化学实验室安全放射性辐射防护与放射源基本知识.pptx

放射性、辐射防护与放射源基本知识放射性、辐射防护与放射源基本知识 放射性的发现放射性的发现 1896年年，Bequerel用用铀铀粉粉作作实实验验，有有一一次次无无意意的的将将铀铀粉粉放放在在避避光光包包装装的的胶胶片片上上，第第二二天天他他惊惊讶的发现胶片暴光了。讶的发现胶片暴光了。他他由由此此断断定定，铀铀可可以以放放出出某某种种射射线线，使使胶胶片片暴暴光光。人人们们就就将将物物质质能能够够放放出出某某种种射射线线的的现现象象称称为放射性。为放射性。不仅是铀粉具有放射性！不仅是铀粉具有放射性！18981898年年年年7 7月月月月和和和和1212月月月月，居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇先先先先后后后后发发发发现钋和镭也有这种特性。现钋和镭也有这种特性。现钋和镭也有这种特性。现钋和镭也有这种特性。现现现现代代代代科科科科学学学学方方方方法法法法证证证证明明明明，用用用用人人人人工工工工的的的的方方方方法法法法中中中中子子子子活活活活化化化化技技技技术术术术，也也也也可可可可以以以以将将将将没没没没有有有有放放放放射射射射性性性性的的的的物物物物质质质质产产产产生生生生放放放放射射射射性性性性，如如如如Co-60Co-60、Ag-110mAg-110m、Am-241Am-241。实实际际上上，放放射射性性物物质质无无处处不不在在，只只不不过过含含量量高高低低不不同同罢罢了了。如如环环境境和和食食物物就就含含有有或或多多或或少少的的天天然然放放射射性性物物质质和和核核试试验验残残留的放射性物质（如留的放射性物质（如Cs-137和和Sr-90)。机器也能产生射线机器也能产生射线1.用用物物理理的的方方法法，如如X光光机机能能产产生生的的X射射线线、电电子子加加速速器器能能产产生生电电子子束束等等。回回旋旋加加速速器器能能产产生重粒子束。生重粒子束。2.放放射射性性可可能能由由原原子子核核衰衰变变产产生生，也也可可以以由由机机器（射线装置）产生。器（射线装置）产生。NS磁铁镭 源（放在铅屏蔽罐中）经经实实验验研研究究发发现现，镭镭放放射射源源放放出出的的射射线线在在磁磁场场中中会会分分成成三三束束，分分别称为别称为 射线射线、射线和射线和 射线。射线。粒粒子子最最重重（4个个原原子子质质量量数数），粒粒子子次次之之，粒粒子子则则没没有有静静止止质质量。量。有有些些原原子子核核衰衰变变的的时时候候还还会会放放出出中子，如中子，如U-235的衰变。的衰变。原子核衰变能放出原子核衰变能放出、射线和射线和中子中子X射线射线 X射射线线的的问问世世，在在医医学学和和工工业业技技术术领领域域得得到到了了广广泛泛的的应应用用，如透视、成像、探伤等）如透视、成像、探伤等）.德国德国物理学家物理学家伦琴伦琴于于1895年在研究年在研究阴极射线的时候，发现了一种奇特阴极射线的时候，发现了一种奇特的射线，它能量高、穿透力强、能的射线，它能量高、穿透力强、能杀死细胞和组织。由于当时知其甚杀死细胞和组织。由于当时知其甚少，所以称为少，所以称为X射线，又叫伦琴射射线，又叫伦琴射线。线。连续连续X射线的产生射线的产生高压电源高压电源低低压压电电源源靶靶X X光光 连续连续X射线是由于高速运动的电子撞击物体（钨靶、银靶、钼靶等），速射线是由于高速运动的电子撞击物体（钨靶、银靶、钼靶等），速度猝然而止，其中一部分（度猝然而止，其中一部分（90%)的能量则转换为热能。