辐射防护与环境保护1(new).ppt

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辐射防护辐射防护与环境保护与环境保护“辐射防护与环境保护”是国家一级学科“核科学与技术”下的四个二级学科之一。

本讲座是为非辐射防护与环境保护专业的研究生所作的。

第一章第一章基础知识基础知识核物理学的发展历史核物理学的发展历史核物理学又称原子核物理学，是核物理学又称原子核物理学，是2020世纪新建立的一个物理学分支。

它研究世纪新建立的一个物理学分支。

它研究原子核的结构和变化规律；射线束的产原子核的结构和变化规律；射线束的产生、探测和分析技术；以及同核能、核生、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。

它是一门既技术应用有关的物理问题。

它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。

学科。

18951895年伦琴发现年伦琴发现XX射线。

射线。

18961896年，贝可勒尔发现天然放射性，这年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。

现是人们第一次观察到的核变化。

现在通常就把这一重大发现看成是核在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。

其后不久居里夫人物理学的开端。

其后不久居里夫人发现镭。

放射性元素能发射出能量发现镭。

放射性元素能发射出能量很大的射线，这为探索原子和原子很大的射线，这为探索原子和原子核提供了一种前所未有的武器。

核提供了一种前所未有的武器。

19111911年，卢瑟福等人利用年，卢瑟福等人利用射线轰击射线轰击各种原子，观测各种原子，观测射线所发生的偏折，从射线所发生的偏折，从而确立了原子的核结构，提出了原子结构而确立了原子的核结构，提出了原子结构的行星模型，这一成就为原子结构的研究的行星模型，这一成就为原子结构的研究奠定了基础。

奠定了基础。

19191919年，卢瑟福等又发现用年，卢瑟福等又发现用粒子轰击氮核会放出质子，这是首次用粒子轰击氮核会放出质子，这是首次用人工实现的核蜕变人工实现的核蜕变（核反应核反应）。

此后用射线。

此后用射线轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。

研究原子核的主要手段。

在初期的核反应研究中，最主要的成在初期的核反应研究中，最主要的成果是果是19321932年中子的发现和年中子的发现和19341934年人工放射年人工放射性核素的合成。

性核素的合成。

3030年代初，静电、直线和年代初，静电、直线和回旋等类型的加速器已具雏形，利用加速回旋等类型的加速器已具雏形，利用加速器可以获得束流更强、能量更高和种类更器可以获得束流更强、能量更高和种类更多的射线束，从而大大扩展了核反应的研多的射线束，从而大大扩展了核反应的研究工作。

此后，加速器逐渐成为研究原子究工作。

此后，加速器逐渐成为研究原子核和应用技术的必要设备。

在核物理发展核和应用技术的必要设备。

在核物理发展的过程中人们很快就发现了放射性射线对的过程中人们很快就发现了放射性射线对某些疾病的治疗作用。

直到今天，核医学某些疾病的治疗作用。

直到今天，核医学仍然是核技术应用的一个重要领域。

仍然是核技术应用的一个重要领域。

核物理研究受到人们的重视得到社会核物理研究受到人们的重视得到社会的大力支持，是和它具有广泛而重要的应的大力支持，是和它具有广泛而重要的应用价值密切相关的。

用价值密切相关的。

核技术主要为核能源的开发服务，核技术主要为核能源的开发服务，核电成为火电、水电后的第三大能源，正核电成为火电、水电后的第三大能源，正在研究开发的核聚变工程将为今后的能源在研究开发的核聚变工程将为今后的能源提供新的途径。

同位素的应用是核技术应提供新的途径。

同位素的应用是核技术应用最广泛的领域，同位素示踪已应用于各用最广泛的领域，同位素示踪已应用于各个科学技术领域；同位素药剂应用于某些个科学技术领域；同位素药剂应用于某些疾病的诊断或治疗；同位素仪表在各工业疾病的诊断或治疗；同位素仪表在各工业部门用作生产自动线监测或质量控制装置。

部门用作生产自动线监测或质量控制装置。

加速器及同位素辐射源已应用于工加速器及同位素辐射源已应用于工业的辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、业的辐照加工、食品的保藏和医药的消毒、辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等方面。

辐照育种、辐照探伤以及放射医疗等方面。

由于中子束在物质结构、固体物理、高分由于中子束在物质结构、固体物理、高分子物理等方面的广泛应用，人们建立了专子物理等方面的广泛应用，人们建立了专用的高中子通量的反应堆来提供强中子束。

