放射性基础知识

放射性基础知识第一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六电离核自由电子E激发第二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六对于原子，其稳定状态对应的能量是最低的，称作基态，当接收能量造成激发时，其具有的能量就增大，此时对应激发态。激发态可能存在多个，分别称为第1、第2…激发态。处于激发态的原子是不稳定的，存在自发跃迁的趋势，自发跃迁释放能量（电磁波形式），原子回到基态或较低的激发态。E激发态基态或低激发态hv激发态基态或低激发态第三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六1、原子核由质子和中子构成，质子和中子统称为核子。2、和原子一样，原子核也具有能级结构，处于基态的原子核能量最低，是稳定的，处于激发态的原子核能量较高，是不稳定的。高能态原子核会向基态或较低能态自发跃迁，同时释放能量，形式包括伽马光子、电子或正电子。第四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护第一章基础知识§1.1放射性核素§1.2放射性核素的衰变类型与纲图§1.3放射性核素的衰变规律§1.4长期平衡§1.5核反应类型§1.6致电离辐射与辐射源

§1.7辐射量与单位§1.8放射源分类

§1.9射线装置与分类第五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六§1.1放射性核素1．原子自然界的物质由元素组成，组成每种元素的基本单位是原子。原子由原子核和核外电子构成，直径约为10-10m。原子核带正电，直径约10-15m；电子带负电，一个电子所带电荷为-1.60217733×10-19库仑，在核物理中，该值的绝对值作为电荷量的基本单位，以e表示。原子质量很小，一个C-12原子的质量为1.99×10-26kg，为方便，常以C-12原子质量的1/12作为原子质量单位，记为u，1u＝1.6605402×10-27kg。核技术应用与辐射防护第六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护2．原子核和核子对于某个原子核，按中子－质子模型，通常称为原子序数为Z、质量数为A的原子核，表示核内有Z个质子和N（N=A-Z）个中子。质子和中子统称核子。质子（P）:静止质量mp＝1.6726231×10-27kg＝1.00727647u，带一个单位正电荷。自由质子是稳定的。中子（n）:静止质量为mn＝1.6749286×10-27kg＝1.008664904u。自由中子是不稳定的。第七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护3．核素核素是指在原子核内具有相同数目的中子和质子，并处于同一核能态的一类原子，也称为元素，通常记作：其中X为核素代号。在实际应用中，Z可以忽略。习惯上核素的表示方法有三种，例如：60Co、Co-60或钴-60。即使中子和质子数相同，但不处于同一核能态，则不是同一核素。第八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护4．同位素同位素是原子序数Z相同但质量数A不同的核素总称。所谓同位即在元素周期表中位置相同。例如氢存在3种同位素，分别是1H、2H、3H，并命名为氕、氘（重氢，D）、氚（T）。

(1)同位素化学性质相同，但物理性质不同;

(2)Z和A一定的元素，只能称核素，不能称为同位素;

(3)同位素中各核素天然含量的百分比称为核素丰度，例如氧同位素16O、17O、18O的丰度分别为99.756%、0.039%、0.205%。第九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护在原子核中，除同位素外，还存在

同中子异荷素：N相同，Z不同，如同量异位素：A相同，Z不同，如90Sr和90Y等;

