放射性与放射源基础知识.

放射性与放射源基础知识目录一、放射性基础知识1、放射性的发现2、什么是放射性3、生活中处处都有放射性4、放射性现象及射线的基本性质5、放射性系列6、衰变规律7、放射性测量单位8、放射性的危害9、放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用10、放射性的几个基本标准二、放射源基础知识1、什么是放射源2、放射源的危害3、放射源的分类4、放射源的防护5、放射源包装容器6、放射源警示标志7、放射源的应用8、发现放射源或疑似放射源物体时，应当如何处理?9、《中华人民共和国放射性污染防治法》相关条款一、放射性的基础知识1、放射性的发现1895年伦琴发现X射线1896年贝克勒尔发现物质的放射性1898年居里夫妇发现发现镭和钋1899年卢瑟福发现α和β射线1911年卢瑟福发现原子核1934年费米利用中子制造人工放射性核素1945年美国在广岛和长崎投下原子弹1951年第一次核能发电在美国实现1972年X射线计算机断层扫描装置（CT）原子和原子核（1）1895年，德国物理学家伦琴在探索阴极射线本性的研究中，意外发现了X射线——它不仅揭开了物理学革命的序幕，也给医疗保健事业带来了新的希望伦琴因此成为1901年第一个诺贝尔物理学奖得主1896年法国科学家贝克勒尔(A.H.Becquerel)借助于径迹探测器—乳胶，发现天然放射性现象，人类第一次观察到核变化，这一重大发现是原子核物理的开端。•放射性物质的发现：1898年，波兰科学家居里夫人(MarieCurie)从铀矿中提炼到镭。万物是由原子、分子构成，每一种原子对应一种化学元素。目前，人们已知一百多种元素。1911年卢瑟福根据α粒子的散射实验提出了，即原子由原子核和核外电子组成的假设。核外电子的运动构成了原子物理学的主要内容，而原子核成了原子核物理学的主要研究对象。原子和原子核是物质结构的两个层次，但也是互相关联又泾渭分明的两个层次。由于组成α射线的α粒子带有巨大能量和动量，就成为卢瑟福用来打开原子大门、研究原子内部结构的有力工具。原子和原子核（2）电子带负电荷，电子电荷的值为：e=1.60217733x10-19C，且电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整倍数。电子的质量为me=9.1093897x10-31kg。原子核带正电荷，集中了原子的全部正电荷。原子的大小是由核外运动的电子所占的空间范围来表征，原子可以设想为电子在以原子核为中心的、距核非常远的若干轨道上运行。原子的大小半径约为10-8cm的量级。原子核的质量远超过核外电子的总质量，原子的质量中心与原子核的质量中心非常接近。原子核的限度只有几十飞米(1fm=10-15m=10-13cm)，而密度高达108t.cm-3。物质的许多化学性质及物理性质、光谱特性基本上只与核外电子有关；而放射现象则主要与原子核有关。2、什么是放射性？放射性是自然界存在的一种自然现象。世界上一切物质都是由一种叫“原子”的微小粒子构成的，每个原子的中心有一个“原子核”。大多数物质的原子核是稳定不变的，但有些物质的原子核不稳定，会自发地发生某些变化，这些不稳定原子核在发生变化的同时会发射各种各样的射线，这种现象就是人们常说的“放射性”。有的放射性物质在地球诞生时就存在，如铀、钍、镭等，它们叫做天然放射性物质；另一方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的物质，这种物质叫人工放射性物质。辐射源种类天然辐射源宇宙射线宇生放射性核素原生放射性核素人工辐射源核设施反应堆辐射源，γ辐射源：瞬发、缓发、其他(俘获、n非弹散激发)γ射线中子源：瞬发(2-3/fi,2MeV,峰值约0.8MeV，1012-1015n/s.cm2)、缓发中子(0.0158/fi，能量较低)核燃料循环设施，核燃料循环设施包括核燃料生产、加工、贮存和后处理设施等。后处理主要内容有：（1）除掉裂变产物；（2）回收未燃烧的燃料；（3）回收生成的可裂变物质（如钚）等。