核辐射安全与防护2课件

1、1.核辐射的基础知识辐射电离辐射和电磁辐射射线射线（粒子）、射线（粒子）、射线（包括X射线）、中子电离辐射宇宙射线、地面射线、生活用品辐射、燃煤照射、核爆炸造成的放射性污染、核能生产带来的照射、医疗照射 、人体等电磁辐射太阳辐射、地面辐射、人工辐射1.1电离辐射定义：凡是由直接或间接电离粒子所组成的任何射线，统称电离辐射。 世界上的一切物质都是由元素构成的，而每一种元素又都是由同类原子组成的。原子的结构很像太阳系，其中心是原子核，带正电；周围环绕着一些带负电荷的电子，像行星围绕太阳那样在不同轨道（电子壳层）上运行。原子的质量几乎全部集中在原子核里，原子核由一些带正电荷的质子和不带电的中子组成，

2、依靠强大的核力将两者紧密地结合在一起。在原子中，电子的数目和原子核中质子的数目相同，所以整个原子是显中性的。电离作用 当高速带电粒子在原子核外轨道电子旁边掠过时，在相互静电的作用下，可使轨道电子获得足够的能量而脱离原子壳层，成为自由电子，原子则因失去电子而变成带正电荷的离子，这就是所谓的电离作用。能够引起物质电离的粒子称为电离粒子，其中如、和质子等带电粒子，能够直接引起物质电离，称为直接电离粒子（或带电电离粒子）；又如光子（X射线和射线）和中子等不带电粒子，是通过与物质相互作用后所产生的次级带电粒子使物质发生电离，称为间接电离粒子（或不带电电离粒子）。这两种作用粒子也可同时并存在同一种放射性物

3、质中。射线（粒子）射线是从放射性核素中释放出来的带二个正电荷的粒子流，这种粒子叫粒子，实际上它是氦原子核，质量数为4，由2个中子和2个质子组成。射线的电离能力很大，但其射程很短。如在空气中，粒子所形成的径迹上，每厘米产生数万对离子，在空气中射程一般不超过10cm。对人体组织而言，5MeV的粒子射程只有43m所以人体皮肤基底层就可以将它吸收，对它的外照射防护是很容易的。但应该指出，一旦发射体进入体内，其危害可以很大，这主要是由于它发射出的粒子的电离密度高，会造成大剂量的内照射。射线（粒子）射线是从原子核内放出的高速电子流，电子的质量很小。它的电离能力比粒子要小得多，但其射程比粒子长得多。如在空气

4、中，在粒子的径迹上，每厘米产生数十对离子；粒子的射程视其能量和所穿透的物质密度不同而异，如90Y的粒子的最大能量为2.25MeV，在空气中射程为9m左右，在水中约为1.1cm，14C的粒子最大能量为0.155MeV，在空气中的射程约为24cm，在水中为0.3mm。射线外照射可引起皮肤的损伤，内照射也会引起明显的生物效应。射线（包括X射线）、中子射线是波长极短的电磁辐射。它由光子组成。其运动速度与光子相同，它与物质的相互作用是通过光电效应、康普顿效应和电子对效应产生次级带电粒子，是外照射的主要来源。射线的电离密度比、粒子都小，但穿透本领极强，能穿透人体深层组织，并可引起身体伤害。中子与原子核发生

5、碰撞，把它的能量传递给受碰撞的原子核，产生带电的次级粒子。如它与人体组织相互作用时，产生反冲质子及碳、氮、氧的反冲核，中子通过辐射俘获产生光子，再进一步由光子与物质相互作用产生次级电子，这些次级带电粒子引起人体组织的电离和激发。中子对人体组织的生物效应最重人体组织基本上是由H、N、O和C等化学元素组成、它们的重量百分比大致为：H10%，C23%，N2.6%，O61%。快中子与组织相互作用时，主要是与上述元素的原子核碰撞，尤其是与H核碰撞产生反冲质子。由于组织中氢核的数目最多，约占机体总核数的70%，又因中子与氢核碰撞时传递给氢核的能量最多，平均每碰撞一次要交出一半的能量。所以，中子对人体组织的

6、生物效应要比上述三种射线引起的生物效应重。1.2.1宇宙射线从那无限遥远、茫茫无垠的宇宙空间，有一股单凭人的感觉看不见、摸不着、嗅不出、听不到而又具有很高能量的粒子流，永不停息地倾泻到地球上来，人们称它为宇宙射线。初级宇宙射线 ：那些从宇宙空间进入地球大气层的高能粒子 。次级宇宙射线 ：这些初级宇宙射线与大气层中的原子核相互碰撞产生的次级粒子和电离辐射 带电介子与原子核作用产生核簇射，形成子，子又衰变为电子，依次下去又能产生轫致辐射。在核簇射中的核子（质子和中子）可引起核反应或再产生核簇射。在核簇射中形成的k介子和超子衰变为其它粒子，这些粒子再与核子反应产生新的粒子和再引起核簇射，如此继续“繁

7、衍”，直到能量耗尽方肯罢休。 当初级宇宙射线的能量达10121013MeV时，这些罕见的超高能粒子在大气中产生核簇射后，又可引起一系列核级联，粒子数剧增，所产生的高能电子和光子又引起链锁的电子光子簇射，产生几百万甚至数万亿的电子、光子、质子、中子、介子等一大群粒子，形成“宇宙雨”同时辐射到地球上，这就是所谓的广延大气簇射现象。 那些高能粒子的数量是很少的。 在海平面处，每平方厘米的范围内，每分钟只有1.5个（1.5 cm-2 min-1），在大气层顶端每平方厘米范围内，每分钟也不超过60个（60 cm-2 min-1）。而能量为1014MeV的粒子就更少了大概每小时发射1个（1h-1），能量为

