原生放射性核素

1注册核安全工程师培训2006.6核安全综合知识第三章辐射防护2目录第一节辐射防护的概念、目的与任务第二节电离辐射对人类和环境的影响第三节辐射照射的类别第四节电离辐射对人体健康的作用第五节辐射剂量与辐射防护中常用量及其单位第六节实践与干预第七节辐射防护的基本原则第八节辐射防护标准及其安全评价第九节外照射防护与内照射防护的基本方法第十节辐射防护监测第十一节辐射防护大纲第十二节辐射应急准备的基本要求3第一节辐射防护的概念、目的与任务辐射防护已成为核科学领域中一个重要分支，是专门研究防止电离辐射对人体危害的综合性边缘学科。它与许多学科存在交叉领域。辐射防护和核安全有许多交叉的地方。其主要内容要求涉及到的学科有：原子核物理学、核化学、辐射剂量学、核辐射探测技术、核电子学、放射生物学、放射卫生学、放射生态学和辐射评价学等。内容极为丰富，至今在理论上或在应用上仍处在发展和深化阶段，有许多新课题尚待研究和介决。一、辐射防护的概念与含义4二、辐射防护的目的与任务辐射防护和核安全的目的是防止有害的确定性效应，并限制随机性效应的发生概率，使它们达到被认为可以接受的水平。辐射防护和核安全的基本任务：既要保护从事放射工作者本人和后代以及广大公众乃至全人类的安全；保护好环境；又要允许进行那些可能会产生辐射的必要实践以造福于人类。5第二节电离辐射对人类和环境的影响◆人体受到照射的辐射源有两类，即天然辐射源和人工辐射源。◆天然本底照射是迄今人类受到电离辐射照射的最主要来源。◆另一方面，近半个世纪以来，因医疗照射及核能核技术的开发与应用；核动力生产、核试验等，产生了不少新的放射性物质和辐射照射。这类辐射照射称为人工辐射源照射。6日常生活中所遇到的射线——来源天然辐射是人类的主要辐射来源生活中的辐射来源｛天然辐射人工辐射7天然辐射宇宙射线宇生放射性核素原生放射性核素一般场所：天然本底为2.4mSv/year,多为内照射(222Rn,60%)天然本底照射一、天然辐射源对人类和环境的影响8天然本底照射：宇宙射线初级宇宙射线：质子（87％）、α粒子（10％）、重带电粒子、电子、中子等。平均能量1010eV，最高能量可达1019eV。•次级宇宙射线：初级宇宙射线与大气作用产物。•在纬度高于45度的海平面，宇宙射线平均注量率1/cm2·min。•随高度变化，海平面为1，则海拔2km为海拔12km为20～30。9宇生放射性核素和原生放射性核素•宇生放射性核素：–对公众剂量有明显贡献的核素，14C、3H、22Na、7Be。天然本底照射•原生放射性核素：：–以238U、232Th和235U为起始核素的三个天然放射系，以及独立的长寿命放射性核素如40K等。10天然照射的组成11我国人群平均每天食入的放射性及体内放射性物质的含量估计值放射性核素每天食入量(Bq/d)体内含量(Bq/70kg)3H14C40K210Pb226Ra232Th238U0.592-2.2244.4-66.659.2-88.80.037-0.2590.0185-0.06660.01110.02229.25-3.785×103(2.96-44.4)×10327.81.11-1.480.0741.85-3.33从饮水摄入226Ra约0.01Bq12天然辐射源照射世界平均辐射剂量值辐射源年有效剂量mSv平均值典型范围值外照射宇宙辐射直接电离辐射和光子0.28（0.30）a中子成分0.10（0.08）宇生核素0.01（0.01）宇宙射线与宇生核素小计0.390.3―1.0b陆地外照射室外0.07（0.07）室内0.41（0.39）陆地外照射小计0.480.3―0.6c外照射合计0.870.6―1.6（UNSCEAR2000）13天然辐射源照射世界平均辐射剂量值（续）辐射源年有效剂量mSv平均值典型范围值内照射吸入内照射铀、钍系列0.006（0.01）氡（222Rn）1.15（1.2）钍（220Rn）0.10（0.07）吸入内照射小计1.260.2―10d食入内照射40K0.17（0.17）铀和钍系0.12（0.06）食入内照射小计0.290.2―0.8e内照射合计1.55总计2.41―1014a.