輻射與放射污染監(jiān)測課件

1、輻射與放射污染監(jiān)測,第一節(jié)　概述第二節(jié)  放射性污染物樣品的采集與處理第三節(jié) 放射性監(jiān)測,由放射性物質(zhì)所造成的污染，叫放射性污染。有些原子核不穩(wěn)定，能自發(fā)地有規(guī)律地改變其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核，這種現(xiàn)象稱為核衰變。在核衰變過程中會放出具有一定動能的帶電或不帶電粒子，即α、β和γ射線，放射性元素的原子核在衰變過程放出α、β、γ射線的現(xiàn)象，俗稱放射性。,一、放射性污染,第一節(jié)　概述,二、放射性污染的來源,(一)天然

2、源 1.宇宙射線 初級宇宙線—高能輻射，穿透力很強(qiáng); 次級宇宙線—比初級弱 放射性核素－20余種2.天然放射性核素—與地球共生①宇宙射線與大氣層中的原子核作用及地球表層原子核作用產(chǎn)生的放射性核素，包括。3H、7Be、101Be、14C、27Na、33Si、32p、 33P、35Si、36Cl等。②地球上本來就存在的天然放射性核素，它們都是些長壽命的放射性核素。土壤、巖石

3、中的放射性核素種類較多，主要有鈾、釷、鐳等。海水中主要是40鉀、80銣及鉗系元素。地下水中主要是鈾、鐳、氡。大氣中主要含氡、釷射氣及其子代產(chǎn)物。,1、核試驗(yàn)及航天事故 核裂變產(chǎn)物和中子活化產(chǎn)物放射性塵?？稍诖髿鈱訙?.3—3年2、核工業(yè)：核廢棄物（核發(fā)電）3、工農(nóng)業(yè)、醫(yī) 學(xué) 和科研等部門醫(yī)學(xué)占人工污染源的90％4、放射性礦的開采和利用,（二）人工源,,三、放射性對人體的危害,（一 ）進(jìn)入人體途徑 呼吸道－人體－肺，血液全

4、身 消化道－人體－肝臟，血液，全身 皮膚或粘膜－人體－可溶性物質(zhì)易被皮膚吸收（傷口的吸收率更較高）,,（二）危害 1.損傷機(jī)理1）α、β高速帶電粒子屬直接電離粒子。2）γ射線等不帶電的粒子為間接帶電粒子?！y(tǒng)稱為電離輻射：引起生物組織內(nèi)原子、分子電離，破壞組織中的大分子結(jié)構(gòu)。2.影響因素－射線性質(zhì)劑量、次數(shù)、時間、部位、方式。（致死劑量、半致死劑量）3.損傷方式－急性、慢性（遠(yuǎn)期效應(yīng)、軀體效 應(yīng)、遺傳效應(yīng)）。,①

5、急性損傷 當(dāng)人體遇到核爆炸、核事故時，一次或短期內(nèi)受到大劑量的射線照射，體內(nèi)的各組織、器官和系統(tǒng)將會遭受嚴(yán)重的傷害，輕者出現(xiàn)病癥，重者造成死亡。,急性照射時的機(jī)體效應(yīng),③遠(yuǎn)程效應(yīng) 遠(yuǎn)程效應(yīng)指人體遭受急性照射后經(jīng)過若干時間或長期遭受低劑量的照射，數(shù)年后才表現(xiàn)出的軀體效應(yīng)或遺傳效應(yīng)的現(xiàn)象。常見的軀體效應(yīng)有白血病、白內(nèi)障及各種癌癥，常見的遺傳效應(yīng)有基因突變和染色體畸變，在第一代表現(xiàn)為流產(chǎn)、死胎、畸型和智力不全等，在以下幾代可能出現(xiàn)變異、

6、變性和不孕等。,②慢性損傷 若放射源長期對人體產(chǎn)生輻射，將會引發(fā)各種慢性損傷。放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境后，不僅會對人體產(chǎn)生外輻射，還將通過物質(zhì)的循環(huán)(如呼吸、飲水及食物鏈)進(jìn)入人體內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)輻射。內(nèi)輻射的危害程度因放射性物質(zhì)的種類及其在體內(nèi)的積蓄量、分布于各組織器官的不同而有所不同。主要危害為白血球減少、白血病及其他惡性腫瘤等。,四、放射性污染度量單位,1. 放射性活度（A）： 在給定時刻處于特定能態(tài)下的一定量放射性核素的放射性活度A的定義

