環(huán)境中放射性污染監(jiān)測培訓(xùn)教材課件

第八章

環(huán)境中放射性污染監(jiān)測教學(xué)目的和要求1、了解放射性及環(huán)境中的放射性的基本概念及分布特征2、理解放射性防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗室檢測儀器的原理3、掌握放射性監(jiān)測方法教學(xué)重點(diǎn)1、放射性的基本概念2、放射性監(jiān)測的兩種類型3、放射性監(jiān)測儀器的原理和適用情況4、放射性核素的測定原理和基本方法5、放射性衰變的類型6、放射性活度和半衰期、照射量和劑量第八章

環(huán)境中放射性污染監(jiān)測教學(xué)目的和要求1第一節(jié)基礎(chǔ)知識第二節(jié)環(huán)境中的放射性第三節(jié)放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)放射性測量實(shí)驗室和檢測儀器第五節(jié)放射性監(jiān)測第一節(jié)基礎(chǔ)知識2第一節(jié)

基礎(chǔ)知識一、放射性

（一）放射性核衰變1.核蛻變不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地有規(guī)律地改變其結(jié)構(gòu)，從原子核內(nèi)部放出電磁波（γ）或帶有一定能量的粒子（α、β），降低其能級水平，轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的核。這種現(xiàn)象叫核蛻變或“放射性核蛻變”。2.放射性在衰變過程中，不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地放出α、β、γ射線，使本身物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為“放射性”。第一節(jié)

基礎(chǔ)知識一、放射性3圖8.1226Ra和60Co的核衰變圖8.1226Ra和60Co的核衰變41.α衰變α衰變是不穩(wěn)定重核（一般原子序數(shù)大于82）自發(fā)放出4He核（α粒子）的過程。2.β衰變β衰變是放射性核素放射β粒子（即快速電子）的過程，它是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子發(fā)生互變的結(jié)果。β衰變可分為負(fù)β衰變、正β衰變和電子俘獲三種類型。3.γ衰變γ射線是原子核從較高能級躍遷到較低能級或者基態(tài)時所放射的電磁輻射。（二）放射性衰變的類型1.α衰變（二）放射性衰變的類型51.放射性活度（強(qiáng)度）放射性活度系指單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的數(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）。（三）放射性活度和半衰期（四）核反應(yīng)核反應(yīng)：是指用快速粒子打擊靶核而給出新核（核產(chǎn)物）和另一粒子的過程。1.放射性活度（強(qiáng)度）（三）放射性活度和半衰期6二、照射量和劑量（一）照射量式中：dQ——γ或X射線在空氣中完全被阻止時，引起質(zhì)量為dm的某一體積元的空氣電離所產(chǎn)生的帶電粒子（正的或負(fù)的）的總電量值，C；X——照射量，它的SI單位為C/kg，與它暫時并用的專用單位是倫琴（R），簡稱倫。二、照射量和劑量式中：dQ——γ或X射線在空氣中完全被阻止時7（二）吸收劑量它是表示在電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用時單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收電離輻射能量大小的物理量。其定義用下式表示：

式中：D——吸收劑量，SI單位為J/kg，單位的專門名稱為戈瑞，簡稱戈，用符號Gy表示；——電離輻射給予質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均能量。

（二）吸收劑量8

（三）劑量當(dāng)量

劑量當(dāng)量（H）定義為：在生物機(jī)體組織內(nèi)所考慮的一個體積單元上吸收劑量、品質(zhì)因數(shù)和所有修正因素的乘積，即H=DQN

式中：D——吸收劑量，Gy；

Q——品質(zhì)因素，其值決定于導(dǎo)致電離粒子的初始動能、種類及照射類型等（見表8.1）；

N——所有其他修正因素的乘積。（三）劑量當(dāng)量9表8.1

品質(zhì)因數(shù)與照射類型、射線種類的關(guān)系照射類型射線種類品質(zhì)因素外照射x、γ、e1熱中子及能量小于0.005MeV的中能中子3中能中子（0.02MeV）5中能中子（0.1MeV）8快中子（0.5～10MeV）10重反沖核20內(nèi)照射β－、β+、γ、e、x1α10裂變碎片、α發(fā)射中的反沖核20表8.1

