放射性剂量防护探测基本的知识课件

环境电离辐射基本知识

第一章放射性基本知识

1.1电离辐射来源1.2原子与原子核

1.3原子核的放射性1.3.1放射性

1.3.2射线种类1.4放射性活度1.5放射性衰变的种类1.6放射性核素衰变的规律1.7天然放射性核素的三个放射系1.8射线与物质的相互作用1.9裂变反应和聚变反应1.9.1原子核的结合能1.9.2裂变反应1.9.3聚变反应第一章放射性基本知识1.1电离辐射来源

1.1.1天然放射性宇宙射线宇生放射性核素3H,14C,7Be，22Na等陆生放射性核素3个放射系长寿命核素40K等1.1.2人工放射性核素137Cs,90Sr,131I，60Co等1.1.3射线装置X射线机，加速器，中子发生器等(X射线的产生机理：轫致辐射特征X射线)1.2原子与原子核1.2.1原子与原子核的大小和组成：10-10m10-15m，质量质量数1.2.2原子的汤姆逊模型和卢瑟福模型1.3原子核的放射性1.3.1放射性原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。能自发地放射各种射线的核素，叫放射性核素。原子核自发地放射出射线后，原子核本身就从一种核素转变成另一种核素，这种过程就叫做原子核的衰变，又叫放射性衰变。

除了原子核的放射性和宇宙射线，现在已被广泛应用的还有射线装置，它们主要有X射线机、粒子加速器、中子发生器等的放射性。1.3.2射线种类1.α射线是原子核发射的高速运动的氦原子核（又称α粒子）组成的。它的电离作用大，贯穿本领小。

2.β射线是原子核发射的高速运动的正、负电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较大。

3.γ射线是原子核发射的波长很短的电磁波。它只有间接电离作用，贯穿本领大。此外，还有发射质子、中子、重离子等其它粒子的情况。1.4放射性活度一定量的放射性核素在一个很短的时间间隔内发生的核衰变数除以该时间间隔叫做放射性活度，通常用A表示。在国际单位制中,放射性的单位为贝可勒尔,简称贝可，符号Bq。1Bq=1次衰变/秒（1.1）早期的放射性单位叫居里(Ci)，该单位现在已经废除

。1Ci=3.7×1010Bq

(1.2)1.5原子核衰变的种类放射性原子核的衰变主要有三种类型，它们分别叫做α衰变、β衰变和γ跃迁。

1.α衰变：原子核自发地放射出α粒子而发生的转变，叫做α衰变。其衰变式如下：（1.3）其中，X为母核，Y为子核，A为质量数，Z为原子序数。

2.β衰变原子核的β衰变有三种形式。它们是β-衰变,β+衰变和电子俘获。其表达式分别为：(1.4)(1.5)(1.6)在β衰变中，子核与母核的质量数相同，只是电荷数相差1。它们是相邻的同量异位数（β连续谱和轻子数守恒）。

3.γ跃迁原子核由高能态向低能态跃迁，通常放射γ射线，也有可能放出内转换电子。如137Cs的衰变就存在着内转换电子。γ射线一般是伴随α或β衰变产生的，也有同核异能态的原子核向基态退激时发射γ射线的情形。如(1.7)γ跃迁不会导致核素质量数和原子序数的变化，只是原子核内部能量状态的改变。1.6放射性核素的衰变规律1.指数衰减规律放射性原子核的数量由于衰变而按指数规律减少，即某种原子核在时刻t的数量与起始时刻(t=0)数量之间存在着指数衰减的关系。在数学上可以表示为(1.8)（1.9）式中，dN是t时刻发生衰变的原子核数；λ为衰变常数，它表示原子核发生衰变的快慢。N是这类原子核在时刻t时的数量；dt是表示微小的时间间隔。半衰期T1/2：某种原子核的数量减少一半所需要的时间。(1.10)

2.暂时平衡当母体和子体都是放射性核素，且母体A的半衰期不是很长，但比子体B的半衰期要长，即时，可以在观察时间内看出母体放射性活度的变化，且在足够长时间后子体的变化将按母体的半衰期衰减，两者的原子核数目具有固定的比例关系。由于它们的活度是一直在变化的，因此称这种平衡为暂时平衡。

3.长期平衡当母体的半衰期比子体的长得多,即,且在观察的时间内，看不出母体放射性活度的变化，则在足够长的时间后，子体的放射性活度保持不变，等于母体的活度。这就叫长期平衡。1.7天然放射性核素的三个放射系自然界存在三个天然放射系。它们的母体半衰期都很长，经过至少10次连续衰变，最后成为稳定的铅同位素。它们是:1.钍系：该系从232Th开始，经过10次连续衰变，最后变成稳定的208Pb。这个系的成员，其质量数都是4的整数倍，即A=4n。母体232Th的半衰期为1.405×1010a。2.铀系：该系从238U开始，经过14次连续衰变，最后变成稳定核素206Pb。这个系的成员的质量数都是4的整数倍加2，即A=4n+2，母体238U的半衰期为4.468×109a。3.锕系：该系从235U开始，经过11次连续衰变，最后变成稳定核素207Pb。由于235U俗称锕铀，因而叫作锕系。该系成员的质量数都是4的整数倍加3，即A=4n+3。母体235U的半衰期为7.038×108a。可以想象，自然界中还应该存在A=4n+1系。它起源于237Np，称为镎系。由于237Np的半衰期只有2.14×106a，比地球年龄小得多，在漫长的地质年代中已经衰变完了，所以至今已不复存在。1.8射线与物质的相互作用1.8.1α射线和β射线与物质的相互作用α射线与物质的相互作用：电离损失β射线与物质的相互作用：电离损失辐射损失

