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1、核辐射及其危害,辽宁大学 关 伟 教授 博士生导师,目 录,一 核辐射,二 核辐射危害,三 历史重大核泄漏事故,四 日本福岛核泄漏,五,核辐射与核泄漏的防护措施,一.核辐射,（一）概念,放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。 核辐射原理是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。其过程即放射性元素不断地发生衰变反应，变成另外一种物质并放出辐射。,正常情况下，只要人体受到的辐射量不超过一定的标准，就可以认为是安全的。,核辐射标志,（二）放射性元素,1.概念由核电荷数相同的放射性同位素组成的元素叫放射性元素。
2、同一放射系的放射性同位素，在放射出射线时，原子核从不稳定向稳定转化，这叫衰变。自然界中有铀放射系、锕放射系和钍放射系三大天然放射性元素系。分类：放射性元素,人工放射性元素,天然放射性元素,2.天然放射性元素(1)概念：从原子核自发地放射出射线，这种性质叫做放射性。有放射性的天然同位素叫天然放射性元素。它们是钋（Po）、氡（Ru）、钫（Fr）、镭（Ra）、锕（Ac）、钚（Pu ）、钍（Th）、镤（Pa）和铀（U）。 Po放出1个粒子而变成了206 Pb即铅的一种同位素。粒子带有极高的能量，穿透力却很弱，一旦碰到介质后就会迅速释放掉能量。对于人体而言，由于皮肤的存在，所以体外接触粒子并不会有严重后
3、果。但如果摄入体内，则会造成极大的放射性伤害，即急性放射综合症（ARS）。 (2)用途：用作核燃料，如铀235、铀233和钚239。 用作中子源，如钋210-铍中子源、镭226-铍中子源。 用于医疗，如镭或氡用于治疗癌症。人工放射性元素主要用作示踪、辐射和衰变能的利用等。,3.人工放射性元素(1)概念： 人工合成的（如用反应堆生产）有放射性的同位素，叫做人工放射性元素。在一千多种放射性同位素中，绝大部分是人工放射性元素。(2)用途： 金属锝及其合金在低温下是超导体，可用于火箭、计算机和受控热核反应装置中。 钷147是理想的示踪原子，可用作纯放射源，用钷制成的荧光物可用于航标灯,钷也是制作核电池
4、的燃料之一。 钚239可用作核燃料。 其他超铀元素的应用有放射性示踪剂、核热源、核电池和中子源等方面。,（三）三种射线,核辐射主要是、三种射线： 1.射线是氦核，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大。2.射线是电子流，照射皮肤后烧伤明显。这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近，只要辐射源不进入体内，影响不会太大。 3.射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波。辐射和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。宇宙、自然界能产生放射性的物质不少但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤亡。,（四）常用辐射单位,现在核辐射应用最多的物理量是剂量当量，单位：希沃
5、特（Sv） 为了比较不同类型辐射引起的有害效应，在辐射防护中引进了一些系数，当吸收剂量乘上这些修正系数后，就可以用同一尺度来比较不同类型辐射照射所造成的生物效应的严重程度或产生机率，这种修正后的吸收剂量就称为剂量当量。剂量当量的SI单位是焦耳每千克（Jkg-1），称为希沃特（Sievert），符号为Sv。,二.核辐射危害,（一）不同剂量核辐射对人体健康的危害,1.一次小于100毫希沃特(mSv)的辐射，临床上观测不到任何变化，视为对人体无影响。2.一次10002000毫希沃特，可能会引发轻度急性放射病。3.日常生活中，我们坐10小时飞机，相当于接受0.03毫希沃特辐射。4.一天抽一包烟,一年下