8、1014MeV以上的粒子大约每年仅有一个。这些高能粒子不但本身是科学研究的对象，而且还可以利用它从事高能物理和其他方面的科学研究工作。 宇宙射线的强度变化射线强度随海拔高度的增加而增大，开始增大较缓慢，自2km后迅速上升，在1720km范围内基本保持不变，高于20km后，辐射强度逐渐减弱，而后保持在一个恒定值上。也就是说，宇宙射线强度在距地球表面大约1720km的高空达到最大值，从这里向下逐渐减小，向上稍有减弱后基本保持恒定。 由于宇宙射线强度有这样的变化规律，所以住在高原上的人群要比住在平原上的人群受到宇宙射线的照射多一些。假如以海平面受照剂量为1的话，在海拔2km处的受照剂量大约增加2倍（

9、即为3），海拔5km大约增加3倍，海拔12km可以增加到2030倍（即受照剂量为2030）。到达地球表面的宇宙射线的强度还是比较稳定的。据联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）1982年报告，在一般地区，宇宙射线所致人群个人年有效剂量当量为0.3mSv ，其中电离成分的年有效剂量当量为0.28mSv，中子成分的为0.02 mSv。这种正常的宇宙射线辐射对于人体不会产生不良的影响，人类从远古的原始人开始，早已经适应这种辐射环境了。 1.2.2地面到处都有辐射地球表面存在的天然放射性核素所发出的射线的照射。早在1896年，法国物理学家贝克勒尔（Becquerel）第一次发现了铀矿石可以使照

10、相底片感光，这是人类首次发现的放射性物质；同年，居里夫人（Marie Curie）继贝克勒尔之后，发现了自然界中的钍也有类似于铀的放射性；后来她又从沥青铀矿渣中先后发现了另外两种新的放射性元素钋和镭，它们比钍具有更强的放射性。 这种来自地壳表面的射线称为地面辐射。宇宙射线和地面辐射统称为天然本底辐射。 地面上的天然放射性核素分为宇生和原生两类。宇生放射性核素主要是由于宇宙射线和大气层中的原子核相互碰撞产生的，小部分是宇宙射线与地球表层原子核相互作用形成的。3H、7Be、14C和22Na是主要的宇生放射性核素。 1.2.3在岩石和土壤里在构成地壳的各种岩石中，大约有95为火成岩，5是沉积岩。由于

11、绝大部分的238U、226Ra和40K存在于火成岩中，所以通常火成岩里含有的放射性核素的比活度较沉积岩中的高。而火成岩中的酸性岩（如花岗岩）中的比放射性活度最高，238U的比活度为60Bqkg1，40K的比活度高达1000 Bqkg1，232Th的比活度为81.4Bqkg1。沉积岩中的石灰岩的比活度最低，其中238U的比活度仅有28 Bqkg-1，40K的只有90 Bqkg-1 ，232Th的为7.03 Bqkg-1 。而有些沉积岩，如页岩也含有较高的放射性，其中238U的比活度为44.4 Bqkg-1 、 40K的比活度为700 Bqkg-1 和 232Th的比活度为44.4 Bqkg-1

12、。1.2.4在水和空气中由于岩石和土壤中的放射性核素溶入水中，而水是转移放射性物质的主要介质，所以各种天然水中也都含有放射性核素 空气中的放射性核素主要来源于地壳表面释入大气中的氡及其子体和宇宙射线产生的天然放射性核素，而前者是主要的。氡的来源主要是土壤和岩石中的镭，其次是海水、地下水、天然气和火山气等。 1.2.5在地表和路面上不同地区地面辐射强度有明显的区别。 生活在正常地区的绝大部分居民，由于地面辐射所致的人均年剂量当量，外照射为0.35mSv，内照射为1.34mSv，总计约为1.7mSv。 另一是放射性核素40K、226Ra、U和232Th所致的外照射，而气溶胶中的40K、226Ra、

13、U和232Th很少。室内222Rn的浓度又随建筑物结构及环境条件，如地面土壤、墙表面涂层、室内通风、气压、温湿度以及季节、日变化等而变化 表3 参考房屋内不同氡源的相对重要性氡源 单位时间内氡的 说明 释放量 （kBqd-1）建筑材料和建筑 析出率为210-3物下土壤 60 Bqm-2s-1水 4 1m3d-1 4kBqm-3100释放室外空气 10 室外氡浓度4Bqm-3通风率0.5h-1天然气 3 液化石油气 0.2在某些房间内土壤可以是最重要的氡源。室内氡的浓度有多少？联合国原子辐射效应科学委员会1982年报告 ，室外空气中的氡及其子体的浓度随地点、时间、海拔高度及气象条件而变化，其浓度

14、变化范围在0.019.6Bqm-3。 大陆、岛屿及海洋空气的代表性氡浓度的平均值是3 Bqm-3、0.1 Bqm-3和0.1 Bqm-3。室内的平衡当量氡浓度，除瑞典以外，世界各国的平均值在525 Bqm-3范围以内，瑞典的平衡当量氡浓度的平均值为60 Bqm-3（1980年估算值）。室内放射性活度为什么会增加？一些工业副产品，如废渣和其它废物的利用，可使室内放射性活度增高。 以往人们只注意到铀矿环境中的氡及其子体的辐射问题，但近些年来据瑞典的调查，瑞典的普通的建筑材料是含有明矾页岩的加气混凝土，这种建材比其它材料含有较高的镭和钍（平均放射性浓度，226Ra为6202620 Bqkg-1，23

15、2Th为30115Bqkg-1），镭和钍是产生氡的主要来源。因此，用这种建材建造的房屋，外照射及氡子体的内照射增高。估计在瑞典有350000700000所住宅含有以明矾页岩为骨料的加气混凝土。另据报道，在对瑞典5600所普通居民住房的监测中发现，其中有13%的住宅内氡及其子体的浓度，比目前铀矿环境中的还要高。会增强住宅里的放射性活度的工业副产品主要是各种矿渣、煤灰及磷石膏、石材等副产品。许多国家利用燃煤电站的煤渣、煤灰及制造化学肥料的副产品磷石膏作为建材。美国科罗拉多州利用铀尾砂作为填充材料；佛罗里达州利用磷酸盐矿渣制造结构材料；东田纳西州利用与云母粘土共生的页岩沉积物制备混凝土构件。有人利用