的能量则转换为热能。由于释放出的由于释放出的X光子的能量分布是连续的（光子的能量分布是连续的（0Emax)，因此称为连续，因此称为连续X光。光。X光机原理光机原理高压电源高压电源低压电源靶靶阴极发热产阴极发热产生电子生电子电电子子猝猝然然停停止止和和外外层层电电子子跃跃迁迁，部部分分能能量量以以连连续续和和特特征征X射射线线的的形形式式放出。放出。电子加速，撞击和电子加速，撞击和电离靶中的核外电电离靶中的核外电子。子。X射线射线 射线射线与与X射线、射线、射线射线与与电子束电子束的区别的区别 射射线线与与X射射线线本本本本质质质质上上上上一一一一样样样样，都都都都是是是是光光光光子子子子，就就就就像像像像可可可可见见见见光光光光，只只只只不不不不过过过过能能能能量量量量大大大大小小小小不不不不同同同同而而而而已已已已，光光光光子子子子能能能能量量量量高、高、高、高、X X射线能量低，可见光的能量更低。射线能量低，可见光的能量更低。射线能量低，可见光的能量更低。射线能量低，可见光的能量更低。射射线线与与电电子子束束本本本本质质质质上上上上也也也也一一一一样样样样，只只只只不不不不过过过过其其其其来来来来源源源源不不不不同同同同，前前前前者者者者来来来来源源源源于于于于核核核核反反反反应应应应，后后后后者者者者则则则则由由由由电电电电子子子子加加加加速速速速器产生。器产生。器产生。器产生。、射线的穿透能力射线的穿透能力 射线：射线：1张纸片就能阻止它的张纸片就能阻止它的穿透。穿透。射线：射线：几毫米的铜片才能阻几毫米的铜片才能阻止它的穿透。止它的穿透。射线：射线：几十厘米厚的混凝土或几十厘米厚的混凝土或几厘米厚的铅板才能阻止它的穿几厘米厚的铅板才能阻止它的穿透。透。掌握射线的这种特性，能采取掌握射线的这种特性，能采取适当的措施进行有效辐射防护。适当的措施进行有效辐射防护。射线射线射线射线 射线射线 射线射线X、射线穿透物质的衰减规律射线穿透物质的衰减规律I：穿透物件后的射线强度：穿透物件后的射线强度I0：穿透物件前的射线强度穿透物件前的射线强度：物物质质对对射射线线的的吸吸收收系系数数（对对同同一一材材料料为一常数）为一常数）：物件的比重：物件的比重t：物件的厚度：物件的厚度 测厚灵敏度可达测厚灵敏度可达0.010.001mm.半衰减厚度半衰减厚度 十分之一衰减十分之一衰减厚度厚度不同材料对不同材料对X和和GAMMA的半屏蔽衰减厚度（的半屏蔽衰减厚度（cm）射射线线可可以以用用密密度度大大的的材材料料加加以以屏屏蔽蔽，如如钢钢板板、混混凝凝土土、铅铅等等。下下表表列列出出了不同材料对了不同材料对60Co源、源、137Cs源和源和226Ra源的半衰减厚度。源的半衰减厚度。宇宙射线宇宙射线 天天文文学学研研究究发发现现，星星星星之之所所以以会会闪闪闪闪发发光光，是是由由于于其其内内部部不不断断进进行行着着核核聚变反应。聚变反应。星星体体内内部部的的核核反反应应所所产产生生的的射射线线到到达达地地球球的的过过程程中中，与与宇宇宙宙间间的的物物质质相相互互作作用用产产生生次次级级射射线线，再再辐辐射射到到地地球球，这这些些来来自自宇宇宙宙间间的的射射线线就就称称为为宇宇宙宙射射线。线。