《2021年放射性污染监测.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年放射性污染监测.doc（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 12 章放射性污染监测本章教学目的、要求1. 明白环境放射性的来源及危害；2. 熟识放射性测量试验室；3. 把握放射性监测方法；4. 明白电磁辐射污染监测；本章重点放射性危害、放射性监测本章难点放射性监测方法 本章教学目录12.1 概述12.2 放射性监测方法12.3 电磁辐射污染监测1212.1.1 放射性12.1概述有些原子核是不稳固的，它能自发地有规律地转变其结构转变为另一种原子核，这种现象称为核衰变；在核衰变过程中总是放射出具有肯定动能的带电或不带电的粒子， 即、 和射线，这种性质称为放射性；凡具有自发地放出射线特点的物质称作放射性物质；12.1.2 放射性的来源放射性污染物质来源
2、于自然界和人工制造两个方面；12.1.2.1 自然放射性来源宇宙射线由初级宇宙射线和次级宇宙射线组成；初级宇宙射线是指从外层空间射到地球大气的高能辐射，主要成分为质子 83%89%、粒子 10% 15%及原子序Z3 的轻核和高能电子 1%2%，这种射线能量很高，可达 1020MeV 以上；初级宇宙射线与地球大气层中的原子核相互作用，产生的次级粒子和电磁辐射称为次级宇宙射线；自然放射性同位素自然界中自然放射性核素主要包括以下三个方面：宇宙射线产生的放射线核素； 如 14N n,T12C 反应产生的氚， 14Nn,P12C 反应产生的 14C；自然系列放射性核素；这种系列有三个，即铀系，其母体是2
3、38U；锕系，其母体是 235U；钍系，其母体是 232Th；自然界中单独存在的核素；这类核素约有20 种，如 40K、87Rb、209Bi 等；12.1.2.2 人为放射性核素的来源a. 核试验及航天事故b. 核工业c. 工农业、医学科研等部门对放射性核素的应用d. 放射性矿的开采和利用12.1.3 放射性核素对人体的危害途径：呼吸道吸入、消化道摄入、皮肤或粘膜侵入；其对人体的危害主要是辐射损耗， 辐射引起的电子激发作用和电离作用使机体分子不稳固，导致蛋白质分子键断裂和畸变，破坏对人类新陈代谢有重要意义的酶；辐射不 仅可扰乱和破坏机体细胞组织的正常代谢活动，而且可以直接破坏细胞和组织的结构，
4、对人体产生躯体损耗效应 如白血病、恶性肿瘤、生育力降低、寿命缩短等和遗传损耗效应流产、遗传性死亡和先天畸形等 ；12.2放射性监测方法12.2.1 监测对象和内容监测对象：现场监测，即对放射性物质生产或应用单位内部工作区域所作的监测；个人剂量监测，即对放射性专业工作人员或公众作内照耀和外照耀的剂量监测；环境监测，即对放射性物质生产和应用单位外部环境，包括空气、水体、土壤、生物、固体废物等所作的监测；在环境监测中，主要测定的放射性核素为：放射性核素，即 239Pu、226Ra、222Rn、210Po、222Th、234U、235U 等；放射性核素，即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137C
5、s、131I 和 60Co 等；这些核素在环境中显现的可能性较大，其毒性也较大；对放射性核素详细测量的内容有：放射源强度、半衰期、射线种类及能量；环境和人体中放射性物质含量、放射性强度、空间照耀量或电离辐射剂量；12.2.2 放射性测量试验室放射性测量试验室分为两个部分，一是放射化学试验室；二是放射性计测试验室；12.2.2.1 放射化学试验室放射性样品的处理一般应在放射化学试验室内进行；为得到精确的监测结果和考虑操作安全问题，该试验室内应符合要求；12.2.2.2 放射性计测试验室放射性计测试验室装备有灵敏度高、挑选性和稳固性好的放射性计量仪器和装置；设计试验室时，特殊要考虑放射性本底问题；
