辐射防护基础知识

辐射防护基础知识

一、原子核与原子（核）能 
自然界的物质由各种各样的元素组成，比如，水由氢元素和氧元素组成，食盐由钠元素和氯元素组成。元素通常被叫做原子（严格地说，把核电荷数相同的一类原子叫做一种元素），所以，可以说，物质是由各种各样的原子组成的。

原子由原子核与电子组成。原子核位于"中心"地位，几乎集中了原子全部质量，带正电荷；电子带负电荷，围绕"核心"运动。原子的质量数取决于原子核，其电子质量数忽略不计。每种原子都有一个"原子核心"和多个电子，电子一圈一圈"守规矩"排列并且运动。不同的原子其电子数也不同，比如，炭原子6个电子，氢原子1个电子。不同原子，其原子核具有的正电荷数目就不同；原子核的正电荷数目，正是它在元素周期表中排列的序号。 
    原子核由质子和中子组成，"姐妹"俩统称"核子"。不过，中子不带电荷。只有质子带正电荷，与对应的电子（负电荷）形成"稳定局面"。比如，原子序号都为1的氢有3种，"正宗"的氢只有1个质子，即带1个正电荷，另两种分别叫重氢和超重氢。重氢又叫氘（音"刀"），其原子核中有1个质子，还有1个中子；超重氢又叫氚（音"川"），1个质子，2个中子。它们的质量分别是"正宗"氢的2倍和3倍。氢、氘、氚具有相同的化学性质，原子序数都是1，科学家把它们叫做"氢的3种同位素"，也可以叫做3种不同的核素，分别写作11H、12D、13T 。左下角数字表示"原子序数"，左上角数字表示其质量数。 
    原子核中的质子带有的正电荷数目，同电子（带负电荷）数目是相等的，正是它在元素周期表中排列的序号，科学家称之为"原子序数"。又比如氦原子，写作 24 He，原子序数为2，其质量数是4，显然，其原子核中有2个质子和2个中子。 
    质子和中子之间，中子和中子之间，质子和质子之间，总而言之，核子之间，存在着很强的吸引力--核力，或者说结合能、原子能。在一般情况下，核力使所有核子结合成一个紧密的稳定结构。要想分裂一个原子核，就必须从外部供给能量，克服这种结合能。 
    研究表明，质量不同的原子核，其结合能是不同的。中等质量的原子核，其结合能较大；"重量级"质量的原子核，其结合能较小。当"重量级"原子核分裂成中等质量的原子核时，要放出能量，这就叫"核裂变能"。 
    又知道，"轻量级"原子核的结合能也比中等级质量的原子核结合能要小，两个"轻量级"原子核聚合成一个中等级质量的原子核时，也有能量放出，这就是"核聚变能"。 它们都叫核能。核电站就是利用"核裂变能"原理进行发电。

