放射性劑量防護(hù)探測基本的知識課件

環(huán)境電離輻射基本知識

第一章放射性基本知識

1.1電離輻射來源1.2原子與原子核

1.3原子核的放射性1.3.1放射性

1.3.2射線種類1.4放射性活度1.5放射性衰變的種類1.6放射性核素衰變的規(guī)律1.7天然放射性核素的三個放射系1.8射線與物質(zhì)的相互作用1.9裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)1.9.1原子核的結(jié)合能1.9.2裂變反應(yīng)1.9.3聚變反應(yīng)第一章放射性基本知識1.1電離輻射來源

1.1.1天然放射性宇宙射線宇生放射性核素3H,14C,7Be，22Na等陸生放射性核素3個放射系長壽命核素40K等1.1.2人工放射性核素137Cs,90Sr,131I，60Co等1.1.3射線裝置X射線機(jī)，加速器，中子發(fā)生器等(X射線的產(chǎn)生機(jī)理：軔致輻射特征X射線)1.2原子與原子核1.2.1原子與原子核的大小和組成：10-10m10-15m，質(zhì)量質(zhì)量數(shù)1.2.2原子的湯姆遜模型和盧瑟福模型1.3原子核的放射性1.3.1放射性原子核自發(fā)地放射各種射線的現(xiàn)象，稱為放射性。能自發(fā)地放射各種射線的核素，叫放射性核素。原子核自發(fā)地放射出射線后，原子核本身就從一種核素轉(zhuǎn)變成另一種核素，這種過程就叫做原子核的衰變，又叫放射性衰變。

除了原子核的放射性和宇宙射線，現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用的還有射線裝置，它們主要有X射線機(jī)、粒子加速器、中子發(fā)生器等的放射性。1.3.2射線種類1.α射線是原子核發(fā)射的高速運(yùn)動的氦原子核（又稱α粒子）組成的。它的電離作用大，貫穿本領(lǐng)小。

2.β射線是原子核發(fā)射的高速運(yùn)動的正、負(fù)電子流，它的電離作用較小，貫穿本領(lǐng)較大。

3.γ射線是原子核發(fā)射的波長很短的電磁波。它只有間接電離作用，貫穿本領(lǐng)大。此外，還有發(fā)射質(zhì)子、中子、重離子等其它粒子的情況。1.4放射性活度一定量的放射性核素在一個很短的時間間隔內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)除以該時間間隔叫做放射性活度，通常用A表示。在國際單位制中,放射性的單位為貝可勒爾,簡稱貝可，符號Bq。1Bq=1次衰變/秒（1.1）早期的放射性單位叫居里(Ci)，該單位現(xiàn)在已經(jīng)廢除

。1Ci=3.7×1010Bq

(1.2)1.5原子核衰變的種類放射性原子核的衰變主要有三種類型，它們分別叫做α衰變、β衰變和γ躍遷。

1.α衰變：原子核自發(fā)地放射出α粒子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變，叫做α衰變。其衰變式如下：（1.3）其中，X為母核，Y為子核，A為質(zhì)量數(shù)，Z為原子序數(shù)。

2.β衰變原子核的β衰變有三種形式。它們是β-衰變,β+衰變和電子俘獲。其表達(dá)式分別為：(1.4)(1.5)(1.6)在β衰變中，子核與母核的質(zhì)量數(shù)相同，只是電荷數(shù)相差1。它們是相鄰的同量異位數(shù)（β連續(xù)譜和輕子數(shù)守恒）。

3.γ躍遷原子核由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，通常放射γ射線，也有可能放出內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。如137Cs的衰變就存在著內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。γ射線一般是伴隨α或β衰變產(chǎn)生的，也有同核異能態(tài)的原子核向基態(tài)退激時發(fā)射γ射線的情形。如(1.7)γ躍遷不會導(dǎo)致核素質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)的變化，只是原子核內(nèi)部能量狀態(tài)的改變。1.6放射性核素的衰變規(guī)律1.指數(shù)衰減規(guī)律放射性原子核的數(shù)量由于衰變而按指數(shù)規(guī)律減少，即某種原子核在時刻t的數(shù)量與起始時刻(t=0)數(shù)量之間存在著指數(shù)衰減的關(guān)系。在數(shù)學(xué)上可以表示為(1.8)（1.9）式中，dN是t時刻發(fā)生衰變的原子核數(shù)；λ為衰變常數(shù)，它表示原子核發(fā)生衰變的快慢。N是這類原子核在時刻t時的數(shù)量；dt是表示微小的時間間隔。半衰期T1/2：某種原子核的數(shù)量減少一半所需要的時間。(1.10)