同质异能素：A相同，Z相同，能态不同，表示时在质量数A后加m，如87Sr的同质异能素为87mSr；第十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护5．放射性与放射性核素根据原子核的稳定性，可将核素分为稳定的核素和不稳定的核素。不稳定的核素可以自发蜕变，放出α、β、γ或其他能量子，这种现象称为放射性，具有放射性的核素称为放射性核素。放射性核素包括天然和人工两种，就目前已经发现的2000多种放射性核素而言，绝大多数为人工放射性核素。6．母体与子体ABC母体一代子体二代子体衰变衰变第十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护§1.2放射性核素的衰变类型与衰变纲图1．α衰变放射性核素的原子核放射α粒子而变为另一种核素的原子核的过程为α衰变。α衰变可以表示为其中X为母体，Y为子体，E为从母体变为子体所放出的能量（衰变能）。1.2.1衰变类型第十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护2．β衰变放射性核素的原子核放出β粒子衰变为原子序数加1、质量数相同的核素的过程称为β衰变。β衰变可以被看做母核中的一个中子转变为质子的结果，即其中v-代表反中微子，是中微子的反粒子，其静止质量近似为零，呈电中性。由此一个β衰变可具体表示为第十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护生成物的放射方向任意，所以每种粒子带走的能量是不固定的，β粒子的动能是从零到Eβmax的一个连续能谱。有些β衰变仅放出β粒子，没有伴随的γ射线，如14C、32P、35S等，而有些β衰变则伴随γ射线，如60Co。另外，有些放射性核素进行β衰变时可以放出两组或两组以上能量的β粒子。质量很小，是衰变能的主要分配者β粒子的平均能量表示为Eβmax/3第十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护3．β＋衰变放射性核素的原子核放出正电子变为原子序数减1、质量数相同的核素的过程称为β＋衰变。β＋衰变可以被看做母核中的一个质子转变为中子，同时放出正电子和中微子的结果。能发生β＋衰变的都是人工放射性核素。第十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护4．电子俘获电子俘获是指母核通过俘获核外电子衰变为子核的过程，可以认为是核外电子使核内一个质子转变为中子，同时放出中微子的结果，即除了个别核素因子核处于激发态而放出γ射线达到稳定状态外，核内一般只放出中微子。相应的原子存在次级辐射（如俄歇电子）可供探测。第十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护5．γ衰变处于激发态的原子核向基态或低能态跃迁时释放γ射线的过程。（1）γ衰变也叫同质异能跃迁，但不是同质异能核素的唯一衰变形式：（2）γ衰变往往与其他衰变同时发生，而且半衰期极短。（3）γ射线为高能、单色电磁波，波长很短。γ衰变中的衰变能几乎全部由γ粒子（也称γ光子，γ－Photon）带走。γ粒子的能量一般在0.04～4MeV之间。只释放β射线而没有γ射线第十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护6．内转换处在激发态的原子核把激发能直接授予核外某一个电子，使它脱离原子核束缚而成为自由电子的过程称为内转换，这个发射出来的电子称为内转换电子。内转换电子与β粒子存在显著差别，前者能量是分立的、单色的，后者是连续的。这一点可以用来测量核的能级。核E第十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六内转换进一步说明：有许多放射性原子，核的内转换电子是与β射线混合在一起的，可以在测得的β能谱图上清楚的看到。如Au－198的β连续能谱上迭加着2条谱线,这2条谱线对应的能量正好分别等于其K壳层和L壳层电子的能量。内转换发生以后，在原子的K壳层或L壳层会留下空位，因此还会伴有特征X射线或俄歇电子发射。放射γ射线和内转换电子，是核从激发态（激发能较小时）跃迁到基态或较低能态的2种可能方式。通常描述一种核素辐射特性时，用内转换系数α来表示内转换和γ辐射跃迁相对几率的大小。核技术应用与辐射防护第十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护7．电子对内转换处于激发态的原子核向低能态或基态跃迁时，如果原子核的激发能E大于1.02MeV（2个电子的静止质量能），原子核还可能直接发射一对正负电子而回到基态，这种内转换叫做电子对内转换。一个处于激发态的原子核，当激发能大于1.02MeV时，有可能通过γ辐射、电子内转换和电子对内转换3种过程跃迁到较低能态或基态。

核Ee＋e－第二十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护实践中，核衰变过程通常用一种图解的方式来直观描述，这种图称为衰变纲图。α衰变中，母核基态标注于子核的右上角，衰变过程以向左下的箭头表示1.2.2衰变纲图第二十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护β衰变中，母核基态标注于子核的左上角，衰变过程以向右下的箭头表示γ衰变中，母核基态标注于子核的上方，衰变过程以向下的箭头表示第二十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护§1.3放射性核素的衰变规律实验表明，放射性核素的所有原子核并不是同时发生衰变的，而是有先有后，但总的趋势是母体原子核的数目随时间逐步减少，是一个统计过程。设各放射性核素的衰变过程是相互独立的，也不受宏观的物理条件（温度，压力）和化学结构形式的影响而改变，则在瞬间间隔Δt内，发生衰变的原子核数目ΔN与Δt及在此时刻尚未衰变的母体总核数N成正比，即式中：λ是一个比例常数，称为衰变常量。第二十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护衰变是一个连续过程，如果所取的时间间隔非常小，上式可用微分方程表示为对上式积分得其中N0是当t＝0时刻放射性核素母体的原子核数目。这一关系式称作衰变定律，对任何单一的放射性核素衰变都适合，它是对大量的原子核进行实验测量得来的核自发衰变的一种统计规律，当N0足够大时，其符合泊松分布。第二十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护在描述放射性核素衰变规律时，有3个常数非常重要：（1）衰变常量λ（2）半衰期（HalfLife）T1/2（3）平均寿命τ用于表示核衰变快慢，只要知道其中之一，就可以求出另外2个。第二十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（1）衰变常量λ在放射性核素衰变过程中，每个原子核在单位时间内发生衰变的概率。

