注冊核安全考試培訓材料(綜合知識第二章)

1、1核能和核技術應用核能和核技術應用2010.092010.09清華大學工程物理系清華大學工程物理系輻射防護與環(huán)境保護研究室輻射防護與環(huán)境保護研究室桂立明桂立明 010-83186149010-2011.04核安全綜合知識核安全綜合知識第二章第二章 考試要求考試要求熟悉熟悉輻射源的種類。輻射源的種類。了解了解放射性同位素的基本特性。放射性同位素的基本特性。了解了解反應堆和加速器生產(chǎn)同位素的基本知識。反應堆和加速器生產(chǎn)同位素的基本知識。了解了解放射性同位素在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品加工等行業(yè)的應用。放射性同位素在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品加工等行業(yè)的應用。熟悉熟悉放射性同位素在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品加工

2、等行業(yè)的應用放射性同位素在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品加工等行業(yè)的應用 中的輻射安全問題。中的輻射安全問題。了解了解輻射產(chǎn)生器輻射產(chǎn)生器/設施的應用。設施的應用。熟悉熟悉輻射產(chǎn)生器輻射產(chǎn)生器/設施在應用中的核與輻射安全問題。設施在應用中的核與輻射安全問題。了解了解與核燃料循環(huán)設施有關的基本知識。與核燃料循環(huán)設施有關的基本知識。熟悉熟悉核燃料循環(huán)設施核與輻射安全方面的主要問題。核燃料循環(huán)設施核與輻射安全方面的主要問題。 2目錄目錄2.1 2.1 輻射源種類輻射源種類 2.2 2.2 反應堆和加速器生產(chǎn)放射性同位素基本知識反應堆和加速器生產(chǎn)放射性同位素基本知識 2.3 2.3 放射性同位素在醫(yī)學、工業(yè)、

3、農(nóng)業(yè)、食品加工等行業(yè)的應用放射性同位素在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工等行業(yè)的應用 2.42.4 放射性同位素應用中的輻射安全問題放射性同位素應用中的輻射安全問題 2.5 2.5 射線裝置在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的應用射線裝置在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的應用2.6 2.6 射線裝置應用中的輻射安全問題射線裝置應用中的輻射安全問題2.7 2.7 核燃料循環(huán)設施核燃料循環(huán)設施2.8 2.8 核動力廠和其他反應堆核動力廠和其他反應堆 2.9 2.9 核動力廠和其他反應堆的安全問題核動力廠和其他反應堆的安全問題 32.1 2.1 輻射源種類輻射源種類 一、天然輻射源 宇宙射線 宇生放射性核素 原生放射性核素

4、 二、人工輻射源 核設施 反應堆輻射源，輻射源 ：瞬發(fā)、緩發(fā)、其他(俘獲、n非彈散激發(fā))射線 中子源：瞬發(fā)(2-3/fi,2MeV,峰值約0.8MeV，1012-1015n/s.cm2)、緩發(fā)中子(0.0158 /fi，能量較低)核燃料循環(huán)設施 ，核燃料循環(huán)設施包括核燃料生產(chǎn)、加工、貯存和后處理設施等。后處理主要內(nèi)容有：（1）除掉裂變產(chǎn)物；（2）回收未燃燒的燃料；（3）回收生成的可裂變物質(zhì)（如钚）等。 4人工輻射源 l密封源 ，放射源 ：放射源主要用于煙霧報警器、靜電消除器和放射性避雷器等的離子發(fā)生器。常用的放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。放射

5、源 ：低能光子源 ：放射源 ：中子源 ：5核技術應用核技術應用 靜電消除源6常用源7皮科敷貼器源8常用低能光子源9鈹窗低能光子源10常用137Cs源11常用中子源12人工輻射源人工輻射源 l非密封源 ，工作場所分級 ：甲、乙、丙三個等級 放射性核素毒性分組 ：放射性核素毒性分組詳見（GB188712002）附錄D。 l射線裝置 ，射線機 ：射線機的種類很多，如診斷射線機、治療射線機、工業(yè)探傷射線機、射線分析儀等。 加速器 ：利用電磁場使帶電粒子（如電子、質(zhì)子、氘核及重離子等）獲得高能量的裝置。按能量區(qū)分，有高能、中能和低能加速器。主要討論低能加速器輻射源。韌致輻射、中子、感生放射性。產(chǎn)生的輻射

6、有瞬發(fā)輻射和緩發(fā)輻射 。中子發(fā)生器 ：利用直流電壓，能量在1MeV以下，通過（d，n）反應產(chǎn)生快中子的小型加速器。中子發(fā)生器加速離子的能量不高，多數(shù)在400KeV以下，也有的到600 KeV。它的電源電流容量較大，一般能達到毫安數(shù)量級，高的可達數(shù)十毫安。利用D（d，n）3He和T（d，n）4He反應獲得2.5MeV和14MeV能量的單能中子。強流中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額可達到10121014n/s。 132.2 反應堆和加速器生產(chǎn)放射性反應堆和加速器生產(chǎn)放射性同位素基本知識同位素基本知識 1.基本原理， 2.反應堆生產(chǎn)放射性同位素的產(chǎn)額， 3.輻照同位素過程中的輻射防護，輻照同位素操作過程中必須采

7、取一系列安全措施。其中包括：輻照同位素操作過程中必須采取一系列安全措施。其中包括：必須使用遠距離操作系統(tǒng)（如機械手）從反應堆的輻照管道（或輻照室）提取同位素的樣必須使用遠距離操作系統(tǒng)（如機械手）從反應堆的輻照管道（或輻照室）提取同位素的樣品盒，操作系統(tǒng)必須安全、可靠；品盒，操作系統(tǒng)必須安全、可靠； 不管是用機械的、氣動的還是用液壓的方法，從輻照管道（或輻照室）內(nèi)提取輻照樣品時，不管是用機械的、氣動的還是用液壓的方法，從輻照管道（或輻照室）內(nèi)提取輻照樣品時，都不應損壞樣品盒，使放射性物質(zhì)逸出；都不應損壞樣品盒，使放射性物質(zhì)逸出； 從堆內(nèi)提取的樣品盒，在運輸過程中應有監(jiān)測儀器進行監(jiān)測；從堆內(nèi)提取的

8、樣品盒，在運輸過程中應有監(jiān)測儀器進行監(jiān)測；樣品盒應嚴格密封，特別是對于那些容易泄漏的氣態(tài)或揮發(fā)性的同位素，如樣品盒應嚴格密封，特別是對于那些容易泄漏的氣態(tài)或揮發(fā)性的同位素，如3H和和 131I的樣品的樣品盒，對其密封性必須進行嚴格的檢查，必要時要采用雙層密封；盒，對其密封性必須進行嚴格的檢查，必要時要采用雙層密封；對于有腐蝕性的靶材，必須選用耐腐蝕性的樣品盒。如生產(chǎn)對于有腐蝕性的靶材，必須選用耐腐蝕性的樣品盒。如生產(chǎn)203Hg時，由于汞能腐蝕金屬，時，由于汞能腐蝕金屬，它的泄漏會直接影響反應堆的安全，必須予以充分重視；它的泄漏會直接影響反應堆的安全，必須予以充分重視；選擇靶材時，必須全面考慮在

