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1、辐射安全与防护基础知识,汪 源,提纲,1、电离辐射基础知识,2、核技术应用相关基础知识,3、辐射安全与防护相关基础知识,电离辐射基础知识,基本概念 辐射的发展简史 基本量和单位 常用放射源分类 辐射事故,元素与原子,地球上的物质品种繁多，结构各异，但都是由100多种基本元素组成。到目前为止，人们发现了118种元素，其中92种是地球上天然存在的，26种是人造元素。 将118种元素按核外电子数目和一定规律排列的表格，称为元素周期表。 构成元素的最小单元是原子。原子很小，直径只有108厘米左右，原子的质量约为10241022克。,原子核质子、中子,原子核一般是由质子和中子构成的，最简单的氢原子核只有
2、一个质子，原子核中的质子数（即原子序数）决定了这个原子属于何种元素，质子数和中子数之和称该原子的质量数。,原子的结构,电子,质子,氢原子结构,锂原子结构,电子,质子,中子,原子的结构,原子是由质子、中子和电子组成的。世界上一切物质都是由原子构成的，任何原子都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。 如一个铀-235原子有92个电子，其原子核由92个质子和143个中子组成。,原子的大小,50万个原子排列起来相当一根头发的直径。如果把原子比作北京的人民大会堂，其原子核的大小只是一颗黄豆,而电子相当于一根大头针的针尖。,原子能的大小,一座100万千瓦的火电厂，每年要烧掉约330万吨煤，
3、而同样容量的核电站一年只用30吨燃料。,秦山一期核电站300MW于1991年12月15日并网发电,同 位 素,质子数相同而中子数不同的一些原子，或者说原子序数相同而原子质量数不同的一些原子，它们在化学元素周期表上占据同一个位置，称为同位素。所以，“同位素”一词用来确指某个元素的不同原子，相同元素的同位素具有相同的化学性质。 同位素按其质量不同通常分为重同位素(如铀-238、铀-235、铀-234和铀-233）和轻同位素（如氢的同位素有氘、氚）。,氢的同位素,各自的质量数是多少？,同位素有多少？,同位素分为：稳定性同位素 放射性同位素 现在已知的核素大约有2000多种,一 本 书：电离辐射环境监
4、测与评价 一个标准：18871，基本标准 一个规范：HJ/T61，辐射环境监测技术规范 一个通知： 全国辐射环境监测方案（暂行） 一套经典：5本辐射防护手册 以及相关的法规、文件,辐射的发现简史,伦琴（ Roentgen ）,世界上第一张X射线照片,1895, 伦琴（ Roentgen ）发现 X 射线,Nobel Prize in 1901,1896, 贝克勒尔（Becquerel）,发现了铀Uranium） 的天然放射性,Nobel Prize in 1903,1897年，英国科学家汤姆逊发现阴极射线实际上是从物质原子中出来的带负电的电子。,同位素的工业应用,Nobel Prize in
5、1903 and 1911,1898年, 卢瑟福（Rutherford） 发现了、粒子。,法国化学家维拉尔发现 射线,1898年，居里夫妇（P.M.Curie）发现钋 （ Polonium） 和镭（ Radium）,1932, 查德威克（Chadwick） 发现中子。,1903年，卢瑟福（E.Rutherford）证实了射线是正电荷的氦原子，射线是电子。,1914年，卢瑟福发现了质子。,典型事件,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 卢瑟福发现和射线 1911年 卢瑟福发现原子核 1934年 费米利用中子制造人工放射
6、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） 现 今 各个领域飞速发展,几个概念,核素：指在其核内具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种原子核或原子。 放射性：核素自发地放出射线或裂变的性质。 放射性核素：指具有这种放射性特性的核素。 例如235U和238U，都是铀元素，两者只相差三个中子，它们的化学性质及一般物理性质几乎完全相同；但是，它们是两个完全不同的核素，它们的核性质完全不同。,同位素：具有相同原子序数但质量数不同的核素。同位指该同位素的各核素在元素周期表中处于同一个位置，它们具有基本相同的化学
7、性质。 稳定性同位素:原子核比较稳定，不能自发地放射出某射线，因而也不能自动地发生核转变的同位素。如：1H、2H它们都不能自动地放出某种射线，属于稳定性同位素。 不稳定同位素：指不断地进行核衰变变为其它核素，性质不稳定的一类核素。 放射性衰变：放射性核素的原子核自发地放出、等粒子而转变成另一种原子核的过程。,、n、x 4He 高速运动的电子 n 原子核基本粒子，不带电 、x频率极高的光子 各种不同辐射按其对人体的危害作用大小排序 外照射： n , x 内照射: , n , , x 相同剂量照射下，受照面积大产生的效应大,射线种类及特性,几个基本的量和单位,活度的SI单位是秒的倒数（S-1），贝
8、可（Bq）。 1 Bq1s1 常用单位：居里（Ci） 。 1 Ci=3.71010Bq,吸收剂量(D)：辐射防护的基本剂量学量,单位质量物质吸收的能量。单位: 焦耳每千克(J/Kg), 专用名称戈瑞(Gy)； 1 Gy1 J/kg 按定义, D是表示一个点上的量, 但现在(ICRP 60号出版物)也用来指某一组织或器官内的平均剂量 吸收剂量率单位: 戈瑞/秒 ， Gy /s,几个基本的量和单位,当量剂量: 器官或组织T中的平均吸收剂量DT,R与辐射权重因子WR的乘积。针对某个器官或组织，是平均值。 SI单位:希沃特 ，符号Sv。 1Sv1J/kg 有效剂量: 当所考虑的效应是随机效应时，在全身
