輻射防護(hù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用

1、1,輻射防護(hù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用,2,輻射防護(hù)的基礎(chǔ)知識(shí)核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用,3,輻 射,手機(jī)、電腦輻射電磁爐輻射紫外線輻射稀土礦、放射源輻射核輻射,4,現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu),,,原子的直徑約為10-10米。原子核在中心約原子直徑的1/10000。原子的質(zhì)量幾乎全集中在原子核上電子的質(zhì)量?jī)H為質(zhì)子質(zhì)量的1/1840。一個(gè)電子所帶的電荷為1.6×10-19庫(kù)侖（C），定義為單位電荷。,5,二、有關(guān)原子核的一些術(shù)語(yǔ),這一術(shù)

2、語(yǔ)在核輻射防護(hù)中經(jīng)常用到，它是指核內(nèi)具有一定數(shù)目的中子和質(zhì)子，并處于同一能態(tài)的一類(lèi)原子。核素用符號(hào)AZX表示，其中X代表元素符號(hào)，A為質(zhì)量數(shù)，Z為核電荷數(shù)。,,1、 核素：,6,同位素是指原子核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的那些核素。同位是指該同位素的各核素在元素周期表中處于同一個(gè)位置,它們具有基本相同的化學(xué)性質(zhì)。,2、同位素：,7,如： 238U、 235U、 234U等均為鈾元素的同位素,而氫的同位素包括了11H（氕）、21H（

3、氘）、3 1H（氚）三種核素。核素和同位素是兩個(gè)不同的術(shù)語(yǔ)，切勿混為一談。,8,,,1896年，法國(guó)科學(xué)家亨利貝可勒爾（H?Becquerel）發(fā)現(xiàn)用黑紙包的鈾鹽仍可以使照相底片感光，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明鈾鹽可以放射出能透過(guò)黑紙的射線，由此發(fā)現(xiàn)了天然放射性。,,第二節(jié) 原子核與放射性關(guān)系,一、 放射性,9,在磁場(chǎng)中研究這種射線的性質(zhì)時(shí)，證明它是由三種成分組成的。其中一個(gè)成分在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向與帶正電的離子流的偏轉(zhuǎn)方向相同；另一個(gè)成分與帶負(fù)電的

4、離子流的偏轉(zhuǎn)方向相同；第三個(gè)成分則不發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)，繼續(xù)沿著直線方向前進(jìn)。這三種射線分別叫做α射線、β射線和γ射線。,10,（1）α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核（又稱(chēng)α粒子）組成的，所以它在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向與正離子流相同。它的電離作用大，貫穿本領(lǐng)小。它在空氣中的射程只有幾個(gè)厘米。 （2）β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，它的電離作用較小，貫穿本領(lǐng)較大,在空氣中的射程因其能量的不同而有較大差異，一般為幾米至十幾米。 （3）γ射線是波長(zhǎng)很

5、短的電磁波，所以在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。它具有間接電離作用，貫穿本領(lǐng)很大,在空氣中的射程通常為幾百米。,進(jìn)一步的研究證明：,11,二、 原子核衰變類(lèi)型,α衰變、β衰變、γ躍遷,12,第三節(jié) 放射性衰變規(guī)律,一、 放射性衰變規(guī)律 原子核發(fā)生衰變時(shí)，母核由于不斷生成子核，因此隨著時(shí)間t的增加，母核數(shù)目將不斷減少。通過(guò)大量的測(cè)量得出，任何一種放射性核素衰變都遵從下面的指數(shù)衰變規(guī)律：

6、 N = N0 * e-λt No為起始時(shí)刻（t=0）放射性原子核的數(shù)目。N為t時(shí)刻放射性原子核的數(shù)目。,13,二、 衰變常數(shù)、半衰期,,,,,,,,,,,,,,,,,,1． 衰變常數(shù) λ稱(chēng)之為衰變常數(shù) λ的大小決定了放射性核素衰變的快慢 λ反映原子核本身的特性，不隨外界條件變化,14,2．半衰期 表征放射性核素自發(fā)核躍遷的另一參數(shù)是半衰期，它是指某種特定能態(tài)的放射性核