品質(zhì)因數(shù)與照射類型、射線種類的關(guān)系照射類型射線10第二節(jié)環(huán)境中的放射性一、環(huán)境中放射性的來源 天然放射性核素 環(huán)境中的放射性 人為放射性核素第二節(jié)環(huán)境中的放射性一、環(huán)境中放射性的來源11（一）天然放射性核素1.宇宙射線及其引生的放射性核素2.天然系列放射性核素3.自然界中單獨(dú)存在的核素（二）人為放射性核素1.核試驗及航天事故2.核工業(yè)3.工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研等部門的排放廢物4.放射性礦的開采和利用（一）天然放射性核素（二）人為放射性核素12二、放射性核素在環(huán)境中的分布（一）在土壤和巖石中的分布表8.2

土壤、巖石中天然放射性核素的含量單位：Bq/g核素土壤巖石40K2.96×10-2～8.88×10-28.14×10-2～8.14×10-1226Ra3.7×10-3～7.03×10-21.48×10-2～4.81×10-2232Th7.4×10-4～5.55×10-23.7×10-3～4.81×10-2238U1.11×10-3～2.22×10-21.48×10-2～4.81×10-2二、放射性核素在環(huán)境中的分布表8.2

土壤、巖石中天然放13（二）在水體中的分布表8.3

各類淡水中226Ra及其子代產(chǎn)物的含量單位：Bq/L核素礦泉及深水井地下水地面水雨水226Ra222Rn210Pb210Po3.7×10-2～3.7×10-13.7×102～3.7×103<3.7×10-3≈7.4×10-4<3.7×10-23.7～37<3.7×10-3≈3.7×10-4<3.7×10-23.7×10-1<1.85×10-2－－3.7×10～3.7×1031.85×10-2～1.11×10-1≈1.85×10-2（二）在水體中的分布表8.3

各類淡水中226Ra及其14（三）在大氣中的分布大多數(shù)放射性核素均可出現(xiàn)在大氣中，但主要是氡的同位素（特別是222Rn），它是鐳的衰變產(chǎn)物，能從含鐳的巖石、土壤、水體和建筑材料中逸散到大氣，其衰變產(chǎn)物是金屬元素，極易附著于氣溶膠顆粒上。（四）在動植物組織中的分布任何動植物組織中都含有一些天然放射性核素，主要有40K、226Ra、14C、210Pb和210Po等，其含量與這些核素參與環(huán)境和生物體之間發(fā)生的物質(zhì)交換過程有關(guān)，如植物與土壤、水、肥料中的核素含量有關(guān)；動物與飼料、飲水中的核素含量有關(guān)。（三）在大氣中的分布15三、放射性污染的危害通常，每人每年從環(huán)境中受到的放射性輻射總劑量不超過2毫希沃特。其中，天然放射性本底輻射占50％以上，其余是人為放射性污染引起的輻射。放射性元素鈾（238U、235U、234U）、釷（232Th）、鐳（226Ra）、氡（222Rn）和鉀（40K）對人體的輻射傷害特征見表8.4所示。表8.4

天然放射性核素的主要輻射特征放射性核素對人體傷害類型γ射線能量/kev238U外照射傷害186232Th外照射傷害238226Ra內(nèi)照射傷害、外照射傷害352.840K外照射傷害1460三、放射性污染的危害表8.4

天然放射性核素的主要輻射16圖8.2放射性物質(zhì)輻射人體的途徑圖8.2放射性物質(zhì)輻射人體的途徑17第三節(jié)

放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)一、我國《輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8703—88

)中的部分規(guī)定

（一）職業(yè)性放射性工作人員和居民每年限制

劑量當(dāng)量

（二）露天水源中限制濃度和放射性工作場所

空氣中最大容許濃度第三節(jié)

放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)一、我國《輻射防護(hù)規(guī)定》(GB818表8.5

工作人員、居民年最大容許劑量當(dāng)量注：①表內(nèi)所列數(shù)值均指內(nèi)、外照射的總劑量當(dāng)量，不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。②16歲以下人員甲狀腺的限制劑量當(dāng)量為1.5×10-2Sv/a。受照射部位職業(yè)性放射性工作人員的年最大容許劑量當(dāng)量①/Sv放射性工作場所、相鄰及附近地區(qū)工作人員和居民的年最大容許劑量當(dāng)量①/Sv廣大居民年最大容許劑量當(dāng)量②/Sv器官分類器官名稱第一類全身、性腺、

