天然放射性與人工放射性

關(guān)于天然放射性與人工放射性第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1.天然輻射源第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日從宇宙空間發(fā)射而來的高能粒子流，由初級宇宙射線和次級宇宙射線組成。宇宙射線是來自宇宙空間的高能粒子輻射，它主要是由一些質(zhì)子、α粒子與原子序數(shù)Ｚ＞3的核組成的。宇宙射線有較強的貫穿能力，在射向地球時，與大氣中與物質(zhì)原子相碰撞，發(fā)生多種類型的反應(yīng)而產(chǎn)生次級宇宙射線。由于大氣層的屏蔽作用，大大減少了到達(dá)地球表面的宇宙輻射的總量。1）宇宙射線（cosmicrays）第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1）宇宙射線（cosmicrays）人們在不同的海拔高度受到宇宙射線的照射劑量是不同的在赤道海平面處測得的平均劑量率為0.23mSv/年，而在海拔3050m處的劑量率則為0.56mSv/年。在中緯度不同高度劑量率的典型值是：在4km約為0.2μSv/h，在12km約為7μSv/h，在16km約10~15μSv/h。在民用噴氣式飛機中每年航行200小時，其所受劑量就可能超過每年1mSv。地球上每個人受到來自宇宙射線照射的平均劑量率約為：0.38mSv·a-1第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1）宇宙射線（cosmicrays）宇宙射線中的中子與大氣層中的氮原子發(fā)生作用時，產(chǎn)生一種非常重要的放射性核素14C，其反應(yīng)為14N(n,p)14C。14C的半衰期為5692年，它將擴散到低層大氣中，并在那里被生物吸收。第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日

地球上存在的天然放射性核素有兩大類：一類是具有衰變系列的放射性核素，即鈾系、釷系、錒系，每一個系都可連續(xù)衰變十幾次，才變?yōu)榉€(wěn)定性核素的子體，母元素均為原子序數(shù)大于83的重的天然放射性核素，半衰期都在1010年以上；第二類是無衰變系列的天然放射性核素，如40K、87Rb等。2)陸地上的輻射源

第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日世界上的某些地區(qū)放射性本底比較高，如印度的喀拉拉邦為13mSv/年，法國的紐曼島約為2.65mSv/年，我國某地約為2.49mSv/年。當(dāng)然，世界大部分地區(qū)都屬低本底地區(qū)。2)陸地上的輻射源第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日3）空氣中的放射性空氣中的本底放射性主要是由土壤中的鈾和釷產(chǎn)生的。同位素238Ｕ和232Th都是天然的放射性核素，在它們各自的衰變鏈中將分別產(chǎn)生222Rn和220Rn，前者叫氡氣，后者叫釷射氣。它們都是稀有氣體，常通過地球表面擴散出來，懸浮在空氣中。這些氣體發(fā)生衰變時，它們的產(chǎn)物又附著在空氣中的灰塵中。第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日3）空氣中的放射性放射性氣體在空氣中的數(shù)量隨本地區(qū)的鈾和釷的含量而定。在同一地區(qū)，氣候條件將大大地影響這些氣體的濃度。通常室內(nèi)的水平比室外高。室內(nèi)水平由建筑材料和通風(fēng)率決定。在礦山和地下洞穴濃度都很高。氡和釷射氣及其衰變產(chǎn)物的放射性對人體將產(chǎn)生內(nèi)、外照射。從某些建筑材料中釋放出來的氡氣使有些地區(qū)室內(nèi)氡氣含量過高，已引起人們的關(guān)注。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日4）水中的放射性

水中的放射性產(chǎn)物隨水源的類型而定。例如，海水中含有大量的40Ｋ。許多天然泉水中含有相當(dāng)數(shù)量的鈾、釷和鐳等放射性元素。由于雨天從空氣中收集放射性物質(zhì)，地面水收集存在于巖石和土壤中的放射性，因此可以說幾乎所有的水多少都含有放射性。通常飲水而造成人體內(nèi)照射的劑量已包括在人體內(nèi)放射性造成的劑量之中。第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日體內(nèi)放射源主要是人體內(nèi)含有某些微量放射性元素，如14C和40K等。鈾和釷系的放射性氣體衰變產(chǎn)物，即氡氣和釷射氣，對人體內(nèi)放射性也有顯著的貢獻(xiàn)。由于地球上的土壤和水中都含有少量放射性物質(zhì)，其中一部分通過飲水和食物鏈的循環(huán)而轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)，產(chǎn)生對人體的照射人體內(nèi)的放射性還有226Ra、228Ra和14C等，但其量甚微。平均劑量約為1.52mSv·a-1。

5）人體內(nèi)的天然放射性核素第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日5）人體內(nèi)的天然放射性核素在人體內(nèi)，40K的含量最多。如根據(jù)人體平均含有體重的0.2％的天然鉀，而每克天然鉀按含有8.2×10-10居里40Ｋ計算，一個體重為60千克的人，體內(nèi)40K的放射性活度為：8.2×10-10×3.7×1010×60×103×2×10-3

