化学实验室安全放射性辐射防护与放射源基本知识

化学实验室安全放射性辐射防护与放射源基本知识第1页/共28页放射性的发现1896年，Bequerel用铀粉作实验，有一次无意的将铀粉放在避光包装的胶片上，第二天他惊讶的发现胶片暴光了。他由此断定，铀可以放出某种射线，使胶片暴光。人们就将物质能够放出某种射线的现象称为放射性。第2页/共28页不仅是铀粉具有放射性！1898年7月和12月，居里夫妇先后发现钋和镭也有这种特性。现代科学方法证明，用人工的方法——中子活化技术，也可以将没有放射性的物质产生放射性，如Co-60、Ag-110m、Am-241。实际上，放射性物质无处不在，只不过含量高低不同罢了。如环境和食物就含有或多或少的天然放射性物质和核试验残留的放射性物质（如Cs-137和Sr-90)。第3页/共28页机器也能产生射线1.用物理的方法，如X光机能产生的X射线、电子加速器能产生电子束等。回旋加速器能产生重粒子束。2.放射性可能由原子核衰变产生，也可以由机器（射线装置）产生。第4页/共28页NS磁铁镭源（放在铅屏蔽罐中）

经实验研究发现，镭放射源放出的射线在磁场中会分成三束，分别称为射线、射线和射线。

粒子最重（4个原子质量数），粒子次之，粒子则没有静止质量。

有些原子核衰变的时候还会放出中子，如U-235的衰变。原子核衰变能放出、、射线和中子第5页/共28页X射线X射线的问世，在医学和工业技术领域得到了广泛的应用，如透视、成像、探伤等）.德国物理学家伦琴于1895年在研究阴极射线的时候，发现了一种奇特的射线，它能量高、穿透力强、能杀死细胞和组织。由于当时知其甚少，所以称为X射线，又叫伦琴射线。第6页/共28页连续X射线的产生高压电源低压电源靶X光

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），速度猝然而止，其中一部分（<10%)能量以一个或几个X光子的形式放出，其余(>90%)的能量则转换为热能。

由于释放出的X光子的能量分布是连续的（0~Emax)，因此称为连续X光。第7页/共28页X光机原理高压电源低压电源靶阴极发热产生电子电子猝然停止和外层电子跃迁，部分能量以连续和特征X射线的形式放出。电子加速，撞击和电离靶中的核外电子。X射线第8页/共28页射线与X射线、射线与电子束的区别

射线与X射线本质上一样，都是光子，就像可见光，只不过能量大小不同而已，光子能量高、X射线能量低，可见光的能量更低。

射线与电子束本质上也一样，只不过其来源不同，前者来源于核反应，后者则由电子加速器产生。第9页/共28页、、射线的穿透能力射线：1张纸片就能阻止它的穿透。射线：几毫米的铜片才能阻止它的穿透。射线：几十厘米厚的混凝土或几厘米厚的铅板才能阻止它的穿透。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。射线射线射线第10页/共28页X、射线穿透物质的衰减规律I：穿透物件后的射线强度I0：穿透物件前的射线强度：物质对射线的吸收系数（对同一材料为一常数）：物件的比重t：物件的厚度测厚灵敏度可达0.01~0.001mm.半衰减厚度十分之一衰减厚度第11页/共28页不同材料对X和GAMMA的半屏蔽衰减厚度（cm）射线可以用密度大的材料加以屏蔽，如钢板、混凝土、铅等。下表列出了不同材料对60Co源、137Cs源和226Ra源的半衰减厚度。第12页/共28页宇宙射线天文学研究发现，星星之所以会闪闪发光，是由于其内部不断进行着核聚变反应。星体内部的核反应所产生的射线到达地球的过程中，与宇宙间的物质相互作用产生次级射线，再辐射到地球，这些来自宇宙间的射线就称为宇宙射线。第13页/共28页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/h~1nGy/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高度的增加而增加。海平面：约28nGy/h。拉萨：约120nGy/h。地铁：约1nGy/h。第14页/共28页小结——放射性基本知识1.放射性2.射线的种类3.射线的穿透能力4.X射线5.宇宙射线第15页/共28页活度定义：辐射体中某种原子核单位时间内发生的核衰变数，A=N/t。单位:Bq（贝可）。老单位：居里（Ci）