紅骨髓、眼晶體5×10－25×10－35×10－4第二類皮膚、骨、甲狀腺3.0×10－13×10－2②1×10－2第三類手、前臂、足踝7.5×10－17.5×10－22.5×10－2第四類其他器官1.5×10－11.5×10－25×10－3表8.5

工作人員、居民年最大容許劑量當(dāng)量注：①表內(nèi)所19表8.6

放射性同位素在露天水源中的限制濃度和放射性工作場所空氣中的最大容許濃度

注：①露天水源的限制濃度值是為廣大居民規(guī)定的，其他人員也適用此標(biāo)準(zhǔn)；②放射性工作場所空氣中的最大容許濃度值為職業(yè)放射性工作人員規(guī)定的，工作時間每周按40h計算；③礦井下222Rn的最大容許濃度為3.7Bq/L。但222Rn子體或220Rn子體的α潛能值不得大于4×104MeV/L。放射性同位素露天水源中限制濃度①/(Bq·L-1)放射性工作場所空氣中最大容許濃度②/(Bq·L-1)名稱符號氚鈹碳硫磷氬鉀鐵鈷鎳鋅氪鍶碘氙銫氡鐳鈾釷3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn③226Ra③235U232Th1.1×1041.9×1043.7×1032.6×1021.9×102—2.2×1027.4×1033.7×1021.1×1033.7×102—2.62.2×10—3.7×10——1.13.7×103.7×10-11.9×1023.7×101.5×1021.1×102.67.4×103.73.3×103.3×10-11.9×102.23.7×1023.7×10-23.3×10-13.7×1023.7×10-11.1×101.11.1×10-33.7×10-37.4×10-3表8.6

放射性同位素在露天水源中的限制濃度注：①露天水源20放射性同位素在放射性工作場所以外地區(qū)空氣中的限制濃度，按表8.6放射性工作場所空氣中的最大容許濃度乘以表8.7所列比值控制計算。表8.7

比值控制

放射性同位素比值放射性工作場所相鄰及附近地區(qū)廣大居民區(qū)3H、35S、41Ar、85Kr、131Xe1/301/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra1/301/200其它同位素1/301/100放射性同位素在放射性工作場所以外地區(qū)空氣中的21二、其他國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的有關(guān)環(huán)境放射性標(biāo)準(zhǔn)表8.8

國際放射委員會建議的個人劑量限值人員類別基本極限值/(mSv·a－1)職業(yè)性個人非隨機(jī)效應(yīng)眼晶體150其他組織500隨機(jī)效應(yīng)全身均勻照射50全身均勻照射50不均勻照射≤50公眾個人非隨機(jī)效應(yīng)任何組織50隨機(jī)效應(yīng)全身均勻照射50不均勻照射≤50群體不作規(guī)定二、其他國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的有關(guān)環(huán)境放射性標(biāo)準(zhǔn)表8.8

22第四節(jié)

放射性測量實(shí)驗室和檢測儀器一、放射性測量實(shí)驗室（一）放射化學(xué)實(shí)驗室（二）放射性計測實(shí)驗室

二、放射性檢測儀器（一）電離型檢測器（二）閃爍檢測器（三）半導(dǎo)體檢測器

第四節(jié)

放射性測量實(shí)驗室和檢測儀器一、放射性測量實(shí)驗室23表8.9

各種常用放射性檢測器閃爍檢測器蓋革計數(shù)器射線種類檢測器特點(diǎn)α閃爍檢測器檢測靈敏度低，探測面積大正比計數(shù)器檢測效率高，技術(shù)要求高半導(dǎo)體檢測器本底小，靈敏度高，探測面積小電流電離室測較大放射性活度β正比計數(shù)器檢測效率較高，裝置體積較大蓋革計數(shù)器檢測效率較高，裝置體積較大閃爍檢測器檢測效率較低，本底小半導(dǎo)體檢測器探測面積小，裝置體積小γ閃爍檢測器檢測效率高，能量分辨能力強(qiáng)半導(dǎo)體檢測器能量分辨能力強(qiáng)，裝置體積小表8.9

各種常用放射性檢測器閃爍檢測器蓋革計數(shù)器射線241.電流電離室圖8.3電離室示意圖（一）電離型檢測器1.電流電離室圖8.3電離室示意圖（一）電離型檢測252.正比計數(shù)管

