工业辐射防护.ppt

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1、辐射源安全基本知识工业辐射防护内容提要n一、湖北省辐射源应用状况介绍n二、放射性同位素基本知识n三、工业辐照装置的安全与防护n四、工业探伤辐射安全与防护n五、核子仪与放射性测井的辐射安全与防护一、概况截至2009年12月31日止，全省共发放辐射安全许可证1875家 ，其中放性同位素应用单位287家，射线装置单位1875家。n共有放射源2762枚。其中类源670枚，类源374枚，类源 74枚，类源843枚，类源801枚。n共有类类射线装置526台， 类射线装置3281台。放射性核素主要有：n137Cs、 60Co、 241Am 、90Sr、 192Ir、 241Am/Be、 147Pm、 63N

2、i、 238Pu、 68Ge 、 75Se、 57Co、 239Pu、 244Cm、 85Kr 、 252Cf、 226Ra、 232Th、 22Na、 57Fe 、 90Sr/Y等24种。n其中使用最广泛的是137Cs、 60Co、 241Am 、90Sr等四种核素占总数的93.7 。辐射源在行业中的分布n按行业分，放射源主要分布在医疗、建材、冶 金、辐照、石油开采、炼油、育种、珠宝制 造、农产品、科研、水务、采矿、卷烟、电 子、电力、造纸、机械制造、木材、塑料、质 检等19个行业。地区分布n除神农架林区外，全省16个市、州均使用了放射源。n其中武汉放射源最多，占全省总数的63.2%。宜昌次

3、之占全省总数的9%。二、同位素和放射性同位素n什么是同位素？核内具有相同数目的质子（即原子序数相 同），但中子数不同的一类原子，它们的化学性质相同， 在元素周期表上占据同一个位置，故称作同位素。例如： 11H 、21H 31H，它们的原子序数都是1，但它们的中子数 分别为1、2、3，它们都是氢元素的同位素。同位素有二 类，一类是稳定的，凡原子核不会自发地发生变化的同位 素，称为稳定的同位素。另一类是不稳定的。1、什么是放射性同位素n在同一元素全部原子的原子核里，质子数都相同，但是中子 数并不一定相同n放射性同位素会自发地从原子核里向四面八方放出射线n放射性同位素是不稳定的，它可以从一种元素自发

4、地衰变成 另一种元素n例如：我们最熟悉地氢，如图1 11 1氢氢 2 21 1氢氢 3 31 1氢氢n就有三个“孪生兄弟”，在它们地原子核内质 子数都是一，但中子数目各不相同如图。 第一种氢核里只有一个质子没有中子，这 就是通常所说的氢，第二种核里有一个质 子和一个中子，叫做重氢简称氘；第三种 核里有一个质子和两个中子，叫做超重氢 或简称氚。n象这种原子核里的质子数相同，而中子数不同的 原子，因为它们属于同一种元素的原子，在元素 周期表中占着同一个位置，所以叫做同位素。各 种元素都有同位素。图中第一、第二种氢原子核 是稳定的，我们把它们称作稳定性同位素，在自 然界中，大多数都是稳定性同位素。而

5、3氢因为原 子核里多了一个中子，它就变得不稳定了，它会 自发地从原子核里向四面八方放出射线，然后变 成另一种同位素3氦。这个3氢就是我们所要介绍 的放射性同位素。2、放射性同位素的分类n放射性同位素分为天然和人工的两种。自然界 中天然存在的辐射和来自宇宙的辐射我们把它 统称为天然辐射。人工制造的放射性同位素称 为人工放射性同位素。n天然放射性同位素已达几十种，但有实际意义 的核素有23592U、23892U、22686Ra、22292Rn、4092K、146C 等。天然放射性同位素的放射性活度一般都很低，不能满 足人们在科研、生产、医疗等方面应用的需要，因此，随 着科学技术的发展，人们又根据不