6、来受到的剂量在0.5-1 毫希沃特。5.规定职业人员的年剂量最高限值为20毫希沃特,公众的年剂量最高限值为1毫希沃特。6.一次性遭受4000毫希沃特可能会致死。,短时大剂量辐射的医疗反应,（二）核辐射对人体的损伤,急性核辐射损伤,慢性核辐射损伤,胚胎与胎儿的损伤,远期效应,后遗症问题,遗传效应,核辐射对人体的损伤,1.急性核辐射性损伤照射剂量超过1Gy（单位：戈）时可引起急性放射病或局部急性损伤；剂量低于1Gy时，少数人可出现头晕、乏力、食欲下降等轻微症状；剂量在1-10Gy时，出现以造血系统损伤为主；剂量在10-50Gy时，出现以消化道为主症状，若不经治疗，在两周内100%死亡；剂量在50G
7、y以上出现脑损伤为主症状，可在2天死亡。急性损伤多见于核辐射事故。,2.慢性核辐射损伤全身长期超剂量慢性照射，可引起慢性放射性病。局部大剂量照射，可产生局部慢性损伤，如慢性皮肤损伤、造血障碍、白内障等。慢性损伤常见于核辐射工作的职业人群。3.胚胎与胎儿的损伤胚胎和胎儿对辐射比较敏感，在胚胎植入前接触辐射可使死胎率升高；在器官形成期接触，可使胎儿畸形率升高，新生儿死亡率也相应升高。据流行病学调查显示，在胎儿期受照射的儿童中，白血病和某些癌症的发生率较对照组为高。,4.远期效应在中等或大剂量范围内，核辐射致癌已为动物实验和流行病学调查所证实。在受到急慢性照射的人群中，白细胞严重下降，肺癌、甲状腺癌
8、、乳腺癌和骨癌等各种癌症的发生率随照射剂量增加而增高。5.受核辐射污染后的后遗症问题受辐射污染后6个月，会发生的机体变化，包括晶体浑浊、白内障、男性睾丸和女性卵巢受影响导致永久不育、骨髓受损出现造血功能障碍，以及出现各种癌症。6.遗传效应亦会有遗传效应，令生殖细胞基因或染色体发生变异，导致畸胎等问题。,三.历史重大核泄漏事故,1.前苏联切尔诺贝利核电站爆炸1986年4月26日凌晨1时23分，前苏联切尔诺贝利核电站4号反发生爆炸。8吨多强辐射物质混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出。核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。,事故发生20天后，核反应堆中心的
9、温度仍然高达摄氏270度。事故造成致癌死亡人数10倍于联合国作出的官方估计，全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响，27万人因此患上癌症，其中致死9.3万人。,2.前苏联“K19号”核潜艇漏气事故1961年7月4日，苏联海军最富核威慑作用的“K19号”核潜艇在挪威沿岸北大西洋海域举行秘密军事演习时艇身密封装置突然发生漏气现象，反应堆过热，经过抢修，所幸未发生爆炸。,事后几天至数周内，共有8名水兵牺牲，还有14人回国不久后死去。,3.美国加卡平地核事故1970年12月18日加卡平地核事故。在巴纳贝利核实验过程中，美国内华达州加卡平地地下一万吨级当量核装置发生爆炸，实验之后，封闭表面轴的插栓失灵，
10、导致放射性残骸泄漏到空气中。现场6名工作人员受到核辐射。,4.巴西戈亚尼亚铯-137事件在巴西的大城市戈亚尼亚，发生过一起放射性事故，可评判使用放射源的恐怖行动可能发生的后果。,一家私人放射治疗研究所乔迁，将铯-137远距治疗装置留在原地，未通知主管部门。两个清洁工进入该建筑，将源组件从机器的辐射头上拆下来带回家拆卸，造成源盒破裂，产生污染：14人受到过度照射，4人4周内死亡。约112000人接受监测，249人发现受到污染。数百间房屋受到监测，85间发现被污染。,5.捷克斯洛伐克Bohunice核事故1977年，捷克斯洛伐克（现在的斯洛伐克）Jaslovsk Bohunice的Bohunice
11、核电站发生事故。当时，核电站最老的A1反应堆因温度过高导致事故发生，几乎酿成一场大规模环境灾难。,目前，排除污染的工作仍在继续，要到2033年才能彻底结束。,6.美国瀑布市核事故1961年1月3日发生在美国的核事故是最为早期的大型核电站事故之一，当时的蒸汽爆发和熔毁导致1号固定式小功率反应堆的3名工人死亡。这座反应堆位于爱达荷州瀑布市西部大约40英里（约合60公里）的国家反应堆试验站，采用单一大型中央控制棒，现在已经废弃。,在其中一幅照片中，起重机正从安全壳建筑中吊出遭到破坏的反应堆芯。,7.美国三里岛核泄漏1979年3月28日，美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三里岛核反应堆因为机械故障和人为失误造
