環(huán)境中放射性.ppt

1、基礎知識環(huán)境中的放射性防護標準放射性檢測實驗室和檢測儀器放射性監(jiān)測，環(huán)境中的放射性污染監(jiān)測，提案學時數(shù)： 6學時，第一節(jié)基礎知識，一，放射性，一，核衰變：一些原子核不穩(wěn)定，可以自發(fā)改變核結構，這種現(xiàn)象稱為核衰變。 2 .放射性：在核衰變過程中經(jīng)常放射出帶有一定動能或不帶電的粒子，即、和放射線，這種現(xiàn)象稱為放射性。 3 .放射性同位素不穩(wěn)定的同位素(原子核內質子數(shù)相同，中子數(shù)不同)，(1)放射性核衰變，4 )天然不穩(wěn)定核種能夠自發(fā)放射線的放射性被稱為“天然放射性”核反應人工制造的核種的放射性被稱為“人工放射性”。 5 .決定放射性核素性質的基本要素是放射性衰變類型、放射性活度和半衰期。 1、母體

2、子體(氦核) 2、母體子體(高速電子、正、負、電子捕獲x ) 3、母體子體(較低能量水平或基態(tài)子體) (或) (同質強遷移)、(二)放射性衰變的1 .放射性活度(a ) 在某一時刻處于特定能量狀態(tài)的一定量的放射性核素的放射性活性量a的定義式在A=d N/d t式中用a放射性活性量、單位Becquerel、簡稱Becquerel、符號Bq表示，在1Bq=1 sec-1的d N時間間隔d t內，處于該特定能量狀態(tài)的一定量的放射性核素自身比活度是指單位質量或體積內所含的放射性活度，單位為Bq.g-1。 2半衰期放射性的核素因崩潰而減少到原來的一半所需時間稱為半衰期(T1/2 )。 衰變常數(shù)與半衰期有

3、以下關系： T1/2=0.693/半衰期是放射性核素的基本特性之一，不同核素的T1/2不同。 因此，在T1/2長度的核素中，有必要時足夠長，以便一旦發(fā)生核污染，就會因崩潰而自動消失。 例題： Sr的T1/2=29年，一定質量的90Sr崩潰用了99.9小時嗎？ 解：=0.693/T1/2 A=- dN/d t=N或nnoe-tlgn0/n=t/2.303 t2. 303 (1/2. 3910-2 )。 進行核反應的方法主要有： *高速中子沖擊引起核反應，吸收低速中子的核反應，用帶電粒子碰撞引起核反應，通過高能量光子照射進行的核反應等，(4)核反應，二，照射量和劑量，1，照射量x庫侖每1千克/扳手

4、R 2，吸收劑量d大猩猩Gy /。 劑量當量h sevelt SV/rem，(1) X=dQ/dm dQ是指在質量為dm的體積單位的空氣中，光子放出的所有電子(負電子和正電子)在空氣中全部被阻礙時形成的同一符號(正或負)的離子的總電荷的絕對值。 單位：庫侖/千克，(C. kg-1 )，舊單位是指倫琴(r )，1R=2.58 10-4 C.kg-1照射量率：每單位時間的照射量。 (2)吸收劑量(d )、吸收劑量是相對于每單位質量的物質的放射能的吸收量。 D=d/dm d和dm分別表示受到電離輻射作用的某體積元中的物質的平均能量和物質的質量。 吸收量適用于電離輻射和物質，是測定電離輻射和物質相互作

