《物理性污染控制》放射性污染及其控制

1、1第七章 放射性污染及其控制7.1 概述7.2 放射性废物与防护标准7.3 放射性污染去污技术主要是、三种射线，也称为核辐射第七章 放射性污染及其控制7.1 概述射线：氦原子核，电离作用大、贯穿本领小射线：电子流，电离作用小，贯穿本领大射线：电磁波，简介电离作用，贯穿本领很大核辐射是原子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。 （1）放射性外照射：体外辐射源对人体的照射称外照射。粒子只有进入人体内部才会造成损伤-内照射；射线主要从人体外对人体造成损伤-外照射；射线既造成内照射，又造成外照射。 第7章 放射性污染及其控制7.1 概述 （1）放射性内

2、照射：进入人体内的放射性核素作为辐射源对人体的照射称内照射。4 （2）辐射剂量学的基本量与单位1）放射性活度A单位时间内放射性原子核发生的核转变数，单位Bq（贝可）。1Bq = 每秒钟发生一次核衰变第7章 放射性污染及其控制7.1 概述5 （2）辐射剂量学的基本量与单位2）照射量X表示射线在空气中产生电离能力大小的辐射量，C/kg。射线在质量为dm的空气中释放出来的全部电子被空气完全阻止时，在空气中产生同一种符号离子的总电荷的绝对值，C第7章 放射性污染及其控制7.1 概述6 （2）辐射剂量学的基本量与单位3）吸收剂量D单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量,Gy(戈瑞)。电离辐射授予质量为d

3、m的物质的平均能量，J受照空气的质量，kg吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量。第7章 放射性污染及其控制7.1 概述7 （2）辐射剂量学的基本量与单位4）当量剂量HT受辐射类型、能量、剂量与剂量率大小、照射条件及个体差异等因素的影响。相同的吸收剂量未必产生同等程度的生物效应。单位：Sv（希,J/kg）某个器官或组织T中的吸收剂量乘以相关的辐射权重因数 第7章 放射性污染及其控制7.1 概述 （2）辐射剂量学的基本量与单位第7章 放射性污染及其控制7.1 概述9 （3）环境中放射性的来源1)天然辐射源：宇宙射线、陆地辐射源和体内放射性物质 天然本底辐射每年对个人的平均辐射剂量当量约为2.4mSv（

4、毫希）第7章 放射性污染及其控制7.1 概述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0.382.0宇生放射性核素 0.010.01陆地辐射：外照射 0.464.3陆地辐射：内照射（氡除外）0.230.6陆地辐射：氡及其衰变物的内照射吸入222Rn 1.210吸入220Rn0.07 0.1食入222Rn0.005 0.1总计2.4天然辐射造成的公众平均年剂量值 11 （3）环境中放射性的来源2)人工辐射源：核试验造成的全球性放射性污染；核能生产、放射性同位素生产和应用导致放射性物质以及气态或液态的形式释放而直接进入环境；核材料贮存、运输或放射性固体废物处理与处置和核设施退役

5、等造成放射性物质间接进入环境。第7章 放射性污染及其控制7.1 概述人工辐射源对公众产生的平均年剂量值 13 （4）辐射的生物效应及其危害1）生物效应：躯体效应(急性、远期效应)和遗传效应生物种系人猴大鼠鸡龟大肠杆菌病毒LD50（Gy）4.06.07.07.1515.056.020000生物死亡50%（LD50）的吸收剂量值第7章 放射性污染及其控制7.1 概述辐射生物反应的演变过程15 （4）辐射的生物效应及其危害2）对人体的危害：急性放射病、远期影响全身性辐射损伤、局部性辐射损伤骨髓型放射病；肠型放射病；脑型放射病。红斑；水泡；皮肤溃疡。白血病；恶性肿瘤；白内障；生长发育迟缓；先天畸形等。