7、素因發(fā)生自發(fā)核躍遷而減少到原來(lái)原子核數(shù)一半所需的時(shí)間。用T1/2表示，量綱：年（a）、天（d）、小時(shí)（h）、分（min）和秒（s）。 不同的放射性核素T1/2的差別可能很大，如：238U：T1/2=45×108a，鐳衰變產(chǎn)生的氡-222（室內(nèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目），T1/2=3.825d。,15,如出廠活度為100mci鈷-60放射源，其半衰期為5.27年，經(jīng)過(guò)若干年后的現(xiàn)存活度為： 3.2年后:65.65mc

8、i; 5.27年后:50mci; 10.6年后:25mci; 15.27年后:13.43mci。,16,放射性活度　　單位時(shí)間內(nèi)某種原子核衰變的次數(shù)，稱(chēng)為該放射性物質(zhì)的放射性活度，通常用A表示?！　》派湫曰疃鹊膰?guó)際單位為貝克（Bq），常用單位為居里（Ci）。,,17,lBq 等于放射性物質(zhì)在 1 秒鐘內(nèi)有 1 個(gè)原子核發(fā)生衰變。其表達(dá)式如下： l Bq = 1 次衰變 /秒 ，

9、即1Bq =1/s國(guó)際上規(guī)定：一個(gè)放射源每秒鐘有 3.7× 1010 次核衰變，其定義為１居里。　　即：1Ci=3.7 × 1010/s 　　　　顯見(jiàn) , 1Ci = 3.7 × lO10 Bq,,18,第四節(jié) 輻 射,,19,,,,,,,,,,,,,20,電離輻射作用于人體的方式：　　 １.內(nèi)照射；２.外照射；　　 ３.內(nèi)外混合照射。,,21,,天然本底輻射 人

10、工輻射,電離輻射來(lái)源,22,天然本底輻射　一般場(chǎng)所： 天然本底為 2. 4mSv/year, 多為內(nèi)照射 (222Rn, 60%),23,天然本底輻射的組成,24,,人類(lèi)生活方式對(duì)輻射水平的影響,,25,外照射防護(hù)的手段：　　　　　?。? 時(shí)間防護(hù)；２.距離防護(hù)；　　　　　３.屏蔽防護(hù)　　輻射防護(hù)的目的：　　　　　　防止有害的非隨機(jī)性效應(yīng)，并限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，使

11、之達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平。,,,26,非隨機(jī)性效應(yīng)：也稱(chēng)確定性效應(yīng)。有一個(gè)劑量閾值，損傷的嚴(yán)重程度與劑量大小有關(guān)。例如乏力、脫發(fā)，劑量達(dá)到一定值后就會(huì)出現(xiàn)這種癥狀。 隨機(jī)性效應(yīng)：又稱(chēng)非確定性效應(yīng)。發(fā)生幾率與劑量大小成正比，但嚴(yán)重程度與劑量大小無(wú)關(guān)，沒(méi)有閾值。例如癌癥，它的發(fā)病幾率隨劑量增加而增大，但沒(méi)有一個(gè)劑量閾值，達(dá)到這個(gè)值就會(huì)發(fā)生癌癥。,27,輻射應(yīng)用和劑量限制制度的三原則：　　　 輻射實(shí)踐的正

12、當(dāng)化；輻射防護(hù)的最優(yōu)化；個(gè)人劑量當(dāng)量限值。,,28,含密封源儀表的衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)GBZ125-2002對(duì)人員活動(dòng)范圍不限制劑量當(dāng)量率H范圍：距離源表面5cm處：H<2.5μSv/h 距離源表面100cm處：H<0.25μSv/h,,29,輻射標(biāo)志,當(dāng) 心 電 離 輻 射,30,復(fù)習(xí)題：1.原子是由原子核和核外電子組成。2.輻射分為：電離輻射和非電離輻射3.電離輻射作用于人體的方式： 內(nèi)照射；外照射；內(nèi)外混合照