16、炼钢厂高炉的废弃物矿渣作为建材，建造了一座1200m2的四层楼进行试验，发现掺进矿渣的比例越大，室内空气中的氡浓度也就越高，室内产生的辐射剂量率越高。这是因为这些矿渣中均含有不同量的放射性核素，其中主要以238U、232Th和40K及其衰变产物为主。 用工业副产品作建筑材料的房屋内，氡的浓度是室外空气中氡浓度的10倍以上。尤其是那些用矿渣混凝土和拌合煤渣的多孔混凝土建筑的楼房，其室内氡的含量比室外的高达17倍之多。 人类大部分时间在室内活动，如果在这种住宅内每天度过18小时的话，人们就要比在用传统建材建造的住宅里居住的人每年额外地接受约2mGy左右的照射。在我国，用磷石膏框架、石煤渣制成的建材

17、建造的住宅，室内放射性活度要比一般的房屋里的放射性活度高出好几倍。其中含有的放射性核素发出的射线，对居民产生外照射；尤其是226Ra的子体222Rn会从墙面缝隙中逸出，它的子体210Po、214Po和218Po还会对居民产生危害较大的内照射。由于地壳中的磷矿往往与铀矿等共生，因此一般均含有较多的铀、钍、镭等放射性核素。 减少室内辐射的措施1 首先，最主要的是减少氡的来源，应该控制使用那些以含放射性核素较高的矿渣、磷灰石等为原料做成的建材。对于这些工业副产品的利用，应该权衡利弊，加以适当的限制。2 其次，在建造住宅时，要注意房基地的放射性活度问题，应避免辐射本底过高的地区。3 另外，在建筑物的设

18、计中，要考虑房屋的结构是否有利于降低室内辐射水平。4 对于现有氡浓度过高的住宅，有条件者应予改善或处理。如改造房屋结构。有人建议，室内空气中氡浓度高于1000 Bqm-3的建筑物，应在两年内加以改造，降低其辐射水平；对于氡浓度在400 Bqm-3以上的住宅，应在五年内加以处理。又如瑞典政府已经作出关于室内氡浓度的临时限值的规定，凡现有房屋氡浓度应低于400 Bqm-3，否则，必须加以改造；改造后的房屋，室内氡浓度应低于200 Bqm-3；新建房屋要求室内氡浓度不得超过70 Bqm-3。5 降低室内氡浓度的简单而有效的办法是加强通风。据报道，如装上排风设备，可使氡的含量下降90%，再如经常开门开

19、窗促进室内空气流通，也会大大降低氡的浓度。6 此外，还可应用使氡不易释放出来的材料对建筑物的内表面加以密封，或利用吸附、过滤等来阻止或降低氡浓度也是有效的方法。如何选择安全石材、避免辐射?国家质量监督检验检疫总局发布的建筑材料放射性核素限量标准将天然石材根据其放射性水平的高低分为A、B、C三类。A类产品放射性水平最低，可在任何场合中使用，B类产品可以用在除居室内饰面以外的一切建筑物的内外饰面和工业设施，C类标准的石材只可用在建筑物外饰面。消费者在选择石材时，应向厂家或经销商索要其产品的放射性水平测试报告，并查看所选购的石材产品外包装或产品说明书中是否注明其放射性水平的类别，以此来选择合适的石材

20、。在家庭装饰中，选择A类产品就是非常安全的。人造石材也存在放射性人造石材是以粘土、天然大理石或花岗石的碎石为填充料，再用水泥、石膏和不饱和聚脂树脂为粘合剂，经搅拌成型、研磨抛光后制成的。其所含的放射性元素与天然石材没有本质区别。如果是用放射性水平高的材料加工的人造石材，其放射性元素的含量可能比天然石材的放射性元素含量还要高！选择人造石材，也要按照天然石材的选择标准，选择适合的产品类别。消费者在购买石材用于家居装饰时，如果没有相关的检测报告，最好能持产品样品到有检测资质的机构进行检测，或者请检测人员到家里检测放射性水平是否超标。对住宅内放射性的危害问题，近年来已引起人们的关注，国际上已召开过几次

21、专门的会议进行探讨，但如何制订有关的辐射防护标准，目前各国还在调查和探讨之中，其它有关问题，也有待于进一步研究。夜光钟表夜光钟表是过去人们司空见惯的生活用品。在这些钟表的面盘上涂有含少量铜或银的硫化锌的闪烁体，在闪烁物质中渗入放射性镭的同位素或放射性核素147Pm和3H等，利用这些核素放出的辐射激发闪烁体而发光，作为夜间照明。因此夜光钟表也具有放射性。世界经济合作与发展组织（OECD）和国际原子能机构（IAEA）共同建议，每只手表的226Ra含量限值为3.7kBq，但50年代或60年代的早期产品的放射性活度都超过了这个限值。 按照OECD和IAEA的建议钟表罩的最小厚度为50mgcm-2（对普

22、通玻璃厚度为0.2mm），3H发射的粒子的最大能量为18keV，最大射程仅为0.6 mgcm-2（对普通玻璃厚度为0.0024mm），147Pm粒子的最大能量为225keV，最大射程是46 mgcm-2（对普通玻璃厚度为0.184mm），所以这类夜光钟表不存在外照射危害。 荧光灯荧光灯是家家户户普遍使用的照明用具。在荧光灯的放电管中，有些加入37kBq以下的少量放射性核素，荧光启辉器有的也渗进少量的放射性物质，如238U或147Pm，它们的放射性活度通常为3.7kBq左右。离开荧光灯1.5m，每年的吸收剂量大约为0.0075Gy，因此，家庭照明用的荧光灯是很安全的。眼镜和假牙眼镜也是具有放射性