每一种放射性核素都有它固定的衰变常量，λ数值大的放射性核素衰变的快，λ数值小的放射性核素衰变的慢。λ的量纲是时间的倒数（s-1），例如第二十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（2）半衰期（HalfLife）T1/2半衰期T1/2的定义为：特定能态的放射性核素的核数目衰减一半所需时间的期望值，即放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。根据可得第二十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（3）平均寿命τ平均寿命τ用来表示放射性核素的原子核在衰变前平均存在的时间。平均寿命与衰变常量、半衰期的关系为第二十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六ABC母体一代子体二代子体假如>>>>则经过较长时期，最终N(A)/N(B)N(B)/N(C)常数常数§1.4长期平衡核技术应用与辐射防护第二十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.5.1质子引起的核反应被加速的质子克服了靶核库仑势场的阻挡，轰击靶核引起的核反应。

（1）（P，γ）反应这种反应发射高能γ辐射，可以用作高能γ辐射源。§1.5核反应类型第三十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护这种反应的剩余核是靶核的同量异位素，电荷数相差1，因此剩余核要通过β+衰变或K俘获变成原来的原子核。（2）（P，n）反应（3）（P，α）反应第三十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.5.2α粒子引起的核反应

（1）（α，P）反应（2）（α，n）反应常用的Am－Be或Ra－Be中子源，就是利用Be的（α，n）反应。第三十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护由慢中子或热中子产生核反应的几率最大，这类核反应主要是靶核俘获中子放出γ射线，即（n，γ）反应，如：也有少数是别的类型，如（n，P）反应和（n，α）反应。1.5.3中子核反应第三十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.5.4核裂变反应当用热中子轰击重原子核时，一个原子核可以分裂成两个具有中等质量数的原子核的蜕变过程称为核裂变反应。第三十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护第三十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护除U-235外，还有很多重原子核，如U-233、U-238、Pu-239等都可以在中子的作用下发生裂变。还有些重原子核发生光致核裂变。此外还发现了重原子核的自发裂变，如U-235和U-238，各自的自发裂变半衰期分别为2×1018a和8×1015a。核裂变反应的特点之一，就是裂变时能够放出大量的能量，重核每一次裂变所放出的能量平均约为200MeV。第三十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护当一次核裂变所产生的次级中子能引起其他核裂变时，这就可能使裂变反应继续下去构成链式反应。链式反应有三种形式：自持的链式反应、收敛的链式反应和增殖（发散）的链式反应。第三十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.5.5轻原子核的聚变反应

使2个或2个以上的轻原子核（如氕、氘、氚、锂等）聚合成一个较重的原子核的反应称为轻原子核的聚变反应。相比裂变反应而言，聚变反应释放的能量更大。1kg的氘和氚的混合物完全聚变所释放出来的能量大约是1kg的U-235完全裂变所放出的能量的4.5倍。氢弹是利用轻核聚变反应释放出的巨大能量，从而引起强烈爆炸的核武器。由于聚变反应是在高温（几百万甚至几千万度）下进行的，所以又称为热核反应。第三十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护发生聚变反应的高温，在原子弹爆炸时是可以达到的，所以氢弹使用原子弹来引爆。原子弹爆炸成功以后，不可控热核反应得以实现，但要利用热核反应所释放的巨大能量作为能源，则必须实现持续受控的热核反应。第三十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护§1.6致电离辐射致电离辐射是指那些能够直接或通过某些次级辐射，使物质电离的辐射，简称电离辐射。辐射电离辐射非电离辐射α、β、γ、n等电磁波、紫外线、可见光及红外辐射等第四十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护在大多数情况下，包括国际、国内有关电离辐射管理的法规与标准，都将电离辐射源简称辐射源，同时在定义中强调不包括非电离辐射。

本课程按有关法规与标准惯例，除非特别说明，所称的辐射均指电离辐射，不包括非电离辐射。

在某些资料中，电离辐射又称放射性，表述中使用放射源这个概念。放射源是指用放射性物质制成的能产生辐射的物质或实体。第四十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.7.1放射性活度和单位放射性活度又称放射性强度，是一个常用的基本物理量，其大小反映了放射性核素量的多少，亦即某物体放射性的强弱。放射性活度A的定义为：在给定时刻，处于特定能态的一定量放射性核素在dt时间内发生自发跃迁数的期望值dN除以dt。即一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的原子核数。§1.7辐射量及单位A＝dN/dt

第四十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护放射性活度的单位国际单位（SI，法定）非国际单位贝可（Bq）1Bq=1s-1kBq，MBq3.7×105Bq、370kBq或0.37MBq居里（Ci）1Ci=3.7×1010BqmCi，uCi1.5mCi，2uCi第四十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱，其计算公式为：式中：A0代表在t=0时的放射性活度。实际应用中，与放射性活度有关的概念还有放射性比活度、表面粒子数等。放射性比活度a单位质量的放射性比活度，单位为Bq/kg等。单位体积的放射性比活度，单位为Bq/L等。第四十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.7.2照射量与照射量率照射量是描述X和γ射线辐射场的量。

