放射性与放射源基础知识.ppt

1、放射性与放射源基础知识放射性与放射源基础知识 目目 录录 一、放射性基础知识一、放射性基础知识 1 1、放射性的发现放射性的发现 2 2、什么是放射性、什么是放射性 3 3、生活中处处都有放射性、生活中处处都有放射性 4 4、放射性现象及射线的基本性质、放射性现象及射线的基本性质 5 5、放射性系列、放射性系列 6 6、衰变规律、衰变规律 7 7、放射性测量单位、放射性测量单位 8 8、放射性的危害、放射性的危害 9 9、放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用 1010、放射性的几个基本标准、放射性的几个基本标准 二、放射源基础

2、知识二、放射源基础知识 1 1、什么是放射源、什么是放射源 2 2、放射源的危害、放射源的危害 3、放射源的分类、放射源的分类 4、放射源的防护、放射源的防护 5、放射源包装容器、放射源包装容器 6、放射源警示标志、放射源警示标志 7、放射源的应用、放射源的应用 8、发现放射源或疑似放射源物体时，应当如何处理、发现放射源或疑似放射源物体时，应当如何处理?9、中华人民共和国放射性污染防治法相关条款、中华人民共和国放射性污染防治法相关条款 一、放射性的一、放射性的基础知识基础知识1、放射性的发现、放射性的发现18951895年年 伦琴发现伦琴发现X X 射线射线18961896年年 贝克勒尔发现物

3、质的放射性贝克勒尔发现物质的放射性 18981898年年 居里夫妇发现发现镭和钋居里夫妇发现发现镭和钋 18991899年年 卢瑟福发现卢瑟福发现和和射线射线 19111911年年 卢瑟福发现原子核卢瑟福发现原子核 19341934年年 费米利用中子制造人工放射性核素费米利用中子制造人工放射性核素 19451945年年 美国在广岛和长崎投下原子弹美国在广岛和长崎投下原子弹 19511951年年 第一次核能发电在美国实现第一次核能发电在美国实现 19721972年年 X X 射线计算机断层扫描装置（射线计算机断层扫描装置（CTCT）w原子和原子核（原子和原子核（1）18951895年，德国物理学

4、家伦琴在探索阴极射线本年，德国物理学家伦琴在探索阴极射线本性的研究中，意外发现了性的研究中，意外发现了X X射线射线 它不仅它不仅揭开了物理学革命的序幕，也给医疗保健事揭开了物理学革命的序幕，也给医疗保健事业带来了新的希望业带来了新的希望伦琴因此成为伦琴因此成为1901年第一个诺贝尔物理学奖年第一个诺贝尔物理学奖得主得主1896年法国科学家贝克勒尔(A.H.Becquerel)借助于径迹探测器乳胶，发现天然放射性现象，人类第一次观察到核变化，这一重大发现是原子核物理的开端。放射性物质的发现：1898年，波兰科学家居里夫人(Marie Curie)从铀矿中提炼到镭。万物是由原子、分子构成，每一种

5、原子对应一种化学元素。目前，人们已知一百多种元素。1911年卢瑟福根据粒子的散射实验提出了，即原子由原子核和核外电子组成的假设。核外电子的运动构成了原子物理学的主要内容，而原子核成了原子核物理学的主要研究对象。原子和原子核是物质结构的两个层次，但也是互相关联又泾渭分明的两个层次。由于组成由于组成射线的射线的粒子带有巨大能量和动量，就成为卢瑟福用粒子带有巨大能量和动量，就成为卢瑟福用来打开原子大门、研究原子内部结构的有力工具。来打开原子大门、研究原子内部结构的有力工具。w原子和原子核（原子和原子核（2 2）电子带负电荷，电子电荷的值为：e=1.60217733x10-19C，且电荷是量子化的，即

6、任何电荷只能是e的整倍数。电子的质量为me=9.1093897x10-31kg。原子核带正电荷，集中了原子的全部正电荷。原子的大小是由核外运动的电子所占的空间范围来表征，原子可以设想为电子在以原子核为中心的、距核非常远的若干轨道上运行。原子的大小半径约为10-8cm的量级。原子核的质量远超过核外电子的总质量，原子的质量中心与原子核的质量中心非常接近。原子核的限度只有几十飞米(1fm=10-15m=10-13cm)，而密度高达108t.cm-3。物质的许多化学性质及物理性质、光谱特性基本上只与核外电子有关；而放射现象则主要与原子核有关。2、什么是放射性？、什么是放射性？放射性是自然界存在的一种自