人工辐射源核技术应用密封源，α放射源：α放射源主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器。常用的α放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。β放射源：（锶-90）低能光子源：γ放射源：（钴-60、镭-226和铯-137）中子源：人工辐射源非密封源，工作场所分级：甲、乙、丙三个等级放射性核素毒性分组：放射性核素毒性分组详见（GB18871―2002）附录D。射线装置，χ射线机：χ射线机的种类很多，如诊断χ射线机、治疗χ射线机、工业探伤χ射线机、χ射线分析仪等。加速器：利用电磁场使带电粒子（如电子、质子、氘核及重离子等）获得高能量的装置。按能量区分，有高能、中能和低能加速器。主要讨论低能加速器辐射源。韧致辐射、中子、感生放射性。产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射。中子发生器：利用直流电压，能量在1MeV以下，通过（d，n）反应产生快中子的小型加速器。中子发生器加速离子的能量不高，多数在400KeV以下，也有的到600KeV。它的电源电流容量较大，一般能达到毫安数量级，高的可达数十毫安。利用D（d，n）3He和T（d，n）4He反应获得2.5MeV和14MeV能量的单能中子。强流中子发生器的中子产额可达到1012―1014n/s。原子核内具有一定质子数和一定中子数的一类原子叫做核素，例如：238U、235U、232Th它们都分别是一种核素。238U与235U这两种核素，质子数（原子序数）相同，中子数不同，在元素周期表中居同一位置，我们称它们为同位素。电离辐射：在辐射防护领域，指能在生物物质中产生离子对的辐射；剂量：某一对象所接受或吸收的辐射的一种量度，它可以指吸收剂量、器官剂量、当量剂量、有效剂量、待积当量剂量或待积有效剂量。3.生活中处处都有放射性尽管100多年前人们才发现放射性，但放射性从来就存在于我们的生活中。放射性可以说无时不有，无处不在，我们吃的食物、喝的水、住的房屋、用的物品、周围的天空大地、山川草木乃至人体本身都含有一定的放射性。人们受到的放射性照射大约有82％来自天然环境，大约有17％来自医疗诊断，而来自其他活动大约只有1％。4、放射性现象及射线的基本性质自然界某些核素的原子核能自发地变为另一种核素的原子核，并伴随着放出射线的过程叫放射性衰变，这种现象叫放射现象，核素的这种性质称为放射性，具有这种性质的核素叫放射性核素。放射性核素衰变掉一半所需要的时间，叫做该放射性核素的半衰期T1/2，单位为s，min，h，d，a等。放射性核素衰变时放出α射线的称α衰变，放出β射线的称为β衰变，伴随α、β衰变，还往往放出γ射线(γ光子)。α射线是一种高速运动的带正电的粒子流，也叫α粒子，β射线是一种带负电的粒子流，即电子流，γ射线是伴随α、β衰变放出的一种波长极短的电磁辐射。三种射线作用于周围物质时，会发生以下一些现象：(1)穿透物质(2)电离作用(3)荧光作用(4)感光作用(5)产生热量(6)可以引起物质发生化学反应及其它变化(1)穿透物质，在标准状态下(0℃、760mmHg)，三种射线的穿透能力之比约为：α：β：γ=1：100：10000。一张纸或0．004～0．005厘米厚的铝箔可把α射线全部屏蔽；0.5厘米厚的铝板可以挡住β射线，而要挡住Y射线则需50—60厘米厚的铝板才行。(2)电离作用，射线穿过物质时，可以把部分能量传递给该物质中的束缚电子，使其从电子壳层逃逸成为自由电子，而原子则变的带正电的离子。各种射线的电离作用能力(在单位距离上产生的离子对数)各不相同，α射线最强，次为β射线，γ射线最弱，其比例大致为10000：100：1，辐射仪就是根据射线的电离作用来测定物质的放射性强度的。(3)荧光作用，射线射到某些物质上，能激起荧光或磷光，荧光的强弱决定于射线的强度，闪烁探测仪器就是据此而测定射线的能量的。