23、的。因为用于制造镜片的原料中往往含有一些铀、钍和锕铀系之类的放射性核素，有时为了使镜片具有某种颜色，也特意将由铀等作成的颜料掺到制品中去。这些放射性核素及其衰变产物的主要危害是、射线，不过这些、射线对人体的照射剂量是非常小的，但可能使眼晶体受到一定剂量的照射。 美国光学器件制造者协会规定眼镜片中228Ac、212Pb和214Pb含量不应超过500Bqkg-1，这一限值引起眼角膜生发层的最大年剂量当量约为5mSva-1。假牙也是有放射性的。假牙是用长石等作原料制做的，其中含有7.59.5%的钾，这些钾中有一部分是40K；另外，用来修补牙齿的瓷还要人为地掺进铀和铈等放射性物质，这些假牙，在日光和人

24、工光源照射下，会发出像真牙那样的荧光。一般掺入的放射性核素的质量浓度为0.02%左右，这些放射性核素发出的射线可能照射到口腔内组织。当瓷中含铀的浓度为0.1%时，距假牙30m处的口腔内上皮基底层的吸收剂量约为30mGya-1。因此世界各国规定了假牙瓷中铀含量的限值，美国规定不得超过0.05%的重量，德意志联邦共和国为0.1%。香烟烟草对于土壤中含有的放射性核素，似乎有一种特殊的吸收能力，它能够把这些核素浓集于其身，所以烟草中放射性核素的比活度比一般农作物中的要高出100倍以上，其中尤以210Po、210Pb和226Ra等居多。因此，当吸烟者把用这种烟草制作的香烟点燃之后，烟中的放射性核素就随着

25、烟雾进入人的呼吸器官和消化道里，在体内危害人的机体，而这些放射性核素中危害最大的是210Po，所以这位学者把它比作“钋弹”。 吸烟的致癌因素 据美国抗癌协会发表的统计资料表明，吸烟者的肺癌死亡率，要比不吸烟者平均高19倍；一个每天吸烟40支，而且已经吸了25年的人，他的肺癌发病率要比不吸烟的人高51倍。 致癌因素可分为三大类，即物理因素、化学因素和生物因素。而吸烟可以造成物理和化学的复合致癌作用。吸烟-物理致癌因素当你点燃一支香烟悠然自得地吞烟喷雾的时候，烟草中的那些放射性核素，特别是210Po和210Pb两种核素，在烟草燃烧时都易挥发，大约210Po的20%和210Pb的10%将随着烟流进入

26、人的体内，约20%的210Po随烟雾逸散到空气中，其余则残留在烟蒂和烟灰里。一个人一天如果抽20支香烟，则吸烟者每天增加210Po吸入量59.2mBq、210Pb吸入量44.4mBq。210Po核素进入体内后，主要蓄积在软组织中如支气管、肺和脾等处。它放出的射线最大能量为5.305MeV，物理半衰期为138.4天，生物半衰期为60年，有效半衰期为42年。这种传能线密度很大的射线，会对它所沉积的部位产生内照射，使细胞受到辐射损伤，增大了致癌的几率。由于210Po的生物半衰期很长，因而这种内照射具有更大的潜在危险性。那些漂散到空气中的放射性核素造成了周围空气的污染，这些污染的空气又被吸烟者和周围的

27、人群吸入体内，所以吸烟对公众也是一种威胁。另外，这些逸散在空气中的无孔不入的烟雾，还能够吸附原来存在于室内空气中的氡及其衰变产物，使室内氡的浓度增加。 吸烟-化学致癌因素 香烟在点燃的时候，燃烧部位高达650800。产生多种有害物质-主要的有剧毒的烟碱（尼古丁），少量时它是呼吸道粘膜的一种刺激物，当长时期受它刺激时，可以产生慢性支气管炎和喉头炎，而慢性支气管炎又是诱发肺癌的一个因素。此外，当烟碱进入体内后，在长期刺激下，会造成流入脑组织的血液含氧量降低，使调节内脏器官的神经功能受到损害，并导致记忆力减退。据试验，一支香烟中的烟碱含量，约为68mg，如果把它全部提炼出来，足以杀死一只老鼠。香烟在

28、干馏的过程中，还会产生致癌的烟焦油，一支香烟中的烟焦油约有43mg。从烟焦油中又可分离出3，4苯并芘、嵌二萘、蒽、二苯蒽、苯等各种有害的多环化合物，其中3，4苯并芘就是致癌物质之一。据报道，在香烟的烟雾中大约有一千多种化学物质，这些物质对人体起着不良的刺激作用。其中至少有致癌物质40多种，促癌物质10多种，其它致癌物质200多种。这些物质对于从事接触致癌物质的工作人员来说，还会显著地增高职业性癌症的发病率 。习题电视机有放射性吗？对人体有害吗？为什么？怎么样正确看电视？解释吸烟的致癌因素。核电站和燃煤电站的危害哪个大？请解释原由。解释核爆炸后放射性落下灰沉降的三种类型及其危害。燃煤引起的照射

29、煤中含有痕量天然原生放射性核素。煤的燃烧使这些天然放射性物质转移到人的生活环境之中，从而可能明显地变更周围环境的辐射场和居民所受的照射。煤对环境的影响主要是化学物质污染和放射性物质污染两个方面，当人们把燃煤电站和核电站的流出物中的放射性物质进行比较时，才认识到燃煤乃是环境中放射性污染的不可忽视的来源之一。煤里含有多种放射性核素，其比放射性活度的变化范围可达两个数量级，对几种主要放射性核素而言，平均值可取为：40K为50Bqkg-1；238U和232Th各为20 Bqkg-1，通常它们与其子体达到了放射性平衡。据报道，我国萍乡煤矿的原煤中，铀的含量为（0.89-4.4）*10-1；镭为（0.28

30、1.38）*10-1；钍为（1.7-4.9）10-1。美国宾夕法尼亚州无烟煤中的放射性核素含量是:铀（0.325.2）*10-6;钍（2.814.4）*10-6。波兰的原煤中，主要核素的含量是:铀1.610-6；钍（3.033.46）10-6。就平均值来讲，煤中的比放射性活度与地壳中的比放射性活度是相近的。以燃煤电站为例，电力生产时煤的燃烧温度高达17001800，煤中大部分矿物熔合进玻璃样灰中，部分较重的灰颗粒收集为炉底灰或炉渣。飞灰则随同热气流和挥发性无机化合物进入烟道，一部分被收集，余下的逸散飞灰释放入大气中，由于煤中有机成分的消除，非挥发性元素会富集，所以煤灰中比放射性活度会提高近一个