7、式是 A = d N / d t式中：A—放射性活度，單位Becquerel，簡稱貝可，用符號Bq表示，1Bq=1 sec-1 。 d N—時間間隔d t內(nèi)，處于該特定能態(tài)下的一定量放射性核素，發(fā)生自發(fā)核轉(zhuǎn)變的核數(shù)目。,2.半衰期 當(dāng)放射性的核素因衰變而減少到原來的一半時所需的時間稱為半衰期(T1/2)。衰變常數(shù)與半衰期有下列關(guān)系：

8、 T1/2 = 0.693/λ 半衰期是放射性核素的基本特性之一，不同核素T1/2不同。所以對一些T1/2長的核素，一旦發(fā)生核污染，要通過衰變令其自行消失，需時是十分長久的。 例題：Sr的T1/2 = 29年，一定質(zhì)量的 90Sr衰變掉99.9％所需 時間？,2.吸收劑量（D）：吸收劑量是單位質(zhì)量的物質(zhì)對輻射能的吸收量。 D=dE/dm式中 dE—電離輻

9、射給予一個體積單元中物質(zhì)的平均能量；dm—被照射的體積單元中物質(zhì)的質(zhì)量。吸收劑量的SI單位為焦耳每千克(J/kg)，稱戈瑞(Gy)，1Gy表示任何1kg物質(zhì)吸收1J的輻射能量，即1Gy=1J/kg。與戈瑞并用的專用單位是拉德(rad)，1rad=10-2Gy。吸收劑量有時也用吸收劑量率(P)來表示，即單位時間的吸收劑量?？杀硎緸椋篜 = dD / dt其單位為Gy/s或rad/s,3.劑量當(dāng)量（H)－希沃特SV在人體組織中某

10、一點(diǎn)處的劑量當(dāng)量H等于吸收劑量與其他修正因數(shù)的乘積。 H=kDQ式中 H—劑量當(dāng)量，劑量當(dāng)量的SI單位是希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg； K—所有其他修正因素乘積，通常取1； D—吸收劑量，Gy； Q—該點(diǎn)處的輻射品質(zhì)因數(shù)(表示在吸收劑量相同時各種輻射的相對危害程度)。,各種射線的品質(zhì)因數(shù),5．照射量(X) 照射量只適用于X和γ輻射，不能用于其他類型的輻射和介質(zhì)。照射量表示在單位質(zhì)量空氣中X和γ輻射全部被空氣阻止時，

11、空氣電離所形成的離子總電荷(正的或負(fù)的)的絕對值。X = dO/ dm式中dO——單位體積單元內(nèi)形成的離子的總電荷絕對值，C；dm——單位體積中空氣的質(zhì)量，kg。照射量(X)的SI單位是庫侖/千克(C/kg)，暫時并用的單位是倫琴(R)，1R=2.58×10-4C/kg。,倫琴單位的定義是：凡1倫琴γ或X射線照射1cm2標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0℃和 101.325kPa)的空氣，能引起空氣電離而產(chǎn)生1靜電單位正電荷和1靜電單位

12、負(fù)電荷的帶電粒子。這一單位僅適用于γ和X射線透過空氣介質(zhì)的情況，不能用于其他類型的輻射和介質(zhì)。照射量有時也用照射量率為表示，定義為：單位時間內(nèi)的照射量，單位為C/(kg·s)。,第二節(jié) 放射性污染物樣品的采集與處理,1.放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和濕沉降物，主要來源于大氣層核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來源于人工放射性微粒。對于放射性干沉降物樣品可用水盤法、粘紙法、高罐法采集。濕沉降物系指隨雨(雪)降落的沉

13、降物，其采集方法除上述方法外，常用一種能同時對雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器（離子交換樹脂濕沉降物采集器）。,2.放射性氣溶膠的采集：——采集方法有過濾法、沉積法、粘著法、撞擊法和向心法等。濾料阻留采樣法簡單，應(yīng)用最廣，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。采樣設(shè)備包括過濾器、過濾材料、抽氣動力和流量計(jì)等。采樣時抽氣流速約為100-200升/分，氣溶膠被阻擋在濾布或特制微孔濾膜上。采樣結(jié)束后，將過濾材料取下，進(jìn)行樣品源的制備與放射性測量。,

14、3.放射性水樣的采集：放射性水樣的布點(diǎn)，采樣原則與水質(zhì)污染監(jiān)測基本相同。采集水樣的工具可用普通清潔的、沒有放射性污染的玻璃瓶采集樣品。采集的水樣應(yīng)盛放于塑料瓶中，以減少放射性吸附；有時可加入烯酸或載體、絡(luò)合劑等，以防止放射性核素的損失。采集的水樣根據(jù)需要可供作各種放射性監(jiān)測分析。,4、食品、生物樣品：—于收獲季節(jié)在田地里布設(shè)的采樣點(diǎn)位采集糧食的樣品后混合；—對已收獲的糧食在存放處的上、中、下各層均勻采集后混合?！卟藨?yīng)采集