9、受輻照后，其物理、化學性能的變化。如由于輻照分解、氣選擇靶材時，必須全面考慮在受輻照后，其物理、化學性能的變化。如由于輻照分解、氣體析出等引起樣品盒內(nèi)溫度、壓力的變化。在輻照時樣品盒的爆炸將直接影響反應堆的安體析出等引起樣品盒內(nèi)溫度、壓力的變化。在輻照時樣品盒的爆炸將直接影響反應堆的安全；全； 樣品盒的結(jié)構形式及機械強度應便于提取和運輸；樣品盒的結(jié)構形式及機械強度應便于提取和運輸；(1)在輻照管道（或輻照室）的排風管或其它適當?shù)奈恢蒙蠎O置連續(xù)工作的放射性氣體或微在輻照管道（或輻照室）的排風管或其它適當?shù)奈恢蒙蠎O置連續(xù)工作的放射性氣體或微塵的監(jiān)測裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)樣品盒的泄漏，并采取適當?shù)?/p>

10、安全措施。塵的監(jiān)測裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)樣品盒的泄漏，并采取適當?shù)陌踩胧?14一、反應堆生產(chǎn)放射性同位素一、反應堆生產(chǎn)放射性同位素 二、加速器生產(chǎn)放射性同位素二、加速器生產(chǎn)放射性同位素1.基本原理2.放射性藥物生產(chǎn)過程 3.加速器生產(chǎn)放射性同位素的特點l 加速器生產(chǎn)的放射性同位素與反應堆生產(chǎn)的放射性同位素相比，具有以下一些加速器生產(chǎn)的放射性同位素與反應堆生產(chǎn)的放射性同位素相比，具有以下一些特點：特點：（1）反應堆中主要用（）反應堆中主要用（n，）反應生產(chǎn)同位素，所生成的同位素與靶材料一般）反應生產(chǎn)同位素，所生成的同位素與靶材料一般是同一元素。加速器用（是同一元素。加速器用（p，n）、（）、（

11、d，n）、（）、（，n）等反應生產(chǎn)同位素，）等反應生產(chǎn)同位素，所生產(chǎn)的放射性同位素與靶材料元素一般不相同，故易于化學分離，可進行無所生產(chǎn)的放射性同位素與靶材料元素一般不相同，故易于化學分離，可進行無載體同位素的生產(chǎn)，從而獲得高純度、高比度放射性同位素。載體同位素的生產(chǎn)，從而獲得高純度、高比度放射性同位素。（2）加速器生產(chǎn)的同位素都是缺中子同位素，衰變時大多是電子俘獲（）加速器生產(chǎn)的同位素都是缺中子同位素，衰變時大多是電子俘獲（EC）或）或發(fā)射正電子（發(fā)射正電子（+），不發(fā)射其它帶電粒子（），不發(fā)射其它帶電粒子（、等），所以可用等），所以可用相機或正電相機或正電子發(fā)射計算機斷層掃描（子發(fā)射計算機

12、斷層掃描（PET）進行醫(yī)學診斷，病人所受的劑量小。例如甲狀）進行醫(yī)學診斷，病人所受的劑量小。例如甲狀腺診斷采用加速器生產(chǎn)的腺診斷采用加速器生產(chǎn)的I23I，病人所受的劑量只有用反應堆生產(chǎn)的，病人所受的劑量只有用反應堆生產(chǎn)的131I的的1%。（3）構成生物機體的主要元素）構成生物機體的主要元素C、N、O的（的（n，）反應截面很小，用反應堆不）反應截面很小，用反應堆不能有效地生產(chǎn)臨床診斷上很需要的這類同位素，而用小型回旋加速器很容易制能有效地生產(chǎn)臨床診斷上很需要的這類同位素，而用小型回旋加速器很容易制備備11C、13N、15O等短壽命同位素，并可設置在醫(yī)院內(nèi)就近使用，十分方便。等短壽命同位素，并可設

13、置在醫(yī)院內(nèi)就近使用，十分方便。（4）加速器操作簡單，可以隨時啟動或停機，工作安全，檢查維修方便，工作）加速器操作簡單，可以隨時啟動或停機，工作安全，檢查維修方便，工作中放射性污染的危險性小。中放射性污染的危險性小。 152.3 放射性同位素在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、放射性同位素在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工等行業(yè)的應用食品加工等行業(yè)的應用 放射性藥物影像診斷 ，l照相機 l發(fā)射型計算機斷層掃描儀（ECT） l正電子發(fā)射計算機斷層掃描儀（PET） l骨密度儀 放射源治療l近距離治療 l遠距治療 體外放射免疫分析 16放射性同位素在醫(yī)學上的應用放射性同位素在醫(yī)學上的應用 放射性同位素在工業(yè)上的應用放射性同

14、位素在工業(yè)上的應用 核儀表 l核子秤 l料位計 l測厚儀 l核子濕度密度儀 放射性測井 射線照相（探傷）機 其它應用 l通過輻射接枝交聯(lián)技術進行改性，得到新的高分子化合物； l利用放射性同位素210Po、238Pu等制作的放射性靜電消除器，具有結(jié)構簡單、安裝容易、使用方便和不用電等優(yōu)點；l利用放射性同位素發(fā)出的射線使空氣電離，中和靜電而達到消除靜電的目的，可清除唱片、幻燈片、照相底片、攝影鏡頭等上的灰塵。1718反散射核子儀反散射核子儀探測器探測器源源被測材料被測材料開關開關反散射核子儀示意圖反散射核子儀示意圖一般由一般由90Sr和和85Kr等發(fā)射等發(fā)射 粒子粒子 探測器安裝在輻射源同一側(cè)，探

15、測反射回的射線量。探測器安裝在輻射源同一側(cè)，探測反射回的射線量。19反散射式核子儀（續(xù)）反散射式核子儀（續(xù)）20密度計密度計 探測器探測穿過被檢測物質(zhì)射線的多少，探測器探測穿過被檢測物質(zhì)射線的多少，一般采用一般采用GBq級的級的137Cs放射源放射源 探測器探測器物質(zhì)流向物質(zhì)流向開關控制開關控制屏蔽屏蔽源源開關（開）開關（開）21密度測量儀密度測量儀 Density Gauges22 傳送帶稱重計傳送帶稱重計放射源放射源探測器探測器傳送帶上的物品傳送帶上的物品傳送帶傳送帶23傳送帶稱重計傳送帶稱重計24料位計料位計 通常用一個或多個探測器和二次儀表作開通常用一個或多個探測器和二次儀表作開關，來