用的高中子通量的反应堆来提供强中子束。

中子束也应用于辐照、分析、测井及探矿中子束也应用于辐照、分析、测井及探矿等方面。

中子的生物效应是一个重要的研等方面。

中子的生物效应是一个重要的研究方向，快中子治癌已取得一定的疗效。

究方向，快中子治癌已取得一定的疗效。

离子注入技术是研究半导体物理和制离子注入技术是研究半导体物理和制备半导体器件的重要手段。

离子束已经广备半导体器件的重要手段。

离子束已经广泛地应用于材料科学和固体物理的研究工泛地应用于材料科学和固体物理的研究工作。

离子束也是用来进行无损、快速、痕作。

离子束也是用来进行无损、快速、痕量分析的重要手段。

量分析的重要手段。

在原子核物理学诞生、壮大和巩固的在原子核物理学诞生、壮大和巩固的全过程中，通过核技术的应用，核物理和全过程中，通过核技术的应用，核物理和其他学科及生产、医疗、军事等部分建立其他学科及生产、医疗、军事等部分建立了广泛的联系，取得了有力的支持。

了广泛的联系，取得了有力的支持。

第一节第一节电离辐射和辐射危害电离辐射和辐射危害电离辐射电离辐射电电离离辐辐射射是是由由能能引引起起物物质质电电离离的的带带电电粒粒子子或或不带电粒子构成的辐射，简称辐射不带电粒子构成的辐射，简称辐射。

具具有有一一定定能能量量的的带带电电粒粒子子例例如如和和粒粒子子可可以以与与原原子子中中的的电电子子直直接接碰碰撞撞后后将将其其击击出出，形形成成一一个个离离子子对对，称称为为直直接接电电离离。

不不带带电电粒粒子子例例如如射射线线、XX射射线线和和中中子子引引起起的的电电离离是是它它们们与与物物质质相相互互作作用用后后产产生生的的次次级级带带电电粒粒子子引引起起的的，称称为为次次级级电电离离。

机机体体受受到到各各种种电电离离辐辐射射的的作作用用称称为为辐辐射射照照射射，或或简简称称照照射射。

人人类类受受到到的的照照射射可可来来自自体体外外，成成为为外外照照射射，也也可可来来自自进进入入体体内内的的放射性核素，称为内照射。

放射性核素，称为内照射。

粒子粒子粒粒子子是是一一个个氦氦核核，由由两两个个质质子子和和两两个个中中子子组组成成。

它它是是由由发发射射体体以以某某一一不不连连续续的的能能量量和和特特有有的的半半衰衰期期而而发发射射出出来来的的。

它它具具有有下下列列性性质质：

绝绝大大多多数数在在介介质质中中具具有有相相同同的的射射程程（布布拉拉格格峰峰）；沿沿直直线线径径迹迹运运动动；粒粒子子只只是是偶偶尔尔发发生生散散射射并并且且散散射射大大多多发发生生在在靠靠近近粒粒子子射射程程的的末端。

末端。

粒粒子子射射程程很很短短，可可以以认认为为不不存存在在外外照照射射危危害害，但但其其内内照照射射危危害害却却极极其其严严重重。

自自然然界界中中氡是造成氡是造成内照射危险的最重要的元素。

内照射危险的最重要的元素。

粒子粒子辐射的概念已经扩大到正电子辐射，辐射的概念已经扩大到正电子辐射，粒子是正粒子是正电子和电子。

它们的静止质量相同，电荷相等，符号相反。

电子和电子。

它们的静止质量相同，电荷相等，符号相反。

与与粒子不同，粒子不同，粒子展示出一个连续能谱。

核素表粒子展示出一个连续能谱。

核素表中查到的是中查到的是能谱的最大值。

能谱的最大值。

电子与介质相互作用主要是电离、激发和辐射（轫致电子与介质相互作用主要是电离、激发和辐射（轫致辐射产生辐射产生XX射线）。

电子在介质中衰减过程基本符合指数射线）。

电子在介质中衰减过程基本符合指数规律。

规律。

粒子可以构成外部伤害，深度和粒子可以构成外部伤害，深度和粒子能量有关，粒子能量有关，高能高能粒子还要考虑它通过轫致辐射产生的粒子还要考虑它通过轫致辐射产生的XX射线的危害，射线的危害，而它的内照射危害却比而它的内照射危害却比粒子小得多。