12、成冷却水和放射性颗粒外逸，至少15万居民被迫撤离，最终造成美国最严重的一次核泄漏事故，但没有人员伤亡报告。,8.前苏联Kyshtym核事故1957年，事故当时造成70-80吨核废料发生爆炸并散播至800平方公里的土地上。9. 英国温德斯格尔核事故1957年10月10日，英国的原子弹燃料基地温德斯格尔工厂由于反应堆心过热，导致燃料起火。导致整个系统完全失去了控制。幸运的是，反应堆没有爆炸。受到的辐射都不怎么严重。,10.图勒核事故1968年1月21日。由于舱内起火，美国一架B-52轰炸机的机组人员被迫作出弃机决定。轰炸机最后撞上格陵兰图勒空军基地附近的海冰，导致所携带的核武器破裂，致使放射性污染
13、物大面积扩散。11.日本东海村JCO公司核临界事故1999年9月30日，日本东海村JCO公司的一座铀转换厂由于人为错误以及严重违背核安全原则，发生了核临界事故。放射性污染仅限于厂区内。,四.日本福岛核泄漏,2011年3月11日，日本发生9.0级大地震，震惊世界。3月12日又传出由于福岛第一核电站的几个机组相继发生爆炸，释放出大量放射性物质，周围居民受到了不同程度辐射的消息。核辐射的阴影立刻笼罩在世人的心头。,（一）核电站工作原理,核电站是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。使核能转变成热能。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电
14、机发电，使机械能转变成电能。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。,原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出23个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。,（二）福岛核电站简介,福岛核电站（Fukushinia Nuclear Power Plant）位于北纬37度25分14秒，东经141度2分，地处日本福岛工业区。,福岛核电站是目前世界最大的核电站之一，由福岛
15、第一核电站、福岛第二核电站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆，属于第二代核电站。,其中福岛一站1号机于1971年3月投入商业运行，二站1号机组于1982年4月投入商业运行。,福岛核电站的核反应堆都是单循环沸水堆，只有一条冷却回路，蒸汽直接从堆芯中产生，推动汽轮机。,（三）核电站事件分类,1.国际核事件分级表（INES）国际上通常采用国际核事件分级表（INES）对核电厂事件进行分级，INES分级表对核事件的分级基于对人和环境、放射性屏障和控制、纵深防御三方面的影响。,国际核事件分级表,INES事件分级的一般准则,2.福岛核泄漏分级3月12日，日本经济产业省原子能安全和保安院宣布
16、：受地震影响，福岛第一核电站的放射性物质泄漏到外部，并将核泄漏事故的等级初步定为4级。由于其后几天发生了反应堆燃料熔毁、向外界泄漏放射性物质的情况，18日，原子能安全和保安院将此次事故的等级从4级提高为5级。4月12日，日本原子能安全与保安院正式作出决定，将福岛第一核电站的核泄漏等级由之前5级，提高到7级。保安院称，将福岛第一核电站的核泄漏等级提高到7级，从广义上说，与前苏联的切尔诺贝利核电站处于同样的等级。但是，福岛第一核电站所释放出的核放射量只有切尔诺贝利核电站的十分之一。,（四）福岛核危机,1.概况：福岛县第一核电站共有6个反应堆，均为沸水堆。其中1、2、3、4号反应堆均受到不同程度的损
17、毁，5、6号反应堆冷却出现问题。,由于四、五、六号反应堆在地震之时就正恰好处于停机检修状态，故反应堆危险相对小一些。,福岛2号机组传出爆炸声，部分工作人员撤离,3.福岛核泄露辐射元素目前，福岛核电站泄漏的是核裂变的常见产物碘131和铯137，目前还没有铀(U)或者钚(Pu)泄漏。碘(I)131的半衰期只有8天，大部分将会一个月内消失。对人体的主要危害是威胁甲状腺致癌。应对措施也较简单，服用碘片，使人体自身的碘含量饱和，不再吸收外界的碘即可。铯(Cs)137的半衰期为30年，不过在体内不会久存，大部分会在一年之内排出。铯137会造成人体造血系统和神经系统损伤。不过对于并非核电站抢修人员的广大公众，高能核辐射的风险是几乎不存在。且250毫希以下的辐射都是尚可接受的，而更高一些的辐射，也能得到治疗。,