照射量是指X和γ射线与空气相互作用使空气电离后产生的电荷量。即式中：X表示照射量；dQ表示射线在质量dm的空气（标准状况下的干燥空气）中完全被阻止时，在空气中产生的离子对，其中任一种符号的电荷绝对值的总量。第四十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护照射量X的SI单位为库［仑］每千克，以C/kg表示。旧的照射量单位为伦琴，用R表示，其定义为：1伦琴的X和γ射线照射下，在0.0012939g干燥空气（相当于1标准大气压、0℃条件下1cm3干燥空气的质量）中产生的总电荷量为1静电单位（正或负）电量。伦琴与SI单位的换算关系为：照射量不是受照物质全部吸收的能量只适用于空气，而且只适用于度量在10keV～3MeV能量范围的X和γ射线。第四十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护照射量率的定义为单位时间内的照射量，用符号表示，即照射量率使用的单位为库（仑）每千克秒，以表示。第四十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.7.3比释动能与吸收剂量辐射与物质相互作用最主要的标志是向物质传递能量，不带电粒子在物质中传递能量时，包含两个过程：核射线核次级电子将能量授予次级带电粒子通过电离或激发将能量授予物质比释动能吸收剂量第四十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护比释动能以K表示，定义为比释动能的SI单位为J·

kg-1，专用名称为戈瑞，用符号Gy表示，1Gy=1J/kg。比释动能是用以衡量不带电粒子（量子）与物质相互作用时，在单位物质中转移给次级带电粒子初始动能总和大小的一个量。第四十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护吸收剂量用以描述辐射场内受照物体接受的能量，是衡量物质吸收辐射能量多少的物理量。

主要用于研究辐射能量吸收与辐射效应的关系，它是辐射防护中使用的最基本的剂量学量。

吸收剂量以符号D表示，定义为第五十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六吸收剂量的单位与比释动能相同，也为Jּkg-1，专用名称也用戈瑞（Gy）表示。旧单位名称为拉德（rad），1rad指1g受照物质吸收的平均辐射能量为100尔格（erg），1erg＝10-7J，拉德与戈瑞的换算关系为：1Gy＝100rad1rad＝10-2Gy第五十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护比释动能率其SI单位为戈瑞每秒，以Gy·s-1表示。吸收剂量率其SI单位为戈瑞每秒，以Gy·s-1表示。第五十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六比释动能与吸收剂量是两个意义完全不同的辐射量描述的对象不同适用的范围不同核技术应用与辐射防护比释动能能量向次级电子的转移过程吸收剂量能量向物质的转移过程比释动能不带电致电离辐射吸收剂量所有致电离辐射第五十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护辐射对生物体的损伤能量沉积辐射品质吸收剂量D表示空间和时间分布的不均匀性吸收剂量的问题第五十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.7.4剂量当量与剂量当量率剂量当量H的定义为：在要研究的组织中，某点处的吸收剂量D、品质因数Q和其他一切修正因数N的乘积，即N反映了吸收剂量的不均匀的空间与时间分布等因素。国际放射防护委员会（ICRP）指定N=1。品质因数Q是一个无量纲的因数，是作为非限制性传能线密度（射线粒子穿过单位长度物质的能量损失）的函数给出的，反映辐射的品质。不同类型辐射的Q值见表1-2。第五十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护表1-2不同类型辐射的Q值辐射类型QX射线，γ射线，电子热中子能量未知的中子、质子和静止质量＞1原子质量单位的单电荷粒子能量未知的α粒子和多电荷粒子（及电荷数未知的粒子）12.31020第五十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六剂量当量的SI单位与吸收剂量的SI单位相同，即J·kg-1，但为了与吸收剂量区别，其专用名称为希沃特，简称希，以Sv表示，旧名称为雷姆，以rem表示。1Sv＝100remlrem＝10-2Sv剂量当量率的定义为：其SI单位为希沃特每秒，以Sv·s-1表示。第五十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护剂量当量的问题