31、数量级。逸散飞灰中的放射性核素平均含量是：40K为265 Bqkg-1，238U为200 Bqkg-1，210Pb为930 Bqkg-1，210Po为1700 Bqkg-1，232Th为70 Bqkg-1，228Th为110 Bqkg-1，228Ra为130 Bqkg-1。由此看出飞灰的放射性活度比原煤中的要高出几倍甚至一个数量级。燃煤的放射性物质影响人类的途径1对大气的污染，以燃煤电站为例，1979年煤的世界年产量约为3.71012kg，假定燃煤灰量为煤的10%，则生产单位电能排入大气的放射性核素的平均排放量:40K约为4000MBq.（GWa）-1，238U到226Ra约为1500 MBq

32、（GWa）-1，210Pb和210Po约为5000 MBq（GWa）-1，232Th到224Ra约为1500 MBq（GWa）-1。又假定生产1GWa电能需燃煤3109kg，开采的煤70%用于发电，则1979年，由于燃煤发电造成的集体有效剂量当量负担约为2000人Sv。这种大气污染以工厂周围最为严重，随着到厂区距离的增加逐渐减弱。 通常这类燃煤电站都设有高烟囱，从而使排放忌烟升高，据英国的气候条件，通过对单个200m高的烟囱排放的典型现代化电站计算，大约在10km远的广大区域内受影响最大。不论是近排放还是远排放对人的影响都与风向、风速、大气稳定度、降雨以及人口分布等因素有着密切的关系。此外，供

33、烧饭和取暖等生活用煤，当烟囱很低、又无除灰设备时，对局部空气的污染将会更加严重，如厨房里的放射性活度明显地高于起居室和户外，其中尤以222Rn及其子体的浓度较高。由于居民密度通常很高，这就会导致较高的集体剂量当量负担。假定住宅区居民密度为104km-2，1979年全世界用煤引起的集体有效剂量当量负担约为105人Sv。2对水源的污染，主要是燃煤烟囱的水幕除尘和水洗煤灰的废水；煤矿坑道和选煤废水；露天煤场和煤灰场受雨水淋洗后的渗出水等等。由于煤和煤灰中的部分放射性物质溶解于水，而煤灰中放射性物质的浸出率比原煤约高十倍；又由于煤中所含的硫化物使浸出液略呈酸性，这就更容易使放射性物质溶解在水中。这些废

34、水排入江河、湖海中，就造成了对水源的污染。现在已经清楚，由燃煤产生的具有放射性的飘尘，不但容易从呼吸道进入人体，而且也可以由被污染的食物进入人体，造成内照射。其中尤以210Po和210Pb为多。据联合国原子辐射效应科学委员会报道，世界各地居民通过食物链每日摄入体内的这两种放射性核素的量见表4。表4 居民因燃煤通过食物链对210Po和210Pb的日摄入量（mBq）国家或地区 210Po 210Pb英国 66.6 51.8美国 118.4 118.4苏联（罗斯托夫） 151.7 229.4日本 629.0苏联（摩尔曼斯克） 2923.0 1628.0苏联（亚马尔涅理次）12728.0 中国（沿海地

35、区） 814.0 综上所述，燃煤电站和生活用煤的排出物放射性含量仍处于天然材料放射性含量的范围之内，但与核电站相比较，要比核电站高得多；仅就居民所受的辐射剂量而言，燃煤电站是核电站的3倍左右，而其它化学物质的危害，燃煤电站比核电站要大得多。但是，人们对核电站的危害竟忧心忡忡，而对燃煤电站的危害性却熟视无睹。1.2.8核爆炸造成的放射性污染核武器爆炸后形成的烟云含有200多种放射性物质，另外还有由中子照射武器部件、土壤和附近其它地表物质所产生的放射性物质。这些放射性粒子在大气中运动飘散，逐渐向地面沉降，形成放射性落下灰，造成对环境的放射性污染。核爆炸分为空中、地面（或水面）和地下（或水下）爆炸三

36、种。对广大居民造成危害较大的是空中核爆炸，尽管核试验场地，通常都设在人烟稀少的不毛之地，但其放射性落下灰却是全球性播洒，致使全球本底照射增高。 自1945年利用核裂变和核聚变反应进行核爆炸试验以来，到1981年止，美、苏、英、法和中国共进行了约423次大气层核爆炸试验，其中两次是1945年投掷在日本的用于实战的原子弹。累计核爆炸当量约为545.4Mt 各国大气层核爆炸次数和核爆炸当量年份 国家 试验次数 爆炸当量，Mt，19451962 美国 193 138.619491962 苏联 142 357.519521958 英国 21 16.719601974 法国 45 11.919641980

37、 中国 22 20.7 合计 423 545.4核爆炸后放射性落下灰可分为局部沉降、带状沉降和全球沉降三种类型。局部沉降是指烟云中放射性气溶胶粒子较大的一部分，受重力作用沉降在距爆心几百公里的范围内，沿着下风向形成不规则的椭圆形沾染区。地爆时，局部沉降约占落下灰总放射性的5080%，造成局部环境的严重污染；空爆时，局部沉降轻微。带状沉降是指位于对流层顶以下的较小气溶胶粒子，主要在同一半球同一纬度绕地球运行数圈后，逐渐沉降至地面，故也称对流层放射性沉降。一般来说，带状沉降对地面的放射性污染比局部沉降要轻些，但遇到降雨或降雪可造成对环境的较严重污染。全球沉降是指放射性烟云中微小气溶胶粒子上升注入平

