輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)校)課件

1、輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)1 輻射安全培訓(xùn)輻射安全培訓(xùn) 輻射安全與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)輻射安全與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 中國(guó)原子能科學(xué)研究院中國(guó)原子能科學(xué)研究院 肖雪夫肖雪夫 Tel: (O) , (Tel: (O) , (手機(jī)手機(jī)) ) Email: Email: 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)2 目目 錄錄 1 1 原子與原子核原子與原子核 2 2 電離輻射場(chǎng)與放射性電離輻射場(chǎng)與放射性 3 3 電離輻射與物質(zhì)的相互作用電離輻射與物質(zhì)的相互作用 4 4 輻射防護(hù)及其量與單位輻射防護(hù)及其量與單位 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)3 1 原子與原子核 “原子”源自希臘文，意思是“不可分割 的”。按照現(xiàn)代的觀點(diǎn)，

2、原子僅作為物質(zhì)結(jié)構(gòu) 的一個(gè)層次。研究原子的組成、組成物的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律及其相互作用的規(guī)律，其表征量為物質(zhì)的 物理、化學(xué)性質(zhì)和光譜特性。 “原子核”則是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)更 深的層次，研究原子核的組成、性質(zhì)、核力、 核模型、核的蛻變及核能的利用等，其表征為 原子核的放射性。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)4 元素的表示元素的表示 X Z 原子序數(shù) 化學(xué)符號(hào) 每一個(gè)原子隸屬 于某一種元素，例 如： 原子屬于氫元素， 在元素周期表中為1 號(hào)元素，一般表示 為 ； 元素的原子量是該 元素各原子的原子 質(zhì)量的加權(quán)平均值。 對(duì) ：A=1.008u H 1 H H 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)5 地球上三分

3、之一的智慧地球上三分之一的智慧 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)6 (1) (1) 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn) J.J.湯姆遜1897年， 利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)電 子，成為人類向原子世 界進(jìn)軍的里程碑。 電子電荷為基本電荷： 電子質(zhì)量：為氫原子 質(zhì)量的1/1837，即 1.1 1.1 原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型 Ce 19 10602. 1 gme 28 101094. 9 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)7 (2) (2) 原子的湯姆遜模型原子的湯姆遜模型 由于原子呈電中性，及氣體 原子的電離現(xiàn)象，1903年，湯 姆遜提出了新的原子構(gòu)造模型： 原子是一個(gè)半徑大約為10-8 厘米 的球體，正電荷均勻地分布于

4、 整個(gè)球體，電子則稀疏地嵌在 球體中，這是一個(gè)類似葡萄干 面包的原子模型。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)8 (3)原子的核式模型 19081908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 1909年盧瑟福散射試驗(yàn)，1911 年提出原子的核式模型。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)9 盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 正電荷集中在原子的中心，即原子核； 線度為1012 10-13 cm量級(jí)，為原子的104 量級(jí)； 質(zhì)量為整個(gè)原子的99.9%以上； 從此建立了原子的有核模型。 原子的電中性，要求： 原子核所帶電量與核外電子電量相等， 核電荷與核外電子電荷符號(hào)相反。 即：核電荷Ze，核外電子電荷Ze。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核

5、工業(yè)黨校)10 原子核 中子 質(zhì)子 電子 (電子云) + + + 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)11 中子發(fā)現(xiàn)后，海森堡 (W.Heisenberg)很快提出：原子核 由質(zhì)子和中子組成，并得到實(shí)驗(yàn)支 持。中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子。 中子不帶電。質(zhì)子帶正電，電量 為e。電荷數(shù)為 的原子核含有 個(gè)質(zhì)子。 因量子力學(xué)方面因量子力學(xué)方面 貢獻(xiàn)，獲貢獻(xiàn)，獲19321932年年 諾貝爾物理獎(jiǎng)。諾貝爾物理獎(jiǎng)。 1.2 原子核的組成 1932年查德威克(J. Chadwick) 發(fā)現(xiàn)中子。(據(jù)此獲1935年諾貝爾 物理學(xué)獎(jiǎng)) ZZ Z 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)12 235 235U U原子核裂變 原子核裂變

6、模模 型型 光量子光量子 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)13 1kg TNT1kg TNT爆炸釋能：爆炸釋能： 4.24.210106 6 焦耳焦耳(J)(J) 1kg 1kg 235 235U U全部裂變釋能 全部裂變釋能： 8.2 8.2 101013 13 焦耳 焦耳(J)(J) 其威力約為其威力約為2 2萬(wàn)噸萬(wàn)噸TNT(TNT(相當(dāng)于相當(dāng)于TNTTNT的的2 2 10106 6 倍倍) ) E : (W/M E : (W/MA A) ) N NA A200MeV= 200MeV= (1000/235) (1000/235) 6.023 6.023 101023 23 200200 =

7、5.126 = 5.126 101026 26 MeV MeV (1MeV=1.6 (1MeV=1.6 1010-13 -13 J) J) = 8.2 = 8.2 101013 13 J J 1kg 1kg 3 3T T完全燃燒完全燃燒( (聚變聚變) )釋能：釋能： 7.38 7.38 101014 14 焦 焦 耳耳(J)(J) 其威力約為其威力約為1818萬(wàn)噸萬(wàn)噸 TNT(TNT(相當(dāng)于相當(dāng)于TNTTNT的的1.81.810108 8 倍倍) ) 235 235U U原子核裂變的釋能計(jì)算 原子核裂變的釋能計(jì)算 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)14 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)15 圖1.