Q值的确定比较粗糙，只有4种选择；不能正确反映高LET辐射引起危害概率较高的情况；第五十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.7.5当量剂量和当量剂量率由于高LET（传能线密度）辐射引起危害的概率较高，所以ICRP提出用另一种关系式对吸收剂量进行修正，选用了辐射权重因子WR取代品质因数Q。第五十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护当量剂量是在要研究的组织或器官T中，R辐射所产生的平均吸收剂量DT,R与对应于R辐射种类和能量的辐射权重因子WR的乘积，用HT,R表示，即在所研究的组织或器官受到多个不同辐射（种类或能量不同，所以WR的值不同）照射时，为确定总的当量剂量，必须把吸收剂量细分为组，每组的吸收剂量乘以各自的WR值，然后求和，即总的当量剂量为：第六十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护表1-3辐射权重因子WR的值辐射类型及能量范围辐射权重因子WR的值光子，所有能量电子和介子，所有能量中子，能量＜10keV10keV～100keV100keV～2MeV2MeV～20MeV＞20MeV质子（反冲质子除外）能量＞2MeVα粒子，裂变碎片，重核1151020105520ICRP第60号出版物给出的辐射权重因子WR值列于表1-3。第六十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护在单位时间内的当量剂量称为当量剂量率。当量剂量率是当量剂量与时间的比值，其SI单位为J∙kg-1∙s-1，专用名称为希沃特每秒，以Sv·s-1表示。由于辐射权重因子WR为无量纲量，故当量剂量的SI单位与吸收剂量相同，即J·kg-1，专用名称为希沃特，简称希，以Sv表示。当量剂量是辐射防护剂量学的基本量，是严格意义上的吸收剂量，因此国际放射防护委员会1990年在第60号出版物中恢复其早期名称，以区别剂量当量。第六十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六更多地强调了辐射的类型和品质，而没有涉及生物组织或器官的特性。核技术应用与辐射防护剂量当量当量剂量考察的是生物辐射损伤的随机效应，不适用于大剂量的事故照射、医疗照射。第六十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护有效剂量E表示几种不同组织或器官受到照射时的当量剂量的综合。式中：HT是组织或器官T所受的当量剂量，WT是组织或器官T的权重因子。显然1.7.6有效剂量第六十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护可见，有效剂量是所有组织和器官平均吸收剂量的WR和WT双重加权合计值。有效剂量的单位是J∙kg-1，其SI专用名称为希沃特，以Sv表示。适用性：

（1）所有外照射和内照射。（2）只有在吸收剂量远低于必然性效应阈值的情况下才能用有效剂量估计辐射随机性效应的危险。第六十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护ICRP第60号出版物给出的组织权重因子WT值列于表1-4。表1-4组织权重因子WT值组织或器官WT组织或器官WT性腺红骨髓结肠肺脏胃膀胱乳腺0.200.120.120.120.120.050.05肝脏食管甲状腺皮肤骨表面其余0.050.050.050.010.010.05第六十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.7.7待积当量剂量和待积有效剂量待积当量剂量是人体在单次摄入放射性物质后，特定组织或器官内接受的当量剂量率在特定时间内的时间积分，即式中τ是进行积分的时间期限，指摄入放射性物质后过去的时间，以年为单位。当没有给出积分的时间期限τ时，对于成年人隐含50年的时间期限，而对于儿童则为70年。将单次摄入放射性物质后对组织或器官T造成的待积当量剂量HT（τ）乘以相应的权重因子WT，然后求和可得出待积有效剂量，即第六十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护为了对某人群受到照射后的随机性效应的总影响进行估计，需要使用集体剂量概念。集体剂量定义为不同受照亚群组所受的平均剂量与各亚群组人数乘积之总和。集体剂量中涉及集体当量剂量和集体有效剂量两个概念。组织和器官T的集体当量剂量ST表示一组人某指定的组织或器官所受的总辐射照射的量。集体当量剂量是受照群体每个成员的当量剂量之总和，由下式表示：式中：Ni是第i组人群的人数。1.7.8集体当量剂量和集体有效剂量第六十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护集体有效剂量SE为：式中：Ei是亚群组i中成员的平均有效剂量，Ni是该亚群组的人数。集体当量剂量和集体有效剂量的单位均为人·Sv。

由于集体当量剂量、集体有效剂量的定义都没有明确规定给出剂量所经历的时间，因此给出结果时应指明经历求和或积分的时间间隔和人群的条件。第六十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护为了表示受到某个源所照射的剂量较高的一组居民（关键居民）或全体居民因某种人类实践（如核爆炸或重大核事故排入环境的污染物）接受的照射剂量，提出剂量负担（HCT或EC）概念。剂量负担是一种计算工具，既可以对全世界居民进行估算，也可以对某一关键组群体进行估算。剂量负担定义为：1.7.9剂量负担显然，剂量负担是无限长时间内的累积当量剂量，这与待积当量剂量是特定时间内的累积当量剂量是有区别的。第七十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护当某人群受到照射时，人群中每个成员所接受的剂量不会完全一样。为了把所受照射与个体预计发生的危害相联系，提出人均剂量概念：该人群中一系列真实照射的平均值。人均剂量包括人均当量剂量H和人均有效剂量HE，定义分别为：式中ST和SE分别是t时间段内人数为Nt的人群的集体当量剂量和集体有效剂量。1.7.10人均剂量第七十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护§1.8.1放射源的分类1.8.1以来源分类天然放射源人工放射源原生放射性核素宇生放射性核素宇宙射线太阳耀斑极光粒子大气层核试验核动力生产人工放射性核素第七十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