＝3640Bq＝3.64kBq第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日6)天然輻射造成的平均年劑量值人類的實踐活動和自然界演變均可能使天然輻射本底的水平發(fā)生變化。自然演變引起的變化通常是一個緩慢的過程。人類的實踐活動，特別是近代工業(yè)的發(fā)展，有可能使天然輻射本底水平在較短時間內(nèi)發(fā)生變化。嚴(yán)格地說，不存在固定不變的天然輻射水平。這里所說的天然輻射本底水平實際上是指某一時間范圍內(nèi)天然輻射的水平。第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日6)天然輻射造成的平均年劑量值第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日6)天然輻射造成的平均年劑量值第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日

自從有人類以來一直受天然輻射源的照射，稱為天然本底照射，它已是人類不可缺少的一種生存環(huán)境。有實驗證明，生物如果在完全沒有天然輻射源照射的條件下，是無法生存的。第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2.人工放射性第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日由于放射性在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，核武器試驗以及核能利用等原因，人們除受到天然輻射源的照射外，還會受到人工輻射源的照射。人工放射性照射主要來自醫(yī)療照射、公眾照射和職業(yè)照射三個方面。第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日醫(yī)療照射

指接受治療或診斷時患者或被檢查者所受的照射，包括放射性診斷、放射性治療和放射性同位素在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用三個方面。醫(yī)學(xué)中所應(yīng)用的輻射種類越來越多有：醫(yī)用診斷X線，牙科X線，核醫(yī)學(xué)，放射治療，介入放射，CT掃描，皮科敷貼等等，幾乎醫(yī)學(xué)各科都離不開輻射的診治。1）醫(yī)療照射第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1）醫(yī)療照射1.1放射性診斷據(jù)估計，群體由于使用Ｘ射線進(jìn)行放射性診斷，而受到的照射占醫(yī)療照射的75~90％。放射性診斷包括透視、拍片、螢光檢查和CT檢查等診斷方法。第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1）醫(yī)療照射第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1）醫(yī)療照射1.2放射性治療利用放射性照射來治療腫瘤等疾病已廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療界，盡管在某些治療中患者可能受到大劑量的照射，但實際上接受放射性治療的還是少數(shù)人。在大多數(shù)國家，放射性治療對群體產(chǎn)生的平均劑量遠(yuǎn)低于放射性診斷。第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1）醫(yī)療照射1.3放射性同位素在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用放射性同位素在醫(yī)學(xué)中可用于跟蹤人體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑和部位。因為放射性同位素與同一元素的穩(wěn)定同位素，在化學(xué)性質(zhì)上是相同的，所以它們在人體內(nèi)經(jīng)過的途徑和濃集的程度也是相同的。第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日隨著醫(yī)療保健事業(yè)的發(fā)展，接受醫(yī)療照射的人數(shù)愈來愈多。據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)達(dá)國家接受Ｘ射線檢查的頻率每年每1000居民約為300~900人次，而在發(fā)展中國家，其頻率則約為發(fā)達(dá)國家的十分之一。醫(yī)療照射給人類造成的劑量負(fù)擔(dān)人均年有效劑量為0.4—1.0mSv，約為天然輻射的1/5。隨著人類生活水平和醫(yī)療水平的提高，其應(yīng)用頻率呈增長趨勢。我國1985年總?cè)丝跒?.04×109人，X射線診斷所致年集體有效劑量為9.16×104人·Sv，核醫(yī)學(xué)檢查及治療所致年集體有效劑量為2.32×104人·Sv，二者相加醫(yī)療照射總年集體有效劑量為1.15×105人·Sv，因此，年人均有效劑量當(dāng)量約為0.11mSv。

第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射

公眾照射是指由于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等活動導(dǎo)致公眾接受的和公眾本身家居生活、出外旅行等所接受的輻射照射。對核工業(yè)以外的人為活動引起的公眾照射尚缺乏系統(tǒng)的研究第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射