16、控制料箱或料斗中料位高低，大、關，來控制料箱或料斗中料位高低，大、厚壁容器可使用厚壁容器可使用GBq級的級的 60Co 放射源。放射源。高位探測器高位探測器低位探測器低位探測器25濕度濕度/密度計密度計密度測量：將位于源棒末端的密度測量：將位于源棒末端的源源(137Cs) 從屏蔽室從屏蔽室推入待測物質(zhì)中進行測量。推入待測物質(zhì)中進行測量。濕度濕度/密度計密度計nn 濕度測量：儀器里中子源濕度測量：儀器里中子源(通通常為常為 241Am-Be)通過中子散通過中子散射測定濕度。射測定濕度。探測器探測器nn 26濕度濕度/密度計（續(xù)）密度計（續(xù)）一個便攜式一個便攜式濕度濕度/密度計密度計放射性同位素在

17、農(nóng)業(yè)上的應用放射性同位素在農(nóng)業(yè)上的應用 l進行輻射育種的輻射可以是射線、射線和中子，用得最多的是60Co源。射線和射線輻照時，一般使用的劑量范圍為1.31023.5102Gy；對于中子輻照，一般使用的劑量范圍為 10101013n/cm2。 農(nóng)藥、化肥示蹤 農(nóng)副產(chǎn)品的輻照保鮮l輻照保鮮用源主要為60Co，活度3.71014Bq（1萬Ci）以上。 刺激生物體生長 放射性同位素在食品加工中的應用 放射性同位素在食品加工中主要用于滅菌保鮮。 輻照過的酒可提高醇香度，相當于放置幾年或幾十年。 用放射性同位素輻照過的豬肉，保鮮期延長而味道不變。27輻射育種輻射育種 放射源和輻照劑量的選擇、控制 l在使用

18、放射性同位素和放射源進行醫(yī)學診斷和治療時，要選擇合適的放射源，制定合理的照射方案，仔細計算所需的照射劑量，防止病人接受過量照射。 對注射放射性藥物的病人的管理 l設立注射放射性藥物后的病人專用候診室，病人必須在專用候診室候診，不得隨意走動，病人家屬和慰問者盡量遠離患者，避免不必要的照射。也還應避免病人之間相互影響。對接受了131I治療的患者，其體內(nèi)的放射性活度降至低于400 MBq 之前不得出院。 放射源使用和貯存的安全 2.4 放射性同位素應用中的放射性同位素應用中的輻射安全問題輻射安全問題 放射性同位素在醫(yī)學應用中的輻射安全問題放射性同位素在醫(yī)學應用中的輻射安全問題 28放射性同位素在醫(yī)學

19、應用中的輻射安全問題放射性同位素在醫(yī)學應用中的輻射安全問題 l 放射性廢水除了操作工藝中可能產(chǎn)生少量放射性廢水外，還有清洗器皿、工具等的廢水，以及病人排泄物，一般采用衰變池或容器貯存衰變方法，經(jīng)檢測達標后排放。 l 放射性藥物的制備、分裝等，在密閉的手套箱或通風柜中進行操作。通風柜操作口的風速和通風管道的高度等應滿足規(guī)定要求，必要時通風系統(tǒng)加高效過濾器。 對工作人員、患者和公眾的防護l 射線遠距治療機對病人進行照射時，除接受治療的患者外，治療室內(nèi)不應有其他人員。治療室必須與控制室分開。設計屏蔽厚度時應使相鄰及附近地區(qū)的工作人員和居民所受的照射低于國家規(guī)定的限值。 輻射監(jiān)測l 對放射性工作人員應

20、進行個人劑量監(jiān)測并建立個人劑量檔案。l 每次照射完后，應用劑量儀檢查治療室內(nèi)的輻射水平，以判斷源是否回到安全貯存位置，以免發(fā)生意外。 29放射性廢物（源）的處理處置放射性廢物（源）的處理處置 放射性同位素在工業(yè)應用中的輻射安全問題放射性同位素在工業(yè)應用中的輻射安全問題 l 設計防護容器時，保護和操縱機構要靈活、可靠，要保證在使用過程中放射源不會松脫，更不能掉出來。既要使放射源便于安裝、更換，又要使無關人員無法打開。l 對輻射源防護容器，要在設計的最大裝源量條件下，對防護容器的防護性能進行檢驗，確保符合國家標準。不符合安全性能要求的不應出廠。 生產(chǎn)線核儀表安裝、使用、維修和儲存中的輻射安全生產(chǎn)線

21、核儀表安裝、使用、維修和儲存中的輻射安全 l 應選擇合適的安裝地點，使射線束避開人員停留和經(jīng)常經(jīng)過的區(qū)域。源與工作人員的距離應大于0.5m并便于安裝、拆卸和檢修。安裝工作完成后，要檢測放射源周圍的輻射劑量情況，如劑量過高，要采取必要的防護措施。l 儀表要經(jīng)常維護，檢查源的密封性，檢查控制和安全保護系統(tǒng)的可靠性等。需在源附近長時間檢修時，應將源鎖在安全位置，必要時，可將源移至其它防護容器內(nèi)暫時貯存。l 放射源不再使用時，要存放在源庫中，加強安全保衛(wèi)，防止丟失被盜，并及時返回生產(chǎn)廠家或送城市放射性廢物庫。 30輻射防護容器的設計和防護性能檢驗輻射防護容器的設計和防護性能檢驗 放射性同位素在工業(yè)應用

22、中的輻射安全問題放射性同位素在工業(yè)應用中的輻射安全問題 l在野外和施工現(xiàn)場使用輻射儀表時，特別是輻射劑量較大的儀表（如射線探傷機等），要根據(jù)射線的輻射范圍，劃出一定范圍的警戒區(qū)域，并設置警戒線和標志，必要時須有專人負責警戒，以防無關人員進入輻射現(xiàn)場。l在離道路、居民區(qū)和辦公區(qū)較近地點進行輻照工作時，要盡量選擇夜間或人員較少的時間進行工作，必要時，可與有關部門聯(lián)系疏散人員后再開始工作。l工作結(jié)束，放射源使用完畢后，一定要檢查放射源是否已收回防護容器，經(jīng)監(jiān)測確認放射源已收回防護容器后，才能離開現(xiàn)場。 廢放射源的安全處置 l對已不能滿足使用或不再使用的閑置源，不得自行處理，特別是不能任意丟棄、掩埋和

23、挪做他用，應妥善保管，及時返回廠家或送城市放射性廢物庫。對關并停轉(zhuǎn)的企業(yè)和單位，要有專人負責放射源的安全保衛(wèi)工作，直至將放射源進行了安全處置。 31野外和施工現(xiàn)場作業(yè)時的輻射安全野外和施工現(xiàn)場作業(yè)時的輻射安全 放射性同位素在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)應用中的輻射安全放射性同位素在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)應用中的輻射安全 l 放射性同位素在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)應用中的輻射安全問題主要針對輻射裝置。輻照裝置的裝源量比較大，活度從1012Bq（102Ci）量級至1016Bq（106Ci）量級不等。l 為了防止人員受到大劑量的射線照射，應該加強外照射的防護。設計屏蔽時，除了要保證工作人員自身接受的劑量低于劑量限值外，還必須保證周