圖8.4α、β粒子的電離作用與外加電壓的關(guān)系曲線2.正比計數(shù)管圖8.4α、β粒子的電離作用與外加電壓26圖8.5蓋革計數(shù)管

示意圖圖8.6射線強(qiáng)度測量裝置示意圖3.蓋革（GM）計數(shù)管圖8.5蓋革計數(shù)管

示意圖圖8.6射線強(qiáng)度測量裝27（二）閃爍檢測器圖8.7閃爍檢測器測量裝置示意圖1.閃爍體；2.光電倍增管；3.前置放大器；5.脈沖幅度分析器；6.定標(biāo)器；7.高壓電源；8.光導(dǎo)材料；9.暗盒；10.反光材料閃爍檢測器是利用射線與物質(zhì)作用發(fā)生閃光的儀器。圖8.7是這種檢測器測量裝置的工作原理。（二）閃爍檢測器圖8.7閃爍檢測器測量裝置示意圖28

閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)，其性能列于表8.10中。表8.10

主要閃爍材料性能注：①Ag、Tl是激活劑。物質(zhì)密度/(g·cm-3)最大發(fā)光波長/nm對β射線的相對脈沖高度閃光持續(xù)時間/10-8sZn(Ag)粉①NaI(Tl)①蒽芪液體閃爍液塑料閃爍液4.103.671.251.150.861.06450420440410350~450350~4502002101006040~6028~484~103030.4~0.80.2~0.80.3~0.5閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機(jī)29（三）半導(dǎo)體檢測器

半導(dǎo)體檢測器的工作原理與電離型檢測器相似，但其檢測元件是固態(tài)半導(dǎo)體。其工作原理如圖8.8所示。圖8.8半導(dǎo)體檢測器工作原理示意圖n,p——半導(dǎo)體的n極和p極；RH——電阻。（三）半導(dǎo)體檢測器圖8.8半導(dǎo)體檢測器工30第五節(jié)

放射性監(jiān)測一、監(jiān)測對象及內(nèi)容（一）按照監(jiān)測對象分1.現(xiàn)場監(jiān)測對放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位內(nèi)部工作區(qū)域的監(jiān)測。2.個人劑量監(jiān)測

對放射性專業(yè)工作人員或公眾進(jìn)行的內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測。3.環(huán)境監(jiān)測

對放射性生產(chǎn)和應(yīng)用單位外部環(huán)境（包括空氣、水體、土壤、生物、固體廢物等）的監(jiān)測。第五節(jié)

放射性監(jiān)測一、監(jiān)測對象及內(nèi)容131

1.α放射性核素即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U和235U。2.β放射性核素即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co。（二）按主要測定的放射性核素分（三）對放射性核素具體測量的內(nèi)容分放射源強(qiáng)度，半衰期，射線種類及能量；環(huán)境和人體中放射性物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空間照射量或電離輻射劑量。1.α放射性核素（二）按主要測定的放射性核素分（三32三、放射性監(jiān)測方法 定期監(jiān)測：采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性或放射性核素測定。

連續(xù)監(jiān)測：在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實(shí)現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測定自動化。

基本步驟：樣品采集，樣品前處理，選擇適宜方法、儀器測定。

三、放射性監(jiān)測方法33（一）樣品采集1.放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和濕沉降物。放射性干沉降物樣品可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。濕沉降物常用一種能同時對雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器，如圖8.9所示。圖8.9離子交換樹脂濕沉降物采集器示意圖1.漏斗蓋；2.漏斗；3.離子交換柱；4.濾紙漿；5.陽離子交換樹脂；6.陰離子交換樹脂（一）樣品采集圖8.9離子交換樹脂342.放射性氣溶膠的采集

放射性氣溶膠包括核爆炸產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物，各種來源于人工放射性物質(zhì)以及氡、釷射氣的衰變子體等天然放射性物質(zhì)。這種樣品的采集常用濾料阻留采樣法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。3.其他類型樣品的采集