從已有的一些研究結(jié)果看來，有兩點是值得引起大家注意的：人們普遍認(rèn)為公眾照射主要來自核工業(yè)，而實際上核工業(yè)對公眾產(chǎn)生的照射遠(yuǎn)低于人們?nèi)粘Ｉ钪辛?xí)以為常的某些活動（如燃燒煤等）。人們在研究人為活動引起公眾照射增加的同時，實際上往往忽視了人為活動也可以減少公眾照射。因此，用平衡的觀點，研究人為活動引起的公眾照射的變化才是合理的。第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射核工業(yè)產(chǎn)生的公眾照射核能工業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致了放射性廢物量不斷增加，連續(xù)地將低水平的放射性廢物排放到環(huán)境中，可能引起人類環(huán)境本底輻射水平的提高。主要是排放放射性“三廢”和由事故釋放出的放射性核素所造成的局部污染。據(jù)聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會（UNSCEAR）報1956—1990年由核工業(yè)產(chǎn)生的累積集體劑量也僅為世界居民一年內(nèi)所受天然輻射產(chǎn)生的集體劑量的1/10。我國1985年前的三十年間核工業(yè)各系統(tǒng)對公眾產(chǎn)生的年平均集體劑量為2.31×10人·Sv。放射性廢物處置對公眾所受總照射量的貢獻(xiàn)還很小。雖然給人類造成的附加劑量負(fù)擔(dān)很小，但必須防止較大放射事故的發(fā)生。第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射核試驗沉降物產(chǎn)生的公眾照射核試驗“沉降物”，有的又叫“落下灰”，這個術(shù)語應(yīng)用于核爆炸引起的沉降到地球表面上的放射性灰狀物。核試驗沉降物是人工輻射源，它將增加人類環(huán)境的本底輻射水平。從1945年到1989年，全世界共進(jìn)行了1799次核武器實驗，美國921次，前蘇聯(lián)624次，二者實驗占總數(shù)的89%。其中大氣層實驗483次，爆炸的總能量相當(dāng)于42000個美國在廣島投的原子彈。第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射核試驗產(chǎn)生的沉降物可分為局部性的和全球性的。約有30多種元素，200多種放射性核素，局部性的沉降通常在爆炸后的頭24小時內(nèi)，它主要影響爆心下風(fēng)向較小的區(qū)域；而全球性的沉降則發(fā)生在爆炸后的很長時間，它將影響整個地球。核試驗沉降物中最重要的放射性核素是90Sr(T1/2=28.8年)和137Cs(T1/2=30.0年)等，它們將通過食物鏈進(jìn)入人體。90Sr濃集在骨骼中，而137Cs則均勻分布在全身。至于131I(T1/2=8.06天)和89Sr(T1/2=51天)等放射性核素由于半衰期較短，長期危害不大。第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射燃燒煤產(chǎn)生的公眾照射由于煤中含有天然放射性物質(zhì)，故燃煤電廠排出的氣載和液態(tài)流出物中也含有放射性物質(zhì)，對周圍居民產(chǎn)生照射。根據(jù)推算，我國燃煤電廠氣載排出物對評價范圍半徑80~100公里內(nèi)的公眾產(chǎn)生的年平均集體劑量，1988年約為2.5×103人·Sv,1994年約為5×103人·Sv。另外，由于利用煤渣生產(chǎn)的煤渣磚中226Ra（鐳）和232Th（釷）的含量均明顯高于普通磚，對我國居民產(chǎn)生的年平均集體劑量，1988年約為8.5×103人·Sv。第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射交通發(fā)展引起公眾照射的變化

人們對乘坐飛機使乘客所受劑量增加已經(jīng)熟知，但是對乘坐火車、汽車和輪船等交通工具使乘客所受劑量減少則知之甚少。1）乘火車引起公眾照射集體劑量減少我國進(jìn)行調(diào)查測量結(jié)果表明，火車車廂中輻射劑量率總平均值為27×10-3μSv/h，而附近田野輻射劑量率約為61×10-3μSv/h。由于乘火車而導(dǎo)致乘客所受劑量率的減少約為34×10-3Sv/h。根據(jù)旅客周轉(zhuǎn)量和火車平均車速推算，全國居民在1988年乘火車減小的集體劑量約為2.8×102人·Sv。第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射2）乘汽車引起公眾照射集體劑量減小由于水泥路面和柏油路面輻射劑量率是天然材料路面的0.85，且汽車內(nèi)輻射劑量率是附近田野的0.67，根據(jù)旅客周轉(zhuǎn)量和汽車平均車速推算，全國居民在1988年乘汽車減小的集體劑量約1.6×102人·Sv。第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射3）乘船引起公眾照射集體劑量減小根據(jù)調(diào)查測量，航線上輪船內(nèi)輻射劑量率平均值在33.5～44.9×10-3Sv/h范圍內(nèi)。以陸地所受劑量為基準(zhǔn)，根據(jù)旅客周轉(zhuǎn)量和平均船速推算，全國居民1988年乘船減小外照射集體劑量約為43人·Sv。另外，因海面和江湖面氡及其子體濃度比陸地低得多，全國居民1988年乘船減小的內(nèi)照射集體劑量約68人·Sv。因此，內(nèi)外照射集體劑量共減小111人·Sv。第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射4）乘飛機引起公眾照射集體劑量增加椐有關(guān)資料報道，因為空運使我國居民受照集體劑量增加，1986年為25人·Sv；1988年為36人·Sv。第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射混凝土建筑物引起公眾照射的變化混凝土建筑物輻射劑量率相對于其它天然材料建筑物約為0.8。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料推算，1988年我國農(nóng)村混凝土建筑物約占4.9%，城市約占10%，故由此分別減小全國農(nóng)村居民和城市居民集體劑量2.6×103人·Sv和5.2×103人·Sv，總計減小7.8×103人·Sv。第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2）公眾照射飲用自來水引起公眾照射的變化自來水經(jīng)過處理，對40K（鉀）去除很少，但對U（鈾）、Th（釷）和226Ra（鐳）去除約為20~30%。按1990年統(tǒng)計資料推算，全國居民由于飲用自來水，使居民減小內(nèi)照射集體劑量約為1.36×103人·Sv。第三十八頁