粒子小得多。

X和和辐射辐射和和射射线线都都是是电电磁磁波波（光光子子）。

唯唯一一的的区区别别是是来来源源：

射射线线是是属属于于原原子子核核发发射射出出来来的的辐射；射线指的是在原子核外部产生的辐射。

辐射；射线指的是在原子核外部产生的辐射。

它它们们和和物物质质的的相相互互作作用用主主要要是是三三种种过过程程：

光光电电效效应应、康康普普顿顿散散射射和和电电子子对对的的产产生生。

三三种种过过程程都都产产生生电电子子。

它它们们又又电电离离或或激激发发物物质质中中的的其它原子。

其它原子。

和和辐辐射射穿穿透透性性强强。

对对人人体体外外照照射射伤伤害害大大，一一般般情情况况下下需需要要屏屏蔽蔽。

而而且且它它的的反反散散射射问问题题严严重。

但内照射的危害却要小得多。

重。

但内照射的危害却要小得多。

中子中子与与上上述述三三种种辐辐射射不不同同，中中子子不不可可能能是是天天然然衰衰变变的的产产物物，它它主主要要是是由由核核反反应应产产生生的的。

中中子子依依据据能能量量不不同同而而分分为为热热中中子子、中中能能中中子子、快快中中子子和和相相对对论论性性的的中中子子。

不不同同种类的中子和介质作用的机理很不相同。

种类的中子和介质作用的机理很不相同。

中中子子屏屏蔽蔽困困难难，对对机机体体伤伤害害大大，还还能能产产生生感感生生放放射射性性，是是辐辐射射防防护护中中要要认认真真对对付的辐射。

但它几乎不存在内照射的危险。

付的辐射。

但它几乎不存在内照射的危险。

辐射危害辐射危害各种辐射照射对人类的健康危害是在人类不各种辐射照射对人类的健康危害是在人类不断利用各种电离辐射源的过程中被认识的。

今天，断利用各种电离辐射源的过程中被认识的。

今天，随着辐射源与核能的广泛和平利用，在给人类带随着辐射源与核能的广泛和平利用，在给人类带来莫大利益的同时，也使人类接触各类辐射的机来莫大利益的同时，也使人类接触各类辐射的机会显著增加。

其中包括：

在从事某种职业的过程会显著增加。

其中包括：

在从事某种职业的过程中受到的中受到的职业性照射职业性照射，因接受医学诊断和治疗而，因接受医学诊断和治疗而受到的受到的医学照射医学照射，以及一般居民从所有其它辐射，以及一般居民从所有其它辐射源受到的源受到的公众照射公众照射。

因此，人类应该在最大限度。

因此，人类应该在最大限度利用电离辐射源和核能的同时加强辐射防护，尽利用电离辐射源和核能的同时加强辐射防护，尽量避免和减少电离辐射可能引起的健康危害。

量避免和减少电离辐射可能引起的健康危害。

人人类类接接受受辐辐射射照照射射后后出出现现的的健健康康危危害害来来源源于于各各种种射射线线通通过过电电离离作作用用引引起起组组织织细细胞胞中中原原子子、分分子子的的变变化化。

危危害害的的性性质质和和程程度度因因辐辐射射的的物物理理学学特特性性和和机机体体的的生生物物学学背背景景而而有有所所不不同同。

它它可可以以是是发发生生在在受受照照者者本本人人的的躯躯体体性性效效应应，也也可可是是因因生生殖殖细细胞胞受受到到照照射射引引起起的的发发生生在在受受照照者者后后裔裔的的遗遗传传性性效效应应；可可以以是是超超过过一一定定水水平平照照射射后后必必然然出出现现的的必必然然性性效效应应，也也可可以以使使受受照照水水平平虽虽低低也也不能完全避免的不能完全避免的随机性效应随机性效应。

对于高剂量率、对于高剂量率、大剂量照射引起的急大剂量照射引起的急性确定性效应，不同性确定性效应，不同照射剂量对人体损伤照射剂量对人体损伤的估计见下表的估计见下表剂量（剂量（GyGy）类型类型程度程度初期症状或损伤程度初期症状或损伤程度0.250.250.25-0.50.25-0.50.5-10.5-1不明显和不易察觉的病变不明显和不易察觉的病变可恢复的机能变化，可能有血液学的变化可恢复的机能变化，可能有血液学的