6、同的需要生产了各种各 样的人工放射性同位素3、放射性同位素不稳定的原因n（1）原子核里核子过多n（2）原子核里中子过多n（3）原子核里质子过多n（4）原子核能量过高n（5）原子核俘获外围电子（1）原子核里核子过多n如果原子核里核子过多，其结构松散，常常会自动放 出射线。这就是射线的来源。一种元素的原子核放 出射线后，即衰变为原子序数减去2，质量数减去4 的另一种元素的原子核。n例如：22688镭放出射线后变为22286氡，其衰变过程可 以写成：n226 88镭 222 86氡 4 2氦n4 2氦就是粒子。（2）原子核里中子过多n当有一些元素的原子核里的中子过多时，那么多余的 中子就会自动变为质

7、子，同时放出一个电子，这就是-射线的来源。n放出-射线后即衰变为原子序数增加一，而质量数 不变的另一种元素的原子核。例如，前面讲过的31氢放出-射线后衰变为32氦：n31氢 32氦 -n当有一些元素的原子核里的质子过多时， 在一定条件下，原子核内就会有一个质子 自动变为中子，同时放出一个正电子，这 就是+射线的来源。n放出+射线后即衰变为原子序数减去一， 而质量数不变的另一种元素的原子核。例 如：n2211钠 2210氖 +（3）原子核里质子过多（4）原子核能量过高n有一些原子核，由于能量过高，往往把多余的 能量以射线的形式释放出来，这就是射线 的来源。原子核放出射线后，它的原子序数 和质量数

8、都不变，也就是说它们的质子数和中 子数都相同，但它们的一些核性质如半衰期、 射线性质等却不相同。我们用“同质异能核” 来区分这种性质不同的核。例如：n99m43锝 9943锝 n99m43锝叫做 9943锝的“同质异能核”，以m表示。n有一些元素的原子核可以俘获一个外围电子，衰 变为原子序数减去一，而质量数不变的另一种元 素的原子核，其结果与+衰变一样 。例如：n放出X射线5526铁 e- 5525锰n这种衰变叫做电子俘获。被俘获的电子所留下的 空位，由其他外围电子来补充，这就放出X射 线。因此，电子俘获的同位素都能放出X射线。（5）原子核俘获外围电子6027Co238U4.4E9y92234

9、Th24d 90234U2.45E5y 92230Th7.7E4y90226Ra1.62E3y 88222Rn3.82d86218Po3.05分 84214Pb2.68分 82214Bi19.9分 83210Tl1.3分 81210Pb22.2y 82210Bi5d 83206Tl4.2分 81206Pb稳定 80234Pa1.17分9160Ni1。17MeV1。33MeV137Cs0.661MeV137Ba-4、放射性同位素的活度、半衰期n放射性同位素的活度用符号Bq（贝可）表示，1Bq=1次衰变/秒 ，也就是说放射性物质在每秒钟内有1个原子核发生变化。旧的 专用单位是居里，1居里表示放射性

10、物质每秒内有370亿个（即 3.71010个）原子核发生变化。n半衰期即放射性同位素放出射线后，其原子数减少到原来一半 所经过的时间。n例如，钴-60的半衰期是5.27年，就是说经过5.27年后，假设原 有100万个钴-60将剩下50万个，再经过5.27年，还剩25万个， 如此类推。放射性同位素的半衰期有的长达几十亿年，它代表 每一种放射性同位素的特性。5、放射性同位素怎样得到的 从大量的天然矿石中提炼。例如，铀-235、镭-226等 ，但量少，价格昂贵 通过加速器生产。但产量低，费用高。目前主要用来制 备在核反应堆中不易得到的放射性同位素 通过核反应堆生产。不但产量高，而且成本低。目前决 大

11、多数放射性同位素都是用核反应堆生产的。放射些什么n放射性同位素所放出的射线常见的有三种，即 大家非常熟悉的射线、射线、和射线。n射线射线射线镭源铅屏蔽体射线n射线是一种带正电的粒子流，也就是氦原子 核流，因此带两个单位正电量；穿透能力很小 ，用一张纸就可以将它挡住，在空气中也只能 穿行几厘米。但它的电离本领很大，在穿过空 气时能使空气变为导电体。射线n射线是高速运动的电子流。它有两种：一种是我们 常说的电子称- ；另一种是带正电的正电子称+ 。 n射线的穿透力比射线强，它可以穿过一张纸，可 是不太厚的有机玻璃或铝片就可以将它挡住。 射 线也能使空气变成导电体，不过电离能力不及射线射线n射线是一