13、射4.屏蔽X射線和γ射線的常用材料？ 鉛，鐵，混凝土等,31,5.出廠活度為100mCi的60Co經(jīng)過(guò)5.27年的衰變后大概還有多大？（ 60Co的半衰期是5.27年） 經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后，活度約為100mCi/2=50mCi6.外照射輻射防護(hù)的三個(gè)基本方法？ 時(shí)間防護(hù)，距離防護(hù)，屏蔽防護(hù)7.電離輻射有哪幾種類(lèi)型？ α射線，β射線，X射線，γ射線，中子等等8.一枚放射源標(biāo)牌顯示為3.7 × lO8

14、Bq，換算為居里后約為_(kāi)__ mCi （已知1Ci = 3.7 × lO10 Bq）。 100 mCi 9.高爐點(diǎn)式放射性料位計(jì)采用的Co60放射源產(chǎn)生的是以下那種射線類(lèi)型？A .α射線 B.β射線 C.X射線 D.γ射線10.舉出兩個(gè)以上放射性同位素或核技術(shù)在工業(yè)或生活中的應(yīng)用。CT，X射線探傷，料位計(jì)，液位儀，密度計(jì)，灰分儀，伽馬刀……,32,輻射防護(hù)的基礎(chǔ)知識(shí)核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用,33,世界上

15、第一張X光照片,醫(yī)學(xué)CT(MCT) X射線斷層掃描(XCT) 核磁共振CT(NMR-CT) 正電子發(fā)射CT(PET) 同位素單光子發(fā)射CT(SPECT) 康普頓散射CT(CST) 穆斯堡爾效應(yīng)CT工業(yè)CT(ICT) X射線CT 伽瑪射線CT,2)核成像技術(shù),34,相機(jī),35,CT/PET,36,福來(lái)爾轎車(chē)透視圖上圖：水平透視圖；下圖：垂直透視圖,汽車(chē)內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描,37,卡車(chē)掃描圖象,Image fro

16、m Newsweek, taken at the border crossing from Guatemala to Mexico,38,安全檢測(cè),物性判別：汽油、炸彈等危險(xiǎn)物品例如， 同是液體的水和汽油的密度分別是1.0 和0. 7， 很容易區(qū)分。,航空箱的斷層圖像,箱中有3個(gè)塑料瓶子, 里面灌滿(mǎn)了汽油(左瓶)、水(中瓶) 或是一半汽油一半水(右瓶)。從圖中可以清晰看到瓶中不同性質(zhì)液體的灰度明顯不同。此外, 在一盒黃油脂內(nèi)埋藏一塊肥

17、皂, 利用斷層圖像也能輕易分辨出來(lái)。圖中兩個(gè)灰度不同的圓分別顯示聚乙烯棒和聚四氟乙烯棒的截面。此圖像充分表明CT 檢測(cè)系確實(shí)具備了物性判別的功能。,39,核檢測(cè)技術(shù)(1)——核子密度計(jì),用途： 　各種料液濃度的在線檢測(cè)和控制。也可通過(guò)密度而間接測(cè)定出料液中某種成分的含量、以及兩種物料的本比等。 　　 例如：選礦工藝中礦漿和浮選液濃度的在線檢測(cè)和控制；油田和石油化工過(guò)程中油品含水率的測(cè)定；選煤廠選煤液密度的檢測(cè)和控制；化工廠酸、

18、 堿、鹽的濃度以及各種成分 配比的在線檢測(cè)；造紙廠紙 漿濃度的測(cè)定和控制；江河 中水流含沙量的測(cè)定。,,,40,核檢測(cè)技術(shù)(1)——核子密度計(jì),參數(shù)：測(cè)量范圍：濃度0～100％。 適應(yīng)管徑：直徑50～500mm。 精確度等級(jí)：0.1%～1%。 基本誤差：量程的±0.1%～1%長(zhǎng)期穩(wěn)定性：0.1%。,,,41,,,42,核檢測(cè)技術(shù)(2)——核子(皮帶)秤,,,,43,核檢測(cè)技術(shù)(3)——料位計(jì)及