38、流层，向全球范围沉降，也称为平流层放射性沉降。它们以较慢速度均匀地沉降到地面，构成全球性放射性污染。这种落下灰对环境污染轻微。核能生产带来的辐射核能生产包括铀矿开采、矿石加工、核燃料生产流程、反应堆运行、乏燃料后处理和放射性物质运输等。以上诸环节都要向环境排放含有放射性物质的废气、废液和固体废物。由于核能生产从工程设计、施工到设备运行，都采取了一系列的安全技术措施和严格的管理制度；并按有关法规、标准尽可能地控制和减少放射性废物的排放量。所以，在正常运行情况下，核能生产对环境的放射性污染是很小的，不会超过辐射防护标准限值。只有在发生事故时，废物排放失去控制，才有可能导致比较严重的环境污染。_切尔

39、诺贝利灾难在核能生产的每一个阶段，释放出来的少量放射性核素，其中多数由于它们的半衰期较短，或者由于有限的环境迁移率，仅仅具有局部或地区性的影响；另外一些放射性核素，如14C、129I、3H和85Kr等，由于它们具有较长的半衰期以及在环境中迅速的弥散，可能传播到很远的地方，造成较大区域甚至全球性的污染 本节介绍在核能正常生产情况下对环境的影响 铀矿开采铀矿开采是把含有浓度比天然环境中的浓度高几千倍的铀及其子体的矿石大量地从地下开发出来。采矿分地下开采和露天矿坑开采两种。地下开采释放到环境中的主要放射性核素是222Rn，露天矿坑开采会有放射性灰尘的逸散。在采矿过程中产生的固体废物，如覆盖岩层、围岩

40、和含铀量很低的尾矿石，这类废物的比放射性活度很低，大部分回填，对环境影响很小。矿坑地下水、尾矿堆浸水等矿山废水，排放到地面水域，可造成水源、土壤和农业、渔业产品的污染。开矿排入大气的废气，因含有氡及其子体和铀粉尘，可能污染空气。矿石加工矿石加工（水冶）是从大量矿石里提取部分精制铀的过程。提取铀的过程是：矿石破碎，研磨，化学浸取，萃取纯化，沉淀，最终产品是化学浓缩物，U3O8，俗称“黄饼”，黄饼的干燥和包装。对环境产生影响主要是在矿石破碎、黄饼干燥和包装阶段。主要污染源是尾矿渣，矿石中含有99%的镭和110%的铀残留在尾矿砂中，暴露的尾渣堆是辐射源；尾渣中的镭、铀经淋洗、渗漏可能污染地下水及邻近

41、地面水域；它还不断地释氡气，扬起铀粉尘，污染空气。核燃料生产核燃料生产是将浓缩铀黄饼转变成氧化铀（UO2）或金属铀以及制成燃料元件。它的生产流程是：将U3O8转变为UF6做为同位素分离的原料，同位素分离是将235U在天然铀中的浓度提高到24%，核燃料的最后制造阶段将UF6用化学方法转变成UO2或金属铀，并加工成燃料元件。在这个生产过程中，由于铀的转变、浓缩和燃料精制加工向环境排放的废液和废气是很少的，其中主要含有U、230Th和226Ra，它们对环境的放射性污染轻微。反应堆运行反应堆是利用核燃料的裂变反应产生的热能而发电。它向大气环境释放的放射性核素的主要成分是裂变惰性气体（Kr、Xe）、I、

42、3H和其它活化气（14C、16N、35S和41Ar）；排放到水环境的废液主要含有3H、裂变产物和活化腐蚀产物；固体废物主要是废树脂、废滤器、废设备和防护用品等。在反应堆正常运行情况下，气载放射性物质的排放浓度不会超过标准限值；废液经过放置衰变和凝聚沉淀、离子交换等净化处理后，达到标准限值以下时才向环境排放；固体废物经焚烧或埋藏处理。乏燃料后处理乏燃料后处理是回收辐照过燃料元件里的铀和钚，以便在裂变反应堆里再次使用。后处理的基本流程是：元件切割，脱壳，酸溶，铀和钚萃取。在这个阶段里，燃料中的几乎全部裂变产物、超铀元素和残余铀、钚等，会以各种废物形式进入环境之中。废气通常经苛性碱洗，干燥和通过高效

43、过滤器过滤达到有关标准后方从高烟囱排放至环境中。废液按高、中、低水平分别处理。高放废液经罐内贮存，蒸发浓缩，再经固化，最后放在永久废物库处置；中放废液经固仑贮存或净化达到排放限值以下时，排入地面水域或天然渗坑；低放废液经处理后排入地面水域。尤其令人关心的是后处理废物中的一些长寿命的核素，如3H、14C、85Kr、90Sr、106Ru，129I，134Cs、137Cs和超铀元素的同位素。这些核素随同后处理废物一起，各国都采用先浓缩，减小体积，然后固化成不易逸出和扩散的固体，最终埋葬在与人类生活环境永远隔离的地方，如废矿洞和永久处置场。部分泄露出来的长寿命核素，可能在后处理厂附近的环境中积累，造成

44、潜在的危害。放射性物质运输放射性物质运输是将未辐照过的核燃料从燃料精制厂运到反应堆厂址，辐照过的核燃料从反应堆厂运到后处理厂或燃料贮存场，废物运到废物库。正常运输过程中，对环境的影响是很小的。但在事故情况下会造成局部地区较严重的污染，这可能发生在辐照后元件运往后处理厂或高放废物运往处置场的途中。核能生产带来的照射-安全核能生产的放射性物质对环境的污染所致居民人均年剂量当量，美国、加拿大为310-8Sv，英国为2.510-6Sv，预计将来核发电量达到人均1kW时，居民每人每年平均剂量当量为610-5Sv。核能生产所致居民和辐射职业人员的集体有效剂量当量负担，可用生产单位电能的集体有效剂量当量负担

45、来归一。计算到500年为止，全世界平均集体有效剂量当量负担（包括职业人员和居民受照在内）仅相当于5小时的天然本底照射，核裂变发电至今的总的集体有效剂量当量负担相当于1天的天然本底照射。 表8 核能生产对职业人员造成的归一化集体有效剂量当量生产类别 集体有效剂量当量， 人SvGW（e）a-1采矿和矿石加工 1核燃料生产流程 1反应堆运行 10乏燃料后处理 10核研究 5合计 30防护安全总之，核能生产的各个环节都可能对环境造成放射性污染，但由于采取了严格的防护措施，总的平均污染水平是不高的，广大居民受照的剂量当量也是很小的。然而，值得重视的是，某些环节放射性物质的排放，特别是在事故情况下的排放，

