民用核安全设备无损检测辐射防护

-1-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-1-2019年8月15日星期四民用核安全设备无损检测第二章辐射防护技术质量部-2-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-2-2019年8月15日星期四一、概述1、放射性和放射性核素同位素构成元素的最基本单位叫该元素的原子。把原子序数相同，而原子质量数不同的一类原子称为同位素。放射性核素核素分为稳定核素和不稳定核素。不稳定的核素称为放射性核素。不稳定核素通过释放能量使原子核稳定的性质称为放射性。-3-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-3-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素放射性衰变不稳定的核素发出射线释放能量，通过释放能量使原子核稳定的现象称为放射性衰变。放射性衰变分为α衰变、β衰变、γ衰变。1.α衰变某种放射性核素放出α粒子（42He）而转变为另一种原子核的过程，称为α衰变。α衰变放射出的α粒子携带的能量是单一的。一般放射性核素放射出的α粒子的能量大致在4~8MeV之间，某些放射性核素可以同时放射出几种不同能量的α粒子。-4-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-4-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素2.β衰变某些放射性核素放出电子而转变为另一种原子核的过程，称为β衰变。β衰变又分为β+衰变和β-衰变。β衰变放射出的β粒子所携带的能量不是单一的，从0起一直到它的最大值之间是连续谱。平均能量近似为最大能量的1/3。3.γ衰变放射性核素的原子核自较高的能级向较低能级（包括基态）过渡时，放射出电磁辐射的过程称为γ衰变。发出γ衰变时，核素原子序数和质量数不发生变化，只是能态发生跃迁，所以又称同质异能跃迁。此跃迁发射的γ射线又可能将其能量传给核外电子，所以γ衰变总是伴随α衰变或β衰变而发生。γ射线能量是单一的，它的大小等于2个能级之差。-5-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-5-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素放射性衰变规律放射性是一些核素的基本特征，不受外界因素的影响。衰变的速率是由其本身的特性决定。放射性核素能自发的放出射线，并同时变为另一种核素。半衰期是指一定数量的某种放射性核素的原子核数目衰减到它初始值的一半所需要的时间，通常用T1/2来表示，半衰期是放射性核素的一个特征常数。它不随外界条件和元素的物理、化学状态的变化而改变。放射性核素在衰变过程中遵从指数衰减规律Nt=N0·e-λt对于任何放射性核素，其衰变常数λ与半衰期T1/2的关系为：T1/2=0.693/λ。-6-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-6-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素射线与物质的相互作用及其生物效应：1.电离和激发带电粒子主要通过与物质原子核外的电子相互作用而失去能量。传给电子的能量可能产生电离或激发。如果电子获得的能量足够大，就会使核外电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子，这个过程称为电离，电离后的原子带正电荷，与逃出的自由电子合称为电子离子对。如果电子获得的能量不足以产生电离，只是使电子从能级较低的轨道跃迁到能级较高的轨道，使原子处于激发态，这个过程称为激发。处于激发态的原子是不稳定的，它将通过跃迁而回到基态，多余的能量以X射线的形式释放。-7-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-7-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素2.常见的电离辐射a.α粒子：由氦核组成的粒子流。射程短、穿透力弱，一张纸就可阻挡。进入体内的核素发射的α粒子可通过静电效应引起物质电离，产生的生物效应远大于β粒子和γ射线。b.β粒子：由电子组成的电子流。在空气中的射程约几米，1cm的有机玻璃板就可阻挡掉。β粒子也具有较强的电离作用，能发射β粒子的核素进入体内，内照射危害较大。-8-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-8-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素c.X和γ射线：是由强光子流组成的电磁辐射。X和γ射线对人体的伤害主要是外照射伤害，穿透力极强。射程在理论上无穷大，用“半价层”来表示其穿透力。波长越短，穿透力越强。常用原子序数大，密度大的材料进行屏蔽。电磁辐射主要通过光电效应、康普顿效应和电子对效应将能量转移给被碰撞物质，散射电子而使物质电离。d.中子：中子不带电荷，穿透力极强。在物质中与原子核碰撞而损失能量，并产生核反应或使某些原子核裂变为有放射性的核。它与轻核发生弹性散射几率较大，碰撞时能量损失较大，通常选用含较多氢元素的物质（水、石蜡）进行屏蔽。-9-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-9-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素3.电离辐射对人体的危害电离辐射对人体的损伤程度受辐射剂量剂量率、射线种类、能量、传能线密度、辐射方式、辐照部位、面积及个体辐照敏感性影响。根据辐射效应发生的机制分为确定性效应和随机性效应。-10-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-10-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素a.确定性效应指效应的严重程度与受照射剂量有关的那些效应。