9、受到不均匀照射的情况下，人体所有组织或器官的加权后的当量剂量之和,针对全身而言，取平均值。 SI单位：希沃特，Sv 1Sv1J/kg,几个基本的量和单位,放射源分类、类、类、类、类 射线装置分类、类、类,分类管理,类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡; 类放射源为高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可致人死亡; 类放射源为危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡;,放射源分类,类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤; 类放射
10、源为极低危险源。不会对人造成永久性损伤。,放射源分类,射线装置分类,射线装置分类原则：根据射线装置对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将射线装置分为类、类、类。 类为高危险射线装置，事故时可以使短时间受照射人员产生严重放射损伤，甚至死亡,或对环境可能造成严重影响； 类为中危险射线装置，事故时可以使受照人员产生较严重放射损伤，大剂量照射甚至导致死亡； 类为低危险射线装置，事故时一般不会造成受照人员的放射损伤。,特别重大辐射事故 是指类、类放射源丢失、被盗、失控造成大范围严重辐射污染后果，或者放射性同位素和射线装置失控导致3人以上（含3人）急性死亡 重大辐射事故 是指类、类放射源丢失、被盗、失
11、控，或者放射性同位素和射线装置失控导致2人以下（含2人）急性死亡或者10人以上（含10人）急性重度放射病、局部器官残疾,辐射事故分级,辐射事故分级,较大辐射事故 是指类放射源丢失、被盗、失控，或者放射性同位素和射线装置失控导致9人以下（含9人）急性重度放射病、局部器官残疾。 一般辐射事故 是指类、类放射源丢失、被盗、失控，或者放射性同位素和射线装置失控导致人员受到超过年剂量限值的照射。,辐射安全与防护法律法规及相关规定,中华人民共和国环境保护法 (1989年12月26日) 中华人民共和国环境影响评价法（2003年9月1日） 中华人民共和国放射性污染防治法（2003年） 放射性同位素与射线装置安
12、全和防护条例 中华人民共和国核材料管理条例 核电厂核事故应急管理条例 中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例 建设项目环境保护管理条例 国务院关于环境保护若干问题的决定,放射性同位素与射线装置安全许可管理办法 31 号令，2006年3月1日 建设项目竣工环境保护验收管理办法 13号令，2001年12月11月 建设项目环境保护分类管理名录 1号令，2003年1月1日 建设项目环境影响评价资质管理办法 号令，2005年8月15 日 建设项目环境影响评价文件分级审批规定 号令，2003年1月1日 国家环境保护总局建设项目环境影响评价文件审批程序规定 29号令，2006年1月1日,一个标准： 电离辐
13、射防护和辐射源安全基本安全标准 GB18871-2002 两个公告： 国家环境保护总局公告 2005年 第62号 放射源分类办法 国家环境保护总局公告 2006年 第26号 射线装置分类办法,提纲,1、电离辐射基础知识,2、核技术应用相关基础知识,3、辐射安全与防护相关基础知识,使用现状,同位素及射线装置的使用现状 放射性同位素与射线装置自发现以来，就广泛 用于工业、农业、医学、国防、资源和科研等各个 领域。,放射源的应用,射线装置的应用现状,类型多 中子发生器 X射线装置 医用X射线设备 X射线安检仪 X射线衍射仪 加速器 科研用加速器 生产放射性同位素的加速器 工业探伤加速器 安检系统加速
14、器 医用加速器制备 PET用放射性药物的加速器 工业辐照类加速器,丢失被盗 擅自处置或掩埋放射源 地质勘探部门的卡井事故 不法分子用作赌具或犯罪工具 当作废金属熔炼，造成放射性污染 放射性物质非法入境事件也屡屡发生,辐射事故类型,辐射监管的目的,预防可造成放射性损伤的事故和事件发生； 通过确保辐射剂量不超过规定水平而使职业人员和公众的照射减到最低。,确保辐射源的安全；,放射源的分类 按辐射类型，分为放射源，放射源，放射源，低能光子源，中子源等。 按结构，分为密封源和非密封源（或称裸源）。 按应用，分为工业用源，医用源，实验室用源，同位素仪表用测厚源，离子感烟探测器用火警源，穆斯堡尔效应测量用穆
15、斯堡尔源，X射线荧光分析用低能光子源，照相探伤源，静电消除源和同位素热源等。 据统计，世界各国利用100余种放射性核素制备了1500余种不同类型、不同规格的放射源,源芯 源芯即带有放射性物质的活性部分。 放射性核素的核性质决定了放射源的一些基本参数，如放射源的辐射种类、能量和衰减速率等。 源芯放射性物质量决定了源的辐射强度。为了保证源的安全性能和稳定性，通常把放射性物质固定在稳定性好的陶瓷、搪瓷、玻璃体中，或使之呈金属状态。 放射性气体源是将放射性气体密封于金属壳或玻璃管内，如85Kr源。 放射性标准溶液可认为是液体放射源,源包壳、覆盖膜和源窗 放射性源芯密封在源包壳中或用覆盖膜保护，防 止放射源在正常使用时放射性物质泄漏。 为了使放射源有一定的有效辐射的发射率，在源包壳上设计了适合辐射发射的源工作面，即源窗。 源窗部分比源包壳的其它部分薄，或用另外的低原子序数材料制成,工业用辐照装置和放射源,不同行业类型的典型应用,辐照装置电离辐射的有益使用 医疗产品的消毒 (如 胰岛素注射器); 血液制品的消毒; 药物产品的消毒; 食品保鲜 (调味品等); 杀虫; 聚合物材料的合成; 用于研究目的的细胞培养的辐照。,辐照事故的主要原因 最初设计上的缺陷。 有冗余的和多样的安全系统本来能够防止多数事故。 基于辐射启动的安全联锁“进入