7、然现象。世界上一切物质都是由一种叫“原子”的微小粒子构成的，每个原子的中心有一个“原子核”。大多数物质的原子核是稳定不变的，但有些物质的原子核不稳定，会自发地发生某些变化，这些不稳定原子核在发生变化的同时会发射各种各样的射线，这种现象就是人们常说的“放射性”。有的放射性物质在地球诞生时就存在，如铀、钍、镭等，它们叫做天然放射性物质天然放射性物质；另一方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的物质，这种物质叫人工放射性物质人工放射性物质。辐射源种类辐射源种类 天然辐射源 w宇宙射线 w宇生放射性核素 w原生放射性核素 人工辐射源 w核设施 反应堆辐射源，辐射源：瞬发、缓发、其他(俘获、n非弹

8、散激发)射线 中子源：瞬发(2-3/fi,2MeV,峰值约0.8MeV，1012-1015n/s.cm2)、缓发中子(0.0158/fi，能量较低)核燃料循环设施，核燃料循环设施包括核燃料生产、加工、贮存和后处理设施等。后处理主要内容有：（1）除掉裂变产物；（2）回收未燃烧的燃料；（3）回收生成的可裂变物质（如钚）等。人工辐射源 w核技术应用 l密封源，放射源：放射源主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器。常用的放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。放射源：（锶-90）低能光子源：放射源：（钴-60、镭-226和铯-137）中子源

9、：人工辐射源 l非密封源，工作场所分级：甲、乙、丙三个等级 放射性核素毒性分组：放射性核素毒性分组详见（GB188712002）附录D。l射线装置，射线机：射线机的种类很多，如诊断射线机、治疗射线机、工业探伤射线机、射线分析仪等。加速器：利用电磁场使带电粒子（如电子、质子、氘核及重离子等）获得高能量的装置。按能量区分，有高能、中能和低能加速器。主要讨论低能加速器辐射源。韧致辐射、中子、感生放射性。产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射。中子发生器：利用直流电压，能量在1MeV以下，通过（d，n）反应产生快中子的小型加速器。中子发生器加速离子的能量不高，多数在400KeV以下，也有的到600 KeV。它

10、的电源电流容量较大，一般能达到毫安数量级，高的可达数十毫安。利用D（d，n）3He和T（d，n）4He反应获得2.5MeV和14MeV能量的单能中子。强流中子发生器的中子产额可达到10121014n/s。原子核内具有一定质子数和一定中子数的一类原子叫做核素核素，例如：238U、235U、232Th它们都分别是一种核素。238U与235U这两种核素，质子数（原子序数）相同，中子数不同，在元素周期表中居同一位置，我们称它们为同位素同位素。电离辐射：在辐射防护领域，指能在生物物质中产生离子对的辐射；剂量：某一对象所接受或吸收的辐射的一种量度，它可以指吸收剂量、器官剂量、当量剂量、有效剂量、待积当量剂

11、量或待积有效剂量。3.生活中处处都有放射性生活中处处都有放射性 尽管100多年前人们才发现放射性，但放射性从来就存在于我们的生活中。放射性可以说无时不有，无处不在，我们吃的食物、喝的水、住的房屋、用的物品、周围的天空大地、山川草木乃至人体本身都含有一定的放射性。人们受到的放射性照射大约有82来自天然环境，大约有1 7来自医疗诊断，而来自其他活动大约只有1。4、放射性现象及射线的基本性质、放射性现象及射线的基本性质 自然界某些核素的原子核能自发地变为另一种核素的原子核，并伴随着放出射线的过程叫放射性衰变，这种现象叫放射现象，核素的这种性质称为放射性，具有这种性质的核素叫放射性核素。放射性核素衰变