原生放射性核素是指原始存在于地球上的天然放射性核素。主要是U-238、Th-232和U-235为起始的3个天然放射系。在正常本底地区，天然辐射源对成年人造成的平均年有效剂量为2mSv，它们的分布情况如图所示。第七十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

宇生放射性核素是指宇宙射线与大气层中的核素，以及地表中的核素相互作用产生的放射性核素。对公众有明显剂量贡献的是：3H、7Be、14C和22Na，其中3H、14C和22Na是人体组织中所含的放射性同位素，也是人体内自然辐射源的一部分。

宇宙射线是一种从宇宙空间射到地球的高能离子辐射。它是由能量范围很宽的贯穿辐射组成的，能与大气中许多元素发生反应。来自宇宙空间的初级宇宙射线，入射到大气层中，被大气上层所吸收，并由此产生了次级宇宙射线。第七十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护大气簇射与海平面的次级宇宙射线第七十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护初级宇宙射线的主要致电离辐射成份为质子（83～89％）、α粒子（10～15％）、高能电子（l～2％）和原子序数Z≥3的原子核。次级宇宙射线的致电离辐射成份主要是μ介子、电子、光子，中子相对较少，由于大气层强烈吸收中子，故在海平面其剂量贡献更小，但随海拔高度的增加而上升。μ介子虽然寿命很短，但具有极大的穿透本领，因此，人们也将μ介子归为宇宙射线的硬性部分，而其余的则归属于宇宙射线的软性部分。宇宙射线直接致电离剂量值受很多因素的影响，其中主要是海拔高度和地磁纬度，太阳调制等引起的年变化一般不超过5％。第七十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

太阳耀斑是太阳黑子剧烈活动、在太阳表面发生巨大爆炸时的表现，能量释放来源于扭缠磁场重联。太阳耀斑的成分复杂，主要包括可见光、紫外线、X射线、γ射线，以及高能粒子流等。太阳耀斑约11年发生一次，发生时，由于其所具有的强大能量（十几兆亿电子伏特），会对航天器等造成毁灭性的影响。太阳耀斑第七十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六极光粒子是由来自太阳活动区的带电粒子流（主要为电子）与大气撞击，使高层大气分子或原子激发或电离而形成的。由于地磁场的作用，极光常出现于高磁纬区。极光核技术应用与辐射防护第七十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

大气层核试验：在大气中核爆炸，形成的人工放射性物质是环境受到污染的重要原因。核爆炸在大气中形成的人工放射性物质最初大多进入大气层的上部，然后从大气层上部缓慢地向大气层下部转移，最终降落到地面，称之为落下灰。当落下灰中的各种放射性核素存在于地面空气时，可通过吸入而引起内照射，当沉降于植物上或土壤中时，则可引起外照射和通过食入引起内照射。第七十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

核动力生产:虽然核动力生产中，产生的所有人工放射性核素几乎都存留在受照过的核燃料中，但是生产过程的每一环节都会有少量放射性物质被释入环境。由于其中大多数放射性核素的半衰期较短，在环境中的迁移速率较低，因此释放到环境的放射性物质多半只在局部或本地区产生影响。当然，也有一些半衰期很长在环境中弥散较快的放射性核素可分布到全球，在世界范围内使人类和环境受到照射和污染。第八十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护人工放射性核素：

（1）人们利用物理和化学技术从天然矿石中提炼出来的放射性核素，如U、Th、Ra、Po等核素，该类放射性核素尽管是天然存在的，但由于经过提炼提纯，制成的放射源放射性比活度大大提高，故按人工放射源对待；（2）利用核反应堆产生的中子流，对放在反应堆孔道中的靶材料照射，引起核反应，经过一定照射时间后生产出的所需要的放射性核素，如第八十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（4）利用各种类型的加速器所加速的带电粒子去轰击某些靶材料，能引起核反应，生产所需要的放射性核素，如：11C、13N、15O、18F、22Na、52Mn、48V、57Co、65Zn、74As等；（5）利用短半衰期放射性核素发生器生产的放射性核素。这种放射性核素发生器，习称为“母牛”，常用来生产医用放射性核素，常用的有90Sr－90Y、99Mo－99mTc、113Sn－113mIn等。（3）在反应堆运行中，大量铀核不断发生裂变反应，因而可从反应堆使用过的乏燃料中分离出放射性核素（有200种左右），如85Kr、89Sr、90Sr－90Y、95Zr、95Nb、99Tc、131I、137Cs、140La、140Ba、141Ce、147Pm、237Np、241Am等；第八十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.8.2以潜在危害程度分类