在辐射防护实践中，认识确定性效应存在阈剂量。辐射防护工作人员可通过有效措施把受照射人员的剂量控制在某一阈剂量以下，从而达到防止受照射人员的特定组织或器官发生确定性效应的目的。一般认为，性腺和眼晶体属于对辐射最敏感的组织。-11-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-11-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素确定性效应主要阈值器官或组织确定性效应单次照射的剂量阈值多次照射的剂量阈值生殖腺永久不生育3.5Sv眼晶体晶体混浊0.5-2Sv5Sv红骨髓造血机能低下0.5Sv皮肤湿性脱屑20Sv-12-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-12-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素b.随机性效应：减少剂量可以降低随机性效应的发生率，但是不能完全避免。随机性效应一般分为躯体效应和遗传效应。a)躯体效应：分为早期效应和晚期效应。早期效应指在急性照射之后，几小时到几周内就出现的效应，按剂量大小、病理特点等可分为骨髓性放射病、肠型放射病和脑型放射病。按射线作用范围可分为全身和局部损伤两类。晚期效应指受照6个月以后出现的机体变化，临床表现主要有各种癌症、白血病、不育症及寿命缩短等。-13-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-13-2019年8月15日星期四1、放射性和放射性核素b)遗传效应：指电离辐射使受照者基因突变引起的生育方面的异常，以及造成后代的遗传性缺陷。放射工作人员在工作中受到照射叫职业照射，不包括天然本底照射和医疗照射。放射性工作属于有危害的工作，随着辐射防护水平的不断提高，放射性工作的安全性得到了很大的提高。-14-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-14-2019年8月15日星期四2、人类生活环境中的放射性常见人类活动所接受的照射项目所受到的剂量我国居民的平均天然辐射年有效剂量2300μSv胸部X光照相一次100μSv吸烟（每天20支）50μSv看电视（每天2小时）10μSv乘飞机从上海往返北京1次10μSv-15-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-15-2019年8月15日星期四2、人类生活环境中的放射性根据放射性的来源分为：天然放射性和人工放射性。天然放射性包括：宇宙辐射、地壳中的放射性物质和体内的放射性物质三方面。宇宙辐射：主要来自星际和太阳，给人们造成的剂量大约为300μSv/年。地壳中的放射性物质：主要来自土壤和岩石中的少量放射性元素铀和钍以及它们的子体产物，放射性核素的浓度与地理位置和地质构造有很大关系。-16-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-16-2019年8月15日星期四2、人类生活环境中的放射性体内的放射性物质：人体内含有的微量放射性元素（C14和K40），此外氡和钍射气对人体内放射性也有显著贡献。某些建筑材料中释放出来的氡气使有些地区室内氡气含量过高。天然放射性核素对人造成的剂量平均达2300μSv/年左右。人工辐射源包括：医疗照射、公众照射和职业照射三方面。-17-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-17-2019年8月15日星期四2、人类生活环境中的放射性医疗照射：包括放射性诊断和放射性治疗对患者产生的照射。医疗照射造成的剂量在人类受到的人工辐射源照射中居首位。公众照射：由于工业生产、科学研究等导致公众接受的和公众本身家居生活、出外旅行所接受的辐射照射。主要来源有核工业、放射性同位素应用、燃煤、交通发展、混凝土建筑等产生的公众照射。核工业产生的公众照射远低于燃煤等产生的公众照射。-18-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-18-2019年8月15日星期四2、人类生活环境中的放射性职业照射：由于工作条件对从事该项职业的人员所产生的照射。职业照射主要由三部分组成：1）核工业工作人员所受照射2）辐射和核技术应用工作人员所受照射3）采矿和提炼工业工作人员所受照射辐射和核技术应用中，潜在照射的危险很大，必须采取严格有效措施降低事故发生率；核工业的事故概率极低，但发生严重事故的可能性并不等于零，必须加强管理，防止事故的发生。-19-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-19-2019年8月15日星期四2、人类生活环境中的放射性我国不同职业工作人员受照人均个人剂量和集体剂量职业类别平均年个人剂量（mSv）年集体有效剂量剂量值（人·Sv）占总剂量率的百分比（%）核工业铀矿山约10约0.7×1020.23其它4.5核和辐射技术应用2约2.2×1020.72地下煤矿4.32.6×10485有色金属地下矿山约174.3×10314.05总计3.059×104100-20-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-20-2019年8月15日星期四3、放射性衰变的物理量1.放射性活度（A）：指放射性核素在单位时间内衰变的次数。活度的国际单位是贝可（Bq），1Bq=1核衰变/秒；常用单位是居里（Ci），1Ci=3.7×1010Bq。核素名226Ra14C60Co137Cs192Ir170Tm半衰期1602年5662年5.3年30年74天130天-21-国核电站运行服务技术公司StateNuclearPowerPlantServiceCompany-21-2019年8月15日星期四3、放射性衰变的物理量2.半价层和十分之一层半价层：光子射线强度减弱一半时所需防护介质的厚度。十分之一层：光子强度减弱到原来1/10时所需防护介质的厚度。3.照射量：用来表示X或γ辐射在空气中电离能力的大小，国际单位制是库仑/千克（C/Kg）。惯用单位是伦琴（R），1R=2.58×10-4C/Kg-22-国核电站运行服务技术