24、圍公眾所接受的劑量不超過規(guī)定的限值。要設置安全可靠的安全聯(lián)鎖和警告、報警裝置，防止人員誤照射。 l 為了保證工作人員和附近居民的安全，可在有用的照射區(qū)外劃出一定范圍作為控制區(qū)，設有醒目的輻射危險標志，控制區(qū)外邊界上的輻射劑量應低于對公眾的劑量限值。 防止貯源井水污染 l 貯源水井是輻照室的重要安全設施，倒源、裝源、換源等操作，均在水下操作。因此，水的深度既要保證最大貯源量時井上人員的安全，又要保證水下操作時，源上方仍有足夠厚的水屏蔽層。l 為了防止井水被放射源污染，應選用符合國家標準要求的密封源；為了減少對源包殼的腐蝕，貯源井應使用去離子水；要加強貯源井水的監(jiān)測，定期監(jiān)測井水的放射性，以便及早

25、發(fā)現(xiàn)水污染；l 為了防止貯源井水污染環(huán)境，水井應防漏、防滲并有液位監(jiān)控；發(fā)現(xiàn)源有泄漏應盡快進行檢查處理，對井水進行凈化處理，以免污染環(huán)境。 32外照射的防護外照射的防護放射性同位素在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)應用中的輻射安全放射性同位素在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)應用中的輻射安全 l為了確保野外使用的輻射裝置源升降的安全，要定期檢查源的升降機構的可靠性，防止因灰塵、磨損、銹蝕、老化、輻射損傷或其它原因造成卡源事故。l停止輻照期間，源及其控制系統(tǒng)要妥善保管，嚴防不了解情況的人任意將源提升、損壞或偷走。 倒源、裝源、換源的輻射安全倒源、裝源、換源的輻射安全 l 輻射裝置使用的60Co輻射源半衰期為5.27年，使用一定時間

26、后，如果放射性活度已不能滿足輻照要求，則需要更換放射源。倒源、裝源、換源時要有足夠的防護措施，有貯源水井的均應在水下進行操作。操作應盡量簡單、方便，在正式操作前用同樣形狀、尺寸和重量的假源進行模擬訓練，以取得操作經(jīng)驗。l退役的60Co源活度一般仍很強，不能自行處理，要按規(guī)定返回生產(chǎn)廠家或送城市放射性廢物庫。在處置前要存放在安全可靠的源庫中，防止丟失、被盜。 33源的升降機構的可靠性源的升降機構的可靠性 2.5 射線裝置在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的應用射線裝置在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的應用 射線機 l 射線在醫(yī)學上的用途較廣，最常用的是用于診斷和治療。 l 目前主要有兩種診斷方法：一種是透視 ，另

27、一種是攝影。l 用射線照射非正常細胞時，可殺死或抑制其繁殖生長，從而達到治療目的。 射線計算機斷層掃描儀（CT） l CT是用射線對人體某部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接受透過該層面的線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字，輸入計算機處理獲得斷面的解剖圖像，并顯示在電視屏上或用照相機將圖像攝下。 介入放射診療 l 介入放射診療是在影像診斷學、血管造影、細針穿刺和細胞病理學等基礎上發(fā)展起來的。它將單純的放射診斷技術與影像方法引導下的導管治療技術于一體，為疾病診斷和治療開拓了新的途徑。 醫(yī)療診斷和治療醫(yī)療診斷和治療 34醫(yī)療診斷和治療醫(yī)療診斷和治療 l 加

28、速器產(chǎn)生的射線、射線、中子、質(zhì)子等照射肌體的組織細胞，使細胞的分裂和代謝遭到破壞，殺死或抑制細胞的繁殖生長，從而達到治療的目的。這就是加速器放射治療的基本原理。l 我國癌癥發(fā)病每年約160萬人，主要采取化療、手術和放射治療。放射治療具有適應癥寬、禁忌癥少、醫(yī)療費用低和醫(yī)療風險少、見效快等特點，所以有70%的癌癥病人采取放射治療。 l 放射治療能否有效地殺死癌細胞，主要取決射線的生物學特征，即癌細胞對該射線的敏感度。敏感度又以氧增強比（OER）和生物效應比（RBE）兩個參數(shù)來衡量。l 、電子等低LET（傳能線密度）射線的OER為2.53.0，RBE1.0；高LET射線（快中子、質(zhì)子、重離子等）的

29、OER為 1.01.8，RBE2.0。l OER低，說明殺傷力受癌細胞中含氧量的影響小，對乏O2癌細胞仍有較強的殺傷力；RBE 高，說明能將癌細胞破壞到不可修復的程度。l 、電子等射線容易得到，加速器結(jié)構簡單，造價低，所以目前醫(yī)用電子直線加速器是放射治療的主要手段。射線、射線和電子屬于常規(guī)放療射線。醫(yī)用電子直線加速器的能量在50 MeV以下，其中大部分運行在635MeV之間。 35 醫(yī)用加速器放射治療醫(yī)用加速器放射治療工業(yè)計算機斷層掃描儀（工業(yè)計算機斷層掃描儀（ICT） 工業(yè)CT是在醫(yī)用CT的基礎上發(fā)展起來的，是一種用于對工業(yè)產(chǎn)品進行探傷、無損檢測的先進設備。它能快速、精密、準確地再現(xiàn)物體內(nèi)部

30、的三維立體結(jié)構，能夠定量地提供物體內(nèi)部的物理、力學特征，如缺陷的位置及尺寸、密度的變化；物體內(nèi)部的雜質(zhì)及分布等。 工業(yè)CT可分為射線源工業(yè)CT、射線工業(yè)CT和加速器射線工業(yè)CT。 加速器射線源工業(yè)CT主要用于大型工業(yè)產(chǎn)品和工件（如鍋爐、壓力容器、化工設備、航空航天器材等）的質(zhì)量檢測，獲得工件中缺陷的性質(zhì)、形狀、大小、位置、取向、分布等信息，以排除隱患，保證質(zhì)量，提高安全系數(shù)。 加速器工業(yè)CT的工作原理是：由電子直線加速器產(chǎn)生的電子束打鎢靶產(chǎn)生射線，射線穿透物體后被探測器接收并給出積分信號，經(jīng)變換后還原出物體內(nèi)部的密度結(jié)構圖。 加速器工業(yè)CT由加速器射線源、探測器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號傳輸及接

31、口、計算機系統(tǒng)、機械運動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。整個系統(tǒng)由計算機控制，自動完成所有的測量功能。 電子直線加速器能量一般為6 MeV20MeV，可檢測的厚度等效成鋼約0.3m，一般檢測工件的長度可達2.53m，工件最大重量2000kg。 36工業(yè)輻照加速器工業(yè)輻照加速器 由于加速器所獲得的粒子種類多，能量范圍廣，而且能量、強度和方向可以調(diào)節(jié)，并能精確地控制。加速器還可以隨時啟動或停機，工作安全，檢查維修方便等。所以在工業(yè)輻照上得到了廣泛應用。 與鈷源輻照裝置相比，加速器的束流強度大，而且發(fā)散角小，束流密度大，特別適用于作為大功率輻照源。 一臺加速器的平均功率輸出最高可達150KW，這就相當于3.7