8、6-1 核燃料循環(huán)示意圖 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)16 Z A N X 原子核的表示原子核的表示 Z A N X 核子數(shù)核子數(shù) 質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù) 中子數(shù)中子數(shù) 元素符號(hào)元素符號(hào) 例如： OOO 18 8 17 8 16 8 , OOO 181716 , 為三個(gè)核素，可 表示為 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)17 1.3 原子核物理常用術(shù)語(yǔ)及意義 (1) 核素（nuclide） 具有一定數(shù)目的中子和質(zhì)子以及特定能態(tài)的一種 原子核或原子稱為核素。 核子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)和能態(tài)只要有一個(gè)不同， 就是不同的核素。 N A Z X 12 66 C 12 6 C 12 C Tl 208 86 Pb 20

9、8 82 兩種核素，A同，Z、N不同。 Sr 90 38 Y 91 39 兩種核素，N同，A、Z不同。 60Co58Co 兩種核素，Z同，A、N不同。 60Co60m Co 兩種核素，A、Z、N同，能態(tài)不同。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)18 某元素中各同位素天然含量的原子數(shù)百分比稱為 同位素豐度。 具有相同原子序數(shù)但質(zhì)量數(shù)不同的核素稱為某元素 的同位素。(即Z相同，N不同，在元素周期表中處于 同一個(gè)位置，具有基本相同化學(xué)性質(zhì)。) (2) (2) 同位素（Isotope）和同位素豐度 235 92U 238 92U 鈾的二種同位素。 1 1 H 2 1 H 3 1 H 氫的三種同位素； 16

10、O17O18O 99.756%、0.039%、0.205% 1 1 H 2 1 H 99.985%、0.015% 235 92U 238 92U 0.724%、99.276% 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)19 1 1 H 2 1 H 99.985%、0.015% (3) 穩(wěn)定核素和放射性同位素 其中，穩(wěn)定同位素為： H 3 而 為放射性同位素，具有 放射性， 放出最大能量為18keV的 射線，其半衰 期 。 它的產(chǎn)生是宇宙射線與空氣中的N和O發(fā) 生核反應(yīng)，稱為宇生放射性。 H,H,H 3 1 2 1 1 1 氫的三種同位素具 有相同的化學(xué)性質(zhì)，但其放射性卻不同。 aT3 .12 21 輻射安

11、全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)20 (4) 核素和核素圖 根據(jù)原子核的穩(wěn)定性, 可以把核素分為穩(wěn)定 的核素和不穩(wěn)定的放射性核素。原子核的穩(wěn)定 性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的比例存在著密 切的關(guān)系。 我們可以把核素排 在一張所謂核素圖上。 核素圖共包含2000 個(gè)核素,其中天然存在 332個(gè)核素(280為穩(wěn)定 核素),人工放射性 核素1600多個(gè)。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)21 (5) 人工放射性核素是指非天然和自然界的 因素生成的放射性核素，而是在反應(yīng)堆或加 速器所生成。同位素技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的放 射源-鈷源（ ）就是在反應(yīng)堆中生成。 將金屬鈷，即 ，其豐度， 放在反應(yīng)堆孔道內(nèi)，利用中子照射，

12、發(fā)生如下核反應(yīng)： 工業(yè)上應(yīng)用于食品和醫(yī)療器具的殺菌、消 毒的鈷源（），其活度達(dá)幾十萬(wàn)至百萬(wàn) 居里（）。 Co 60 Co 59 %100 Co 59 ConCo 6059 , Co 60 Ci 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)22 電離輻射場(chǎng)與放射性電離輻射場(chǎng)與放射性 2.1 2.1 電離輻射和非電離輻射電離輻射和非電離輻射 電離電離 從原子、分子或其他束縛態(tài)中釋放出電從原子、分子或其他束縛態(tài)中釋放出電 子的過程（子的過程（Ionization） 電離輻射電離輻射 能夠引起電離的帶電粒子和不帶電能夠引起電離的帶電粒子和不帶電 粒子（粒子（ionizing radiation） 原子釋放一個(gè)價(jià)電子

13、需要能量原子釋放一個(gè)價(jià)電子需要能量 425eV 將能量大于將能量大于10eV的光子視為的光子視為電離輻射電離輻射； 而將能量小于而將能量小于10eV的光子稱為的光子稱為非電離輻射非電離輻射。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)23 直接電離輻射和間接電離輻射直接電離輻射和間接電離輻射 直接直接電離輻射電離輻射 快帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，通過庫(kù)快帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，通過庫(kù) 倫相互作用直接在物質(zhì)中沉積能量并引起電離。倫相互作用直接在物質(zhì)中沉積能量并引起電離。 這種通過初級(jí)過程引起電離的粒子稱為直接電這種通過初級(jí)過程引起電離的粒子稱為直接電 離輻射。離輻射。 間接間接電離輻射電離輻射 不帶電粒子（例如光子和

14、中子）不帶電粒子（例如光子和中子） 穿過物質(zhì)時(shí)，首先將能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子，隨穿過物質(zhì)時(shí)，首先將能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子，隨 后這些次級(jí)快帶電粒子再沉積能量和引起電離。后這些次級(jí)快帶電粒子再沉積能量和引起電離。 這種通過次級(jí)過程引起電離的不帶電粒子稱為這種通過次級(jí)過程引起電離的不帶電粒子稱為 間接電離輻射。間接電離輻射。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)24 2.2 放射性-原子核的蛻 變 1896年，Becquerel（獲 1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)）在 鈾鹽中發(fā)現(xiàn)放射性。 原子核的蛻變包括原子 核的衰變、核反應(yīng)和核裂 變等過程，在這些過程中 均會(huì)產(chǎn)生放射性。 重點(diǎn)重點(diǎn)闡述核衰變過程。 所謂核衰變核衰變就

15、是不穩(wěn)定的 原子核自發(fā)的發(fā)射粒子而 蛻變?yōu)樾碌淖雍恕?輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)25 2.2.1 2.2.1 核衰變主要的類型核衰變主要的類型: : , , , , 衰變衰變 Type of Radiation Charge/MassPenetration 粒子（氦核）粒子（氦核） +2q/4mp 空氣（空氣（幾幾cm） 電子或正電子電子或正電子 q/me or +q/me 幾幾 mm鋁片鋁片 光子光子 no charge 幾幾mmcm鉛鉛 此外，還有中子發(fā)射、質(zhì)子發(fā)射、裂變等 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)26 HeYX A Z A Z 4 2 4 2 1 eYX A Z A Z eYX

16、 A Z A Z1 1 YeX A Z A Z 衰變 衰 變 衰變（豐中子核發(fā) 生） 衰變（欠中子核） 軌道電子俘獲（欠 中子核） 躍遷：高激發(fā)態(tài)到低激發(fā)態(tài)或基態(tài)的躍遷。 2.2.2 2.2.2 , , , , 衰變的 過程： 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)27 (1) 衰變衰變 Alpha decay 重原子核：重原子核：A 170 典型例子：典型例子：U-235、Pu-239 原子核能級(jí)：基態(tài)、激發(fā)態(tài)原子核能級(jí)：基態(tài)、激發(fā)態(tài) Q mm m E QHeYX A Z A Z 4 2 4 2 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)28 射射 線線 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 模模 型型 衰衰 變變 模模 型型 示