19、料位開(kāi)關(guān),原理：　　檢測(cè)γ射線穿透料倉(cāng)或管道中物料后的強(qiáng)度，根據(jù)射線強(qiáng)度的變化來(lái)計(jì)算、判斷物料的料面水平，控制物料的輸送。 放射源安裝在料倉(cāng)或管道的一側(cè)，探測(cè)器安裝在另一側(cè)。,,44,核檢測(cè)技術(shù)(4)——射線測(cè)厚儀,γ射線測(cè)厚儀,45,核檢測(cè)技術(shù)(5)——煤質(zhì)及灰分、水份測(cè)量,,煤灰份是煤的品質(zhì)的重要指標(biāo)。通用的方法是化學(xué)檢驗(yàn)法，但化學(xué)檢驗(yàn)法存在著比較大的滯后性，無(wú)法在線檢驗(yàn)，這樣就給生產(chǎn)或使用造成不可避

20、免的損失。,(1)灰分測(cè)量原理 煤可分為兩部分，一是以碳為代表的低原子序數(shù)元素；一是以硅為代表的高原子序數(shù)元素。 煤灰主要由煤中高原子序數(shù)元素的氧化物組成(硫除外)。采用雙能透射法測(cè)量灰分，即利用兩種可放射不同能量射線的放射源來(lái)構(gòu)成“雙透射通道”，來(lái)進(jìn)行測(cè)量。,46,(2)用途： 用于煤碳輸送過(guò)程中，對(duì)原煤的灰分、水分、純碳量和發(fā)熱量進(jìn)行在線檢測(cè)、計(jì)量和控制。(3)技術(shù)參數(shù)： 長(zhǎng)期穩(wěn)定性： 0.1％ 測(cè)量精

21、度。 測(cè)灰分的精度：0.5％。(4)特點(diǎn)： 采用閃爍譜自動(dòng)穩(wěn)峰技術(shù)， 保證長(zhǎng)期譜漂移＜0.05%。,,,47,便攜式、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,48,核檢測(cè)技術(shù)(6)——水份計(jì),,49,核檢測(cè)技術(shù)(7)——其它核檢測(cè)技術(shù),鐵礦石品位儀(1)原理：采用電子對(duì)效應(yīng)和散射光子聯(lián)合測(cè)定方法。當(dāng)鐵原子和高能γ射線發(fā)生相互作用時(shí)，產(chǎn)生電子對(duì)的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦石中的其他元素，對(duì)湮沒(méi)輻射和散射光子的混合譜進(jìn)行分析，就可得到鐵的品位值。 (2)用途：用于礦石

22、或礦粉輸送 過(guò)程中鐵品位的在線連續(xù)檢測(cè)。,,50,鐵礦石品位儀(3)技術(shù)參數(shù) 測(cè)品位精度 標(biāo)定精度：0.2％。 運(yùn)行精度：0.5％。 射線計(jì)數(shù)率長(zhǎng)期穩(wěn)定性和測(cè)量值的重復(fù)性＜0.1%。 主機(jī)工作環(huán)境：0攝氏度～50攝氏度，相對(duì)濕度≤95％。 探測(cè)器工作環(huán)境：-40攝氏度～50攝氏度，相對(duì)濕度≤95％。 (4)特點(diǎn)：用電子對(duì)效應(yīng)測(cè)量鐵礦

23、石(或礦粉)中鐵的品位，不受礦石的顆粒度、密度、疏松度、環(huán)境等外界因素的影響。,51,核技術(shù)的輻射安全性,核檢測(cè)的輻射防護(hù)與安全性能(以核子秤為例)源罐屏蔽防護(hù)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB16368-1996，絕對(duì)安全可靠。放射源在使用現(xiàn)場(chǎng)安裝后，源罐周?chē)?cm區(qū)域，γ劑量率最大為0.1μGy/h，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-4792-84中所規(guī)定的限值(2.5μGy/h)。工作人員正常工作區(qū)域的新增γ劑量接近為零。假設(shè)工作人員在距源罐1米處每天工作