表示X X或或射线射线在空气中电离能力大小的物理量。在空气中电离能力大小的物理量。1. 照射量照射量X描述描述X X或或辐射场的量，该量反映的辐射场的量，该量反映的是是X X、射线在空气中产生的电离电量，射线在空气中产生的电离电量，只适只适用于空气用于空气，不适用于其他类型的辐射和其他物，

34、不适用于其他类型的辐射和其他物质。质。 照射量率：照射量率：单位时间内的照射量。单位时间内的照射量。 单位：单位：C/kgC/kgs s 例如：距例如：距11PBq11PBq（3 310105 5CiCi）的钴）的钴-60-60源，源，1m1m处的照处的照射量率为射量率为2.82.81010-2 -2 C/kgsC/kgs，人被照射几秒钟即可，人被照射几秒钟即可导致死亡。导致死亡。 2.吸收剂量吸收剂量 D 定义：定义：单位质量的受照射物体所吸收的辐射能量。单位质量的受照射物体所吸收的辐射能量。 物理意义物理意义：吸收剂量是描述辐射场内受照射物体：吸收剂量是描述辐射场内受照射物体接收的能量多少

35、的物理量。接收的能量多少的物理量。 单位单位：国际单位：戈瑞：国际单位：戈瑞 1Gy=1J/kg1Gy=1J/kg 非法定计量单位：拉德非法定计量单位：拉德 radrad 1rad = 0.01 1rad = 0.01 GyGy 吸收剂量率吸收剂量率：表示单位时间内的吸收剂量。：表示单位时间内的吸收剂量。D D乘以品质因数乘以品质因数Q Q和其他修正系数和其他修正系数N N。 表达式表达式： H= DQN 其中：其中： Q-品质因数，见第品质因数，见第9页。页。 N-ICRP规定的其他修正系数，规定的其他修正系数，N=13.剂量当量剂量当量H 表达式表达式： He= HT 其中：其中：He-有

36、效剂量当量，单位希沃特。有效剂量当量，单位希沃特。 - HT器官或组织器官或组织T所接受的剂量当量。所接受的剂量当量。4. 有效剂量当量有效剂量当量He 应用概况应用概况 应用领域应用领域 放射源与射线装置应用举例放射源与射线装置应用举例第三部分第三部分 放射性同位素与射线装放射性同位素与射线装置应用置应用3.1核应用技术的基本功能及主要应用领域核应用技术的基本功能及主要应用领域 核应用技术是利用同位素和电离辐射与物质相互作核应用技术是利用同位素和电离辐射与物质相互作用所产生的物理、化学及生物效应，来进行应用研究用所产生的物理、化学及生物效应，来进行应用研究与开发的技术，其基础与基本手段就是同

37、位素和电离与开发的技术，其基础与基本手段就是同位素和电离辐射。辐射。 核应用技术的基本功能如下：核应用技术的基本功能如下： (1) 获取信息获取信息 不同的射线与不同的物质产生的效应性质和强弱不同，不同的射线与不同的物质产生的效应性质和强弱不同，因此通过射线与各种物质的相互作用，可以在工业、因此通过射线与各种物质的相互作用，可以在工业、农业、医学、科研等领域获得各种有用的信息。如同农业、医学、科研等领域获得各种有用的信息。如同位素示踪、过程监测、工业无损探伤、火灾预警报警、位素示踪、过程监测、工业无损探伤、火灾预警报警、资源探测、人体脏器显像等。资源探测、人体脏器显像等。 (2)进行物质改性与

38、材料加工进行物质改性与材料加工 利用辐射对物质的作用，改变物质的性质，利用辐射对物质的作用，改变物质的性质，获得具有优异性能的材料，如辐射加工、辐射获得具有优异性能的材料，如辐射加工、辐射育种、中子掺杂、静电消除、癌症放射治疗等。育种、中子掺杂、静电消除、癌症放射治疗等。 (3)衰变能应用衰变能应用 利用放射性同位素衰变释放出来的能量作为利用放射性同位素衰变释放出来的能量作为能源，如同位素电池、光源、热源等。能源，如同位素电池、光源、热源等。3.2放射性同位素在医学、工业、农业上的应放射性同位素在医学、工业、农业上的应用用1.1.放射性同位素在医学上的应用放射性同位素在医学上的应用 主要应用于