正电子湮灭1.8.2γ射线与物质的相互作用光电效应康普顿效应电子对效应（正电子湮灭）1.9裂变反应和聚变反应1.9.1原子核的结合能原子核的质量总是比组成它的核子的总质量小，表明由自由核子结合成原子核的时候，有能量释放出来。这种释放的能量称为原子核的结合能，用B(Z,A)表示。它的表示式为：B(Z,A)=[ZM(1H)+(A-Z)Mn-M(Z,A)]C2(1)原子核每个核子的平均结合能，又称比结合能(ε)。ε=B(Z,A)/A（2）

1.9.2裂变反应如果将很重的核（A>200）分裂成两个中等重量的核，这一裂变反应将会释放出能量。对于大多数重核，则要给予一定的条件，才会发生自发裂变。其中最著名的就是235U的裂变反应。一个235U核吸收了一个中子后，就可以发生裂变，释放出大约210MeV的能量，同时放出2-3个中子。如果这些中子都被其它的235U核吸收，使之裂变，就可以放出6-9个中子。这一反应继续下去，就会在瞬间放出巨大的能量。这就是原子弹的制造原理。如果将每次235U裂变释放的多余中子吸收掉，只保留一个中子与235U发生反应，则这一链式反应就长期等速维持下去，使它不断释放出能量。这就是原子能反应堆的基本原理。

1.9.3聚变反应当两个轻核聚合为一个稍重的原子核时，也可以放出巨大能量。例如氘核和氚核的聚合反应，每次反应约放出20MeV的能量。(3)这就是氢弹和热核反应的基本原理。当然要使这两个原子核结合在一起，首先必须给它们提供能量。如果能控制聚合反应的速度，使它能持继而缓慢地释放能，就可以作为新的能源。这就是人们正在研究的受控热核反应。对于相同重量的热核燃料，其释放的能量约是裂变反应的5倍，且不会造成严重的放射性污染。第二章

辐射防护基本知识

2.1辐射防护的目的2.2辐射剂量学的几个常用量及其单位2.3辐射效应的分类2.4辐射防护的要求2.5辐射防护的基本方法第二章

辐射防护基本知识

2.1辐射防护的目的辐射防护的目的：防止有害的确定性效应；限制随机性效应的发生几率，使它们达到被认为可以接受的水平。

2.2辐射剂量学的几个常用量及其单位2.2.1比释动能（照射量）Gy(C/kg)2.2.2吸收剂量Gyrad2.2.3当量剂量Svrem2.2.4有效剂量Svrem2.2.5集体剂量人·Sv人·rem

2.3辐射效应的分类2.3.1躯体效应和遗传效应：按生物效应发生的个体不同来划分。2.3.2随机性效应和确定性效应：按生物效应发生的可能性来划分。2.4辐射防护的要求《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)2.4.1实践的正当性2.4.2剂量限制与潜在照射危险限制职业照射：平均20mSv/a公众照射：平均1mSv/a2.4.3最优化原则---防护体系的核心与灵魂“可合理达到的尽量低水平”（ALARA原则）2.4.4剂量约束与潜在照射约束职业照射：5mSv/a公众照射：0.1—0.3mSv/a2.4.5医疗照射指导水平

2.5辐射防护的基本方法

2.5.1外照射的防护时间防护距离防护物质屏蔽：x-γ射线β射线中子慢化与吸收2.5.2内照射的防护吸入：负压密闭，净化，稀释食入：禁止饮食体表侵入：工作衣帽鞋等药物：减少吸收及促排第三章电离辐射监测

3.1环境中的放射性

3.2辐射探测器原理3.3

主要的辐射监测仪

3.4选用监测仪的原则3.5辐射监测3.1环境中的放射性3.1.1大气中的放射性空气,气溶胶,沉降灰

3H,14C,7Be氡及其子体人工放射性:137Cs,90Sr,131I3.1.2土壤和岩石中的放射性三个天然衰变链及长寿命核素,40K

3H,14C,7Be人工放射性:137Cs,90Sr3.1.3水中的放射性三个天然衰变链及长寿命核素,40K

3H,222Rn人工放射性:137Cs,90Sr3.1.4生物中的放射性三个天然衰变链及长寿命核素,40K

3H,14C,7Be人工放射性:137Cs,90Sr3.2辐射探测器原理辐射探测根据探测内容的不同，可以分为计数测量、能量测量、能谱测量和径迹测量等。3.2.1气体电离探测器(利用射线在气体介质中产生的电离效应）电离室正比计数管GM计数管3.2.2闪烁探测器（利用射线在闪烁物质中产生的发光效应）NaI闪烁体塑料闪烁体ZnS闪烁体液体闪烁体3.2.3半导体探测器（利用射线在半导体中产生的电子和空穴对）HPGeHPSiSi(Li)3.2.4热释光探测器LiF(Mg,Cu,P)CaSO4等3.2.5核反应探测法（中子探测）BF3：（质子反冲测量法）

3.2.6径迹法径迹蚀刻威尔逊云室3.3主要的辐射监测仪X、γ辐射监测仪α、β表面污染监测仪热释光剂量计γ谱仪液体闪烁谱仪α、β测量仪中子监测仪3.4选用监测仪的原则1.测量对象2.量程范围3.能量响应4.灵敏度5.环境特性6.精度要求7.应用场所(固定或便携)8.对其它辐射的响应9.其它因素，如角相应等3.5辐射监测

1.环境监测2.工作场所监测3.个人剂量监测4.流出物监测5.事故监测6.运输