(4)感光作用，射线使碘化银分解，使照像底片感光，其程度与放射性强度及射线照射时间的长短有关。(5)产生热量，射线被物质吸收，动能转为热能，使物质温度升高。(6)可以引起物质发生化学反应及其它变化，如使H20、HCl、NH4+分解，使有机组织的分子破坏而造成细胞的死亡，等等。人们已经认识到了射线作用于周围物质时发生的上述现象，并在日常生活中正确利用了它们，如胶片感光、仪器测量、生态保鲜、灭菌等等，总之在各个领域均得到了有益利用，因此，大家可以大可不必将放射性视为一只老虎，没有必要谈虎色变，当然，驯化了的老虎才不会伤人。5、放射性系列目前已发现的天然存在的和人工生产的核素约2000个，其中天然存在的核素有332个，其余皆为人工制造的。天然存在的核素分为两大类：一类是稳定的核素，约284个例如40Ca、209Bi；另一类是不稳定的核素。不稳定的核素,是其原子核会自发地转变成另一种原子核或另一种状态并伴随一些粒子或碎片的发射，又称为放射性原子核。自然界存在着三个放射性系列，分别以相应的起始核素来命名，即铀系(238U)、钍系(232Th)及锕铀系(235U)，三个系列均以非放射性的稳定核素(铅的同位素)而告终。三大天然放射性系列简化衰变图238U226Ra222Rn218Po214Pb214Bi206Pb232Th224Ra220Rn216Po212Pb212Bi208Pb235U223Ra219Rn215Po211Pb211Bi207Pb三个天然放射性系列的起始母体核素都是长寿的，238U的T=4．5×109年，232Th为1.4×1010年，235U为7.1×108年，每个系列中都有一个惰性气体核素——氡，构成了氡的放射性同位素，通常称为射气（氡：原子系数为86的元素的同位素，氡是铀系衰变的中间产物。氡子体：氡的短寿命放射性衰变的产物；氡子体α潜能：222Rn的子体完全衰变为210Pb和220Rn的子体，完全衰变到稳定的208Pb所发射的α粒子能量的总和。平衡因子：氡的平衡当量浓度与氡的实际浓度之比）。射气的衰变产物A核素为钋的同位素，(218po、216Po、215Po)几乎全部放出α射线而变成B核素，即铅的同位素(214Pb、212Pb、211Pb)，它们β衰变而成为C核素，C核素有双重衰变：经β衰变成为C′核素，经α衰变成为C′′核素。伴随着C核素的衰变放出强γ射线，所以C核素是铀系中的主要γ辐射体。6、衰变规律一定数量的放射性核素在衰变过程中，其原子数N随时间的增加而减少，并服从如下指数衰变规律。Nt=Noe-λtNo—t=0时的起始放射性核素的原子数T—衰变时间Nt—经时间t后该放射性核素所剩下的原子数；λ—该放射性核素的衰变常数，它是说明放射性核素衰变速率的，是放射性核素的基本物理参数之一，它与半衰期的关系为：T=0．693／λ。7、放射性测量单位①重量单位：．有mg、g、kg等，主要在衡量铀、钍等长寿命元素的重量时采用。②含量单位：对于固体物质中的放射性元素，一般采用‘克／克’，或‘％’。而对液相中的放射性元素含量，常采用‘克／升’。③放射性活度、比活度放射性活度(俗称放射性强度)，指单位时间内发生核衰变的次数，单位为居里，1居里=3．7×1010次衰变／秒，即辐射体每秒钟内发生3．7×1010次衰变的活度为1居里。每秒衰变1次为1贝克(Bq)，因此，1居里=3．7×1010Bq。比活度是指单位重量的含放射性核素的物质，单位时间内发生核衰变的次数，单位为Bq／克或Bq／公斤。例如，1公斤某种大理石在一秒钟内发生了180次衰变，则这种大理石的放射性比活度即为：180Bq／kg。④照射量和照射量率照射量的物理意义为以X射线或γ射线产生的电离本领而作出的一种度量，法定单位为：库伦／千克(c／kg)，它与过去沿用单位伦琴的换算关系为：1R=2．58×10-4C／kg照射量率为在单位时间内照射量率增量，其单位为库伦每千克秒(C／kg·S)。过去沿用单位为：γ即1γ=1微伦/时(μR／h)=2.58×10-10kg·h⑤氡浓度及潜能的单位法定单位制中氡浓度单位为：Bq·m3新的国际单位制，氡子体潜能浓度的单位为：