32、5 1017 Bq（1千萬Ci）的60Co源。同時，加速器作為輻照源不象鈷源那樣會遇到放射性衰變而需要換源、加源和放射源退役的問題。 工業(yè)輻照加速器一般采用電子直線加速器，還有少量采用電子靜電加速器、電子簾輻照裝置、高頻單腔電子加速器等。通常電子能量從零點幾MeV十幾MeV，功率從零點幾KW30 KW，電子掃描寬度為0.41m。 加速器工業(yè)輻照，是利用加速器產(chǎn)生的電子束對產(chǎn)品進行輻照，產(chǎn)品受大劑量輻照后，產(chǎn)生生物、化學或物理效應，達到改性、滅菌、保鮮、提高產(chǎn)品質(zhì)量、制造新材料等目的。它具有工藝簡單、能耗低、公害小、易自動化、安全可靠等優(yōu)點。主要應用于食品輻照保鮮；材料輻照改性；醫(yī)療用品輻射滅菌

33、等。 37中子發(fā)生器的應用中子發(fā)生器的應用 14MeV中子活化分析 l中子發(fā)生器體積小、流強大、造價低、易于操作維護、可提供14MeV中子，是核技術應用的重要工具之一。l中子活化分析具有靈敏度高，可進行痕量分析（10-910-13克）；分析速度快，精度高；可進行多個元素的同時分析；非破壞性分析；可以對化學性質(zhì)非常相近的元素進行分析等特點。 中子測井 l中子測井就是利用中子與鉆井周圍巖石和井內(nèi)介質(zhì)起作用、研究鉆井剖面、尋找有用礦藏及研究油井工程質(zhì)量的一種礦場地球物理方法。 中子輻射育種 l中子的相對生物效應高、電離密度大、能夠誘發(fā)產(chǎn)生較多的對人類有益的突變而日益受到育種工作者的重視。l用射線和快

34、中子照射水稻種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在適宜的引變劑量下，快中子誘發(fā)的葉綠素突變率較射線誘發(fā)的高12倍。l用鈷60射線和快中子分別處理水稻珍珠矮，結(jié)果也表明用中子誘變產(chǎn)生的變異頻率明顯地要比用射線處理的高。 38中子發(fā)生器的應用中子發(fā)生器的應用l快中子在人體組織內(nèi)產(chǎn)生的反沖質(zhì)子、反沖氧核、反沖碳核或核反應產(chǎn)生的粒子與缺氧癌細胞的作用比電子、射線大得多。用于治療癌癥的快中子源應滿足下列條件：產(chǎn)額約1012 1013n/s，中子能量在10MeV以上。 l快中子的穿透能力強，可用于照射深部癌組織。目前，快中子治癌已成為治療惡性腫瘤的重要手段之一。 l回旋加速器、質(zhì)子直線加速器可生產(chǎn)10 MeV以上的快中子，適宜

35、于治療深部腫瘤，但費用較高。l中子發(fā)生器是最適宜的快中子治癌裝置。中子發(fā)生器產(chǎn)生的14 MeV中子在體內(nèi)的穿透深度較大，本底小，設備簡單，使用靈活。問題是中子產(chǎn)額還不夠高，特別是靶的使用壽命不長，長時間高強度連續(xù)運行有困難。l快中子治癌主要用于射線難治的一些癌癥，如喉頭癌、骨肉癌、前列腺癌和惡性黑色素癌等。 39快中子治癌快中子治癌 中子發(fā)生器的應用中子發(fā)生器的應用l中子發(fā)生器用于快中子照相，能檢驗密集材料內(nèi)的低密度介質(zhì)，如炮彈中的炸藥；l用中子發(fā)生器可生產(chǎn)許多短壽命（半衰期小于一天）放射性核素，特別是能生產(chǎn)許多適用于正電子照相的正電子發(fā)射體，如18F、68Ga、63Zn、64Cu等；l在核安

36、全防護研究中，用中子發(fā)生器測量14 MeV中子通過空氣、水和各種材料的中子衰減和屏蔽性能；l在核參數(shù)測量中，用中子發(fā)生器測量14 MeV中子的反應截面等參數(shù)經(jīng)常用作標準截面；l用強中子發(fā)生器進行聚變堆的材料輻照試驗等。 40其它應用其它應用 2.6 射線裝置應用中的輻射安全問題射線裝置應用中的輻射安全問題 放射診斷放射診斷射線機的輻射安全射線機的輻射安全 l慎重使用放射診斷，做到放射診斷正當化 。l控制工作人員和受檢者的照射劑量，實現(xiàn)輻射防護最優(yōu)化 。（1）為了避免或減少放射工作人員和受檢者的放射損傷，應盡量減少不必要的照射。（2）盡可能用劑量較低的檢查代替劑量較高的檢查。一次胸透的平均皮膚劑

37、量為13mGy，而一次胸部攝影的平均皮膚劑量只有透視時的二十四分之一。 （3）盡量用非放射檢查代替放射檢查。 （4）減少透視時間，控制受檢者照射劑量。（5）遠離照射野。站在受檢者身旁注射造影劑的工作人員，從距離照射野10cm處移至30cm處可使其所受照射量減少近10倍。 41射線機應用中的輻射安全問題射線機應用中的輻射安全問題 射線機應用中的輻射安全問題射線機應用中的輻射安全問題 l進行必要的輻射屏蔽 。l 有關放射診斷射線機的防護設施要求可參照醫(yī)用診斷射線衛(wèi)生防護標準l 攝影機房有用線束朝向的墻壁應有2mm鉛當量的防護厚度。其它側(cè)墻壁和天棚（多層建筑）應有1mm鉛當量的防護厚度。透視機房的墻

38、壁均應有1mm鉛當量的防護厚度。 l劑量監(jiān)測 。（1）出廠前應經(jīng)國家規(guī)定的放射防護部門鑒定，取得防護性能合格證。 （2）射線機安裝完畢后，應進行機房防護性能的驗收監(jiān)測，驗收合 格后才能正式投入使用。 （3）工作條件、操作方式和防護設施發(fā)生變化時，應進行工作場所和周圍環(huán)境的輻射劑量監(jiān)測。 （4）工作人員的個人劑量監(jiān)測，建立個人劑量檔案。 （5）定期對射線機的輻射水平進行監(jiān)測。 l制定輻射防護規(guī)章制度和操作規(guī)程并嚴格遵守執(zhí)行 。l 為了使各種防護措施得以實施，確保工作人員、受檢者和公眾的安全，各醫(yī)院的放射科乃至每一臺射線機都要制定輻射防護規(guī)章制度和操作規(guī)程，并張貼在墻上。工作人員必須嚴格遵守各項規(guī)