5、用的重要物理量。 吸收劑量率-每單位時間的吸收劑量，單位Gy.s-1。 (3)劑量當量(h )西弗特SV是人體組織中的某一點的劑量當量h等于吸收劑量與其他校正系數(shù)的乘積。 h的校正公式在H=DQN式中，q是質量因子，也稱為線質系數(shù)，按電離放射線的q值表示在表8-1中。 n是其他校正系數(shù)，是吸收射線量在時間或空間上分布的不均勻性校正因子的積，對外照射源通常設為N=1。單位為SV (希伯特)、1 SV=1 J. kg-1、第二節(jié)環(huán)境中的放射性、一、環(huán)境中的放射性源二、放射性核素在環(huán)境中的分布三、對人體的危害、(一)天然放射性源一、宇宙射線一次宇宙射線高能放射二次宇宙射線為一次弱放射性核素20種2、

6、天然放射性核素與地球的共生三、 天然輻射本源半衰期極長，強度弱內照射、外照射(80 )，一、環(huán)境中放射性源1 .核試驗及宇宙事故裂變生成物和中子活化生成物的放射性塵埃在大氣層中占0.33年2，核工業(yè)：核廢棄物(核發(fā)電) 3，工業(yè)農(nóng)業(yè)、醫(yī)學和科學研究等部門醫(yī)學占人工污染源90 4，放射性礦的開采和利用(二) 人為放射性污染的來源，二、放射性核素在環(huán)境中的一、在土壤和巖石中的分布二、在水體中的分布三、在大氣中的分布四、在室內空氣中的分布五、在動植物組織中的分布五、(一)放射性物質進入人體路徑呼吸器人體肺，血液全身消化管人體肝臟、血液、全身皮膚或黏膜人體可溶性物質易被皮膚吸收(傷口的吸收) 2 )放

7、射線等不帶電粒子是間接帶電粒子。 總稱為電離輻射：引起生物組織內的原子、分子電離，破壞組織中的大分子結構。 2、影響因子線性質的劑量、次數(shù)、時間、部位、方式。 (致死量、半致死量) 3，損傷方式急、慢性(長期效果、身體效果、遺傳效果)。 (二)放射性危害，第三節(jié)放射性輻射防護標準，一、部分環(huán)境質量標準對放射性輻射的限制值二，放射性輻射防護標準，第四節(jié)放射性檢測實驗室和檢測儀器，一、放射性檢測實驗室二，核輻射檢測儀器的監(jiān)測原理，(一)放射性化學實驗室墻壁、門窗、電幻和電線必須放在墻壁上的良好通風設備通風馬達安裝在導管外，最好選用離心式馬達。 櫥柜、長椅、家具、桌面、地面等用有光澤的材料制作，操作

8、桌面上鋪塑料布的洗滌槽和下池沒有尖角，注水用腳踏式水龍頭、下水道最好不要使用彎頭和接頭等。 另一方面，放射性測定實驗室、放射性修正測定實驗室配備了靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性優(yōu)異的放射性修正測定器和裝置。 在修訂這樣的實驗室時，特別要考慮消除放射性背景的問題：另一方面，在理解其來源的基礎上，必須采取最小限度的措施，另一方面，必須通過數(shù)據(jù)處理，修正測量結果。 電器需要良好的接地和有效的電磁屏蔽，最好在恒溫條件下工作。 (2)放射性校正測試實驗室、核輻射量的監(jiān)測需要核輻射檢測器。 這是一種基于放射線和物質相互作用產(chǎn)生的電離、光、電、熱等各種效果進行觀測的方法。 一般使用的探針有電離探針、閃爍探針、半導體

9、探針等。 二、放射性檢測器，原理：核輻射被電離室的氣體吸收后，該氣體電離。 電離檢測器通過收集放射線在氣體中產(chǎn)生的電離電荷來測定。 儀器：常用的是電離室、比例修正數(shù)管、蓋革彌勒修正數(shù)管(G-M管)。 使用方法：電離室是測量電離作用產(chǎn)生的電離電流，適用于測量強放射性的比例修正數(shù)管和蓋革-米勒修正數(shù)管，是對每個入射粒子測量電離作用產(chǎn)生的脈沖狀的電壓變化，對每個入射粒子進行修正，適用于測量弱放射性。 (1)電離型探測器，原理：利用某閃爍體照射放射線產(chǎn)生閃爍的原理進行測量的儀器。具備閃爍器，當放射線入射時產(chǎn)生閃爍，用光電倍增管放大并記錄閃爍信號。 用法：該檢測器由于其高靈敏度和高修正率的優(yōu)點，作為放射