17、示 意意 圖圖 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)29 (2) 衰變衰變 Beta decay ：中微子：中微子(neutrino)/(antineutrino)反中微子反中微子 -衰變衰變 +衰變衰變 E-俘獲俘獲 QKK A Z A Z 1 QKeK A Z A Z 1 QKK A Z A Z 1 +衰變衰變 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)30 - 衰衰 變變 模模 型型 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)31 + + 衰衰 變變 模模 型型 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)32 粒粒 子子 能能 量量 分分 布布 Wmean =1/3 Wmax 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)33 電子俘獲電子俘獲

18、 電子俘獲是質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶拥牡陔娮臃@是質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶拥牡?二種可能性二種可能性 被俘獲的內(nèi)層電子在內(nèi)層軌道上被俘獲的內(nèi)層電子在內(nèi)層軌道上 留下的空缺將被外層電子填充，留下的空缺將被外層電子填充， 因此，電子俘獲過程伴隨有因此，電子俘獲過程伴隨有特征特征 X射線射線。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)34 電電 子子 俘俘 獲獲 模模 型型 光量子光量子 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)35 (3) 輻射輻射 Gamma radiation 處于處于激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)的原子核通過發(fā)射電磁輻的原子核通過發(fā)射電磁輻 射釋放激發(fā)能射釋放激發(fā)能 通過通過量子躍遷量子躍遷使核能級(jí)到達(dá)較低的能使核能級(jí)到達(dá)較低的能

19、級(jí)，釋放的級(jí)，釋放的 輻射呈分離的能譜分布輻射呈分離的能譜分布 內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換過程：激發(fā)能轉(zhuǎn)移給軌道電子，過程：激發(fā)能轉(zhuǎn)移給軌道電子， 軌道電子接受的動(dòng)能為：軌道電子接受的動(dòng)能為： ,.,LKe BEE 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)36 射射 線線 產(chǎn)產(chǎn) 生生 模模 型型 光量子光量子 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)37 輻射放射性核素特性輻射放射性核素特性 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)38 (4)(4) 質(zhì)質(zhì) 子子 射射 線線 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 模模 型型 19191919年盧瑟福年盧瑟福 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 人類第一次觀人類第一次觀 測(cè)到人為核轉(zhuǎn)測(cè)到人為核轉(zhuǎn) 變過程變過程 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)

20、黨校)39 (5)(5) 中中 子子 射射 線線 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 模模 型型 光量子光量子 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)40 2.3 2.3 放射性衰變基本規(guī)律放射性衰變基本規(guī)律 由于微觀世界的統(tǒng)計(jì)性，不能預(yù)測(cè)某一 原子核的衰變時(shí)刻，但可以統(tǒng)計(jì)得到放射源 中總的放射性原子核數(shù)目的減少規(guī)律；具體 到每個(gè)放射性原子核的衰變來(lái)說(shuō)，就是服從 一定規(guī)律進(jìn)行衰變的一個(gè)隨機(jī)事件，可以用 衰變概率表示。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)41 2.3.1 單一放射性的指數(shù)衰減規(guī)律 222Rn的衰變曲線 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，放射性核素 放出一個(gè)粒子， 變成 ，而 的數(shù)目每3.825天減少一半。 Rn 222 86 Po

21、218 84 Rn 222 86 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)42 由統(tǒng)計(jì)性，以放射源總體考慮衰減規(guī)律： 設(shè)：t 時(shí)刻放射性原子核的數(shù)目為N(t)， 求解 t t+dt 內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)目-dN(t)， 它應(yīng)該正比于N(t) 和時(shí)間間隔dt ， dttNtdN 于是有： 0lnlnNttN N(t) = = N(0) e -t 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)43 tN dttdN/ )( (1) 衰變常數(shù) 分子表示：t 時(shí)刻單位時(shí) 間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)目， 稱為，記作 tJ t 時(shí)刻放射性原子核 衰變常數(shù)：一個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生 衰變的概率。 2.3.2 放射性核素的特征量 量綱為：量綱為

22、：t-1,如1/s，1/h，1/d，1/a 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)44 b. . 當(dāng)一個(gè)原子核有幾種衰變方式時(shí)： i i a. 衰變率： )( )0()( tN dt eNd dt tdN tJ t 定義分支比： / ii R 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)45 (2) (2) 放射性半衰期放射性半衰期 T1/2 放射性放射性半衰期：放射性核數(shù)衰變一半 所需的時(shí)間，記為 T1/2 。 即： )0( 2 1 0 2 1 2 1 NeNTN T 2 1 2 1 T e 12 ln6 320. 9 T 量綱為：t,如s秒，h小時(shí)，d天，a年 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)46 放放 射射 性

23、性 核核 素素 的的 半半 衰衰 期期 示示 意意 圖圖 光量子光量子 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)47 (1) (1) 放射性活度 (Activity) 即： )( )()( 0 0 tNeN dt eNd dt tdN A t t 定義： 00 AN 則： t eAA 0 定義：一個(gè)放射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的 原子核數(shù)。以A表示，表征放射源的強(qiáng)弱。 2.4 放射性活度及其單位 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)48 放射源發(fā)出放射性粒子的多少，不僅與核衰 變數(shù)有關(guān)，而且和核衰變的具體情況直接相關(guān)。 一般情況，核衰變數(shù)不等于發(fā)出粒子數(shù)。 射線強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)放出某種射線的個(gè) 數(shù)。 (2) 放

24、射性活度單位 常用單位(Ci)： 法定計(jì)量單位為(Bq)： 10 1Ci3.7 10/次核衰變 秒 較小的單位還有毫居(mCi)和微居(Ci) 秒秒次次核核衰衰變變/1Bq1 10 1Ci3.7 10 Bq 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)49 射線，指的是如X射線、射線、 射線、射線等，本質(zhì)都是輻射粒子，又 稱輻射。 射線與物質(zhì)相互作用是輻射探測(cè)的 基礎(chǔ)，也是認(rèn)識(shí)微觀世界的基本手段。 本課程討論對(duì)象為致電離輻射，輻射 能量大于10eV。即可使探測(cè)介質(zhì)的原子發(fā) 生電離的能量。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)50 3 電離輻射與物質(zhì)相互作用 帶電粒子輻射帶電粒子輻射不帶電輻射不帶電輻射 重帶電粒子