12、掉一半所需要的时间，叫做该放射性核素的半衰期 T1/2，单位为s，min，h，d，a等。放射性核素衰变时放出射线的称衰变，放出射线的称为衰变，伴随、衰变，还往往放出射线(光子)。射线是一种高速运动的带正电的粒子流，也叫粒子，射线是一种带负电的粒子流，即电子流，射线是伴随、衰变放出的一种波长极短的电磁辐射。三种射线作用于周围物质时，会发生以下一些现象：(1)穿透物质 (2)电离作用 (3)荧光作用 (4)感光作用 (5)产生热量 (6)可以引起物质发生化学反应及其它变化 w(1)穿透物质，在标准状态下(0、760mmHg)，三种射线的穿透能力之比约为：=1：100：10000。一张纸或00040

13、005厘米厚的铝箔可把射线全部屏蔽；0.5厘米厚的铝板可以挡住射线，而要挡住Y射线则需5060厘米厚的铝板才行。w(2)电离作用，射线穿过物质时，可以把部分能量传递给该物质中的束缚电子，使其从电子壳层逃逸成为自由电子，而原子则变的带正电的离子。各种射线的电离作用能力(在单位距离上产生的离子对数)各不相同，射线最强，次为射线，射线最弱，其比例大致为10000：100：1，辐射仪就是根据射线的电离作用来测定物质的放射性强度的。w w(3)荧光作用，射线射到某些物质上，能激起荧光或磷光，荧光的强弱决定于射线的强度，闪烁探测仪器就是据此而测定射线的能量的。w w(4)感光作用，射线使碘化银分解，使照像

14、底片感光，其程度与放射性强度及射线照射时间的长短有关。w(5)产生热量，射线被物质吸收，动能转为热能，使物质温度升高。w w(6)可以引起物质发生化学反应及其它变化，如使H20、HCl、NH4+分解，使有机组织的分子破坏而造成细胞的死亡，等等。人们已经认识到了射线作用于周围物质时发生的上述现象，并在日常生活中正确利用了它们，如胶片感光、仪器测量、生态保鲜、灭菌等等，总之在各个领域均得到了有益利用，因此，大家可以大可不必将放射性视为一只老虎，没有必要谈虎色变，当然，驯化了的老虎才不会伤人。5、放射性系列放射性系列 目前已发现的天然存在的和人工生产的核素约2000个，其中天然存在的核素有332个，

15、其余皆为人工制造的。天然存在的核素分为两大类：一类是稳定的核素，约284个例如40Ca、209Bi；另一类是不稳定的核素。不稳定的核素,是其原子核会自发地转变成另一种原子核或另一种状态并伴随一些粒子或碎片的发射，又称为放射性原子核。自然界存在着三个放射性系列，分别以相应的起始核素来命名，即铀系(238U)、钍系(232Th)及锕铀系(235U)，三个系列均以非放射性的稳定核素(铅的同位素)而告终。三大天然放射性系列简化衰变图 238U 226Ra 222Rn 218Po 214Pb 214Bi 206Pb 232Th 224Ra 220Rn 216Po 212Pb 212Bi 208Pb 23

16、5U 223Ra 219Rn 215Po 211Pb 211Bi 207Pb 三个天然放射性系列的起始母体核素都是长寿的，238U的T=45 109年，232Th为1.41010年，235U为7.1108年，每个系列中都有一个惰性气体核素氡，构成了氡的放射性同位素，通常称为射气（氡：原子系数为86的元素的同位素，氡是铀系衰变的中间产物。氡子体：氡的短寿命放射性衰变的产物；氡子体潜能：222Rn的子体完全衰变为210Pb和220Rn的子体，完全衰变到稳定的208Pb所发射的粒子能量的总和。平衡因子：氡的平衡当量浓度与氡的实际浓度之比）。射气的衰变产物A核素为钋的同位素，(218po、216Po、215Po)几乎全部放出射线而变成B核素，即铅的同位素(214Pb、212Pb、211Pb)，它们衰变而成为C核素，C核素有双重衰变：经衰变成为C核素，经衰变成为C核素。伴随着C核素的衰变放出强射线，所以C核素是铀系中的主要辐射体。6、衰变规律、衰变规律 一定数量的放射性核素在衰变过程中，其原子数N随时间的增加而减少，并服从如下指数衰变规律。Nt=No e-t No t=0时的起始放射性核素的原子