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辐射基础知识

发布时间:2007-11-09 00:00 作者:国家标准物质网yu 阅读量:883

辐射基础知识

一、基本概念
    (一)辐射
    办法中“辐射”,是电离辐射和电磁辐射的总称。
    (二)电离辐射和电磁辐射
    电离辐射又称放射性。是指与物质直接或者间接作用时能使物质电离的辐射,包括核设施、核技术应用、伴生放射性矿产资源等所产生的辐射。
    电磁辐射,是指以电磁波形式通过空间传播的辐射,包括广播电视、无线通讯、雷达发射、高压送变电以及工业、科研、医疗系统中的电磁能应用项目等所产生的辐射。
    (三)放射性
    所谓的放射性其实是一种自然现象,是指具有能自发地放出射线属性的物质,这些物质的原子核处于不稳定状态,在其发生核转变的过程中,自发地放出由粒子或光子组成的射线,并辐射出原子核里的过剩能量,同时本身转变成另一种物质或成为原来物质的较低能态。其所放出的粒子或光子,会对周围介质或机体产生电离作用,造成放射性污染或危害。有时放射性也称为电离辐射。
    (四)射线的种类
     原子核发生衰变时所放出的射线,其种类很多,主要有以几种:
    α射线  其本质是氦的原子核,是高速运动的粒子。因此α射线乃是氦核流,在空气中的行径很短,在固体或生物组织中只有几十微米。穿透能力虽弱,但比电离作用强。
    β射线  是一种电子流。其粒子的质量只有α粒子的万分之几。β粒子带负电或带正电,其衰变过称为负电子衰变或正电子衰变。在空气中的行径最大可达十几米,在生物组织中达数个毫米。穿透能力较α粒子强。
    γ射线  有时也称为γ光子,是不带电的粒子,比α、β粒子小,有很强的穿透能力,运动速度极快。它既具有电磁波的特性,又具有粒子的特性,因此γ粒子具有波粒二重性。
    n射线  也就是中子流,不带电,几乎不能与原子的电子相互作用,只能和原子核相互作用。质量小,速度快,穿透能力极强。按照能量的不同,中子又可分为快中子、慢中子、热中子和冷中子,一般中子源发出的中子为快中子,能量比较高。
    (五)放射性废物
    是指含有放射性核素或者被放射性核素污染,其浓度或者比活度大于国家或省规定的清洁解控水平,预期不再使用的废弃物。
    (六)豁免
    是指产生的个人和集体有效剂量均低于相应的可忽略剂量或规定的任何辐射源和实践,经审管机构批准可免于按放射性管理法规实施的管理。
    (七)核设施
    是指核动力厂(核电厂、核热电厂、核供汽供热厂等)及其它反应堆(研究堆、实验堆、临界装置等);核燃料生产、加工、贮存及后处理设施;放射性废物的处理和处置设施;其他需要严格监督管理的核设施。
    (八)核技术利用
    是指密封源、非密封源和射线装置在医疗、工农业、地质调查、研究和教学中的使用。
    (九)射线装置
    是指能产生预定水平χ、γ电子束、中子射线等的电器设备或内含放射源的装置(高能加速器除外)。
    (十)放射性污染
    是指人类通过不同途径排放的放射性污染物,使环境的放射性水平高于天然本底或者超过国家规定的标准,对大气、水体、土壤和人体造成的污染。