25、重帶電粒子 中子中子 快電子快電子 X-X-射線射線 和和 - -射線射線 fTdp, e 射線與物質(zhì)相互作用的分類 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)51 (1) 帶電粒子能量損失方式之一-電離損失 入射帶電粒子與靶原子的核外電子通過庫(kù) 侖作用，使電子獲得能量而引起原子的電離或 激發(fā)。 電離核外層電子克服束 縛成為自由電子，原子成為 正離子。 激發(fā)使核外層電子由低能級(jí) 躍遷到高能級(jí)而使原子處于激發(fā) 狀態(tài)，退激發(fā)光。 3.1 帶電粒子與物質(zhì)相互作用 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)52 粒子與物質(zhì)的作用：電離粒子與物質(zhì)的作用：電離 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)53 粒子與物質(zhì)作用：激發(fā)粒子與物質(zhì)作

26、用：激發(fā) 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)54 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)55 （2）帶電粒子能量損失方式之二-輻射損失 入射帶電粒子與原子核之間的庫(kù)侖力作用， 使入射帶電粒子的速度和方向發(fā)生變化，伴隨 著發(fā)射電磁輻射軔致輻射( (Bremsstrahlung)。它 是X射線的一種，具有連續(xù)的能量分布。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)56 軔致輻射過程圖示軔致輻射過程圖示 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)57 （3）能量損失率-入射帶電粒子在物質(zhì)中經(jīng) 過單位路程上損失的能量，又稱阻止本領(lǐng) 其中其中 為為電離損失率電離損失率； 為為輻射損失率輻射損失率。 dXdES radion radion

27、dX dE dX dE SSS ion S rad S 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)58 電離損失率電離損失率 式中 為入射帶電粒子的電荷數(shù)和速度； 為靶 物質(zhì)原子的原子序數(shù)和單位體積中包含的原子數(shù)。 主要關(guān)系： ； 可見，對(duì)電子而言，在相近能量下，其速度遠(yuǎn)大 于重帶電粒子，所以，電子是弱電離粒子。對(duì)1MeV1MeV 的粒子和電子的比電離密度分別為6.46.410104 4 離子離子 對(duì)對(duì)/cm/cm和 45 離子對(duì)/cm（對(duì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣而言）。 NZ v z dX dE S ion ion 2 2 vz, NZ, EvSion11 2 2 zSion NZSion 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)

28、黨校)59 / /700 rad ion dE dx E Z dE dx 對(duì)電子而言，能量損失率是兩種能量損 失率之和，兩者之比為： E的單位為的單位為MeV 一般情況下所涉及電子的能量E 一般不 超過幾個(gè)MeV，所以，輻射能量損失只有 在高原子序數(shù)(大Z)的吸收材料中才是重要 的。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)60 小結(jié)：重帶電粒子與物質(zhì)相互作用的特 點(diǎn) 重帶電粒子均為帶正電荷的離子； 重帶電粒子主要通過電離損失而損失能 量，同時(shí)使介質(zhì)原子電離或激發(fā)； 重帶電粒子在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)徑跡近似為 直線。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)61 電子與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn)：電子與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn)： 電子

29、除電離損失外，輻射損失不可忽略； 高速電子散射嚴(yán)重,甚至發(fā)生反散射。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)62 （4）帶電粒子在物質(zhì)中的射程 射程射程( (Range) )的定義：帶電粒子的定義：帶電粒子沿入射方向沿入射方向所所 行徑的行徑的最大距離最大距離，稱為入射粒子，稱為入射粒子在該物質(zhì)中在該物質(zhì)中的的射程射程 R。入射粒子在物質(zhì)中行徑的入射粒子在物質(zhì)中行徑的實(shí)際軌跡的長(zhǎng)度實(shí)際軌跡的長(zhǎng)度稱作稱作 路程路程( (Path) )。 重帶電粒子重帶電粒子的的質(zhì)量大質(zhì)量大，與物質(zhì)原子相互作用時(shí)，與物質(zhì)原子相互作用時(shí)， 其其運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變。因此，。因此，重帶電粒子的射程與其重帶電粒子的

30、射程與其 路程相近路程相近。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)63 粒子射程 探測(cè)器探測(cè)器 源源 0 / II 1 5 . 0t m Re R t 平均射程平均射程外推射程外推射程 入射粒子能量高，其射程長(zhǎng)；反之則短。 0 I I 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)64 粒子在空氣中的射程 )(318. 0 5 . 1 0 cmER E為粒子能量，單位為MeV。 公式適用范圍： MeV73 對(duì) 放射源發(fā)射的 粒子，Po 210 MeVE304. 5 在空氣中的射程 ； 在肌肉內(nèi)的射程 。 cmR88. 3 0 mR8 .24 兩種粒子在同種介質(zhì)中兩種粒子在同種介質(zhì)中: R: R1 1/R/R2 2

31、= (M = (M1 1/M/M2 2)(z)(z2 2/z/z1 1) )2 2 同種粒子在不同介質(zhì)中同種粒子在不同介質(zhì)中: R: Ra a/R/Rb b = (Z/M = (Z/Ma a) )b b/(Z/M/(Z/Ma a) )a a ( (b b/ /a a) ) 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)65 n m EER412)( Enln0954. 0265. 1 MeVEMeV101. 0 MeVEMeV201 106530)(EERm 電子射程 單能電子在吸收介質(zhì)中的射程Rm(mg/cm2)與其能 量E(MeV)之間的關(guān)系： 經(jīng)驗(yàn)公式(Al中)： Sr 90 例 發(fā)出的 在鋁中的射程：