39、章制度和操作規(guī)程。 放射診斷放射診斷射線機的輻射安全射線機的輻射安全 42射線機應用中的輻射安全問題射線機應用中的輻射安全問題 l深部線治療室的屏蔽 。l 深部治療射線機設治療室和控制室，為了屏蔽射線，治療室應有足夠厚的屏蔽墻，使工作人員和公眾所接受的年有效劑量低于規(guī)定的劑量限值。建成后，應對防護設施的防護效果進行驗收監(jiān)測，驗收合格后才能正式投入運行。 l安全聯(lián)鎖裝置 。l 放射治療所用的射線的能量一般高于診斷射線。治療室內(nèi)的漏射線和散射線的輻射水平較高，必須安裝門和控制臺之間的聯(lián)鎖裝置，用于防止在機器運行時人員誤入治療室，萬一門被打開，應能自動關機。必須對安全聯(lián)鎖裝置的功能定期進行檢查和維修

40、，防止因聯(lián)鎖裝置故障造成事故照射。 l制定照射方案，減少對患者的副作用 。l 能用非放射方法治療的疾患，盡可能用非放射方法代替。進行放射治療時，要選擇合適的照射條件，要特別注意對敏感、關鍵的正常組織的防護。如對眼晶體、甲狀腺、性腺等器官和組織進行屏蔽，以減少放射治療的副作用。 l劑量監(jiān)測（任何放射治療設備，均應設有雙重測量系統(tǒng)。） 放射治療放射治療射線機的輻射安全射線機的輻射安全 43射線機應用中的輻射安全問題射線機應用中的輻射安全問題 l工業(yè)用射線機主要用于工業(yè)CT和工業(yè)探傷。有兩種情況，室內(nèi)固定點和現(xiàn)場檢查。l在室內(nèi)進行檢測時，設計的機房墻壁及門窗屏蔽厚度應符合防護要求，使工作人員和周圍公

41、眾所接受的有效劑量低于國家規(guī)定的限值。l現(xiàn)場線探傷和安檢等情況比較復雜，不僅要考慮職業(yè)工作人員的輻射安全，還要考慮鄰近工作人員和附近居民的安全。 l現(xiàn)場探傷和安檢時，工作場所的安全防護 。（A）輻射屏蔽措施（B）劃定控制區(qū) （C）防止大劑量誤照射 （D）劑量監(jiān)測 （E）加強管理 l 現(xiàn)場探傷和安檢時，需要制定詳細的操作規(guī)程，并嚴格按操作規(guī)程進行操作。工作人員需經(jīng)放射防護和輻射安全培訓，經(jīng)考試合格后才能上崗。 工業(yè)用工業(yè)用射線機的輻射安全射線機的輻射安全44 加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l國內(nèi)醫(yī)用電子加速器大部分運行在620MeV之間。加速器運行時產(chǎn)生的輻射主要有，電子轟擊靶時

42、產(chǎn)生的軔致輻射，當電子能量大于10MeV時，還會產(chǎn)生光中子及感生放射性。l在加速器屏蔽設計時，要考慮對射線和中子的防護。為了確保安全，必須按不同的工作狀態(tài)，選擇可能的最大輻射發(fā)射率，也就是說，設計最厚的屏蔽厚度。在屏蔽設計中還要考慮射線和中子的散射輻射及天空反射的輻射水平。 l加速器的通風管道、電纜管道、輻射材料的傳輸管道等可能穿越屏蔽墻。設計時，這些管道的取向應盡可能避開被加速的射束的方向，管道應取“S”形，或“U”形。電纜溝的入口或出口應有一定厚度的屏蔽蓋板。l迷宮口的輻射水平較高，為了減小輻照效應，應在迷宮入口的內(nèi)側(cè)墻壁上貼一層含硼塑料板，在迷宮門上貼一層鉛皮和含硼塑料板。 感生放射性的

43、防護感生放射性的防護 l在低能加速器上，感生放射性主要是通過（，n）反應引起的，這種反應的閾能通常為10MeV左右，另外，如果產(chǎn)生了高注量的中子，則由中子活化引起的感生放射性也不可忽視。l感生放射性包括：加速器結(jié)構材料的感生放射性、空氣活化產(chǎn)生的放射性氣體和冷卻水的感生放射性。 輻射屏蔽輻射屏蔽 45 加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l對感生放射性的有效防護措施之一是等其衰變。對預計可能產(chǎn)生較強感生放射性的部件，應設計成可快速拆卸的，必要時將其換下來。 l加速器治療室（輻照室）內(nèi)空氣活化產(chǎn)生的放射性核素，大部分半衰期都小于1分鐘，長半衰期的核素產(chǎn)生率很低，需要考慮的放射性核素只是

44、15O、13N、11C和41Ar。為了控制氣載放射性的濃度，應設置通風系統(tǒng)。排風速率一般為每小時換氣35次。通風系統(tǒng)的排氣口應安裝在建筑物外面，并要使排出的氣載放射性物質(zhì)的濃度低于國家規(guī)定的限值。l 冷卻水中被活化而形成的放射性核素主要是15O和13N，它們的半衰期分別為2.1分和7.3秒，只需放置較短的時間，其活度就可衰減到可忽略的水平。所以正常運行時被活化的水對人體的危害是不重要的，但在停機后檢修水系統(tǒng)時，殘余放射性可能對人體造成危害。 感生放射性的防護感生放射性的防護 46 加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l聯(lián)鎖裝置是指加速器存在某種危險狀態(tài)（如超劑量照射）時能立即自動切斷

45、電源或束流的裝置。加速器必須設置安全聯(lián)鎖裝置，并且要有兩套以上的安全裝置。l對放射治療的加速器，安全聯(lián)鎖裝置只有在下列條件滿足時，才允許進行照射：（1）射線類型、射線能量、吸收劑量預選值、照射方式和過濾器規(guī)格等參數(shù)已選定； （2）控制臺必須顯示輻照參數(shù)預選值，并與治療室的一致； （3）治療室迷宮的防護門關閉。 l輻射啟動必須與控制臺顯示的輻照參數(shù)預選值聯(lián)鎖，在控制臺選擇各類輻照參數(shù)之前，不得啟動輻照。l一般不允許將聯(lián)鎖裝置旁路，確因工作需要旁路聯(lián)鎖時，應采用其它的應急措施。這種變動必須經(jīng)值班長同意，并在控制臺上給出警告標志，并在運行日記上登記，工作結(jié)束后必須立即修復。l安全聯(lián)鎖裝置必須定期檢查