39、疾病诊断和治疗、放射免疫分析等。主要应用于疾病诊断和治疗、放射免疫分析等。 使用的放射性核素主要有：使用的放射性核素主要有：99m99mTcTc、131131I I、 125125I I、6060CoCo、137137CsCs、192192IrIr、1818F F等。等。 放射性药物影像诊断放射性药物影像诊断 常用的诊断设备：常用的诊断设备：相机、单光子发射计算机断层扫描装相机、单光子发射计算机断层扫描装置（置（SPECTSPECT）99m99mTc Tc 、131131I I 、正电子发射计算机断层扫描装置、正电子发射计算机断层扫描装置（PETPET）。）。1818F(10mCi) F(10

40、mCi) 放射源治疗放射源治疗 密封源、加速器和密封源、加速器和射线机产生的辐射均可用于临床治疗，射线机产生的辐射均可用于临床治疗，其中密封源在辐射治疗中应用最广。其中密封源在辐射治疗中应用最广。（1 1）近距离治疗）近距离治疗（2 2）远距离治疗）远距离治疗 体外放射免疫分析体外放射免疫分析2.2.放射性同位素在工业上的应用放射性同位素在工业上的应用 核仪表核仪表 放射性测井放射性测井 探伤机探伤机 其他应用其他应用3.3.放射性同位素在农业上的应用放射性同位素在农业上的应用 辐射育种辐射育种 农药、化肥示踪农药、化肥示踪 农副产品的辐照保鲜农副产品的辐照保鲜 刺激生物体生长刺激生物体生长4

41、.4.放射性同位素在食品加工中的应用放射性同位素在食品加工中的应用 主要用于灭菌保鲜主要用于灭菌保鲜3.3 射线装置在医学、工业、农业上的应用射线装置在医学、工业、农业上的应用1.在医学上的应用主要应用于疾病诊断和治疗在医学上的应用主要应用于疾病诊断和治疗 X X射线机射线机 X X射线计算机断层扫描仪（射线计算机断层扫描仪（CTCT） 介入放射诊疗介入放射诊疗 医用加速器放射治疗医用加速器放射治疗2.工业计算机断层扫描仪（工业计算机断层扫描仪（ICTICT） 工业辐照加速器工业辐照加速器 X X线机：线机：X线在医学中的应用主要有两个方面：线在医学中的应用主要有两个方面：1、X线诊断：线诊断

42、：利用人体各器官的密度不同所吸收的利用人体各器官的密度不同所吸收的X线不同，在荧光屏线不同，在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用的强弱就有较大的差别，因而在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用的强弱就有较大的差别，因而在荧光屏上或摄影胶片上将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡对比结合临床上或摄影胶片上将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡对比结合临床表现、化验结果和病理诊断，即可判断人体某一部分是否正常。表现、化验结果和病理诊断，即可判断人体某一部分是否正常。主要的主要的诊断方法：透视和摄影诊断方法：透视和摄影2、X线治疗：线治疗：依据其生物效应，应用不同的依据其生物效应，应用不同的X线对人体病灶

43、部分的细胞线对人体病灶部分的细胞进行照射时，即可使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某进行照射时，即可使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾病（皮肤病）、特别是肿瘤的治疗作用。但同时，些疾病（皮肤病）、特别是肿瘤的治疗作用。但同时，X线的负作用也线的负作用也是很明显的：当是很明显的：当X线照射到生物体时，可以直接破坏机体内某些大分子线照射到生物体时，可以直接破坏机体内某些大分子结构，如蛋白分子链断裂，核糖核酸或脱氧核糖核酸的断裂，破坏一些结构，如蛋白分子链断裂，核糖核酸或脱氧核糖核酸的断裂，破坏一些对物质代谢有重要意义的酶等，甚至可以直接损伤细胞结构。对物质代谢有重要意义的