10、強度使用。 對不同能量的放射線具有高分辨率，因此也可以作為光譜儀使用。 通過能譜測定可以鑒定放射性核素，在適當?shù)臈l件下可以定量分析幾種放射性核素的混合物。 另外，該裝置也能夠測定照射量和吸收量。 (2)閃爍檢測器是將放射線吸收到固體半導體中，放射線與半導體晶體相互作用時產(chǎn)生電子空穴對的原理。 這種檢測器由于產(chǎn)生的電子空位對的能量低，因此具有能量分辨率高、線性范圍寬等優(yōu)點。 使用方法：硅制造的檢測器可用于校正數(shù)，能譜測量，鍺制造的半導體檢測器可用于能譜測量，且檢測效率高，分辨率好。 半導體探測器是近年來發(fā)展迅速的新型核輻射探測器。 (3)半導體檢測器、第五節(jié)放射性監(jiān)測、環(huán)境放射性監(jiān)測的目的是掌握

11、環(huán)境中天然、人工放射性核素的水平、動態(tài)變化、轉變規(guī)律、污染特征以及對公眾的放射線量狀況；(2)放射性核素的測定，這是放射化學的分析方法。 放射線源強度、半衰期、放射線的種類及能量； 環(huán)境和人體中放射性物質的含量、放射性強度、空間照射量或電離放射線量。 一、監(jiān)測對象及內容、放射性監(jiān)測根據(jù)監(jiān)測對象進行： (1)現(xiàn)場監(jiān)測：對放射性物質的生產(chǎn)或應用單位內部的作業(yè)區(qū)域進行監(jiān)測；(2)個人劑量監(jiān)測：對放射性專業(yè)人員或公眾進行內照射和外照射的劑量監(jiān)測主要測定的放射性核素有： (1)放射性核素、226Ra、222Rn、235U等。 (2)放射性核素134Cs、137Cs、131I和60Co等環(huán)境放射性監(jiān)測方法

12、有定期監(jiān)測和連續(xù)監(jiān)測。 定期監(jiān)測的一般步驟是采樣、樣品預處理、樣品總放射性或放射性核素測定的連續(xù)監(jiān)測在現(xiàn)場設置放射性自動監(jiān)測儀器，實現(xiàn)采樣、預處理和測定的自動化。 環(huán)境樣品的放射性測定與非放射性環(huán)境樣品的監(jiān)測過程一樣，包括樣品采集樣品的預處理和選擇適當方法的機器測定、二、放射性監(jiān)測方法、一、放射性沉降物的采集2、放射性氣溶膠傳播的采集3、放射性水樣品的采集4、食品、生物樣品的采集5、土壤樣品的采集(一) (二)樣品預處理(三)環(huán)境中的放射性監(jiān)測，一、放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和濕沉降物，主要來源于大氣層核爆炸引起的放射性塵埃，一部分來源于人工放射性微粒。 對于放射性干沉淀物樣品，可以

13、采用水盤法、粘合紙法、高罐法。 濕沉淀物是指隨著雨(雪)下降的沉淀物，其采集方法除了上述方法以外，經(jīng)常使用能夠同時濃集雨水中核素的取樣器(離子交換樹脂濕沉淀物采集器)。 (1)樣品采集、2、放射性氣溶膠傳播的采集：采集方法有過濾法、堆積法、粘結法、撞擊法和求心法等。 濾材滯留采樣法簡單，應用最廣泛，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。 取樣裝置有過濾器、濾材、抽氣動力、流量修正等。 取樣時的抽出流速約為100-200升/分，氣溶膠傳播被濾布和特殊細孔過濾膜遮擋。 取樣結束后，取下濾材，進行樣品源的調制和放射性測定。 3、放射性水樣采集：放射性水樣的布點、取樣原則與水質污染監(jiān)測基本相同。采集水樣的工