15、不同類型品種的樣品。—在核爆炸期間主要以采集葉菜為主。—魚、蝦類應(yīng)根據(jù)在水中分布情況，可分別采集各類樣品。—樣品采集后，去掉非食用部分，洗凈，將表面水晾干，稱鮮重。然后切碎置于蒸發(fā)皿中，加熱讓其炭化，轉(zhuǎn)入馬福爐中于400～500℃灰化，冷卻后稱重。供測量使用。,5、土壤放射性沉降物及各類來源的放射性廢物都可直接污染土壤。土壤采樣點(diǎn)應(yīng)選地勢平坦的地方，在一定范圍內(nèi)布設(shè)的采樣點(diǎn)位采集樣品。采樣時取出10×10平方厘米方

16、塊上垂直10厘米深的土壤。采集的樣品應(yīng)置于無放射性污染的容器內(nèi)。將樣品晾干（或在110℃烘干），除去雜物，稱重，將樣品混合均勻，用四分法縮分，然后將土樣在馬福爐中于500℃灼燒兩小時，冷卻后，研碎、過篩，供各種測量使用。,第三節(jié) 放射性監(jiān)測,,一、放射性監(jiān)測儀器,放射性監(jiān)測儀器種類多，需根據(jù)監(jiān)測目的、試樣形態(tài)、射線類型、強(qiáng)度及能量等因素進(jìn)行選擇。最常用的檢測器有三類，即電離型檢測器、閃爍檢測器和半導(dǎo)體檢測器。,常用放射性檢測器的特

17、點(diǎn)及應(yīng)用,水中常見輻射α粒子的核素有Ra、Rn及其衰變產(chǎn)物等。一般情況下，水樣總α放射性濃度是0.1Bq/L，超過此值，即應(yīng)進(jìn)行總α放射性活度的測量。測定水樣總α放射性活度的作法如下：取一定量水樣，過濾，濾液加硫酸酸化，蒸干，在低于350℃溫度下灰化。灰分移入測量盤中，鋪勻成薄層，用閃爍探測器測量。在測量樣品之前，先測量空測量盤的本底值和已知活度的標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)源），以確定探測器的計(jì)數(shù)效率，計(jì)算樣品源的相對放射性活度，即比放射性活度。

18、,1. 水樣總α放射性活度的測定,二、總放射性強(qiáng)度監(jiān)測,水中的β射線常來自K、Sr、I等核素的衰變，一般認(rèn)為安全水平為1Bq/L。水樣總β放射性活度測量步驟基本與測量總α放射性活度相同，但檢測器用低本底的蓋革計(jì)數(shù)管，且以含K的化合物作標(biāo)準(zhǔn)源。,2. 水樣總β放射性活度測量,采集4-5份表土，除去雜物，晾干（或烘干），壓碎，縮分，直至剩200-300g土樣，再于500℃灼燒，冷卻后研細(xì)、過篩備用。稱取適量上述土樣于測量盤中，鋪勻，用相應(yīng)的

19、探測器分別測量α和β比放射性活度（測β放射性的樣品層應(yīng)厚于測α放射性的樣品層）。,3. 土壤中總α、β放射性活度的測量,外照射主要來自天然放射源發(fā)射的γ、β輻射對人體外部的照射，約占天然本底照射的80%。個人外照射劑量可用佩戴在身上、能對輻射劑量進(jìn)行累積的小型、輕便、易使用的個人劑量計(jì)測量，常用的個人劑量計(jì)有袖珍電離室、膠片劑量計(jì)、熱釋光體和熒光玻璃。,,三、 個人外照射劑量的測定,(一) 電離室個人劑量計(jì)主要測定工作人員所受到的X射

20、線和γ射線的照射量。1.直讀式電離室個人劑量計(jì)它可直接讀出照射量，它的主要部件是一個小石英絲驗(yàn)電器，它是收集電極的一部分。外殼與石英絲絕緣作為另一電極，通過目鏡可觀察到石英絲在標(biāo)尺上的位置。調(diào)整充電電壓使標(biāo)尺上的石英絲處于零位，當(dāng)劑量計(jì)受到X射線或γ射線照射時，由于氣體與射線的作用，減少了收集極和石英絲間的靜電斥力，使石英絲偏移，減少的程度與所受的照射量成正比。照射量的大小即可由標(biāo)尺上石英絲的位置讀出來。劑量計(jì)需用標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行定期刻