46、、維護，并配備不間斷電源，確保始終保持在良好的工作狀態(tài)。l在治療室（輻照室）外醒目處，必須安裝輻照指示燈及輻射危險標志。在治療室（輻照室）內(nèi)應安裝紅色警告燈和喇叭或蜂鳴器之類的音響裝置，在加速器啟動前，它們應發(fā)出警告信號，以便人員在產(chǎn)生輻射之前安全撤離。 安全聯(lián)鎖裝置和警告裝置安全聯(lián)鎖裝置和警告裝置 47 加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l加速器安裝竣工后，必須按規(guī)定進行驗收監(jiān)測，經(jīng)驗收合格后才能正式投入運行。運行參數(shù)和屏蔽條件發(fā)生變化時，必須重新進行監(jiān)測。 l在正常運行狀況下，對工作場所和周圍環(huán)境的輻射水平每年監(jiān)測一次。對劑量監(jiān)測儀器要定期刻度。l用于放射治療的劑量監(jiān)測，應滿足

47、下列要求： （1）必須安裝兩套獨立的劑量監(jiān)測系統(tǒng)，并能在控制臺上顯示監(jiān)測結(jié)果； （2）每一套劑量監(jiān)測系統(tǒng)必須能單獨終止輻照，一個系統(tǒng)發(fā)生故障不得影響另一個系統(tǒng)的功能； （3）兩套系統(tǒng)顯示的劑量讀數(shù)在輻照中斷或終止后必須保持不變，并且必須把顯示器復位到零，下次輻照才能啟動； （4）當正常治療處的吸收劑量率超過額定值一倍時，能使輻照停止；當兩套監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測值之差大于20%時，應能使輻照停止 。l工作人員必須進行個人劑量監(jiān)測，并建立檔案。 劑量監(jiān)測系統(tǒng)劑量監(jiān)測系統(tǒng) 48 加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l對病人防護的基本原則是保證治療部位接受適宜劑量的同時，使非治療部位接受的劑量低于

48、規(guī)定的限值。放射治療應當符合正當化要求，只有當治療帶來的利益大于所付的代價時，照射才允許進行。 l控制照射量，減少不必要的照射 l 盡量使治療部位所受到的照射量控制在臨床實際需要的最小值，最大限度地減少不必要的照射。必須避免由于工作人員的失誤而使非治療部位受到有用束的照射。l減少泄漏輻射 l 應嚴格控制有用束外的泄漏輻射，使在正常治療距離上，距有用線束中心軸2m處，泄漏劑量不得超過中心軸吸收劑量的0.2%（最大）和0.1%（平均），中子不得超過0.05%（最大）和0.02%（平均）。為此，必須為有用束提供管狀屏蔽體。 l治療室設置監(jiān)視裝置及通話裝置 l 治療室內(nèi)應設置監(jiān)視裝置（閉路電視）以及與

49、患者的通話裝置。照射時，操作人員應始終監(jiān)視著控制臺和患者，及時排除異常情況，除正在接受治療的患者外，治療室內(nèi)不應有其他人員。 對病人的防護對病人的防護 49加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l 加速器的安全運行和使用不僅取決于各類人員的技術水平，而且取決于安全機構的管理水平。 l 輻射安全機構 ，輻射安全機構的職責是： （A）制定輻射安全規(guī)程并監(jiān)督執(zhí)行； （B）監(jiān)測輻射水平，控制輻射危害，對異常情況及時報告主管部門； （C）對有關人員進行輻射安全的教育和培訓； （D）定期檢查和監(jiān)督輻射安全裝置的使用情況； （E）參與輻射安全事故的調(diào)查和處理； （F）由于輻射安全方面的原因，有權提出

50、停止加速器運行。l 制定各種規(guī)章制度和操作規(guī)程，包括： （A）加速器運行操作規(guī)程； （B）加速器照射程序和患者須知； （C）劑量監(jiān)測計劃； （D）事故應急程序。輻射安全管理輻射安全管理 50 加速器應用中的輻射安全加速器應用中的輻射安全 l操作人員必須經(jīng)放射防護和專業(yè)知識培訓，并經(jīng)考試合格后方可上崗； l操作人員必須遵守各項操作規(guī)程，認真檢查安全聯(lián)鎖，嚴禁在去除安全聯(lián)鎖的情況下開機 ；l照射期間，必須有兩名操作人員值班。嚴禁操作人員擅自離開崗位，必須密切注視控制臺儀表及患者狀況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理； l必須防止各類事故，萬一發(fā)生意外，立即停止照射，及時將患者移出照射野，并注意保護現(xiàn)場，便于正確估

51、算患者受照劑量，作出合理評價。 其他其他 l在電子加速器運行時，還存在臭氧、微波等非輻射危害，也必須采取安全措施，防止發(fā)生事故，因此應該用金屬片或金屬網(wǎng)將加速器的微波組件開口處屏蔽，以保證在人員工作的場所微波功率密度低于國家規(guī)定的限值。 安全操作要求安全操作要求 51中子發(fā)生器應用中的輻射安全中子發(fā)生器應用中的輻射安全 中子發(fā)生器的主要危害是中子和氚。另外，射線也值得注意。 中子的輻射屏蔽 l中子發(fā)生器產(chǎn)生快中子，屏蔽快中子的原理是將高能中子慢化到熱能或接近熱能，然后再被俘獲吸收。通常先用重物質(zhì)非彈性散射將快中子慢化到低能中子，再用含氫材料彈性散射將中子進一步慢化到熱中子，最后用吸收截面很高的

52、材料吸收熱中子。結(jié)構屏蔽中廣泛使用混凝土。l由于中子的非彈性散射、輻射俘獲反應（n，）和活化，在屏蔽中子時會產(chǎn)生射線，在屏蔽中子的同時還要考慮對射線的防護。 氚的防護 l為有效地防止氚的污染，應采取必要的防護措施： （1）在操作氚靶時，絕對禁止用手直接接觸靶面。（2）氚靶應貯存在干燥器內(nèi)，然后放在通風柜中，廢靶應作為放射性廢物處置。 （3）一臺中子發(fā)生器運行半年后，機械泵油中氚的濃度為1.1109 Bq/m3，廢真空泵油應貯存在密閉容器內(nèi)，并有良好通風，廢真空泵油應作為放射性廢物處置。（4）檢修真空泵時，對檢修人員應采取相應的防護措施，并要避免油的灑漏。（5）換靶或檢修加速器需要打開真空系統(tǒng)時

53、，要小心氚有可能進入空氣。（6）真空系統(tǒng)前級泵排出的廢氣中，含有相當量的氚。因此前級泵的排氣口應安裝到建筑物外面。對強中子發(fā)生器，氚排放量較高，應在前級泵的排氣口安裝氚處理系統(tǒng)。 52中子發(fā)生器應用中的輻射安全中子發(fā)生器應用中的輻射安全 l 密封管型中子發(fā)生器（通常稱為中子管）往往在野外使用（如中子測井等），此時應用柵欄或繩索限定輻射控制區(qū)，防止無關人員進入控制區(qū)。l 中子管本身對氚有一定程度的防護，但應避免管子的偶然破裂，防止氚的污染。 l 中子管報廢后應返回生產(chǎn)廠家處理，不得自行拆卸。 密封管型中子發(fā)生器的輻射防護密封管型中子發(fā)生器的輻射防護 532.7 核燃料循環(huán)設施核燃料循環(huán)設施 核燃