1居里(Ci)=3.7x1010Bq.物理意义：描述物质的放射性强弱，活度越大，表示物质的放射性越强。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：几十mCi~百万Ci实验室标准源：1000~10000Bq。第16页/共28页比活度活度能够用来反映辐射体总的放射性，但不能反映辐射体的放射性浓度。定义：单位质量或体积中的放射性活度，A/m=(N/t)/m。单位:Bq/kg、Bq/L、Bq/m3。如：核电站放射性废水中的Cs-137：5Bq/L。A:1kgB:10kgB的比活度：10Bq/kgA和B的活度均为100BqA的比活度：100Bq/kg第17页/共28页（受照体的）吸收剂量定义：单位质量的受照体所接受（吸收）的辐射能量。D=E/m。

单位：(J/kg)=戈瑞(Gy）。如:1J/2kg=0.5Gy。剂量这个名词在医学上指的是人食入药物的物质量，如2mg/天/人。而这里则是受照体所接受（吸收）的辐射能量。物理意义：用于描述射线对受照体的作用效果。辐射体受照体

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射线辐射能量剂量第18页/共28页吸收剂量率在定义剂量时，没有考虑时间的因素，即相同的剂量可以是1小时的照射，也可以是1天（24小时）的照射。为描述受照体接受辐照能量的快慢，则需引入剂量率。定义：单位时间内单位质量的受照体所接受（吸收）的辐射能量。D/t=E/m/t.

单位：(J/kg/h)=戈瑞/小时(Gy/h)。或者：

nGy/h=10-9Gy/h剂量或者剂量率，都是与具体的受照物质相对应，如人体的吸收剂量率、空气的吸收剂量率等。第19页/共28页其中：为放射源周围某点空气吸收剂量率，单位：Gy/s；为放射源周围某点的射线注量率，单位：光子/m2/s

为射线在空气中的质量能量吸收系数，单位：m2/kg（例如137Cs的662keV的射线，=2.9410-3m2/kg）；Er为射线的能量，单位：J（1MeV=1.610-13J）A为放射源单位时间内向4方向发射的射线数，单位：粒子/s;r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第20页/共28页26mCi放射源（137Cs）周围的空气吸收剂量率随距离的变化

从图可见，放射源周围的辐射强度会岁距离的增加而迅速衰减。根据辐射防护与放射源安全标准（GB2003-1882），公众年照射剂量限值为1mSv，如果26mCi的放射源完全裸露，一个人站在距离放射源1米处也需停留16小时以上，可见这类放射源的危险性较小。第21页/共28页剂量当量对于不同的射线，即使剂量相同，对受照物体所产生的效果可能不同，为描述不同射线对受照体的不同作用效果——引入剂量当量。剂量当量=剂量×射线的品质因子。单位：希福特(Sv)。

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射线第22页/共28页不同射线的品质因子如人体接受射线、射线和射线照射的剂量各为1Gy，那么总的剂量当量=1×20+1×1+1×1=1+1+20=22（Sv）。第23页/共28页放射性原子核衰变时，它从一种核素变为另外一种核素，这样原来的原子核数不断减少。放射性原子核的数量No衰变到原来的一半时所经历的时间——半衰期（T1/2）。

5.27年5.27年5.27年60Co衰变曲线年原子数半衰期第24页/共28页不同放射性核素的半衰期

放射性原子核的衰变不受一般的物理、化学变化的影响，只有核反应才起作用。因此企图用火烧、压打、酸溶、碱泡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138.38天不同放射性核素