32、 MeVE83. 2 max cmR51. 0 max 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)66 (5) 正電子的湮沒 正電子與物質(zhì)發(fā)生相互作用的能量損失機(jī) 制即電離損失和輻射損失與電子相同。但不 同點(diǎn)在于： 高速正電子進(jìn)入物質(zhì)后迅速被慢化，然后在 正電子徑跡的末端，即停下來(lái)的瞬間與介質(zhì)中 的電子發(fā)生湮沒，放出光子； 或者，它與介 質(zhì)中的一個(gè)電子結(jié)合成正電子素，即電子 正電子對(duì)的束縛態(tài)，然后再湮沒，放出光子。 正電子湮沒放出光子的過程稱為正電子湮沒正電子湮沒， 放出的光子稱為湮沒光子湮沒光子 。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)67 從能量守恒出發(fā)：在發(fā)生湮沒時(shí)，正、負(fù)電 子的動(dòng)能為零，所以，兩個(gè)湮沒

33、光子的總能量 應(yīng)等于正、負(fù)電子的靜止質(zhì)量。即： 22 21 cmcmhh ee 從動(dòng)量守恒出發(fā)：湮沒前正、負(fù)電子的總動(dòng) 量為零，則，湮沒后兩個(gè)湮沒光子的總動(dòng)量也 應(yīng)為零。即： c h c h 21 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)68 因此，兩個(gè)湮沒光子的能量相同，各等于 0.511MeV。 MeVcmhh e 511. 0 2 21 而兩個(gè) 湮沒光 子的發(fā) 射方向 相反， 且發(fā)射 是各向 同性的。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)69 射線與 射線的本質(zhì)電磁輻射 X 特征射線： 湮沒輻射： 核能級(jí)躍遷 正電子湮沒產(chǎn)生 MeVE511. 0 特征X射線： 原子能級(jí)躍遷 軔致輻射： 帶電粒子速度或運(yùn)

34、動(dòng) 方向改變產(chǎn)生 3.2 射線與物質(zhì)相互作用 X 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)70 射線與物質(zhì)相互作用特點(diǎn)： 光子是通過次級(jí)效應(yīng)(一種“單次性”的 隨機(jī)事件)與物質(zhì)的原子或原子核外電子作用， 一旦光子與物質(zhì)發(fā)生作用，光子或者消失或者 受到散射而損失能量，同時(shí)產(chǎn)生次級(jí)電子； 次級(jí)效應(yīng)主要的方式有三種，即光電效光電效 應(yīng)應(yīng)、康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)71 射線與物質(zhì)發(fā)生不同的相互作用都具有 一定的概率，仍用截面這個(gè)物理量來(lái)表示作用 概率的大小。而且，總截面等于各作用截面之 和，即： pcph 總截面總截面 光電效應(yīng)截面光電效應(yīng)截面 康普頓效應(yīng)截面

35、康普頓效應(yīng)截面 電子對(duì)效應(yīng)截面電子對(duì)效應(yīng)截面 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)72 關(guān)于截面的概念： 射線與物質(zhì)發(fā)生上述三種相互作用 都具有一定概率，用截面這個(gè)物理量來(lái) 表示作用概率的大小。 截面 的定義：一個(gè)入射光子與單位 面積一個(gè)原子發(fā)生作用的概率，其量綱為面 積，常用單位為“巴（b）” 228224 1011011mcmb 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)73 （1）光電效應(yīng)光電效應(yīng)： 光子與原子中的一個(gè)束縛電子作用，把能 量全部交給電子，使電子從原子中發(fā)射出來(lái)， 稱為光電子，光子消失。 光電子能量 其中， 為 層電子的 結(jié)合能，主要是K層電子。 ie BhE i B i 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(

36、核工業(yè)黨校)74 光光 電電 效效 應(yīng)應(yīng) 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)75 光電子的能量光電子的能量 ire EEhv 由能量守恒： hhvE ie ie E 因此，光電子能量為： 光電效應(yīng)是光子與原子整體的相互作用，而不 是與自由電子的相互作用。否則不能同時(shí)滿足 能量和動(dòng)量守恒。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)76 （2 2）康普頓效應(yīng)）康普頓效應(yīng) 光子核外層電子的非彈性碰撞。光子的 一部分能量交給電子，使 電子從原子中發(fā)射出來(lái)， 光子的能量和方向發(fā)生 改變。 為散射角； 為反沖角。 反沖電子能量： 與 有關(guān)，且呈連續(xù)能量分布。 cos1 cos1 2 0 2 hcm h Ee 輻射安全基

37、礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)77 康康 普普 頓頓 效效 應(yīng)應(yīng) 過過 程程 圖圖 示示 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)78 康康 普普 頓頓 散散 射射 圖圖 示示 動(dòng)量守恒、能量守恒動(dòng)量守恒、能量守恒 量子同處于靜止?fàn)顟B(tài)的自由電子發(fā)生相量子同處于靜止?fàn)顟B(tài)的自由電子發(fā)生相 互作用，也稱為互作用，也稱為康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng) 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)79 （3 3）電子對(duì)生成效應(yīng)：）電子對(duì)生成效應(yīng)： 光子從原子核旁經(jīng)過，在核的庫(kù)侖場(chǎng) 作用下，光子轉(zhuǎn)化成為正負(fù)電子對(duì)。 正負(fù)電子對(duì)的能量： 所以，只有當(dāng) 射線 能量大于 才可能發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)。 2 0 2cmhEE ee MeVcm022. 12 2 0

38、 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)80 電電 子子 對(duì)對(duì) 湮湮 沒沒 過過 程程 圖圖 示示 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)81 （4）三種效應(yīng)的相互關(guān)系 對(duì)于低能射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，光電效應(yīng) 占優(yōu)勢(shì)； 對(duì)于中能射線和原子序數(shù)低的吸收物質(zhì)，康普頓效 應(yīng)占優(yōu)勢(shì)； 對(duì)于高能射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，電子對(duì)效 應(yīng)占優(yōu)勢(shì)。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)82 （5）物質(zhì)對(duì)射線的吸收 窄束射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律 為光子與吸收物質(zhì)作用的截面； N為吸收物質(zhì)單位體積的原子數(shù)； I0為射線入射強(qiáng)度； D為吸收物質(zhì)厚度。 0 I D I D xdx 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)83 對(duì)上面的方程積分： 0