宇宙射线随海拔升高而升高宇宙射线随海拔升高而升高高：大低：小宇宙射线的强弱变化地铁-10米高山1000米海平面0米100nGy/h28nGy/h1nGy/h 由于宇宙射线在穿透大气层会吸收而减弱，因此宇宙射线的强弱随着由于宇宙射线在穿透大气层会吸收而减弱，因此宇宙射线的强弱随着高度的增加而增加。高度的增加而增加。海平面：约海平面：约28nGy/h。拉萨：约拉萨：约120nGy/h。地铁：约。地铁：约1nGy/h。小结小结放射性基本知识放射性基本知识1.放射性放射性2.射线的种类射线的种类3.射线的穿透能力射线的穿透能力4.X射线射线5.宇宙射线宇宙射线活度活度 定义：辐射体中某种原子核单定义：辐射体中某种原子核单位时间内发生的核衰变数，位时间内发生的核衰变数，A=N/t。单位单位:Bq（贝可）。（贝可）。老单位：居里（老单位：居里（Ci）1居里居里(Ci)=3.7x1010Bq.物理意义：描述物质的放射性物理意义：描述物质的放射性强弱，活度越大，表示物质的强弱，活度越大，表示物质的放射性越强放射性越强。t=0 秒t=1 秒1000个500个A=(1000-500)/1秒=500Bq5kg实际应用的放射源活度范围：实际应用的放射源活度范围：几十几十mCi 百万百万Ci实验室标准源：实验室标准源：100010000Bq。比活度比活度 活活度度能能够够用用来来反反映映辐辐射射体体总总的的放放射射性性，但但不不能能反反映映辐辐射射体体的的放射性浓度放射性浓度。定定义义：单单位位质质量量或或体体积积中中的的放放射性活度，射性活度，A/m=(N/t)/m。单位单位:Bq/kg、Bq/L、Bq/m3。如如：核核电电站站放放射射性性废废水水中中的的Cs-137：5Bq/L。A:1kgA:1kgB:10kgB:10kgB B的比活度：的比活度：10Bq/kg10Bq/kgA和和B的活度均为的活度均为100BqA A的比活度：的比活度：100Bq/kg100Bq/kg（受照体的）吸收剂量（受照体的）吸收剂量 定定义义：单单位位质质量量的的受受照照体体所所接接受受（吸收）的辐射能量。（吸收）的辐射能量。D=E/m。单位：单位：(J/kg)=戈瑞戈瑞(Gy）。）。如如:1J/2kg=0.5Gy。剂剂量量这这个个名名词词在在医医学学上上指指的的是是人人食食入入药药物物的的物物质质量量，如如2mg/天天/人人。而而这这里里则则是是受受照照体体所所接接受受（吸收）的辐射能量。（吸收）的辐射能量。物物理理意意义义：用用于于描描述述射射线线对对受受照照体的作用效果。体的作用效果。辐射体受照体 射线 射线 射线辐 射 能 量剂量剂量吸收剂量率吸收剂量率 在在定定义义剂剂量量时时，没没有有考考虑虑时时间间的的因因素素，即即相相同同的的剂剂量量可可以以是是1小小时时的的照照射射，也也可可以以是是1天天（24小小时时）的的照照射射。为为描描述述受受照体接受辐照能量的快慢，则需引入剂量率。照体接受辐照能量的快慢，则需引入剂量率。定定义义：单单位位时时间间内内单单位位质质量量的的受受照照体体所所接接受受（吸吸收收）的的辐辐射射能量。能量。D/t=E/m/t.单位：单位：(J/kg/h)=戈瑞戈瑞/小时小时(Gy/h)。或者：。或者：n Gy/h=10-9Gy/h 剂剂量量或或者者剂剂量量率率，都都是是与与具具体体的的受受照照物物质质相相对对应应，如如人人体体的的吸收剂量率、空气的吸收剂量率等。吸收剂量率、空气的吸收剂量率等。