6、第7章 放射性污染及其控制7.1 概述电离辐射所致的急性放射病 电离辐射剂量较小时出现血相轻微变化，有时伴有一些不舒适的感觉，称为放射反应。当剂量增加时，机体效应增强，出现放射病。通常一次全身照射剂量超过1Gy时可出现急性放射病，重者死亡。随照射剂量的增加，急性放射病通常分为以下三种类型： 16 骨髓型急性放射病 此型主要病变是造血组织损伤、骨髓空虚、淋巴组织萎缩、血内各种细胞先后减少，严重者粒细胞和血小板均降至零。此型放射病多能治愈，一般中度和重度病症在照射后46周开始恢复。 肠型放射病 早期发生剧烈呕吐和腹泻，多数发展为尿血、便血。最突出的病变是肠上皮细胞受损，使肠绒毛裸露、肠粘膜脱落、肠

7、吸收功能被破坏，易引起菌血症、败血症或毒血症。17 脑型放射病 照射后立即或数小时内出现症状。主要病变是中枢神经系统受到损伤，表现为躁动不安、眼球和肢体震颤、共济失调、神志不清、抽搐或痉挛，直至昏迷不醒，早期也可出现呕吐和腹泻，一般数小时或数日内死亡。18 电离（放射）辐射污染实例日本广岛长崎原子弹爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三哩岛核电站的一次严重放射性物质泄漏（1979年3月28日 ） P15前苏联切尔诺贝利核电站爆炸（1986年4月26日 ）P17日本美滨核电站事故（2004年8月9日 ） P16日本地震及海啸导致的福岛

8、核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海关关员出现脱发病症 （ 200511 ）核舰艇 P19医疗、工农业、地质调查、研究和教学中使用的放射性仪器等广岛和长崎原子弹爆炸罹难者遗骸20 投放在日本广岛的原子弹“小男孩” 资料图片：向长崎投下原子弹的美空军退役准将斯威尼 来源：北京青年报 资料图片：杜鲁门 来源：北京晨报 She was just a junior high school girl, only 14 years old. 22 23 24 25 26 电离辐射污染实例日本广岛长崎原子弹爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三哩

9、岛核电站的一次严重放射性物质泄漏（1979年3月28日 ） 前苏联切尔诺贝利核电站爆炸（1986年4月26日 ）P17日本美滨核电站事故（2004年8月9日 ） P16日本地震及海啸导致的福岛核泄漏事故(2011年3月)新疆口岸遭洋垃圾放射污染海关关员出现脱发病症 （ 200511 ）核舰艇 医疗、工农业、地质调查、研究和教学中使用的放射性仪器等电离辐射污染实例日本广岛长崎原子弹爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三哩岛核电站的一次严重放射性物质泄漏（1979年3月28日 ） 前苏联切尔诺贝利核电站爆炸（1986年4月26日 ）P1

10、7日本美滨核电站事故（2004年8月9日 ） P16日本地震及海啸导致的福岛核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海关关员出现脱发病症 （ 200511 ）核舰艇 医疗、工农业、地质调查、研究和教学中使用的放射性仪器等30 /2006/04/inside-chernobyl/audio-interactive前苏联切尔诺贝利核泄漏事件 在切尔诺贝利事故中受到核污染的患者(doc)32 曾经的切尔诺贝利核爆炸幸存者电离辐射污染实例日本广岛长崎原子弹爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三哩岛核电站的一次严重放射性物质泄漏（1979年3月28

11、日 ） 前苏联切尔诺贝利核电站爆炸（1986年4月26日 ）日本美滨核电站事故（2004年8月9日 ） 日本地震及海啸导致的福岛核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海关关员出现脱发病症 （ 200511 ）核舰艇 P19医疗、工农业、地质调查、研究和教学中使用的放射性仪器等36 37 发生事故的这座反应堆是1976年投入使用的。关西电力公司承认，反应堆运行27年多来一直没有更换冷却水管道，管道很可能因冷却水常年腐蚀出现漏洞，最终导致事故发生。/z/japnuclearleak/电离辐射污染实例日本广岛长崎原子弹爆炸(Please watch the film) （1945-8-6）美国宾夕法尼亚

12、州萨斯奎哈河三哩岛核电站的一次严重放射性物质泄漏（1979年3月28日 ） 前苏联切尔诺贝利核电站爆炸（1986年4月26日 ）日本美滨核电站事故（2004年8月9日 ）日本地震及海啸导致的福岛核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海关关员出现脱发病症 （ 200511 ）核舰艇 P19医疗、工农业、地质调查、研究和教学中使用的放射性仪器等38 福岛核泄漏30年后将扩散至整个太平洋 福岛核电站放射性污水直流入海 世界运行中的核电机组数量（截至2008年底） 世界核电分布图 核电是安全、清洁、经济的能源吗？中国核电工业的发展守卫秦山核电站的武警战士 44 电离辐射污染实例日本广岛长崎原子弹爆炸(Pl