12、种波长很短、肉眼看不见的电磁波 ，它不带电。射线的性质与X射线很相似， 但射线的能量更高，穿透力更强，要挡住它 ，需要很厚的铅版。但它的电离能力最小。n半衰期：T1/2是指放射性原子核数衰减到原来 数目一半所需的时间。n放射性活度的SI单位：贝可（Bq）表示放射性 核素1秒钟内发生1次衰变，1 Bq=1s-1。n1Ci=3.7 10s-1=3.7 1010 Bq三、工业辐照装置的防护与安全n第一章 概述n第二章 工业辐照装置的安全与防护n第三章 工业辐照电子加速器的安全与防护n第四章 事故案例与经验教训第一章 概述n工业辐照 工业辐照是指利用电离辐射与物质相 互作用产生的物理效应、化学效应和生

13、物效应， 对物质或材料进行加工处理的一种核技术。n工业辐照的用途 工业辐照主要用于医疗用品的 消毒（灭菌）；提高农作物产量、食品质量、食 品储存时间；得到优质的化工产品、新材料或材 料改性；工业三废（废水、废气、固体废弃物） 的处理。n工业辐照通常包括 辐射加工和加速器辐射加工工业辐照所用的辐射源n什么是辐射源 辐射源是指可以通过发射电离辐射或 释放放射性物质而引起辐射的一切物质或实体。n常见的辐射源有哪几类 放射性同位素辐射源、加速器辐 射源、核反应堆等n工业辐照用的辐射源可以分为两大类：n辐射源，包括60Co、137Cs。n加速器辐射源，包括各类加速器、电子束和射线。工业辐照的应用和特点（

14、医疗用品灭菌应用 ）n医疗用品的灭菌消毒 其特点如下：n杀菌均匀彻底n能耗低n无毒物残留n不污染环境n灭菌速度快，可连续作业，适合大规模加工n操作安全，加工易于控制工业辐照的应用和特点（食品保鲜应用 ）n食品保鲜 其特点如下：n节约能源n保鲜能力强n安全卫生n改善食品品质n操作简便，易于实现自动化工业辐照的应用和特点（辐射化工应用 ）n辐射化工 其特点是可以使高分子单体相互聚 合而形成高聚合物；也可以使聚合物分子的主 链发生降解断裂，分子量下降。工业辐照的应用和特点（农业应用）n辐射育种 通过辐照可以使农作物高产、 早熟、增强抗病能力、改善营养品质、作 物变异等n辐射抑制发芽n病虫害的防治工业

15、辐照的应用和特点（环境治理）n环境治理 废气中二氧化硫治理、废 水中的苯酚、氰化物、氯代有机物等 有毒有害污染物的降解治理、固体废 物中污泥和固体垃圾的毒物降解和杀 菌等。第二章 工业辐照装置的安全与防护n工业辐照装置发展n工业辐照装置的组成n工业辐照装置的分类n工业辐照装置的安全与防护工业辐照装置发展n国内外工业辐照装置正在向大型化、专业化、高 度机械化、自动化、标准化、系列化方向发展。n据不完全统计，全世界现有大型工业辐照装置 210多座，总装源量超过7.4x1018Bq(2亿Ci)。n至2006年底，我国设计装源能力30万Ci以上的商 用辐照装置已达107座，总设计装源能力超过1亿 Ci

16、；设计装源能力100万Ci以上的有37座，设计 装源能力400万Ci的有4座，实际装源活度约3600 万Ci。已达国际先进水平。工业辐照装置的组成n工业辐照装置由辐射源、源架及其升降系 统、屏蔽防护系统、辐照产品输送系统、 控制系统、剂量监测及报警系统、通风系 统、贮源水井及水处理系统以及电视监控 系统、辐照产品条形码识别和网络管理系 统。工业辐照装置的分类n参考国际原子能机构安全丛书No.107 射 线和电子束辐照装置的辐射安全及 GB17568-2008 辐照装置设计建造和使 用规范，根据辐照装置设计，尤其是辐 射源的出入口控制和屏蔽，将辐照装置分 成四类：n固定源室湿法贮源辐照装置n固定源室干法贮源辐照装置n自屏蔽式干法贮源辐照装置n水下