2.暫時平衡當(dāng)母體和子體都是放射性核素，且母體A的半衰期不是很長，但比子體B的半衰期要長，即時，可以在觀察時間內(nèi)看出母體放射性活度的變化，且在足夠長時間后子體的變化將按母體的半衰期衰減，兩者的原子核數(shù)目具有固定的比例關(guān)系。由于它們的活度是一直在變化的，因此稱這種平衡為暫時平衡。

3.長期平衡當(dāng)母體的半衰期比子體的長得多,即,且在觀察的時間內(nèi)，看不出母體放射性活度的變化，則在足夠長的時間后，子體的放射性活度保持不變，等于母體的活度。這就叫長期平衡。1.7天然放射性核素的三個放射系自然界存在三個天然放射系。它們的母體半衰期都很長，經(jīng)過至少10次連續(xù)衰變，最后成為穩(wěn)定的鉛同位素。它們是:1.釷系：該系從232Th開始，經(jīng)過10次連續(xù)衰變，最后變成穩(wěn)定的208Pb。這個系的成員，其質(zhì)量數(shù)都是4的整數(shù)倍，即A=4n。母體232Th的半衰期為1.405×1010a。2.鈾系：該系從238U開始，經(jīng)過14次連續(xù)衰變，最后變成穩(wěn)定核素206Pb。這個系的成員的質(zhì)量數(shù)都是4的整數(shù)倍加2，即A=4n+2，母體238U的半衰期為4.468×109a。3.錒系：該系從235U開始，經(jīng)過11次連續(xù)衰變，最后變成穩(wěn)定核素207Pb。由于235U俗稱錒鈾，因而叫作錒系。該系成員的質(zhì)量數(shù)都是4的整數(shù)倍加3，即A=4n+3。母體235U的半衰期為7.038×108a。可以想象，自然界中還應(yīng)該存在A=4n+1系。它起源于237Np，稱為镎系。由于237Np的半衰期只有2.14×106a，比地球年齡小得多，在漫長的地質(zhì)年代中已經(jīng)衰變完了，所以至今已不復(fù)存在。1.8射線與物質(zhì)的相互作用1.8.1α射線和β射線與物質(zhì)的相互作用α射線與物質(zhì)的相互作用：電離損失β射線與物質(zhì)的相互作用：電離損失輻射損失

正電子湮滅1.8.2γ射線與物質(zhì)的相互作用光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對效應(yīng)（正電子湮滅）1.9裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)1.9.1原子核的結(jié)合能原子核的質(zhì)量總是比組成它的核子的總質(zhì)量小，表明由自由核子結(jié)合成原子核的時候，有能量釋放出來。這種釋放的能量稱為原子核的結(jié)合能，用B(Z,A)表示。它的表示式為：B(Z,A)=[ZM(1H)+(A-Z)Mn-M(Z,A)]C2(1)原子核每個核子的平均結(jié)合能，又稱比結(jié)合能(ε)。ε=B(Z,A)/A（2）

1.9.2裂變反應(yīng)如果將很重的核（A>200）分裂成兩個中等重量的核，這一裂變反應(yīng)將會釋放出能量。對于大多數(shù)重核，則要給予一定的條件，才會發(fā)生自發(fā)裂變。其中最著名的就是235U的裂變反應(yīng)。一個235U核吸收了一個中子后，就可以發(fā)生裂變，釋放出大約210MeV的能量，同時放出2-3個中子。如果這些中子都被其它的235U核吸收，使之裂變，就可以放出6-9個中子。這一反應(yīng)繼續(xù)下去，就會在瞬間放出巨大的能量。這就是原子彈的制造原理。如果將每次235U裂變釋放的多余中子吸收掉，只保留一個中子與235U發(fā)生反應(yīng)，則這一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就長期等速維持下去，使它不斷釋放出能量。這就是原子能反應(yīng)堆的基本原理。

1.9.3聚變反應(yīng)當(dāng)兩個輕核聚合為一個稍重的原子核時，也可以放出巨大能量。例如氘核和氚核的聚合反應(yīng)，每次反應(yīng)約放出20MeV的能量。(3)這就是氫彈和熱核反應(yīng)的基本原理。當(dāng)然要使這兩個原子核結(jié)合在一起，首先必須給它們提供能量。如果能控制聚合反應(yīng)的速度，使它能持繼而緩慢地釋放能，就可以作為新的能源。這就是人們正在研究的受控?zé)岷朔磻?yīng)。對于相同重量的熱核燃料，其釋放的能量約是裂變反應(yīng)的5倍，且不會造成嚴(yán)重的放射性污染。第二章