44、酶等，甚至可以直接损伤细胞结构。X线对人线对人体细胞的损伤，只限于个体本身，可导致人体脱发、皮肤烧伤、视力障体细胞的损伤，只限于个体本身，可导致人体脱发、皮肤烧伤、视力障碍、白血病等。碍、白血病等。X线对生殖细胞的损伤则会影响到受照个体的后代，产线对生殖细胞的损伤则会影响到受照个体的后代，产生遗传效应。生遗传效应。 CT：CT是用是用X线束对人体的某一部分按一定厚度的层线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描，当面进行扫描，当X线射向人体组织时，部分射线被组织吸线射向人体组织时，部分射线被组织吸收，部分射线穿过人体被检测器官接收，产生信号。因为收，部分射线穿过人体被检测器官接收，产生信号。

45、因为人体各种组织的疏密程度不同，人体各种组织的疏密程度不同，X线的穿透能力不同，所线的穿透能力不同，所以检测器接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差以检测器接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差异的射线信号，转变为数字信息后由计算机进行处理，输异的射线信号，转变为数字信息后由计算机进行处理，输出到显示的荧光屏上显示出图像，这种图像被称为横断面出到显示的荧光屏上显示出图像，这种图像被称为横断面图像。图像。CT的特点是操作简便，对病人来说无痛苦，其密度、的特点是操作简便，对病人来说无痛苦，其密度、分辨率高，可以观察到人体内非常小的病变，直接显示分辨率高，可以观察到人体内非常小的病变，直接显

46、示X线平片无法显示的器官和病变，它在发现病变、确定病变线平片无法显示的器官和病变，它在发现病变、确定病变的相对空间位置、大小、数目方面非常敏感而可靠，具有的相对空间位置、大小、数目方面非常敏感而可靠，具有特殊的价值，但是在疾病病理性质的诊断上则存在一定的特殊的价值，但是在疾病病理性质的诊断上则存在一定的限制。限制。 介入放射诊疗介入放射诊疗l介入放射诊疗介入放射诊疗是将单纯的放射诊断技术与影是将单纯的放射诊断技术与影像引导下的导管治疗技术集于一体，为疾病诊像引导下的导管治疗技术集于一体，为疾病诊断和治疗开拓了新的途径。它可以解决许多内断和治疗开拓了新的途径。它可以解决许多内科、外科解决不了的诊

47、断难题，而且对病人的科、外科解决不了的诊断难题，而且对病人的创伤小，深受患者欢迎。目前在我国已普遍开创伤小，深受患者欢迎。目前在我国已普遍开展，应用最多的是心血管疾病和肝癌。展，应用最多的是心血管疾病和肝癌。l介入放射诊疗介入放射诊疗是在是在X X射线机透视直观下进行，射线机透视直观下进行，手术过程中病人和工作人员较长时间暴露于手术过程中病人和工作人员较长时间暴露于X X射射线照射下，受照计量较高。线照射下，受照计量较高。医用加速器放射治疗医用加速器放射治疗l加速器加速器产生的产生的X射线、射线、射线、中子、质子等照射射线、中子、质子等照射肌体的组织细胞，使细胞的分裂和代谢遭到破坏，肌体的组织

48、细胞，使细胞的分裂和代谢遭到破坏，杀死或抑制细胞的繁殖生长，从而达到治疗的目的。杀死或抑制细胞的繁殖生长，从而达到治疗的目的。这就是加速器放射治疗的原理。这就是加速器放射治疗的原理。l目前医用电子直线加速器是放射治疗的主要手段，目前医用电子直线加速器是放射治疗的主要手段，加速器结构简单，造价低，加速器结构简单，造价低，X射线、射线、射线、电子射线、电子等射线容易得到。加速器能量在等射线容易得到。加速器能量在50MeV以下，其以下，其中大部分运行在中大部分运行在635MeV之间。之间。工业计算机断层扫描仪（工业计算机断层扫描仪（ICT）l工业工业CT是在医用是在医用CT的基础上发展起来的，是的基