括号内是UNSCEAR1993年给出的估计值。b.从海平面到高海拔的地区的整个范围。c.与土壤和建材中放射性核素的组成有关。d.与氡气在室内的积累有关。e.与食品和饮水中放射性核素的组成有关。在任何一个大的郡体中，约65％的人预期年有效剂量在1-3mSv之间，约25％的人预期年有效剂量小于1mSv，而其余10％的人年有效剂量大于3mSv。个人剂量变化范围很大。15正常本底地区天然辐射源致人体的年有效剂量辐射来源年有效剂量,mSv宇宙射线0.38宇生核素0.01陆地g外照射0.48陆地放射性核素内照射(不包括氡)0.29氡及其子体1.25总计2.416部分国家的天然本底水平17世界天然辐射高本底地区国家地区区域特证近似人口空气吸收剂量率a（nGy•h-1）巴西GuarapariMineasGeraisandGoiasPocosdeCaldasAraxa独居石砂，沿海地区火山侵入岩7300035090～170（街道）90～90000（海滩）110～1300平均340平均2800中国广东阳江独居石微粒80000平均370埃及尼罗河三角洲独居石砂20400法国中央区西南花岗岩,石砂铀矿700000020～40010～10000印度克拉拉和马德拉斯恒河三角洲独居石砂，沿海地区200Km长，0.5Km宽1000000200～4000平均1800260～440（UNSCEAR2000）18世界天然辐射高本底地区（续）国家地区区域特证近似人口空气吸收剂量率a（nGy•h-1）伊朗腊姆萨尔马哈拉泉水200070～17000800～4000意大利拉齐奥坎帕尼亚奥维多城南托斯卡纳火山土壤5100000560000021000100000平均180平均200平均560150～200纽埃岛太平洋火山土壤4500最大1100瑞士TessinAlps，Jura片磨岩土壤中226Ra300000100～200a包括宇宙辐射和陆地辐射19地区年剂量（mGy）印度Kerrala邦28伊朗Ramsar市6至360巴西EspiritoSanto0.9至35广东阳江6福建鬼头山区平均3.8最高120部分高本底地区20我国部分g辐射较高的地区地点面积km2陆地γ辐射剂量率nGy·h-1土壤中天然放射性核素含量Bq·kg-1原野道路室内样品点数均值点数均值点数均值数238U232Th226Ra40K河北计马店约2002（1）209.22197.72279.34（3）45.4174.244.3656.6福建鬼头山232409.41（2）432.113638693261253广东阳江约50048138.851138.057255.6广西花山-姑婆山约50017205.216278.2170211184766四川降札温泉6053940最高点6900最高点8600（浴室）30001.6×1041562.0×104262注：（1）测量次数，所列数据为二次测量均值；（2）土壤采样点的原野γ剂量率值；（3）包括了计马石2个样品和相邻地区2个样品；（4）地质结构：除降札温泉为铀矿矿脉外，其余均为燕山期花岗岩。21◆生活在高海拔地区或上述高本底地区的居民会受到较高的外照射剂量。居住在通风不良的室内居民也会受到较高的内照射剂量，这主要是氡的贡献。◆天然辐射源所引起的全球居民的年集体有效剂量的近似值为107人·Sv。◆天然本底照射的特点是它涉及到世界的全部居民，并以比较恒定的剂量率为人类所接受。所以可将天然辐射源的照射水平作为基准，用以与各种人工辐射源的照射水平相比较。22北京市不同地质结构的地球γ辐射空气吸收剂量率地球γ辐射空气吸收剂量率的分布与地质结构密切相关，表1列出了北京市不同地质结构的地球γ辐射空气吸收剂量率。3种类型岩石中，页岩高于花岗岩，石灰岩较低。土壤中，红土高于黑土，沙土较低。