21、度。2、非直讀式電離室個人劑量計(jì)它不能直接讀出照射量，需借助于靜電計(jì)給出照射量。,(二) 膠片劑量計(jì) 膠片劑量計(jì)主要用來測量X、γ射線的照射量，也可測量β射線和熱中子的吸收劑量。 當(dāng)帶電粒子穿過X光照相膠片的膠層時，使乳膠層中的溴化銀顆粒發(fā)生變化——形成潛影，經(jīng)過顯影后，形成潛影的溴化銀顆粒還原成銀原子，使膠片變黑。變黑的程度與受到的輻射量大小成正比。因此可用膠片鸞黑的程度來度量劑量的大小。膠片變黑的程度用光密度計(jì)或黑度計(jì)來測量

22、。在制各樣品膠片時，需同時制備本底膠片，并制備經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)源照射過的已知的不同照射量的一套標(biāo)準(zhǔn)膠片。在光密度計(jì)(黑度計(jì))上測量標(biāo)準(zhǔn)膠片的凈光密度。繪制標(biāo)準(zhǔn)膠片相對應(yīng)的照射量與光密度的關(guān)系曲線，即刻度曲線。根據(jù)刻度曲線就可求得待測膠片的凈光密度所對應(yīng)的照射量。,(三) 熒光玻璃劑量計(jì)主要監(jiān)測X射線，γ射線，也適用γ和熱中子混合場的監(jiān)測。熒光玻璃劑量計(jì)是基于輻射光致發(fā)光原理來測量吸收劑量的。當(dāng)熒光玻璃受到X，γ線照射時，由于次級電子作用，

23、使其中的銀離子變成亞穩(wěn)態(tài)的銀原子和二價銀原子(2Ag+ → Ag +Ag 2+)，成為發(fā)光中心。在一定范圍內(nèi)，發(fā)光中心濃度與玻璃所吸收的能量有關(guān)，輻射后的玻璃，其中的發(fā)光中心在紫外線的激發(fā)下，電子躍遷到激發(fā)態(tài)，然后很快返回到發(fā)光中心，在返回過程中發(fā)出橙色熒光，而熒光強(qiáng)度與玻璃所受劑量成正比。玻璃的熒光強(qiáng)度由熒光測讀儀進(jìn)行測量。熒光玻璃是在堿、堿土金屬的磷酸鹽基體玻璃中加入少量偏磷酸銀制成的。熒光玻璃按其成份的原子序數(shù)(2)的不同可分為

24、高原子序數(shù)玻璃和低原子序數(shù)玻璃兩類，在測量時各種型號的熒光玻璃需用標(biāo)準(zhǔn)源作各自的刻度曲線。根據(jù)刻度曲線即可求得樣品的輻射強(qiáng)度。,(四) 熱釋光劑量計(jì)主要用于X和γ射線照射量的監(jiān)測，也可用于β射線和熱中子的劑量監(jiān)測。具有晶格結(jié)構(gòu)的固體(磷光體)，常因含有雜質(zhì)或其中的原子、離子缺位，錯位等原因造成晶格缺陷。這種缺陷導(dǎo)致其中電中性狀態(tài)的破壞，從而成為帶電中心。帶電中心具有吸引導(dǎo)性電荷的本領(lǐng)。帶電中心如能將尋性電荷束縛住，則形成“陷井”。當(dāng)

25、磷光體受到輻射照射時，電子獲得足夠的能量，從正常位置跳出而運(yùn)動，被陷井捕獲。常溫下電子在陷井中，將固體加熱到一定程度時，電子從陷井中逸出，進(jìn)入導(dǎo)帶，處于激發(fā)態(tài)，然后回到禁帶處于基態(tài)，便發(fā)出藍(lán)綠色的可見光。這種現(xiàn)象就是熱釋光。用熱釋光計(jì)來測讀熱釋光劑量元件加熱后的發(fā)光強(qiáng)度，為了使測讀數(shù)值與照射量聯(lián)系起來，需用標(biāo)準(zhǔn)源對一組熱釋光劑量元件給予已知的不同照射量，然后在熱釋光劑量儀上進(jìn)行測讀，繪制刻度曲線。不同批的熱釋光元件都要做各自的刻度曲線。

26、測得樣品的發(fā)光強(qiáng)度，根據(jù)刻度曲線則可求得對應(yīng)的照射量。,,四、放射性表面污染的監(jiān)測,放射性表面污染按輻射的類型可分為α、β、γ放射性污染，放射性表面污染的監(jiān)測是對各種物體表面、人的體表和衣服等進(jìn)行放射性活度測量。,常用方法：直接監(jiān)測法間接監(jiān)測法,,通過測量α或β射線的強(qiáng)度來確定污染表面的放射活度。常用α、β探測器進(jìn)行測量。常用的有G-M計(jì)數(shù)管和閃爍計(jì)數(shù)器，如國產(chǎn)FJ-335C型β表面沾污儀是用多個計(jì)數(shù)管做探測器的。FJ-335D型α