6、12.2.3 放射性检测仪器放射性测量仪器检测放射性的基本原理是基于射线与物质间相互作用所产生的各种效应，包括电离、发光、热效应、化学效应和能产生次级粒子的核反应等；最常用的检测器有三类，即电离型检测器、闪耀型检测器和半导体检测器；见表12-1；表 12-1各种常用放射性检测器射线种类检测器特点闪耀检测器正比计数管检测灵敏度低，探测面积大检测效率高，技术要求高半导体检测器本底小，灵敏度高，探测面积小电流电离室测较大放射性活度正比计数管检测效率较高，装置体积较大盖革计数管检测效率较高，装置体积较大闪耀检测器检测效率较低，本底小半导体检测器探测面积小，装置体积小闪耀检测器检测效率高，能量分辩才能强
7、半导体检测器能量分辩才能强，装置体积小12.2.3.1 电离型检测器电离型检测器是利用射线通过气体介质时，使气体发生电离的原理制成的探测器； 该种检测器有电流电离室、正比计数管和盖革计数管GM 管三种；电流电离室是测量由于电离作用而产生的电离电流，适用于测量强放射性；正比计数管和盖革计数管就是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，适于测量弱放射性；以上三种检测器之所以有不同的工作状态和不同的功能，主 要是由于对它们施加的工作电压不同，从而引起电离过程不同；12.2.3.2 闪耀检测器闪耀检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器；它具有一个受带电粒子作用后
8、其内部原子或分子被激发而发射光子的闪耀体；当射线照在闪光体上时，便发射出荧光 光子，并且利用光导和反光材料等将大部分光子收集在光电倍增管的光阴极上；光子在 灵敏阴极上打出光电子，经过倍增放大后在阳极上产生电压脉冲，此脉冲仍是很小的， 需再经电子线路放大和处理后记录下来；闪耀体的材料可用 ZnS、NaI、蒽、芪等无机和有机物质；探测粒子时，通常用ZnS 粉末；探测射线时，可选用密度大、能量转化率高、可做成体积较大且透亮的NaITI 晶体；蒽等有机材料发光连续时间短， 可用于高速计数和测量寿命短的核素的半衰期；闪耀检测器具有高灵敏度和高计数率的优点；被广泛应用于测量、辐射强度；12.2.3.3 半
9、导体检测器半导体检测器的工作原理与电离型检测器相像，但其检测元件是固态半导体；当放 射性粒子射入这种元件后，产生电子 空穴对，电子和空穴受外加电场的作用，分别向两极运动，并被电极所收集，从而产生脉冲电流，再经放大后，由多道分析器或计数器 记录；12.2.4 放射性监测方法环境放射性监测方法有定期监测和连续监测；定期监测的一般步骤是采样、样品预处理、样品总放射性或放射性核素的测定；连续监测是在现场安装放射性自动监测仪器，实现采样、预处理和测定自动化；对环境样品进行放射性测量和对非放射性环境样品监测过程一样，也是经过样品采集、样品前处理和挑选相宜方法、仪器测定三个过程；12.2.4.1 样品采集(
10、1) 放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和湿沉降物，主要来源于大气层核爆炸所产生的放射性尘埃， 小部分来源于人工放射性微粒；对于放射性干沉降物样品可用水盘法、粘纸法、高罐法采集；湿沉降物系指随雨 雪降落的沉降物，其采集方法除上述方法外，常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器；(2) 放射性气溶胶的采集这种样品的采集常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同；(3) 其他类型样品的采集对于水体、土壤、生物样品的采集、制备和储存方法与非放射性样品所用的方法没有大的差别；12.2.4.2 样品预处理预处理的目的是将样品处理成适于测量的状态，将样品的欲测核素转变成适于测量的形状并进行浓集