23表1北京市不同性质地面地球γ辐射空气吸收剂量率（×10－8Gy/h）地面类型调查点数范围均值备注页岩花岗岩石灰岩黄土沙土黑土红（棕）土石英砂草地及草坪3130231122935212224.36-13.045.01-9.281.40-4.473.39-9.273.26-6.064.58-7.925.27-9.851.89-1.934.34-6.767.917.202.945.685.335.946.681.915.63包括纯细纱包括灰色土壤多数为粉末状24人们关注室内氡浓度根据2000年UNSCEAR估计，在世界“正常”本底地区每年由于吸入氡及其短寿命子体产生的辐射剂量约占人类所受全部天然辐射年有效剂量的一半（1.25mSv）。由于室内氡浓度较高，人们在室内停留时间比在室外长，因此对室内氡及其子体的水平测量以及它们对健康的影响问题，越来越引起人们的关注。25室内瞬时氡浓度随时间的变化采用双率膜法测量了室内瞬时氡浓度随时间的变化。早晨（04：00－07：00）的氡浓度明显高于一天中的其他时间，最高值在06：00前后。在83个小时的持续监测中观测到的最大浓度是最低浓度的5.6倍。氡浓度这种昼夜变化的一种解释是由于早晨低部大气层的逆温现象导致的垂直交换的减少。在18：00－24：00期间氡浓度比较稳定，且接近一天的平均值。室内瞬时氡浓度随大气压力的变化而变化，当大气压力降低时，原来在土壤、建材等材料孔隙中的氡与外界大气压力于压力平衡状态的氡会大量释放到室内，引起室内氡浓度的增加。大气压力下降1％时，大约会使室内氡浓度增加1倍以上。26室内氡浓度的季节变化采用活性炭累积探测器对城区某些选定的平房和楼房（各约20间）内的氡浓度在不同月份进行了为期1年的断续测量。结果表明，平房和楼房的季节变化大致相同。冬春季节（11月－次年4月）的平均浓度明显高于夏秋季节，二者之比值对平房为2.2，对楼房为2.1。各月份中以1月份前后最高，6至7月份最低。最高月份与最低月份平均氡浓度之比对平房为4.9，对楼房为4.1。3月或4月或10月左右的测量值接近年平均值，在这些月份测量可以较好地估算年平均浓度。稳态情况下，室内氡浓度与室内空气换气率近似成反比。北京市普通平房和楼房的平均换气率冬春和夏秋季分别为（0.52±0.11）h-1和（4.4±2.1）h-1。用换气率大体可以解释室内氡浓度的季节变化。27室内氡浓度与建筑物类型的关系表2列出了北京市平房、普通楼房、高层建筑等室内氡的年平均浓度，对数据进行统计分析表明，郊区平房和城区平房的氡年平均浓度没有差别，其几何平均值均为25.9Bq·m-3。普通楼房和高层楼房的年平均氡浓度没有显著差别，几何均值分别为15.2Bq·m-3和15.5Bq·m-3。平房的年平均氡浓度显著高于楼房（p0.01）。28表2室内氡的年平均浓度（Bq·m-3）建筑类型样本数量最小值最大值算术平均值郊区平房郊区平房普通楼房高层楼房室外本底22314114231151.91.92.55.20.610725992.585.114.131.537.722.519.28.129室内氡浓度与建筑高度的关系表3给出了城区普通楼房不同楼层室内氡的年平均浓度，可以看出平均氡浓度随层数增高而降低。这种变化可以定性地用地基和地面对室内氡的贡献随高度增高而减少来解释。30表3普通楼房不同层高室内平均氡浓度(Bq·m-3)房间层高数量算术平均值12345402521252028.924.421.523.718.931表4北京市各区县平房中平均氡浓度（Bq·m-3）地区测量房间数量最低值最高值城区石景山大兴通州顺义平谷密云怀柔延庆房山昌平141102510113716211735411.97.016.38.517.412.69.67.83.314.11.925910010048.177.792.510062.940.710755.5372744.4243734.4273723.340.722.2x32表5中