13、ease watch the film) （1945-8-6）美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三哩岛核电站的一次严重放射性物质泄漏（1979年3月28日 ） 前苏联切尔诺贝利核电站爆炸（1986年4月26日 ）日本美滨核电站事故（2004年8月9日 ）日本地震及海啸导致的福岛核泄漏事故新疆口岸遭洋垃圾放射污染海关关员出现脱发病症 （ 200511 ）核舰艇 医疗、工农业、地质调查、研究和教学中使用的放射性仪器等45 深海蛙人在库艇上切洞，以便安装缆绳用来吊起该潜艇 46 2003年沉没于巴伦支海的俄罗斯北方舰队“11月”级核潜艇，该潜艇是40年前建造的47 我国核潜艇逼退美军100海里 48 49第

14、七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准 （1）放射性废物及处理途径放射性废物：含有放射性核素或被放射性核素所污染，其浓度或比活度大于审管部门规定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物。50第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准按使用方法，主要有核设施、伴生矿和核技术应用三个来源。特点：长期危害性；处理难度大；处理技术复杂。 （2）放射性废物的来源和分类51核设施产生的放射性废物伴生矿产生的放射性废物52核技术应用产生的放射性废物53第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准国家分类标准：从处理和处置角度，按照比活度和半衰期将放射性废物分为五类：高放长

15、寿命、中放长寿命、低放长寿命、中放短寿命、低放短寿命（寿命长短区分按半衰期30年为限）。其他分类方法：按放射性核素半衰期长短分为：长半衰期(100d)、中半衰期(10100d)、短半衰期（10d）。按射线种类：甲、乙、丙种放射性废物。 （2）放射性废物的来源和分类54第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准 （3）环境放射性防护标准国际辐射防护协会（ICRP）剂量限值5年平均值（毫希/年）任一年值（毫希/年）职业照射2050 公众照射15Sv 希沃特，射线剂量当量的专用单位，定义是每公斤(千克、kg)人体组织吸收1焦耳(J)，为1希沃特。代表了受到电离辐射照射的个人的总伤害。希沃

16、特是个非常大的单位，因此通常使用毫希沃特（mSv），1mSv=0.001Sv。此外还有微希沃特（Sv），1Sv=0.001mSv。55第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准 （3）环境放射性防护标准1960年2月，我国第一个放射卫生法规放射性工作卫生防护暂行规定；1964年1月放射性同位素工作卫生防护管理办法；1974年5月放射防护规定；1984年9月5日核电站基本建设环境保护管理办法；1988年3月11日辐射防护规定；1989年10月放射性同位素与射线装置放射防护条例；2003年10月1日中华人民共和国放射性污染防治法。受照射部位辐射工作人员年有效剂量当量限值/mSv公众成员

17、的年有效剂量当量限值/mSv正常照射特殊照射终身照射正常照射全身501002501皮肤、眼晶体15050其他单个器官50050不同人员的有效剂量当量值1988年3月11日辐射防护规定；5657第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准 （4）辐射防护一般措施由于粒子穿透能力最弱，一张白纸就能把它挡住，因此，对于射线应注意内照射，其进入体内的主要途径是呼吸和进食，防护方法主要为：射线：（a） 防止吸入被污染的空气和食入被污染的食物；（b） 防止伤口被污染。58第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准 （4）辐射防护一般措施穿透能力比射线强，比射线弱，比较容易阻挡，用一般

18、的金属就可以阻挡。但是，射线容易被表层组织吸收，引起组织表层的辐射损伤。防护措施：射线：（a）避免直接接触被污染的物品，以防皮肤表面的污染和辐射危害；（b）防止吸入被污染的空气和食入被污染的食物；（c）防止伤口被污染；（d）必要时应采用屏蔽措施。59第七章 放射性污染及其控制7.2 放射性废物与防护标准 （4）辐射防护一般措施穿透力强，可以造成外照射，其防护的方法主要为：射线：（a）尽可能减少受照射的时间；（b）增大与辐射源间的距离，因为受照剂量与离开源的距离的平方成反比；（c）采取屏蔽措施。在人与辐射源之间加一层足够厚的屏蔽物，可以降低外照射剂量。屏蔽的主要材料有铅、钢筋混凝土等。辐射防护一