根据对人体健康和环境的潜在危害程度（危险度）进行放射源分类是目前管理中使用的最新分类方式。国际原子能机构（IAEA，InternationalAtomicEnergyAgency）在制定《放射源保安行为准则》时制订了相应的《放射源分类》技术文件（TECDOC—1344）。2000年开始我国进行的“清查放射源，让百姓放心”专项行动中，该分类技术已在全国范围内得到广泛应用。2005年12月23日，国家环境保护总局根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（国务院令第449号）关于放射源实行分类管理的规定，组织制定了《放射源分类办法》，以国家环境保护总局公告2005年第62号发布。第八十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.以潜在危害程度分类的目的由于放射源的应用领域广泛，活度的变化范围很大，高活度源能在短期内对人体产生严重的确定性损害，而低活度源不可能产生这种损害，所以要建立一个对放射源的控制和辐射风险联系在一起的放射源分类系统。

本分类系统将作为放射源安全、保安等许多相关活动的一个基础，这些活动包括制订或修订国家（国际）安全标准、建立或调整国家监管措施、在资源有限时对管理进行优化决策、优化放射源的保安措施、进出口控制、应急计划和响应、制订无人看管源恢复控制的优先次序和与公众沟通。

第八十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护2.适用范围以危险度对放射源的分类系统，主要针对工业、医疗、农业、研究和教育等领域中所使用的放射源。尽管该分类方法是针对密封源，但也能用于非密封源的分类。该分类系统不适用于：射线装置、《核材料实物保护公约》中定义的核材料的控制、放射性废物的管理和处置。第八十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护3.分类的原则按照放射源可导致的、潜在的确定性健康效应进行分类。也就是说主要考虑放射源对人类及环境造成的潜在危害和风险。在分类中不考虑下列因素：放射事故和恶意使用放射源导致的社会经济后果、辐射的随机效应、医疗原因的故意照射。第八十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护4.类别描述（a）Ⅰ类源

Ⅰ类源为极度危险源，如果不被安全管理或采取可靠的保护，将很可能对处理这一类别放射源、或接触它超过几分钟的人员造成永久性损伤。如果接近这一类别的无屏蔽放射源几分钟～1小时，伤害将可能是致命的。Ⅰ类源几乎不可能将公共补给水源污染到危险水平，即使放射性材料高度可溶。如果由于火灾或爆炸而使放射性物质散开，这一类源的放射性材料有可能、但不大会对直接接近的人员造成永久性损伤或生命威胁。对几百米以外的人员仅具有极小、或没有导致立即健康效应的风险，但污染区域需要按照国际标准去污。去污区域的范围取决于许多因素，包括源的类型和大小，是否散开或怎样散开，以及气象条件等。对于大源，去污区域可能达到

1km2或更大。

第八十七页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（b）Ⅱ类源Ⅱ类源为高度危险源。如果不被安全管理或采取可靠的保护，可能对处理这一类别放射源、或在短时间（几分钟至几小时）内接触它的人员造成永久性损伤。如果接近这一类别无屏蔽源几小时至几天，伤害将可能是致命的。Ⅱ类源根本不可能将公共补给水源污染到危险水平，即使放射性材料高度可溶。如果由于火灾或爆炸而散开，这一类源的放射性材料有可能、但非常不大可能对直接接近的人员造成永久性损伤或生命威胁。对100m以外或更远的人员仅具有极小的或没有导致立即健康效应的风险，但污染区域需要按照国际标准去污。去污区域的范围不可能超过1km2。第八十八页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（c）Ⅲ类源Ⅲ类源为危险源。如果不被安全管理或采取可靠的保护，可能对处理这一类别放射源、或接触它数小时的人员造成永久性损伤。如果接近这一类别的无屏蔽源几天至几周，伤害可能是致命的（一般不大可能）。Ⅲ类源根本不可能将公共补给水源污染到危险水平，即使放射性材料高度可溶。如果由于火灾或爆炸而散开，这一类源的放射性材料，有可能、但极度不大可能对直接接近的人员造成永久性损伤或生命威胁。对几米外的人员仅具有极小、或没有导致立即健康效应的风险，但污染区域需要按照国际标准去污。去污区域的范围不超过几分之一平方公里。