49、础上发展起来的，是一种用于对工业产品进行探伤、无损检测的先进一种用于对工业产品进行探伤、无损检测的先进设备。工业设备。工业CT可分为可分为射线源工业射线源工业CT、X射线工射线工业业CT和加速器工业和加速器工业CT。lX射线工业射线工业CT主要利用主要利用X射线有穿透性这一特射线有穿透性这一特点，把待检材料置于点，把待检材料置于X射线和探测器之间，射线和探测器之间，检查检查机械零件的缺损机械零件的缺损，金属焊接的质量等。另外在机，金属焊接的质量等。另外在机场、海关的出入口、重要会议的出入口以及车站场、海关的出入口、重要会议的出入口以及车站的进站口等都安装了的进站口等都安装了X射线透射机，通过荧

50、光屏射线透射机，通过荧光屏或摄影后的胶片，检查人员行李包内的枪支弹药、或摄影后的胶片，检查人员行李包内的枪支弹药、烟花炮竹等危险物品，在烟花炮竹等危险物品，在安全检查安全检查中发挥了重要中发挥了重要的作用。的作用。l加速器射线源工业加速器射线源工业CTCT的工作原理是：由电子直线的工作原理是：由电子直线加速器产生的电子束打钨靶产生加速器产生的电子束打钨靶产生X X射线，射线，X X射线穿透射线穿透物体后被探测器接收经变换后还原出物体内部的密物体后被探测器接收经变换后还原出物体内部的密度结构图。加速器射线源工业度结构图。加速器射线源工业CTCT主要用于大型工业主要用于大型工业产品和工件（如锅炉、

51、压力容器、化工设备、航空产品和工件（如锅炉、压力容器、化工设备、航空航天设备）的质量检测，获得工件中缺陷的性质、航天设备）的质量检测，获得工件中缺陷的性质、形状、位置、大小等信息，以排除隐患，保障质量，形状、位置、大小等信息，以排除隐患，保障质量，提高安全系数。提高安全系数。工业辐照加速器工业辐照加速器l加速器工业辐照，加速器工业辐照，是利用加速器产生的电子束对是利用加速器产生的电子束对产品进行辐照，产品受大剂量辐照后，产生生物、产品进行辐照，产品受大剂量辐照后，产生生物、化学或物理效应，达到化学或物理效应，达到改性、灭菌、保鲜、提高产改性、灭菌、保鲜、提高产品质量、制造新材料品质量、制造新材

52、料等目的。主要应用于食品辐照等目的。主要应用于食品辐照保鲜，材料辐照改性，医疗用品辐照灭菌等。保鲜，材料辐照改性，医疗用品辐照灭菌等。l工业辐照加速器所获得的粒子种类多，能量范围工业辐照加速器所获得的粒子种类多，能量范围广；加速器还可以随时启动或停机，工作安全，检广；加速器还可以随时启动或停机，工作安全，检查维修方便；加速器作为辐照源不像钴源那样会遇查维修方便；加速器作为辐照源不像钴源那样会遇到放射性衰变而需要换源、加源和放射源退役的问到放射性衰变而需要换源、加源和放射源退役的问题。所以，加速器在工业辐照上得到了广泛应用。题。所以，加速器在工业辐照上得到了广泛应用。3.4 核技术应用在我国的发