54、料循環(huán)的定義 l 核燃料所經(jīng)歷的包括燃料加工、核能利用和燃料后處理等一系列步驟稱為核燃料循環(huán)。 l “核燃料循環(huán)前段”指：在核燃料循環(huán)中，制成燃料元件供反應堆使用之前的一系列工業(yè)活動，包括鈾礦勘探、礦石開采與冶煉、鈾同位素富集、燃料元件制造；l “核反應堆”指核燃料發(fā)生核裂變反應以利用其核能和/或生產(chǎn)新核燃料的設施，通常還附設新燃料儲存和乏燃料暫時貯存； l “核燃料循環(huán)后段”指：在核燃料循環(huán)中，燃料元件從反應堆卸出后的一系列工業(yè)活動，包括乏燃料暫時貯存、乏燃料后處理、鈾轉(zhuǎn)化并再富集、鈾/钚再制成燃料、放射性廢物處理與處置以及主要物料在上述各環(huán)節(jié)之間的運輸。 核燃料循環(huán)的基本概念核燃料循環(huán)的基

55、本概念 54核燃料循環(huán)的基本概念核燃料循環(huán)的基本概念 l 按照對乏燃料的管理策略的不同，核燃料循環(huán)基本上有兩大模式 ： 后處理模式 ；l如果將反應堆中已燒“乏”的燃料，通過化工后處理過程將殘留的和新生成的燃料提取出來，經(jīng)加工后再制成元件，重新返回堆中使用，這就構成了“閉路核燃料循環(huán)”。l為了獲取武器級钚裝料，只有通過后處理過程才能將生產(chǎn)反應堆的輻照后燃料中的钚分離出來。顯然，此情況下必須采用“閉路核燃料循環(huán)” 。 “一次通過”模式 l“一次通過”的模式是讓乏燃料先暫時（也可能需長達數(shù)十年）貯存，然后將其直接永久處置掉，不再經(jīng)后處理。按這種模式，核燃料僅在反應堆中使用一次，不能被回收并返回，實質(zhì)

56、上也并未構成“循環(huán)”，因此只能稱之為“開路核燃料循環(huán)”。l近期，為了減少乏燃料的數(shù)量并充分利用壓水堆乏燃料中的資源，韓國和加拿大等國正在開發(fā)一種被稱為“DUPIC（PWR乏燃料直接在CANDU堆中利用）”的循環(huán)模式，即先將壓水堆的乏燃料只經(jīng)簡單的高溫氧化揮發(fā)處理以去除氣態(tài)裂變產(chǎn)物，再將粉末狀的二氧化鈾燒結(jié)成芯塊，制成供CANDU堆使用的燃料 。 核燃料循環(huán)的模式核燃料循環(huán)的模式 55鈾礦勘探、開采與加工鈾礦勘探、開采與加工 鈾、釷礦以及伴生放射性礦的副產(chǎn)品所生產(chǎn)的鈾、釷是核工業(yè)的基本原料。鈾、釷礦的勘探、開采和加工是核燃料循環(huán)最前端和最重要的組成部分，從事該項工作的人數(shù)也最多。 鈾在地殼中分布

57、廣泛，在地殼中的平均含量為410-6，其總量約為4.5109t。 自然界中大約有200多種鈾礦物。天然鈾的同位素有三種：鈾-238、鈾-235、鈾-234。其中，鈾-238占99.276%；鈾-235占0.718%；鈾-234占0.0056%。 鈾在地殼中存在的形式，一般以鈾礦物的形式存在（如瀝青鈾礦）；或以類質(zhì)同象形式進入其他非鈾礦物（如：釷、鋯、稀土礦物）的結(jié)晶格架中 。 釷在地殼中的平均含量為1.210-5，其總量約為1.31010t1.81010t。以釷為主要成分的獨立礦物為數(shù)不多，如釷石（ThSiO4）和方釷石（ThO2）。釷和稀土元素常共生于礦物中（如獨居石）。 56鈾礦勘探、開采

58、與加工鈾礦勘探、開采與加工 l 鈾、釷礦的特點及勘探方法 鈾、釷礦的特點：鈾、釷礦可以是單獨的，也可以是共生的。如鈾-銅、鈾-鉬、鈾-煤等共生。它們都具有如下特點： l 放射性。礦石中的鈾、釷分別是鈾鐳放射系、錒鈾系和釷放射系的母體，其半衰期分別為4.51109a、7.1108a 和1.411010a，并按各自的衰變規(guī)律放射出、三種放射線。 l 射氣現(xiàn)象。鈾、釷可分別析出放射性氣體氡（222Rn、219Rn）和釷射氣（220Rn），其半衰期分別為3.825d、4s和55s。它們衰變后又產(chǎn)生一系列的子體。氡是自然界中天然存在的具有放射性的氣體，也是人類生活空間中天然存在的主要氣態(tài)放射性核素。氡由

59、鈾（238U）衰變系中的226Ra衰變而來。 l 各自相應的重金屬性質(zhì) 。鈾、釷礦具有各自的重金屬性質(zhì)和毒性 。 鈾、釷礦及伴生放射性礦勘探鈾、釷礦及伴生放射性礦勘探 57鈾礦勘探、開采與加工鈾礦勘探、開采與加工 鈾、釷礦的勘探方法 ： l鈾、釷礦的勘探方法除一般的地質(zhì)方法外（如地質(zhì)填圖、槽探、坑探、鉆探，對地層、巖石和礦物的研究等），主要應用放射性物探方法。在普查過程中，常用的有航空測量，以及地面測量和地表氡氣測量等。l此外還有地球化學法和生物地球化學法等。釷礦還可以用勘探稀土的找礦方法進行。 l 伴生放射性礦的特性及勘探 伴生放射性礦的特性 l伴生放射性礦是在各種礦物（金屬礦或非金屬礦）中

60、共生的部分鈾、釷礦物。因此伴生放射性礦物也具有鈾、釷礦的特性。l伴生放射性礦也有與放射性鉀及放射性磷共生的礦物。 伴生放射性礦的勘探l伴生放射性礦的勘探一般用普通的礦物勘探法，基本不用放射性物探法。多半是在其它礦種（非鈾、釷礦物）的開采和加工時被發(fā)現(xiàn)具有鈾、釷放射性的。 58鈾、釷礦的特點及勘探方法鈾、釷礦的特點及勘探方法 鈾礦勘探、開采與加工鈾礦勘探、開采與加工 l鈾、釷礦及伴生放射性礦的開采特點 l因為鈾、釷礦及伴生放射性礦都具有、放射性，特別是都能釋放放射性氣體氡、釷射氣及其一系列它們的子體，所以鈾、釷礦及伴生放射性礦的開采較普通礦產(chǎn)的開采增加了較為嚴密的輻射防護體系。 l鈾、釷礦及伴生