11、，以及去除干扰核素；(1) 衰变法采样后，将其放置一段时间，让样品中一些寿命短的非待测核素衰变除去，然后再进行放射性测量；(2) 共沉淀法用一般化学沉淀法分别环境样品中的放射性核素， 因核素含量很低， 达不到溶度积， 故不能达到分别目的， 但假如加入毫克数量级与欲分别放射性核素性质相近的非放射性元素载体，就由于二者之间同晶共沉淀或吸附共沉淀作用， 载体将放射性核素载带下来，达到分别和富集的目的；例如，用59Co 作载体，就与 60Co 发生同晶共沉淀；这种富集分别方法具有简便，试验条件简单满意等优点；(3) 灰化法对蒸干的水样或固体样品，可在瓷坩埚内于500马弗炉中灰化，冷却后称重，再转入测量
12、盘中铺成薄层检测其放射性；(4) 电化学法该方法是通过电解将放射性核素沉积在阴极上，或以氧化物形式沉积在阳极上；如 Ag+、Bi 2+、Pb2+等可以金属形式沉积在阴极； Pb2+、Co2+可以氧化物的形式沉积在阳极；其优点是分别核素的纯度高；假如将放射性核素沉积在惰性金属片电极上，可直接进行放射性测量；如将其沉积在惰性金属丝电极上，可先将沉积物溶出，再制备成样品源；(5) 其它预处理方法蒸馏法、有机溶剂溶解法、溶剂萃取法、离子交换法的原理和操作与非放射物质无本质区分；12.2.4.3 环境中放射性监测(1) 水样的总 放射性活度的测定水体中常见辐射 粒子的核素有 226Ra、222Rn 及其
13、衰变产物等；目前公认的水样总放射性浓度是 0.1Bq/L ，当大于此值时，就应对放射 粒子的核素进行鉴定和测量， 确定主要的放射性核素，判定水质污染情形；方法是：取肯定体积水样，过滤除去固体物质，滤液加硫酸酸化，蒸发至干，在不超过 350温度下灰化；将灰化后的样品移入测量盘中并铺成匀称薄层，用闪耀检测器测量；在测量样品之前，先测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品；测定标准样品的目的是确定探测器的计数效率， 以运算样品源的相对放射性活度， 即比放射性活度；标准源最好是欲测核素，并且二者强度相差不大；假如没有相同核素的标准源，可选用 放射同一种粒子而能量相近的其他核素； 测量总 放射性活度的标
14、准源常挑选硝酸铀酰；水样的总 比放射性活度 Q用下式运算：Q=nc-nb/nsV式中： Q比放射性活度 Bq/L ；nc用闪耀检测器测量水样得到的计数率 计数 min ； nb空测量盘的本底计数率 计数 min；ns依据标准源的活度计数率运算出的检测器的计数率计数 Bq.min ；V所取水样体积 L ；(2) 水样的总 放射性活度测量水样总 放射性活度测量步骤基本上与总放射性活度测量相同， 但检测器用低本底的盖革计数管，且以含 40K 的化合物作标准源；水样中的 射线常来自 40K 、90Sr、129I 等核素的衰变，其目前公认的安全水平为 lBq/L ；40K 标准源可用自然钾的化合物 如氯化钾 制备；(3) 土壤中总 、放射性活度的测量在采样点选定的范畴内，沿直线每隔肯定距离采集一份土壤样品，共采集45 份；采样时用取土器或小刀取 1010cm2、深 1cm 的表土；除去土壤中的石块、草类等杂物， 在试验室内晾干或烘干，移至洁净的平板上压碎，铺成12cm 厚方块，用四分法反复缩分，直到剩余 200-300g 土样，再于 500灼烧，待冷却后研细、过筛备用；称取适量制备好的土样放于测量盘中， 铺成匀称的样品层， 用相应的探测器分别测量和 比放射性活度 测 放射性的样品层应厚于测 放射性的样品层 ；比放射性活度 Q和 比放射性活度 Q分别用以下两式运算：Q=nc