39、 (0)I xI 在xx+dx層內(nèi)單位時(shí)間光子數(shù)的變化為： dIINdx 等于在該層物質(zhì)內(nèi)單位時(shí)間發(fā)生的作用數(shù)。 0 ( ) Nx I xI e 光子束通過物質(zhì)時(shí) 的強(qiáng)度為： 0 D D II e 其中：N 0 ( ) x I xI e 為線衰減系數(shù)又稱為宏 觀截面 當(dāng)介質(zhì)厚度為D: 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)84 可以證明可以證明 ，又稱，又稱宏觀宏觀 截面截面 N A N N A 1 cm 線衰減系數(shù)線衰減系數(shù) 的物理意義為的物理意義為 ： 射線單位厚度物質(zhì)時(shí)發(fā)生相互作用的幾率射線單位厚度物質(zhì)時(shí)發(fā)生相互作用的幾率。 pcph 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)85 質(zhì)量衰減系數(shù) ： A N

40、 A m g cm 2 相應(yīng)質(zhì)量厚度表示為： xxm 2 cm g 質(zhì)量衰減系數(shù)與 即物質(zhì)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 0 () mm x m I xI e 用質(zhì)量厚度表示的優(yōu)點(diǎn)是便于測(cè)量。得到 吸收規(guī)律的另一種更常用的表達(dá)式： m 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)86 與帶電粒子不同， 射線沒有射程的概念。窄束 射線強(qiáng)度衰減服從指數(shù)衰減規(guī)律，只有吸收系數(shù)及相應(yīng) 的半吸收厚度的概念。 半值層（半值層（HVL ,HVL , 1/2 1/2 ） ）D D1/2 1/2： ：光子注量率減弱到入射注光子注量率減弱到入射注 量率一半時(shí)的介質(zhì)厚度，即：量率一半時(shí)的介質(zhì)厚度，即： 693. 0 2/1 D 非窄束射線強(qiáng)度的衰減

41、規(guī)律 稱為積累因子。 x eIExBxI 0 , ExB, 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)87 積累因子B是為了考慮散射伽瑪?shù)挠绊懚?的參數(shù)。 積累因子B1；與E、入射角度、材料性質(zhì)(/)、 材料厚度D等有關(guān)；可通過查表或經(jīng)驗(yàn)公式(如， Taylor 公式和Berger公式等)計(jì)算獲得。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)88 3.3 中子及其與物質(zhì)相互作用 （1）中子的分類及性質(zhì) 中能中子 慢中子：包括冷中子、熱中子、 超熱中子、共振中子。 快中子： 特快中子 熱中子：與吸收物質(zhì)原子處于熱平衡狀態(tài)， 能量為0.0253eV，中子速度2.2103m/s. 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)89 a

42、) 241Am-Be中子源。 屬于(,n)型中子源。由241Am放射源放出的粒 子，打在Be上發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生中子。 性能：中子產(chǎn)額2.2106/sCi T1/2433年；年； 同位素中子源 nCBe 129 中子能量為中子能量為0.111.2MeV，平均，平均5MeV； n/ 比比(中子中子 強(qiáng)度比強(qiáng)度比)為為10:1； 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)90 b) (,n)型中子源。 利用(,n)反應(yīng)獲得中子。 優(yōu)點(diǎn)：中子能量單一； 缺點(diǎn)：中子產(chǎn)額低，裝置體積大。 c) 自發(fā)裂變中子源 自發(fā)裂變中子源為超鈾元素。以252Cf (锎)最 常用。1克252Cf 發(fā)射中子率為2.311013個(gè)中子。

43、半衰期：T1/2(自發(fā)裂變)85.5a，T1/2(衰變) 2.64a。中子平均能量為2.2MeV。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)91 加速器中子源 可以在相當(dāng)寬的能區(qū)內(nèi)獲得單能中子源。 主要反應(yīng)主要反應(yīng)： 對(duì)放能反應(yīng)，如2H(d,n)3He，3H(d,n)4He，當(dāng)入射氘 核能量不高時(shí)( Td 200keV )，反應(yīng)就可以有效進(jìn)行， 當(dāng)90時(shí)，就可得到能量分別為2.5MeV和14MeV 的單能中子。 HendH 32 ),(MeVQ269. 3 MeVE n 5 . 2 HendH 43 ),(MeVQ59.17 MeVEn14 反應(yīng)堆中子源 寬中子能量：0.001eV十幾十幾MeV 高中子

44、通量： 21610 /1010cms 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)92 （3）中子與物質(zhì)的相互作用 a) 彈性散射 (n,n) 2 2 2 2 2 2 sincos )( m M mM m TT nn 中子與物質(zhì)的相互作用實(shí)質(zhì)上是中子與物質(zhì) 的靶核的相互作用。 中子的散射 出射粒子仍為中子、剩余核仍為靶核。 出射中子的動(dòng)能： 反沖核的動(dòng)能： 2 2 cos )( 4 nM T mM mM T 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)93 b) 非彈性散射 (n,n) 入射中子的能量損失不僅使靶核得到反沖， 且使靶核處于激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的靶核退激 時(shí)放出一個(gè)或幾個(gè)特征光子，在核分析技術(shù)中 有重要的應(yīng)用

45、。 當(dāng)反沖核為質(zhì)子(氫核)時(shí)，Mm，上式變?yōu)椋?當(dāng) = 0 時(shí)，反沖質(zhì)子能量最大，Tp = Tn 2 cos np TT 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)94 中子的俘獲 a) 中子的輻射俘獲 (n, ) 中子射入靶核后與靶核形成一個(gè)復(fù)合核，而后復(fù)合 核通過發(fā)射一個(gè)或幾個(gè)特征光子躍遷到基態(tài)。這些特 征 光子不同于 (n,n ) 的特征 光子。由于這些 光 子的發(fā)射與復(fù)合核的壽命相關(guān)，一般很快，故稱為 “中子感生瞬發(fā)射線”，同樣在核分析技術(shù)中有重要 的應(yīng)用。 當(dāng)發(fā)生(n, )反應(yīng)后，新形成的核素是放射性的，就是 常說(shuō)的“活化”，測(cè)量活化核素的放射性可以用來(lái)測(cè)量 中子流的注量率區(qū)分中子的能量范圍。