其中：其中：为放射源周围某点空气为放射源周围某点空气 吸收剂量率，单位：吸收剂量率，单位：Gy/s；为放射源周围某点的为放射源周围某点的 射线注量率，单位：光子射线注量率，单位：光子/m2/s 为为 射射线线在在空空气气中中的的质质量量能能量量吸吸收收系系数数，单单位位：m2/kg（例例如如137Cs的的662keV的的 射线，射线，=2.94 10-3 m2/kg）；）；Er为为 射线的能量，单位：射线的能量，单位：J（1MeV=1.6 10-13 J）A为放射源单位时间内向为放射源单位时间内向4 方向发射的方向发射的 射线数，单位：粒子射线数，单位：粒子/s;r为某点距离点源的距离，单位：为某点距离点源的距离，单位：m。放射源的活度与周围辐射剂量率的关系放射源的活度与周围辐射剂量率的关系26mCi放射源（放射源（137Cs）周围的空气吸收剂量率随距离的变化）周围的空气吸收剂量率随距离的变化 从从图图可可见见，放放射射源源周周围围的的辐辐射射强强度度会会岁岁距距离离的的增增加加而而迅迅速速衰衰减减。根根据据辐辐射射防防护护与与放放射射源源安安全全标标准准（GB2003-1882），公公众众年年照照射射剂剂量量限限值值为为1mSv，如如果果26mCi的的放放射射源源完完全全裸裸露露，一一个个人人站站在在距距离离放放射射源源1米米处处也也需需停停留留16小小时时以上，可见这类放射源的危险性较小。以上，可见这类放射源的危险性较小。剂量当量剂量当量 对于不同的射线，即使对于不同的射线，即使剂量相同，对受照物剂量相同，对受照物体所产生的效果可能体所产生的效果可能不同，为描述不同射不同，为描述不同射线对受照体的不同作线对受照体的不同作用效果用效果引入剂量引入剂量当量。当量。剂量当量剂量当量=剂量剂量射线的射线的品质因子。品质因子。单位：希福特单位：希福特(Sv)。射线射线 射线射线不同射线的品质因子不同射线的品质因子如人体接受如人体接受 射线射线、射线射线和和 射线射线照射的剂量各为照射的剂量各为1Gy，那么总，那么总的剂量当量的剂量当量=120+11+11=1+1+20=22（Sv）。）。放放射射性性原原子子核核衰衰变变时时，它它从从一一种种核核素素变变为为另另外外一一种种核核素素，这这样样原原来来的的原原子子核核数数不不断断减减少。少。放放射射性性原原子子核核的的数数量量No衰衰变变到到原原来来的的一一半半时时所所经经历历的的时时间间半衰期（半衰期（T1/2）。）。5.275.27年年 5.275.27年年 5.275.27年年60Co衰变曲线年原子数半衰期半衰期不同放射性核素的半衰期不同放射性核素的半衰期 放放射射性性原原子子核核的的衰衰变变不不受受一一般般的的物物理理、化化学学变变化化的的影影响响，只只有有核核反反应应才才起起作作用用。因因此此企企图图用用火火烧烧、压压打打、酸酸溶溶、碱碱泡泡等的方法来消减放射性是不科学、也是不可能的。等的方法来消减放射性是不科学、也是不可能的。Po-210的半衰期为的半衰期为138.38天天不同放射性核素的半衰期很不相同，不同放射性核素的半衰期很不相同，可从可从十亿分之几秒十亿分之几秒到到几百亿年几百亿年。小结小结几个常用的物理量几个常用的物理量1.活度、比活度活度、比活度2.剂量、剂量率剂量、剂量率3.剂量当量剂量当量4.半衰期半衰期辐射防护基础知识辐射防护基础知识1、射线的用途、射线的用途2、射线的危害、射线的危害3、射线防护的目的、射线防护的目的4、辐射防护三原则、辐射防护三原则5、外照射及其防护方法、外照射及其防护方法6、内照射及其防护方法、内照射及其防护方法