19、般措施6161第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （1）浓缩处理化学沉淀、离子交换、蒸发、生物化学、膜分离、电化学 去污系数(DF)：废水原有的放射性浓度C0与其处理后剩余放射性浓度C之比，即DF = C0 /C 。浓缩系数（CF）：废水的原有体积与其处理后浓缩产物的体积之比，即CF=V原水 / V浓缩。 6262第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （1）浓缩处理1）化学沉淀法： 使沉淀剂与废水中微量的放射性核素发生共沉淀作用的方法。最通用的沉淀剂有铁盐、铝盐、磷酸盐、高锰酸盐、石灰、苏打等 对铯、钉、碘等几种难以去除的放射性核素要用特殊的化学沉淀剂。例如，

20、放射性铯可用亚铁氰化铁、亚铁氰化铜或亚铁氰化镍共沉淀去除 6363第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （1）浓缩处理2）离子交换法：放射性核素在水中主要以离子形态存在，其中大多数为阳离子，采用的离子交换剂主要有离子交换树脂和无机离子交换剂 。 大多数阳离子交换树脂对放射性锶有高的去除能力和大的交换容量；酚醛型阳树脂能有效地除去放射性铯 ； 大孔型阳树脂不仅能去除放射性阳离子，还能通过吸附去除以胶体形式存在的锆、铌、钴和以络合物形式存在的钌等。 6464第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （1）浓缩处理3）蒸发法：用蒸发法处理含有难挥发性放射性核素的废水可以获

21、得很高而稳定的去污系数和浓缩系数 。主要用于处理一些高、中水平放射性废液 6565第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （2）浓缩产物固化处理化学沉淀污泥、离子交换树脂再生废液、失效的废离子交换剂、吸附剂和蒸发浓缩残液等放射性浓缩产物，要作固化处理。 固化要求：放射性核素的浸出率小，耐久和耐撞击，在辐射以及温度、湿度等变化的情况下不变质。 固化方法：水泥固化，沥青固化。 6666第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （2）浓缩产物固化处理1）水泥固化：优点是工艺和设备简单，费用低，其固化体耐压、耐热，比重为1.22.2，可以投入海洋。缺点是固化体的体积比原物大，

22、放射性浸出率较高。 2）沥青固化：优点是其固化体放射性浸出率比水泥固化体小23个数量级，而且固化后的体积比原来的小。缺点是工艺和设备复杂，固化体容易起火和爆炸，在大剂量辐射下会变质等。 6767第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （3）高水平放射性废液处理1）采用硫化床煅烧法、喷雾煅烧法、罐内煅烧法和转窑煅烧法，将废液转变成氧化物固体 2）采用玻璃固化法，将废液烧制成磷酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、霞石正长岩玻璃、玄武岩玻璃等。 6868第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （4）放射性废物的最后处置长寿命的放射性核素的半衰期长达几十年甚至上万年，因此必

23、须使它们与人类生活环境隔离。 最终处置方式：陆地处置和海洋处置6969第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （4）放射性废物的最后处置陆地处置：在人造贮藏库内贮藏；在废矿坑如岩盐矿坑内贮藏；在土中埋藏和压注入深的地层中等 海洋处置：将低水平放射性废液排入海中，依靠扩散和稀释达到无害化；或是将放射性固体废物封入容器投入深200010000米的海域。 7070第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （5）铀矿渣处置 主要方法：堆放弃置，或回填矿井 有些国家正在研究根本解决的方法。例如在水冶加工方面，提出地下浸出和就地堆浸技术，只把浸出液送往水冶厂提取金属铀。此外，还研究尾矿渣的固结和造粒技术；利用各种化学药品和植被使尾矿坝层稳定。7171第七章 放射性污染及其控制7.3 放射性废物处理技术 （6）受放射性沾污器物的处置 1）去污：使用适当的洗涤剂、络合剂或其他溶液在一定部位擦拭或浸渍去污，大部分放射