第八十九页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护（d）Ⅳ类源Ⅳ类源为低危险源，单个源不大可能有危险。这一类源的放射性材料非常不大可能对任何人造成永久性损伤。然而，如果不被安全管理或可靠保护，可能（尽管不大可能）对处理这一类别的无屏蔽放射性材料或接触它或接近它长达许多周的人员造成临时性损伤。如果由于火灾或爆炸而散开，这一类源的放射性材料不可能对人员造成永久性损伤。（e）V类源Ⅴ类源为极低危险源，单个源没有危险。没有人能被V类放射源造成永久性损伤。如果由于火灾或爆炸而散开，这一类源的放射性材料不可能对人员造成永久性损伤。

第九十页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.8.3按密封状况分类

1.密封源密封源是指将放射性核素密封在包壳或紧密覆盖层内的放射源，而且这种包壳具有足够的强度，使之在设计的使用条件下和正常磨损下，不会有放射性物质泄漏出来。另外，包壳本身应该不含放射性，不致产生污染。许多放射性核素可以制成密封源，工农业生产中应用的料位计、探伤机等使用的都是密封源。由于使用要求不同，密封源多种多样。第九十一页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护密封放射源使用中的注意事项1、必须遵循严格的放射源领用和归还制度；2、必须对放射源的使用情况做好记录；3、打开放射源后，应立即将其放于工作区间，并施加一定的屏蔽防护；4、不允许用放射源对人进行照射；5、不允许直接接触放射源的活性面；6、不允许在工作场所吃食物或饮水；7、工作结束后要做好清洁；第九十二页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

2.非密封源非密封源是指不在密封源定义范围内的放射源，以前称开放型放射源。医院里使用的放射性示踪剂属于非密封源，如碘-131、碘-125、锝-99等。国家环境保护总局以2005年第62号公告发布的《放射源分类办法》，对非密封源涉及的工作场所按放射性核素日等效最大操作量分为甲、乙、丙三级，具体分级标准见《电离辐射防护与辐射源安全标准》（GB188712002）。甲级非密封源工作场所的安全管理参照Ⅰ类放射源，乙级和丙级非密封源工作场所的安全管理参照Ⅱ、Ⅲ类放射源。第九十三页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.8.4按射线种类分类α放射源β放射源γ放射源低能光子源中子源制造方法介绍的目的1、正确辨识放射源；2、正确使用放射源；3、正确防护；4、特殊场合下制备放射源；第九十四页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护1.α放射源α放射源主要用作烟雾探测器、静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器、中子发生器及相关测量仪器用的参考源等。常用的α放射性核素有Po-210、Pu-238、Pu-239、Np-237、Am-241、Cm-242、U-235、U-238等。发射α粒子的均为金属元素的核素，可用电镀法将活性物质沉积在金属片上，表面加一薄（约0.3μm）的纯金，或约1mg/cm2的云母作为保护层，也可以将粉末状放射性物质牢牢地固定在银或银钯合金、陶磁、搪瓷或玻璃等基体内，制成箔片，表面镀纯金保护。镎锔第九十五页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

2.β放射源β放射源主要用作β活度测量刻度时的参考源、放射性测厚仪的测厚源、分析仪器的离子发生器等。常用的放射性核素有3H、14C、22Na、45Ca、55Fe、58Co、60Co、63Ni、85Kr、90Sr－90Y、106Ru－106Rh、137Cs、144Ce、147Pm、204Tl等。具有金属性的一些放射性核素，如Fe、Co、Ni、Cs、Pm、TI可以用电镀法，将其沉积在金属片上，外加保护层；氚和碳可制成有机玻璃；Sr、Ru、Ce、Pm等的粉末状化合物可包在银基体中，制成所需形状再进行密封处理；Sr、Cs、Pm还可能烧成陶磁和玻璃；气体可直接密封在容器中；一些低活度的平面源，也可以用填充法制备。铑铈钷钌第九十六页，共一百零三页，编辑于2023年，星期六核技术应用与辐射防护

3.γ放射源

在工业、农业、医疗和科研等部门，为了获得高剂量率的辐射场，使用强γ放射源的辐照装置，装源活度一般＞1014Bq，多数在3×1015～2×1016Bq范围内，也有大于3×1016Bq的辐照室；中、低活度的γ放射源主要用于各种辐射式仪表（如料位计，厚度计，密度计等）和工业无损探伤（γ照相），或作为γ测量仪表的刻度源和检查源，或供医疗单位进行间接治疗和腔内治疗用。用途常用放射性核素活度范围/Bq辐照装置辐射式仪表工业探伤医疗辐射γ测量仪表检验60Co、137Cs60