    二、应用
    (一)核技术的应用
    1.核电站
    2.核动力装置
    3.辐照加工
    4.地质勘探
    5.医学诊断与冶疗
    6.料位测量
    7.湿密度测量
    8.纸厚测量
    9.烟雾报警
    (二)电磁波的应用
    1.广播电视发射
    2.雷达、通讯、卫星地面站
    3.工、科、医系统用的高频设备
    4.高压输变电线路及设备
    5.电气化铁道
    三、污染来源与特点
    (一)来源
    1.放射性污染来源
    在人们的生活环境中,除了要接受无法避免的天然本底辐射外,放射性污染的主要来源是核试验、核设施、核技术应用等
    (1)核武器试验污染源
    核武器试验有大气层试验、水下试验、外层空间试验、地面及地下核试验等多种形式。大气层核试验在其爆炸过程中,裂变产物、未反应裂变物质、中子活化产物等在高温下以气态形式存在于形成的火球中,待温度降低下降后,这些气态物质的绝大部分凝结成细小颗粒的放射性沉降物返回地面,造成放射性污染。
无论在近地面还是高空试验,放射性微粒将随爆炸烟云上升,穿过对流层达到平流层,并随大气环流运动再缓慢地降到地球表面,发生全球的放射性沉降污染。
    (2)核设施事故和放射性泄漏
    通常人们对核设施在其设计时已设想“最大可能事故”的发生,并据此作出事先的应急计划,以防发生不测时应急对策,减少污染。
    70年代发生较严重的一次事故是1979年美国三里岛核电站因失水造成反应堆堆芯部分融化。氪、氙自一回路系统逸出。小部分随水进入辅助厂房,并经烟囱排入环境,放射性碘转移到空气中,由于厂房通风系统装有过滤器,排出的量很小,未对周围环境造成危害。
     再就是全球关注的核电站史上最大的事故,1986年乌克兰的切尔诺贝利核电站第4号机组事故。由于操作人员违反指令加上规程中几个极不可能事件的组合,造成反应堆毁坏和堆芯积累的大量放射性物质释入大气。事故发生后,撤离了核电站周围30公里地带内的居民。
    (3)核工业“三废”污染源
    在核燃料循环中,从铀矿山、冶炼直到燃料原件制造,主要是镭、氡。
    (4)城市放射性废物污染
核技术应用单位均会产生放射性污染,通常有6种形式。①各种污染材料(纸、棉织物、金属、塑料)和劳保用品;②各种污染工具设备;③低放废液的固化物;④试验用动物尸体或植株;⑤废放射源;⑥含放射性核素的有机溶液。这些废物管理不当,对人口密集的城市将是一种潜在地不安定因素。
    (5)其他放射性污染源
    建筑材料引起的放射性污染、伴生矿开发利用造成的放射性污染等。有的建筑室内γ辐射水平达数十至上百微拉德/小时。室内氡浓度也很高。目前氡已被列入室内环境质量监测的4个主要指标之一(甲醛、氨、苯、氡)。标准状态下,氡是无色无臭透明的气体。纯氡的比重为9.73克/升。半衰期3.825天,一升纯氡的放射性强度为1.49×106居里。一般情况下,地面大气中所含氡的重量百分比为6.53×10-17%。(标态下,空气比重为1.293克/升;氧气为1.105克/升;氮气为0.967克/升)。
    2.电磁辐射污染来源
    环境中的射频电磁辐射场:
    一种是人们为传递信息所发射的射频电磁辐射。发射信息的电磁辐射对发射和接收设备而言均为有用信号,但对其他电子设备以及操作人员和公众而言则为干扰源和污染源。为了提高接收效果或增大传输距离,常加大发射功率,导致发射体周围和局部环境产生很强的电磁辐射污染。
    另一种是在工业医学中利用电磁辐射能进行加热时所泄漏电辐射。而加热时泄漏出的辐射能量,不可避免地有一部分将以电磁辐射形式传播出去,构成环境污染因素。
    (二)辐射污染特点
    1放射性污染特点
    ①绝大多数放射性核素的毒性均远超过一般的化学毒物;
    ②辐射损伤包括非随机效应和随机效应,随机效应又分躯体效应和发生在下一代身上的遗传效应;
    ③放射性不能由人的感觉器官直接察觉,而只有依靠辐射探测仪器方可知晓;
    ④辐射本身具有一定的穿透能力,特别是γ射线的穿透力相当强;
    ⑤放射性核素具有可变性,气态放射性核素易向大气中逸散形成气溶胶,可以通过吸入蜕变成固态子体而在体内器官或组织中沉积;
    ⑥放射性活度只能靠自身的自然衰变得以减弱,不随温度、压力、状态、湿度等变化而变化,其他方法也无法加速其衰变;
    2、电磁辐射污染特点
    ⑴产生污染的可预见性。电磁辐射体对环境的辐射能量密度可根据其设备性能和发射方式可初步估算出对环境污染的不同结果,具有可预见性。
    ⑵产生的污染具有可控制性。电磁辐射设备向环境发射的电磁能量,可以通过改变发射功率,改变增益等技术手段来控制。而且一旦断电,其污染立即消除。

    四、危害与防护
    (一)危害
    1.电离辐射污染的危害
    电离辐射危害容易引起社会恐慌,人们对电离辐射危害有相当地抗拒心里。如交通事故的伤亡引起的社会反应,远不如电离辐射事故伤亡引起的社会反应强烈。
    电离辐射对人体的作用可以概括为两种作用:
    一是对细胞的杀伤作用。辐射使受照射细胞死亡或受伤,细胞数目减少或功能降低,结果影响了受照射组织或器官的功能,表现为非随机性效应,如急性放射病、造血功能障碍。轻者表现为致伤、致病效应,如可产生恶心、疲劳、呕吐、血相有变化。重者表现为毛发脱落、厌食、全身虚弱、体温增高、出现紫斑、苍白、鼻血、迅速消瘦,甚至出现死亡。受照剂量超过4戈瑞时,50%的受照者可能死亡,超过6戈瑞时,死亡可能达100%。在正常情况下一般不发生这种事故。但违反操作规程、核爆、无屏蔽的照射可能产生严重后果。
    二是辐射对细胞的诱变作用
    主要表现为诱发细胞发生癌变(致癌)、还有诱发基因突变(致突)、先天性畸形(致畸),即“三致”作用。
    电离辐射是非常特异的致癌因子。也是人类首先证实的致突剂。突变可分为基因突变,也可谓染色体损伤而导致的突变。在人体的突变后果中多数是有害的。体细胞突变可能诱发癌症,性细胞突变导致遗传损伤,辐射对胚胎的作用,而导致的先天性畸形。
   2.电磁辐射的危害。
    电磁辐射也有产生危害的不利因素存在,有时会有明显得伤害和破坏作用,甚至引起死亡。
    (1)引爆作用。极高频电磁辐射场可使导弹系统控制失灵,也可使金属器件之间相互碰撞而打火,引起火药、可燃油类或气体燃烧或爆炸。
    (2)工业干扰。可直接影响电子设备、仪器仪表的正常工作,使信息失误,控制失灵。引起飞行器、飞机、导弹或卫星的控制失控。
    (3)对人健康带来的危害。高强度的电磁辐射以热效应和非热效应两种方式作用于人,可导致机体发生机能障碍和功能紊乱。

    (二)防护
    1.对电离辐射的防护
    (1)缩短受照时间
    (2)增大距离(尽量远离放射源)
    (3)屏蔽防护(采用屏蔽材料进行防护)
    2.对电磁辐射的防护
    (1)屏蔽防护
    用屏蔽辐射源的方法或屏蔽所保护对象的方法进行屏蔽防护。
    (2)接地防护
    将感应生成的射频电流导入地下,避免产生二次辐射。
    (3)个体防护法
    采用防护服、头盔、眼镜进行个人防护。
    (4)吸收法
    选用适宜的能吸收电磁辐射的材料以使电磁波衰减。
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