輻射防護(hù)基本知識

2.1輻射防護(hù)的目的2.2輻射劑量學(xué)的幾個常用量及其單位2.3輻射效應(yīng)的分類2.4輻射防護(hù)的要求2.5輻射防護(hù)的基本方法第二章

輻射防護(hù)基本知識

2.1輻射防護(hù)的目的輻射防護(hù)的目的：防止有害的確定性效應(yīng)；限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生幾率，使它們達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平。

2.2輻射劑量學(xué)的幾個常用量及其單位2.2.1比釋動能（照射量）Gy(C/kg)2.2.2吸收劑量Gyrad2.2.3當(dāng)量劑量Svrem2.2.4有效劑量Svrem2.2.5集體劑量人·Sv人·rem

2.3輻射效應(yīng)的分類2.3.1軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)：按生物效應(yīng)發(fā)生的個體不同來劃分。2.3.2隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)：按生物效應(yīng)發(fā)生的可能性來劃分。2.4輻射防護(hù)的要求《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002)2.4.1實(shí)踐的正當(dāng)性2.4.2劑量限制與潛在照射危險限制職業(yè)照射：平均20mSv/a公眾照射：平均1mSv/a2.4.3最優(yōu)化原則---防護(hù)體系的核心與靈魂“可合理達(dá)到的盡量低水平”（ALARA原則）2.4.4劑量約束與潛在照射約束職業(yè)照射：5mSv/a公眾照射：0.1—0.3mSv/a2.4.5醫(yī)療照射指導(dǎo)水平

2.5輻射防護(hù)的基本方法

2.5.1外照射的防護(hù)時間防護(hù)距離防護(hù)物質(zhì)屏蔽：x-γ射線β射線中子慢化與吸收2.5.2內(nèi)照射的防護(hù)吸入：負(fù)壓密閉，凈化，稀釋食入：禁止飲食體表侵入：工作衣帽鞋等藥物：減少吸收及促排第三章電離輻射監(jiān)測

3.1環(huán)境中的放射性

3.2輻射探測器原理3.3

主要的輻射監(jiān)測儀

3.4選用監(jiān)測儀的原則3.5輻射監(jiān)測3.1環(huán)境中的放射性3.1.1大氣中的放射性空氣,氣溶膠,沉降灰

3H,14C,7Be氡及其子體人工放射性:137Cs,90Sr,131I3.1.2土壤和巖石中的放射性三個天然衰變鏈及長壽命核素,40K

3H,14C,7Be人工放射性:137Cs,90Sr3.1.3水中的放射性三個天然衰變鏈及長壽命核素,40K

3H,222Rn人工放射性:137Cs,90Sr3.1.4生物中的放射性三個天然衰變鏈及長壽命核素,40K

3H,14C,7Be人工放射性:137Cs,90Sr3.2輻射探測器原理輻射探測根據(jù)探測內(nèi)容的不同，可以分為計數(shù)測量、能量測量、能譜測量和徑跡測量等。3.2.1氣體電離探測器(利用射線在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的電離效應(yīng)）電離室正比計數(shù)管GM計數(shù)管3.2.2閃爍探測器（利用射線在閃爍物質(zhì)中產(chǎn)生的發(fā)光效應(yīng)）NaI閃爍體塑料閃爍體ZnS閃爍體液體閃爍體3.2.3半導(dǎo)體探測器（利用射線在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的電子和空穴對）HPGeHPSiSi(Li)3.2.4熱釋光探測器LiF(Mg,Cu,P)CaSO4等3.2.5核反應(yīng)探測法（中子探測）BF3：（質(zhì)子反沖測量法）

3.2.6徑跡法徑跡蝕刻威爾遜云室3.3主要的輻射監(jiān)測儀X、γ輻射監(jiān)測儀α、β表面污染監(jiān)測儀熱釋光劑量計γ譜儀液體閃爍譜儀α、β測量儀中子監(jiān)測儀3.4選用監(jiān)測儀的原則1.測量對象2.量程范圍3.能量響應(yīng)4.靈敏度5.環(huán)境特性6.精度要求7.應(yīng)用場所(固定或便攜)8.對其它輻射的響應(yīng)9.其它因素，如角相應(yīng)等3.5輻射監(jiān)測

1.環(huán)境監(jiān)測2.工作場所監(jiān)測3.個人劑量監(jiān)測4.流出物監(jiān)測5.事故監(jiān)測6.運(yùn)輸