14、具通常可以用清潔無放射性污染的玻璃瓶采集樣品。 采集的水樣品放入塑料瓶中，為了防止必須減少放射性吸附的放射性核素損失，有時可以加入恩酸、載體、絡合劑等。 采集的水樣可根據(jù)需要進行各種放射性監(jiān)測分析。 4、食品、生物樣品：收獲季節(jié)在田間布置的取樣點采集糧食樣品混合收獲的糧食，在收納地的上、中、下各層均勻采集混合。 蔬菜必須采集不同品種的樣品。 核爆炸期間主要以采集葉菜為主。 魚、蝦類應能根據(jù)分布在水中的情況，分別采集各種樣品。 取樣后，去除非食用部分，洗凈，晾干表面水，稱為鮮重。 然后切成蒸發(fā)皿，加熱使其碳化，放入馬福爐中燒成400500灰，冷卻后稱量。 供測定。 5、土壤：放射性沉降物及各種來

15、源的放射性廢棄物可以直接污染土壤。 土壤采樣點選擇地形平坦的場所，在一定范圍內布置的采樣點采樣。 取樣時取出1010平方厘米見方的垂直10厘米深的土壤。 采集的樣品請放入無放射性污染的容器中。 樣品晾干(或用110干燥)，去除垃圾，稱量，樣品均勻混合，用四分法縮分，然后用馬福爐燒500，冷卻后，粉碎，篩過，供各種測定使用。 1、目的：濃集對象核素，去除干擾核素，將樣品物理形態(tài)轉變?yōu)橐子诜派湫詸z測的形態(tài)。 2、方法：崩解法共沉淀法灰化法電化學法其他方法(有機溶劑溶解法、萃取法、離子交換法等)、(二)樣品預處理、1崩解法、樣品暫時放置，使壽命短的干擾放射性核素崩解后，對樣品進行放射性測定。 該方法

16、常用于測定大氣中放射性氣溶膠傳播的總放射性，用過濾法采樣后，為使短壽命的氡、釷進行蛻變，放置45小時。 加入2共沉淀法、共沉淀劑使被測核種沉淀析出。 該方法具有簡便、實驗條件容易滿足等優(yōu)點，有時可直接提供固體樣品源，是分析微量放射性核素時常用的分離濃縮手段。 居里夫婦發(fā)現(xiàn)一系列天然放射性元素使用了這種技術。 用一般化學沉淀法分離環(huán)境樣品中微量放射性核素，有時不能達到溶解度積，不能達到分離要求。 因此，可以添加毫克級的惰性載體。 將固體樣品或蒸制的水樣品放入瓷坩堝，放入500馬福爐灰化一定時間，冷卻后測量灰的重量，放入測定皿，均勻鋪設后可檢查放射性。 3 .通過灰化法、4電化學法、電解法將放射性核素(例如Ag、Pb、Bi等)堆積在陰極上，或者以氧化物(例如Pb、Co )的形式堆積在陽極上。 這種方法的優(yōu)點是分離純度高。 堆積在惰性金屬片(或引線)電極上的堆積物可以直接(或作為樣品源)進行放射性測定。 1有機溶劑溶解法：將浮塵、土壤、沉積物、生物樣品等固體樣品用適當?shù)挠袡C溶劑處理，溶解浸出其中含有的被測核素，將浸出液放入測定皿中，用紅外燈干燥后進行放射性測定。 5 .其他方法、1有機溶劑溶解法2溶劑萃取法3離子交換法、2溶劑萃取法是根據(jù)核武器制造需要迅速發(fā)展起來的專用技術，也是環(huán)境樣品分離極微量