上海放射污染上岗证培训

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1、1,建筑室内放射污染控制与检测 GB 50325-2010国家标准内容讲解 （上岗培训讲稿） 王 喜 元 2012. 7. 1,2,内容：1、放射性基础知识、什么是放射性？什么是天然放射性？什么是人工放射性？、物质的放射现象有什么规律？、放射性与射线关系？有哪几种射线？射线有什么性质？衰变能的宏观表现？ 等2、“规范”GB 50325-2010有关内容（重点）(补充“民用建筑防氡技术规程”部分内容及“中国室内氡研究”部分研究成果）3、熟悉常用仪器性能4、工作中实际问题的处理参考书：从核弹到核电核能中国,3,一、民用建筑室内环境检测涉及的放射性知识 （按高中大一 数理水平掌握？） 1、天然放射性

2、的偶然发现 及天然放射性的一般属性 （以往多数学员能够很好理解； 参考书：从核弹到核电核能中国第一章，第三章）,4,放射性（核现象）的发现一口气打开（微观世界）三扇大门：原子核 原子 分子。 能穿透人身的是什么东西？肉眼看不见的射线。射线天然放射性 。 威尔姆 康拉德 伦琴， 德国物理学家。（电子管产生后）1895年11月8日，伦琴在进行电子管加压实验时第一次注意到某种射线（阴极射线）产生，他称它为X射线，并用X射线拍摄了著名解剖学教授克利克尔一只手的照片（下页图）。这是人类第一次发现“穿透性射线”，它能穿透普通光线所不能穿透的某些材料（下页图片）。1901年诺贝尔奖第一次颁发，伦琴由于这一发

3、现而获得了这一年的诺贝尔物理学奖。1896.2 贝科勒尔的天然放射性发现（从神秘的x 射线开始）又掀开了认识微观世界的新的一页。,5,6,、卢瑟福发现并提出了原子的有核结构模型（下页）1909年，卢瑟福发现，在重金属薄片中粒子的散射一般是微小的，约一度左右，同时发现了反散射现象（下页图） 。“除非你承认这种体系，即原子质量的大部分集中成微小的核，否则你就怎么也不可能得到那种数量级的散射。原子具有一个带电的微小而重的中心。”原子的大小在10-8厘米量级，即小数点后七个零（0.00000001厘米），原子核大小在10-13厘米量级（即小数点后12个零）。这样小的东西，按我们生活范围的尺度比，简直难

4、以想象（在一根头发丝粗细的横断面上，竟能排下数以十万计的、有一定结构的原子），那可真是微观世界。原子核比原子小约10万倍，比方说，如果原子象一个大型商场大厅那样大的话，那么，原子核充其量不过象一颗小米粒那样大小。可见，原子空间是多么的“空洞无物”，然而，整个原子重量的千分之九百九十九以上集中在那个小米粒上（核外电子的质量仅为质子或中子质量的一千八百四十分之一）。,7,2、放射性原子核衰变射线 、三种射线三种粒子三种衰变 （卢瑟福的实验）（1903）,8,衰变（ 射线、粒子）：两个质子和两个中子牢固地结合成一团，从核里跑出来，带2份正电。例如，238U92放射的粒子带有能量4.1Mev 等（这对

5、于一个微观粒子来说是个很大的数字！）。原来的母核放射后，核中的质子数减少2，变成另一种核（234Ra90），叫衰变子体。 衰变（射线、 粒子）：从核里跑出一个电子。跑出来的电子带1份负电，也带有能量，例如，40K放射的粒子，最大能量为1.46Mev，原来母核在放射后，核中的质子数增加1，中子数减少1，所以衰变产物的原子序数增加1，成为氩 40Ar。 衰变（射线光子）：从核里放射出来的粒子不带电荷。例如，40K在放射粒子时，还会放射出能量为1.46Mev的光子。 U238，U235，Th232等在一连串衰变中，也会放射光子（射线）,9, 核衰变随时间变化规律及“半衰期”： 凡不稳定的核，发生衰变

6、的快慢不同。为了表示衰变的快慢不同，经常采用概念“半衰期”，它的意思是：某种核由于衰变而数量减少到一半所需要的时间。 例如： 铀 U238的半衰期是45亿年(4.5109)。 铀 U235的半衰期是7亿年（7.1108年)。 铀 U234的半衰期是2.5万年(2.48105年)。 钍 Th232的半衰期是140亿年（1.391010年) 。 钾 K40的半衰期是13亿年(1.31109年)。 铷 Rb87的半衰期是500亿年。 钚 Pu239的半衰期是24,000年。 氚 H3的半衰期是12.26年，钋 Po210130d等等。 （衰变随时间变化的指数规律，下页）,10,一般说来，放射性原子核

7、数随时间衰变而减少，呈现规律性，可以用下面一个指数式表示：,N = N0 et ,衰变随时间变化的指数规律：,11,式中：N t 时刻的原子核数， N0 开始时刻的原子数， 衰变常数，可以表示衰变的快慢（ 大，衰变快； 小，衰变慢。与半衰期的作用一样）。 从这个式子可以看出，时间越长，留下来未衰变的原子核数越少，呈自然指数下降的规律。 如果令N = N0 /2（即衰减一半），代入上式，那么，可以求出： T1/2（半衰期）=ln2 / ,12,并且，可以从N = N0 et 式求出单位时间里由于衰变原子核的减少数量（即衰变率，即单位时间里的衰变数 ）：,= N0e （t） ,利用此式，通过测量放