二、放射性 
1、 放射性现象的发现 
    1896年，法国物理学家贝可勒尔在研究物质的荧光时发现，某些铀盐可以放射一种人的眼睛看不见的射线，这种射线能穿过黑纸、玻璃、金属箔使照像底片感光；而且还观测到，靠近铀盐的空气?quot;电离"了，验电器可以检验出来。 
    1898年，居里夫人和施密特各自观测到，钍的化合物也能放出类似的射线。居里夫人把这种"原子现象"称为放射性。不久，她又发现了放射性更强的镭。铅可以有效地阻挡射线。 
1899年，有科学家将镭源放进铅制造的容器中，容器开有一小孔，让镭的射线射出。然后在射线的垂直方向施以磁场力，奇迹出现了，射线在磁场力作用下，分解为3束，科学家把它们分别命名为α、β、γ射线。后来证实，偏转角度不大的α射线或者说α粒子就是氦原子核（带正电荷）；偏转角度大的那束命名β，是电子束（带负电荷）；中间不偏转的命名γ，是电磁波，无电荷。 
2、 放射性核素 
    核素可以分为两大类，一类是稳定的，另一类是不稳定的。不稳定核素可以自发地蜕变为另外元素的核素，这个过程叫做放射性衰变。在放射性衰变过程中，会从核内放出 α 粒子、β粒子 、γ光子以及其它射线。这种不稳定核素放出射线的特性叫放射性。例如，考古鉴定文物年代使用的碳-14（写作14C），它就衰变成氮-14（写作 14N）。氮-14是稳定核素。现在已经知道的107种元素的1900多种同位素中，大约有300种是稳定核素；其余1600种是放射性核素，其中的大约60种是自然放射性核素，其它是人工制造的。放射性核素又叫放射源。 
3、 放射性活度和单位 
    据《中国环境报》权威资料，全国现有放射源用户上万家，"密封放射源"大约5万枚，总活度约1350万居里。那么，什么叫放射性活度？所谓放射性活度是指一定量的放射性核素在单位时间内的衰变数；单位是"贝可勒尔"，简称贝可，符号为Bq ；1Bq =1个衰变/秒。所谓居里（符号Ci ），是以前用的或者说习惯用的单位，居里与贝可的关系是：1居里=3.7×1010贝可。 
4、 电离辐射 
    α粒子、β粒子、质子等带电荷，可以直接引起物质电离；X射线、γ光子和中子等不带电荷，但是在与物质作用时产生"次级粒子"从而使物质电离。所有这些现象，统称电离辐射，习惯简称辐射。另外，红外线、紫外线、微波、激光等也称辐射，但不是"电离辐射"。 
5、 电离辐射剂量和单位 
    电离辐射作用于人体，会引起人体的某些变化。人们为了研究这种影响，借用了医药中"剂量"一词，称电离辐射剂量，用以度量电离辐射的程度。随着辐射防护科学的发展，"剂量"一词的含义语来愈丰富。这里先容几种常用的概念。 
1）、照射（剂）量，指X射线 、γ射线在空气中产生电离作用的能力大小。以前的或者说人们习惯的专用单位是伦琴，简称伦，符号为R 。 
2）、照射（剂）量率，是指单位时间里的照射（剂）量，经常以伦/小时、微伦/秒表示，符号分别为R/h 与 μR/S，或者写作Rh-1 与μRS-1 。 
现在现场使用的丈量"照射量率"的仪表，其单位是 μGy h-1 读作"微戈瑞每小时"。 
照射（剂）量率通常是指场所X射线 、γ射线的辐射强度，而不是人体受照射剂量。 
3）、吸收剂量，这可以指人体受到电离辐射后吸收了多少能量。其专用单位是"戈瑞"，简称戈，符号为Gy；或毫戈瑞、微戈瑞。 
4）、当量剂量。人体吸收剂量产生的效应，除了与剂量多少有关外，还与其它因素（比如辐射类型、射线能量大小和照射条件）有关，因此要根据其它因素进行修正，修正后的吸收剂量叫"当量剂量"。 
5）、有效剂量。人体受到照射时，经常是多个器官受到照射。器官不同，产生的效应也不同，所以，要进一步细化为"有效剂量"。当量剂量和有效剂量的单位都叫"希沃特"，简称希，符号为Sv，经常用毫希：mSv。 
6）、待积当量剂量和待积有效剂量。这是为了计算放射性物质进进人体内后长时间（一般地说，成人取50年，儿童取70年）对人体组织和器官造成确当量剂量和有效剂量。 
三、电离辐射对人体的效应 
    电离辐射对人体的作用，是一个非常复杂的过程。它通过直接的或间接的电离作用，使人体的分子发生电离或者激发。对人体的水分子，会使其产生多种自由基和活化分子；严重的，导致细胞或机体损伤甚至死亡。当然，电离辐射对人体的作用过程是"可逆转"的，人体自身具有修复功能，这种修复能力的大小与个体素质的差异有关，与原始损伤程度有关。所以，一定要控制人所受剂量的大小。 