53、展核技术应用在我国的发展 在我国核技术应用已逐步形成在我国核技术应用已逐步形成产业化，不断扩大市场规模，为产业化，不断扩大市场规模，为国民经济发展作用重要贡献。国民经济发展作用重要贡献。 目前，我国从事辐射技术应用开发生产的企事目前，我国从事辐射技术应用开发生产的企事业单位约有业单位约有300300家，年产值达家，年产值达150150亿元，其中：亿元，其中：u 辐射农业：辐射农业：4040亿元亿元u辐射加工：辐射加工：2525亿元亿元u同位素仪表：同位素仪表：2020亿元亿元u同位素及其制品：同位素及其制品：3.53.5亿元亿元u辐照产品：辐照产品：5050亿元亿元u根据国外经验，我国辐射技术

54、应用的市场规模根据国外经验，我国辐射技术应用的市场规模约在约在10001000亿元，有着十分广阔的发展前景。亿元，有着十分广阔的发展前景。 放射性同位素和射线装置应用放射性同位素和射线装置应用 在在2004年年“清查放射源，让百姓放心清查放射源，让百姓放心”专项行动专项行动统计：统计： 涉源单位涉源单位12412家家 放射源总数放射源总数107380枚枚 在用放射源源在用放射源源76767枚枚 闲置废弃源闲置废弃源30613枚枚 卫生部门卫生部门2002年统计，我国在用的各种射线装置年统计，我国在用的各种射线装置总数超过总数超过10万多台。万多台。放射源不同应用领域的放射源不同应用领域的活度分

55、布活度分布总活度总活度 584306TBq(1350 万居里万居里)常见放射源数量所占比例常见放射源数量所占比例 辐射源应用举辐射源应用举例例大亚湾核电站大亚湾核电站大亚湾核电站大亚湾核电站秦山核电站秦山核电站秦山核电站秦山核电站辐照装置辐照装置固定核子测量料位固定核子测量料位计计密度测量仪密度测量仪 Density Gauges密度测量仪（核子秤）密度测量仪（核子秤）Density Gauges传送带称重仪器传送带称重仪器 Belt weighing gauge固定核子测量厚度测量仪固定核子测量厚度测量仪钻井测量钻井测量工业同位素示踪工业同位素示踪烟雾探测器烟雾探测器伽马辐照装置伽马辐照装置

56、湿式贮源辐照装置全景图湿式贮源辐照装置全景图 伽马辐照装置伽马辐照装置干式贮源辐照装置全景图干式贮源辐照装置全景图 源不离开装置（屏蔽）源不离开装置（屏蔽）I类伽马探伤装置类伽马探伤装置 有快门结构有快门结构 源通过气压装置移到曝光位置源通过气压装置移到曝光位置 源从容器中发射出源从容器中发射出来来 采用遥控设备采用遥控设备 源在曝光期间无屏源在曝光期间无屏蔽蔽 可手动或自动操作可手动或自动操作II类伽马探伤装置类伽马探伤装置（发射型伽马探伤）（发射型伽马探伤） 用于特殊的目的，用于特殊的目的，如伽马管道爬行如伽马管道爬行器器 根据应用的需要根据应用的需要进行设计和测试进行设计和测试伽马探伤装

57、置伽马探伤装置管道爬行探伤装置管道爬行探伤装置特殊应用：陆上管道 、海底管道采用外部辐射源提供走/停的信息外部控制源一般采用137Cs。管道爬行探伤装置管道爬行探伤装置通过探测器测量穿过被检查物质的射线量。典型采用通过探测器测量穿过被检查物质的射线量。典型采用GBqGBq的的137137Cs Cs 。The detector measures the amount of radiation passing through the material under examination. Typically use gigabecquerels of 137Cs.密度测量仪密度测量仪探测器探测器Detector物质流向物质流向 Material Flow开关控制开关控制Shutter Control屏蔽屏蔽Shielding源源Source关（开）关（开）Shutter (open)密度测量仪（核子秤）密度测量仪（核子秤）Density Gauges传送带称重仪器传送带称重仪器 Belt weighing gauge探测器探测器Detector传送带上的物品传送带上的物品Product on conveyor b