46、可能会导致局部地区较严重的污染。尤其更要注意防止某些长寿命核素的积累，避免长期积累后形成严重的污染，给人类带来潜在的危害。医疗照射是最大的人工辐射来源医疗照射是指为了医疗和保健的目的，应用X射线、射线、医用放射性药物或其它电离辐射源对受检者或患者进行检查、诊断或治疗时，使受检者或患者受到的电离辐射照射 。在当代多数国家中，放射治疗的人数相对比较起来较少，核医学在发达国的应用频数也只不过是1040/1000人a；而X射线诊断却应用最广。目前，X射线诊断医疗照射已成为公众接受人工电离辐射的最大来源，约占接受人工辐照的90%以上。 据联合国原子辐射效应科学委员会1982年估计，在发达国家里，医疗照射

47、引起的年集体有效剂量当量可能是天然本底辐射所致照射的50%，甚至与天然本底辐射照射相当。在发展中国家医疗照射所致年集体有效剂量当量约为天然本底照射的10%。全世界医疗照射平均每百万人约400人Sv，相应的人均年剂量当量为0.4mSva-1，这相当于天然本底辐射所致剂量当量的20%左右。 X射线诊断对受检者照射所致剂量随诊断方法、透视部位和照射时间不同而有很大的差异，其中以受照部位的皮肤剂量为最高。各种检查部位的皮肤受照平均剂量是：胸部为8mGy，腹部为12mGy，骨盆为33mGy。钡餐检查的皮肤受照平均剂量是：照相为12mGy，透视为85mGy；钡灌肠照相15mGy，透视达200mGy。一般情

48、况下,它相当于天然辐射照射年剂量当量的150倍.放射治疗时,患者局部所受剂量更大,在一个疗程内病人所受剂量可高达诊断剂量的数千倍.由医疗照射所引起的危害,人们最关心的是致癌及白血病效应和遗传效应.在辐射诱发白血病方面,人体红骨髓起着主导作用,红骨髓剂量是代表照射的程度,因此,在评价医疗照射的影响时,常以人群的红骨髓计权平均剂量来表示,该剂量的大小与射线照射方式、照射频率、防护条件和公众总数诸因素密切相关。据有关资料介绍，X射线诊断检查所造成的红骨髓计权平均剂量为每年每人1mGy左右，放射治疗的相应剂量数值为2mGy。现代人们认为，电离辐射可引起人体多种部位的癌变，因此，仅以红骨髓计权平均剂量来

49、评价，还不能完全衡量出辐射癌变的危险度。近年来，多数人主张用辐射防护中的有效剂量当量或类似有效剂量当量的以致癌危险度为计权的各种“加权剂量当量”来评价X射线诊断检查的致癌危险。有遗传意义剂量当量，这是指这样大小的人均生殖腺剂量当量值，如果受群体中的每个人均匀受此剂量，所产生的遗传效应数应与群体实际剂量当量分布所产生的数目相等。遗传效应总数就可由有遗传意义剂量当量乘以群体人数和合适的集体危险系数之积给出（其中危险度系数取作0.810-2（h*Sv)-1). 世界各国应用X射线诊断检查情况不同，所引起的有遗传意义的平均年剂量当量差别很大，大约每年0.050.75mSv；由医学诊断上应用放射性药物所

50、造成的有遗传学意义的平均年剂量当量为0.14Sv；由X射线和射线治疗引起的为913Sv；应用放射性药物治疗所引起的为0.144Sv；由辐射治疗造成的为0.51mSv。医疗照射的患者或受到检者,而其中多数不甚了解或不计所受照射的危险,即使知道一些,为了诊断疾病或治疗疾病也心甘情愿受照.因此,在医疗照射中避免或限制过多的没有意义的照射对减少人群的集体剂量当量是十分重要的.特别是随着医疗保健事业的不断发展,接受医疗照射的人数越来越多,如何降低医疗照射所致的人群集体剂量当量就显得更为重要.联合国原子辐射效应科学委员会、世界卫生组织、国际原子能机构和国际放射防护委员会等国际组织对此极为关注.二、人体也是

51、个小放射源发现多种放射性核素而获得诺贝尔奖金的美国著名科学家西博格, 人与原子一书中这样写到：“事实上，在人类身体里就可以找到衰变中的天然放射性核素。我们的身体平均每分钟要经历几十万次的核衰变。” 每克重的人体组织每分钟能释放出810个放射性粒子，由此推算出整个人体放出的粒子数（50*1000*8）就相当可观了。譬如，人体内占放射性核素含量首位的40K，每分钟就衰变4.11105次，即使是14C，没分钟衰变也有1.93105次。所以说人体也是个小放射源， 人体内放射性核素的来源在构成人体的各种组织和器官中，它们本来就存在着一些天然放射性核素。因为人类是生活在电离辐射的环境之中，人又从这种环境中

52、不断地通过各种途径摄入放射性核素。 人体内的放射性核素的主要来源有三：食物、饮用水和空气。但也有某些核素可能主要来自其它途径，如210Pb来自吸烟和溶解于体液中的222Rn的子体，而210Pb本身就是人体中210Po的主要来源。食物和饮用水 假定每人每天摄入的食物量为1.8kg，则由标准食谱的各类食品摄入的几种主要放射性核素的量（单位：Bq）：在美国每人每天为铀0.033，226Ra0.052,228Ra0.041,210Pb0.052,210Po0.067.在某几种食物中，可能含有大量的放射性核素，如巴西的胡桃，含有几十Bq*kg-1的226Ra，爱斯基摩人和印第安人大量使用的太平洋鲑鱼，2