8、射性衰变率（ ）可以求出衰变常数（或者半衰期 T，回避了对N及N0的测量。下页例）。,13,例：利用测定不同时间的衰变率求半衰期：例：某放射性物质现在（t1=0）测得1h内的衰变数为100个， 2天后测得1h内的衰变数为20个/h（ t2 =2 ），求半衰期。按题意：(dN/dt)1 = 100个 / h；2天后测得1h内的衰变数为20个/h（ t2 =2 ），即：(dN/dt)2 = 20个 / h。将t1 = 0， t2 =2（天）一并代入下式：(dN/dt)1 / (dN/dt)2 = e（0 -2）= e （2） = 5 ；即： 2 = ln5 = ln5 /2； 已知： T（半衰期）

9、= ln2 / 将 ln5 1.61 ，ln20.69，代入，可以求出：T = 0.86 d = 20.6 h。（ 射线的穿透性见下页）,14, 、射线的穿透性： 射线的穿透能力比射线强的多，比射线的穿透能力更强。,射线的穿透力,15, 、衰变能核衰变过程中释放出的能量。 （增加内容 从核弹到核电核能中国第三章，） 原子核在衰变（、）过程中放射出的粒子呈高速运动，均带有一定能量，与周围物质发生作用（弹性碰撞、电离生物、光电等）后，停止下来（甚至被吸收、消失），动能转化为热能。虽然单个粒子的能量很小（KevMev量级）转化的热能也很小，但数量巨大的原子核持续衰变的放射性强度和释放出的各种粒子可以

10、转化的能量总和就十分可观，宏观表现有： 1、衰变能宏观表现之一：加热了地球。正是由于45亿年来，地球上的放射性同位素的不停衰变，地球才有今天（表面温暖宜人，内部执热高温地震、火山、地热等）。 同位素：包含有相同质子数但包含不同中子数的一类原子核称为同位素。已经发现的各种各样原子核（同位素）总共有1400多种。例如铀（U），核中都含有92个质子，所以它的原子序数是92，但是，它的核中所含有的中子数可以很不相同，单单铀的同位素就有十几种。在这1400多种原子核中，只有300种是稳定的，即使你把它冷到零下多少度，或者放在几千度的火中烧，它也无动于衷。我们呼吸的氧气，它的原子量是16，核中包含8个质子

11、和8个中子，就是十分稳定的。但是，另外的1100种原子核是不稳定的。,16,2、衰变能宏观表现之二：核电站停堆后的燃料棒（铯-137、锶-90等、衰变，单Cs-137的半衰期30年，还有其它短寿命同位素如下页）强辐射和高温（衰变能）使得人无法靠近。（据日本计划：日本福岛核电站的最后处理估计要30年后才能完成；切尔诺贝利核电站至今还是石棺封状）。,17,18,几种天然放射性同位素（兰）及裂变产物（红）的半衰期,19,（5）、铀 U238（镭-Ra226） 、钍Th232（镭 Ra224） 的衰变产生多种射线和氡气，钾K40的（）衰变： 1、 U238的衰变过程如下（要记住兰字部分）： 铀-U23

12、8- 镭-Ra226-氡-Rn222（3.82d，）- 钋-Po218（3.05m，） - 。 2、 钍Th232 的衰变过程如下（要记住兰字部分）： 钍Th232 镭Ra228锕 Ac228 钍Th228 镭 Ra224 Rn220（54.5s，） 钋Po216 （0.158s，） 3、钾K40 的衰变过程如下： 钾 K 40（） Ca 40 （钙）。,20,天然铀的成分（引自古雪夫手册）,21,土壤是由岩石风化而形成的，一般岩石有万分之零点几的铀（同时也有镭，钍、钾等），所以，土壤里也就不能逃脱铀等的“天然污染”。同样，凡是由岩石材料制造的东西，例如，水泥、砖、混凝土、砌块、加气混凝土、地

13、板砖、卫生陶瓷和石灰等，也就无一例外的含有铀、镭，钍、钾等。 提炼铀比黄金还要难（现在普遍使用气体扩散法，下页）。 铀用于原子弹，必须将U235浓缩到90左右。,22,浓缩铀U235气体扩散法（以下为知识性内容，不要求掌握）： U235只是混在大量U238中的微量“杂质”。从化学性质以及原子质量上讲，它同U238简直像一对双胞胎，差别极小，很难分开。 气体扩散法（利用U235与U238的原子量微笑差别）的特点是：先把金属铀转变为铀的氟化物UF6气体，使之向一个方向扩散（离心机） ，由于U238F6的分子量比U235F6的大一点（大三个原子质量单位），所以两种分子的扩散速度多少有些差别，正是这些

14、不显眼的差别，随着分子扩散距离的逐渐拉长，使轻一点的分子和重一点的分子间距离逐渐拉开：跑在前面的自然是U235F6 分子，后面的是U238F6 分子，然后，对U235F6和U238F6 分子分别收集起来，还原为铀金属，U235就从U238中分离出来，浓度大大提高。含U235更少了的U铀叫做“贫化铀”。 一般的核扩散生产中，每生产一吨U235，就会产生出约300吨贫化铀。 （今 伊朗）,23,二、 GB 50325国家标准中涉及放射性污染控制的内容（记住）： 、无机非金属建筑材料和装修材料的放射性测量与控制（内、外照射，氡析出率）； 、土壤氡放射性测量与污染控制（简要）； 、空气氡的放射性测量与污染控制。 (补充“民用建筑防氡技术规程”部分内容及“中国室内氡研究”部分研究成果） 以下按“规范”的内容顺序逐一解释。23,24,“规范”第2章 （2.1.4 、2.1.5 、2.1.6条，6.0.4条） （要明白定义） 关于：内、外照射； 内、外照射指数； 放射性活度； 材料的放射性比活度； 贝克（ Bq）的含义； 氡 Rn222、氡Rn220等的概念。,