1、 外照射 
    对X射线 、γ射线，吸收剂量在0.25戈瑞以下时，人体一般不会有明显效应；但是，剂量再增加，就可能出现损伤。当达到几个戈瑞时，就可能使部分人死亡。接受同样数目?quot;吸收剂量"，受照射时间越短，损伤越大；反之，则轻。吸收同样数目剂量，分几次照射，比一次照射损伤要轻。 
α粒子穿透能力弱（一张纸就可以阻挡），不会引起外照射损伤。β粒子穿透能力也较弱，外照射时只能引起皮肤损伤。γ射线穿透能力强，人体局部受到它照射，吸收2～3戈瑞剂量时不会出现全身症状，即使有人出现也很稍微。但是，全身照射就可能会引起放射病。 
不同组织和器官对电离辐射敏感性也不同。 
2、 内照射 
    不同放射性核素进进人体内，沉积在不同的器官，叫做内照射，对人体产生不同程度的影响。例如，镭和钚都是亲骨性核素，但镭大多沉积在骨的无机质中，而钚主要沉积在骨小梁中，会照射骨髓细胞而出现很强的辐射毒性。 
内照射主要是α粒子和β粒子。α 粒子能量大，对人体细胞损伤较为严重。 
四、 辐射防护 
1、外照射辐射防护。X射线 、γ射线和中子等在人体外对人照射时，其防护措施有：1）、保持间隔，距放射源愈远，人体吸收剂量就愈少。2）、减少受照射时间。3）、用屏蔽物质防护。射线通过与物质接触，能量被减弱，所以，在放射源与人体之间加装屏蔽物就能起到防护作用。铅的屏蔽作用最好，水、铁、水泥、砖、石头、铅玻璃也常用。 
2、内照射防护。戴口罩防止经呼吸道吸进α粒子和β粒子。食品、水被怀疑受到污染时，应当检测，分歧要求不饮用。穿着工作服防止皮肤吸收，尤其要留意防止通过伤口进进人体内。 
五、 密封放射源 
    放射性核素已经在产业、农业、医学、考古、国防和科学研究等领域得到越来越广泛的应用。把放射性核素（即放射源）制成密封好的"东西"（简称密封源），使用方便。 
    密封源是被密封在特殊的包壳里的，或者用特殊方法覆盖的。包壳有足够的强度，能够使人不受放射性照射或污染。密封源种类很多，按射线种别分，有α源、β源、γ源、中子源、低能光子源等；按几何外形分，可以分为点源、线源、平面源、圆柱源、圆环源等；按活度的不确定度分，可以分为检查源、工作源、参考源、标准源等；按用途分，可以分为医疗用、产业照相用、辐射式仪表用、离子发生器用、γ辐照用、放射性测井用、放射性丈量和仪表刻度用等等。 
    产业、农业、医疗、科研等部分大量使用强γ放射源，如钴-60，而且活度大多数在1×105～6×105居里之间。工农业生产中经辐照过的物品没有放射性。 
六、X射线 
    高速电子轰击靶物资时，会产生X射线。利用此原理，人们制造了X光机。X光机种类好多，如诊断用、治疗用、探伤用光机，X线定向仪，测厚仪等。X光机的核心部分是X线管，通常由安装在真空玻璃壳内的阴极和阳极组成。阴极为钨丝，阳极则根据不同需要由不同材料制成多种外形。也就是说，X光机里没有"密封源"。 
    现代科学仪器，有很多利用高速电子流的设备或器件，例如电子显微镜、电子轰击炉、阴极射线管、高压整流管、真空开关、高频发射管、电视显像管等等，都会产生X射线。
1、什么是核辐射?　　

核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所开释出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发，故称为电离辐射。电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。直接致电离辐射包括帷⑩、质子等带电粒子。间接致电离辐射包括光子(闵湎吆蚗射线)、中子等不带电粒子。
2、常用的辐射量和单位有哪些?新老单位间的换算关系怎样?
物理量 老单位 新单位 换算关系
活度 居里(Ci) 贝可［勒尔］(Bq) 1Ci＝3.7×1010Bq
照射量 伦琴(R) 库仑/千克(C/kg) 1R＝2.58×10-4C/kg 
吸收剂量 拉德(rad) 戈［瑞］(Gy) 1Gy＝100rad
剂量当量 雷姆(rem) 希［沃特］(Sv) 1Sv＝100rem
3、自然放射性对公众剂量的贡献有多大?　　自然辐射主要有三种