46、輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)95 b) 發(fā)射帶電粒子的中子核反應(yīng) 如(n,)，(n,p)等，這些反應(yīng)在中子探測(cè)中 應(yīng)用很多，成為探測(cè)中子的主要手段。 如(n,2n)，(n,np)等，這些反應(yīng)的閾能較高， 在810MeV以上，只有特快中子才能發(fā)生。 c) 裂變反應(yīng) (n,f) d) 多粒子發(fā)射 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)96 1885年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)X射線射線倫琴倫琴 1886年首次發(fā)現(xiàn)年首次發(fā)現(xiàn)(從瀝青中提煉從瀝青中提煉) 天然放射性鐳（天然放射性鐳（Ra)居里夫人居里夫人 不久發(fā)現(xiàn)它能引起皮膚燒傷不久發(fā)現(xiàn)它能引起皮膚燒傷,使人和動(dòng)物患眼病使人和動(dòng)物患眼病,毛發(fā)毛發(fā) 脫落脫落,白細(xì)胞減少等機(jī)

47、體損傷白細(xì)胞減少等機(jī)體損傷 4 4 輻射防護(hù)及其量與單位輻射防護(hù)及其量與單位 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)97 1913年國(guó)家級(jí)防護(hù)組織最早出現(xiàn) 1928年第二次國(guó)際放射學(xué)大會(huì)上決定成立國(guó) 際放射防護(hù)委員會(huì)（當(dāng)時(shí)名稱：“國(guó)際國(guó)際X射線和鐳射線和鐳 防護(hù)委員會(huì)防護(hù)委員會(huì)”） 1950年它進(jìn)行了改組，并改名為目前名稱： 國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì) ICRP （International Commission on Radiological Protection ） 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)98 4.1 4.1 輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的歷史發(fā)展輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的歷史發(fā)展 最早的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)最早的防護(hù)

48、標(biāo)準(zhǔn)”紅斑劑量紅斑劑量”約約600600倫倫( (琴琴) ) 19251925年首次提出年首次提出”耐受劑量耐受劑量” ” ” ”紅斑劑量紅斑劑量”的的1/100, 1/100, 約約 0.20.2倫倫/ /天天 19341934年國(guó)際年國(guó)際X X射線與鐳防護(hù)委員會(huì)射線與鐳防護(hù)委員會(huì)(ICRP(ICRP的前身的前身) )、正式規(guī)定當(dāng)、正式規(guī)定當(dāng) 量輻射的耐受劑量為量輻射的耐受劑量為0.20.2倫倫/ /天天 19501950年改用最大容許劑量年改用最大容許劑量, , 劑量標(biāo)準(zhǔn)降到劑量標(biāo)準(zhǔn)降到0.30.3倫倫/ /周周， ( (約約 0.050.05倫倫/ /天天) ) 19561956年年,I

49、CRP 1,ICRP 1號(hào)出版物號(hào)出版物, , 將將0.30.3倫倫/ /周改為全身均勻照射的最周改為全身均勻照射的最 大容許劑量為大容許劑量為5 5雷姆雷姆/ /年年, , 并把關(guān)鍵器官分為四并把關(guān)鍵器官分為四 類類, , 分別規(guī)定不分別規(guī)定不 同器官的最大容許劑量值同器官的最大容許劑量值, , 沿用至沿用至19901990年，我國(guó)至年，我國(guó)至20022002年年 1977197719791979年年, ICRP 26, ICRP 26號(hào)出版物號(hào)出版物, , 提出了一些新概提出了一些新概 念念, , 但但 年劑量當(dāng)量限值的數(shù)值未變年劑量當(dāng)量限值的數(shù)值未變, , 仍為仍為50mSv/a50mS

50、v/a , , 即即(5(5雷姆雷姆/ /年年) ) 19901990年年, ICRP 60, ICRP 60號(hào)出版物號(hào)出版物, , 又有了一些新的提法和概念又有了一些新的提法和概念, , 全全 身職業(yè)照射的年限值降為身職業(yè)照射的年限值降為20mSv/a20mSv/a 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)99 4.2 4.2 輻射防護(hù)中的常用量及單位輻射防護(hù)中的常用量及單位 照射量照射量 X X 比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能 K K 吸收劑量吸收劑量 D D 器官或組織的當(dāng)量劑量器官或組織的當(dāng)量劑量 H HT T 組織權(quán)重因子和有效劑量組織權(quán)重因子和有效劑量 E E 待積劑量待積劑量 H HT T( () )，

51、E(E() ) 劑量負(fù)擔(dān)劑量負(fù)擔(dān) H Hc,T c,T， ，E Ec c 集體劑量集體劑量 S S 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)100 輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 照射量照射量( (exposureexposure) ) X XdQdQ除以除以dmdm而得到商，即：而得到商，即： X = dQ/dmX = dQ/dm dQ dQ在質(zhì)量為在質(zhì)量為dmdm的一個(gè)體積元的空氣中，當(dāng)光子產(chǎn)生的一個(gè)體積元的空氣中，當(dāng)光子產(chǎn)生 的全部電子的全部電子( (正、負(fù)電子正、負(fù)電子) )均被阻留于空氣中時(shí)均被阻留于空氣中時(shí), ,在空氣在空氣 中所形成的一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值。中所形成的一種符號(hào)的

52、離子總電荷的絕對(duì)值。 SISI單位：?jiǎn)挝唬?庫(kù)侖每千克庫(kù)侖每千克(C/kg), (C/kg), 專用名稱：倫琴專用名稱：倫琴(R)(R)； 1 R = 1 R = 2.582.581010-4 -4 C/kg C/kg 注意：照射量是表示注意：照射量是表示X X或或射線射線在在空氣空氣中產(chǎn)生電離大小中產(chǎn)生電離大小 的物理量。的物理量。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)101 輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能( (KermaKerma) ) K K間接電離粒子與物質(zhì)相互作用間接電離粒子與物質(zhì)相互作用 時(shí)，在時(shí)，在單位質(zhì)量單位質(zhì)量的物質(zhì)中產(chǎn)生的的物質(zhì)中產(chǎn)生的帶電粒子的初始動(dòng)能帶