53、26Ra的含量大约为0.74Bq*kg-1。靠近北极的居民，如美国印第安人、爱斯基摩人和拉普斯人的210Po、137Cs的摄入量较高，这是由于苔藓-驯鹿-人的食物链所致的缘故。拉普斯人的210Po的摄入量比“非北极人”大10倍左右，而210Po的摄入量仅大12倍。苏联个别地区铀的摄入量每人每天竟高达1.11Bq。232Th在饮食中的含量据估计和铀相近似。空气空气中的气溶胶和烟叶中的烟雾是人体210Pb和210Po的重要来源。溶解在体液中的222Rn也是重要来源，不但222Rn本身对剂量有贡献，而且它也是210Pb的来源。假定222Rn的浓度在体液中和空气中相当，约为5.55Bq*m-3，对含有

54、0L水的“标准人”来说，体内约含有222Rn0.11Bq，它每天大约产生5.9210-4Bq的210Pb。对中国人群的调查结果从食物中摄入体内的几种主要放射性核素，每人日摄入量（单位：Bq）大约如下：40K59.288.8，14C44.466.6，3H0.5592.22，210Pb0.0370.63，226Ra0.0190.067，238U0.022，232Th0.011。假定城市居民每人每天饮用水为2.2L，则从饮用水中摄入的226Ra约为0.01Bq。人体内放射性核素的含量（14C ）假定人体内14C含量为227Bq*kg-1,每年摄入碳为g，主要沉积在骨中，其次是甲状腺、肺由此所致人体全

55、身吸收剂量约为Gy，其中红骨髓约为Gy，骨衬细胞约为Gy，肺和性腺分别为Gy和Gy；年有效剂量当量约为v人体内放射性核素的含量40 钾作为人的生命的必要元素，在人体内受到平衡的严格控制钾的含量月人的年龄和性别有较密切的关系，每千克体重钾的含量在青少年中最高，而中年以上妇女最低，其最大值和最小值可相差倍成年男人钾的含量是g/kg，体内40的比活度平均约为g/kg，红骨髓中为.g/kg，肺中为.g/kg，睾丸中为.g/kg，卵巢中为.g/kg所致人体吸收剂量以红骨髓最高为270Gy，肺、性腺、骨衬细胞和全身为180Gy；年有效剂量当量为180v 87b 和238系 人体中87b沉积于全身，其中以性

56、腺沉积为多些平均比活度为8.5Bq*kg-1，所受年吸收剂量最大的是骨衬细胞，约为Gy，其次是性腺，约为Gy；年有效剂量当量是v在正常饮食地区，成年人体内的238系的比活度（单位:mBq*kg-1）是：骨中平均为150，肾脏中平均为，其它软组织中为年吸收剂量以肺为最低，以骨衬细胞为最高，其变化范围在0.023Gy之间；年有效剂量当量依238U系中各子体的有效剂量当量来定230Th 和226Ra230Th是亲骨性核素，其含量在淋巴结中的比活度最高，依次是骨、肺、肾、肝和脾。各部位和器官的比活度（单位：Bq*kg-1)是：淋巴结中300；小粱骨70；皮质骨内20；肺中20；肾10；肝7；其它0.3

57、。年有效剂量当量约为7Sv。226Ra大部分沉积在骨中，大约有7090%。其余部分捆云分布在软组织中。菲森内（Fisenne)分析了26个国家人骨中的226Ra含量后，得出平均比活度为170mBq*kg-1；算得的年有效剂量当量为7Sv。222Rn-214Po和210Pb222Rn-214Po主要作用于气管支气管基底细胞层和肺细胞层和肺上皮，沉积在呼吸道中的相当一大部分转移到骨和肾脏等其它组织。就全球而言，氡及其短寿命子体所致年有效剂量当量约为800Sv。其中210Pb是亲骨性核素，主要浓集在骨骼中，并衰变生成210Po，其中有70%沉积在骨中，北纬大陆居民中210Pb的代表性比活度是3Bq*

58、kg-1。即全身骨骼中放射性活度为15Bq，软组织中为6.4Bq，海绵状骨中的210Pb含量比致密骨中的高； 210Pb和210Po210Pb在其它器官组织中的比活度（单位：Bq*kg-1）是：性腺中的代表值为0.2；非吸烟者肺中为0.2；吸烟者肺中约0.3；红骨髓中约0.14。210Po不是亲骨性核素，它主要沉积在软组织中，对北温带大陆居民而言，软组织中含量为6.4Bq，210Po在其它器官组织中的比活度（单位：Bq*kg-1）是：骨中2.4；性腺0.2；红骨髓约0.14；非吸烟者和吸烟者肺中分别为0.1和0.3。氡及其长寿命子体对人体的辐射所致的吸收剂量主要由辐射体210Po提供，而210

59、Po和210Bi的剂量贡献仅占总剂量的10%；它们的总摄入量所致年有效剂量当量约为130Sv。232Th 和228Ra-224Ra 232Th在人体内含量约为80mBq，其中有60%在骨骼内，其余主要在呼吸道和肺里，在这两个组织部分中的平均比活度（单位：Bq*kg-1）是：骨骼中（小粱骨）24；肺20；内照射所致年吸收剂量当量分别是：骨衬细胞2.0Gy，肺0.4Gy；其它器官组织的232Th含量甚微。年有效剂量当量约为3Sv。228Ra-224Ra有80%积蓄在人骨内。在正常本底地区，骨和软组织中的228Ra平均比活度分别是90和4mBq*kg-1，体内228Th含量约300mBq。228Ra

60、子系所致年有效剂量当量约为13Sv。220Rn-208Tl220Rn-208Tl主要作用于呼吸道和肺，假定世界上有2/3的人生活在温带，吸入 子体所引起的世界人口平均年有效剂量当量约为170Sv。应该指出，上面所述的放射性核素在人体内的含量是指正常本底地区，然而在高本底地区及有些特殊地区的居民，由于摄入的核素量较多，这些地区的居民体内的核素含量要比正常本底地区高数倍甚至大几个数量级。据联合国原子辐射效应科学委员会1982年报告指出，全射界正常本底地区天然辐射所致成年人的平均有效剂量当量约为2mSv，其中内照射所致剂量当量约占2/3。在引起内照射的各种辐射源中，吸入的222Rn的短寿命子体尤为重