53、電粒子的初始動(dòng)能的的 總和總和，嚴(yán)格定義為：，嚴(yán)格定義為：比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能K K是是dEdEtr tr除以 除以dmdm而得的商而得的商， 即：即： K = dEK = dEtr tr / dm / dm dE dEtr tr 間接電離粒子在特定物質(zhì)的體積元內(nèi)，釋放出間接電離粒子在特定物質(zhì)的體積元內(nèi)，釋放出 的所有帶電粒子的初始動(dòng)能的總和的所有帶電粒子的初始動(dòng)能的總和( (包括這些帶電粒子包括這些帶電粒子 在韌致輻射過程中放出的能量，以及在這一體積元內(nèi)發(fā)在韌致輻射過程中放出的能量，以及在這一體積元內(nèi)發(fā) 生的次級(jí)過程中產(chǎn)生的任何次級(jí)帶電粒子的能量，也包生的次級(jí)過程中產(chǎn)生的任何次級(jí)帶電粒子的能量，

54、也包 括俄歇電子的能量括俄歇電子的能量) )， SISI單位單位：焦?fàn)柦範(fàn)? (J J) )。 dm dm 所考慮的體積元內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量，所考慮的體積元內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量，SISI單位單位: :千克千克( (kgkg) )。 K K的的SISI單位：?jiǎn)挝唬?焦?fàn)柮壳Э私範(fàn)柮壳Э? (J/kgJ/kg), ), 專用名稱：戈瑞專用名稱：戈瑞(Gy)(Gy)； 注意：在帶電粒子平衡條件下，注意：在帶電粒子平衡條件下，D=KD=K。 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)102 輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 輻射防護(hù)的基本劑量學(xué)量輻射防護(hù)的基本劑量學(xué)量 吸收劑量吸收劑量( (absorbed doseabs

55、orbed dose) ) D D單位質(zhì)量物質(zhì)單位質(zhì)量物質(zhì) 內(nèi)吸收的能量?jī)?nèi)吸收的能量, SI, SI單位單位: : 焦耳每千克焦耳每千克( (J/kgJ/kg), ), 專專 用名稱戈瑞用名稱戈瑞( (GyGy) )； 舊名稱舊名稱拉德拉德( (radrad); ); 1 Gy = 100 rad 1 Gy = 100 rad ( (爾格每克，爾格每克，erg/g)erg/g) 按定義按定義, D, D是表示一個(gè)點(diǎn)上的量是表示一個(gè)點(diǎn)上的量, , 但現(xiàn)在但現(xiàn)在(ICRP (ICRP 6060號(hào)出版物號(hào)出版物) )也用來(lái)指某一組織或器官內(nèi)的平均也用來(lái)指某一組織或器官內(nèi)的平均 劑量劑量 吸收劑量與照

56、射量：吸收劑量與照射量：D(Gy)= 8.73D(Gy)= 8.731010-3 -3 X(R) X(R) 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)103 輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量H H ICRP 26ICRP 26號(hào)出版物定義了劑量當(dāng)量號(hào)出版物定義了劑量當(dāng)量( (Dose equivalentDose equivalent):): H=DQH=DQ, , 其中其中D D為吸收劑量為吸收劑量, , Q Q為為輻射的品質(zhì)因素輻射的品質(zhì)因素 ICRP 60ICRP 60號(hào)出版物定義了當(dāng)量劑量號(hào)出版物定義了當(dāng)量劑量( (equivalent Doseequiv

57、alent Dose):): H HT T= = W WR R D DT,R T,R , , 其中其中D DT,R T,R是按組織或器官 是按組織或器官T T平均計(jì)算平均計(jì)算 的來(lái)自輻射的來(lái)自輻射R R的吸收劑量的吸收劑量, , W WR R是是輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子 劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量的劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量的SISI單位單位均為均為: : 焦耳每千克焦耳每千克( (J/kgJ/kg), ), 專用名稱西弗專用名稱西弗( (西沃特西沃特, , SvSv), ), 劑量當(dāng)量的舊名稱為劑量當(dāng)量的舊名稱為雷雷 姆姆 ( (remrem), ), 1 Sv = 100 rem1 Sv = 100 re

58、m 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)104 輻射輻射R R在器官或組織中產(chǎn)生的當(dāng)量劑量在器官或組織中產(chǎn)生的當(dāng)量劑量H HT T 器官或組織的當(dāng)量劑量器官或組織的當(dāng)量劑量H HT T wR 輻射輻射R的輻射權(quán)重因子的輻射權(quán)重因子 DT,R 輻射輻射R在器官或組織在器官或組織T中產(chǎn)生的平均吸收劑量中產(chǎn)生的平均吸收劑量 SISI單位為單位為: : 焦耳每千克焦耳每千克(J/kg)(J/kg)，專用名稱西弗，專用名稱西弗( (西沃特西沃特, , Sv)Sv) R RTRT DwH , 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)105 隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率依賴于輻射品質(zhì)隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率依賴于輻射品質(zhì)，引入引入 權(quán)

59、重因子（權(quán)重因子（w wR R）是對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的一種方法）是對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的一種方法。 輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子 輻射生物學(xué)資料存在多種不確定性，采用以往的輻射生物學(xué)資料存在多種不確定性，采用以往的 品質(zhì)因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)（ Q ）對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的做法在細(xì)節(jié)）對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的做法在細(xì)節(jié) 和精密度上缺乏正當(dāng)?shù)睦碛?。和精密度上缺乏正?dāng)?shù)睦碛伞?品質(zhì)品質(zhì) Quality 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)106 輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子w wR R 輻射類型輻射類型能量范圍能量范圍權(quán)重因子權(quán)重因子w wR R 光光 子子所有能量所有能量1 1 電子、電子、 介子介子所有能量所有能量1 1

60、中中 子子 10keV10keV 10-100keV10-100keV 100keV-2MeV100keV-2MeV 2-20MeV2-20MeV 20MeV20MeV 5 5 1010 2020 1010 5 5 質(zhì)子（反沖質(zhì)子除外）質(zhì)子（反沖質(zhì)子除外） 2MeV2MeV 5 5 粒子粒子/ /裂變碎片裂變碎片/ /重核重核2020 輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(核工業(yè)黨校)107 輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 表表1 1 輻射權(quán)重因子值輻射權(quán)重因子值W WR R與品質(zhì)因子有效值與品質(zhì)因子有效值Q Q的近似值的近似值 種類和能量范圍種類和能量范圍 輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子 初級(jí)輻射種類初級(jí)輻射種