水體、土壤、生物樣品的采集、制備和保存方法與非放射性樣品所用的方法大致相同。2.放射性氣溶膠的采集35

（二）樣品預(yù)處理

預(yù)處理目的：將樣品處理成適于測量的狀態(tài)，將樣品的欲測核素轉(zhuǎn)變成適于測量的形態(tài)并進(jìn)行濃集，以及去除干擾核素。

常用的樣品預(yù)處理方法： 衰變法有機(jī)溶劑溶解法 蒸餾法灰化法 溶劑萃取法離子交換法 共沉淀法電化學(xué)法（二）樣品預(yù)處理36（三）環(huán)境中放射性監(jiān)測1.水樣的總α放射性活度的測定水體中常見的輻射α粒子的核素有226Ra、222Rn及其衰變產(chǎn)物。目前公認(rèn)的水樣總α放射性濃度是0.1Bq/L，當(dāng)大于此值時，就應(yīng)對放射α粒子的核素進(jìn)行鑒定和測量，確定主要的放射性核素，判斷水質(zhì)污染情況。2.水樣的總β放射性活度測定

水樣總β放射性活度測量步驟基本上與總α放射性活度測定相同，但檢測器用低本底的蓋革計數(shù)管，且以含40K的化合物作標(biāo)準(zhǔn)源。（三）環(huán)境中放射性監(jiān)測37

3.土壤中總α、β放射性活度的測定4.大氣中氡的測定

222Rn是226Ra的衰變產(chǎn)物，為一種放射性惰性氣體。它與空氣作用時，能使之電離，因而可用電離型探測器通過測量電離電流測定其濃度；也可用閃爍探測器記錄由氡衰變時所放出的α粒子來計算其含量。3.土壤中總α、β放射性活度的測定385.大氣中各種形態(tài)131I的測定碘的同位素很多，除127I是天然存在的穩(wěn)定同位素外，其余都是放射性同位素。131I是裂變產(chǎn)物之一，它的裂變產(chǎn)額較高，半衰期較短，可作為反應(yīng)堆中核燃料元件包殼是否保持完整狀態(tài)的環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，也可以作為核爆炸后有無新鮮裂變產(chǎn)物的信號。圖8.10各種形態(tài)碘的采樣器

5.大氣中各種形態(tài)131I的測定圖8.1039 本章結(jié)束謝謝！ 本章結(jié)束40激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的名言格言220、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。221、世界會向那些有目標(biāo)和遠(yuǎn)見的人讓路（馮兩努——香港著名推銷商）

222、絆腳石乃是進(jìn)身之階。223、銷售世界上第一號的產(chǎn)品——不是汽車，而是自己。在你成功地把自己推銷給別人之前，你必須百分之百的把自己推銷給自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能腳踏實(shí)地地邁一步。225、積極思考造成積極人生，消極思考造成消極人生。226、人之所以有一張嘴，而有兩只耳朵，原因是聽的要比說的多一倍。227、別想一下造出大海，必須先由小河川開始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦關(guān)終歸楚；苦心人，天不負(fù)；臥薪嘗膽，三千越甲可吞吳。

229、以誠感人者，人亦誠而應(yīng)。

230、積極的人在每一次憂患中都看到一個機(jī)會，而消極的人則在每個機(jī)會都看到某種憂患。231、出門走好路，出口說好話，出手做好事。232、旁觀者的姓名永遠(yuǎn)爬不到比賽的計分板上。

233、怠惰是貧窮的制造廠。234、莫找借口失敗，只找理由成功。（不為失敗找理由，要為成功找方法）235、如果我們想要更多的玫瑰花，就必須種植更多的玫瑰樹。236、偉人之所以偉大，是因為他與別人共處逆境時，別人失去了信心，他卻下決心實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。237、世上沒有絕望的處境，只有對處境絕望的人。238、回避現(xiàn)實(shí)的人，未來將更不理想。239、當(dāng)你感到悲哀痛苦時，最好是去學(xué)些什么東西。學(xué)習(xí)會使你永遠(yuǎn)立于不敗之地。240、偉人所達(dá)到并保持著的高處，并不是一飛就到的，而是他們在同伴們都睡著的時候，一步步艱辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延時間最不費(fèi)力。242、堅韌是成功的一大要素，只要在門上敲得夠久、夠大聲，終會把人喚醒的。

243、人之所以能，是相信能。244、沒有口水與汗水，就沒有成功的淚水。245、一個有信念者所開發(fā)出的力量，大于99個只有興趣者。

246、環(huán)境不會改變，解決之道在于改變自己。247、兩粒種子，一片森林。248、每一發(fā)奮努力的背后，必有加倍的賞賜。249、如果你希望成功，以恒心為良友，以經(jīng)驗為參謀，以小心為兄弟，以希望為哨兵。250、大多數(shù)人想要改造這個世界，但卻罕有人想改造自己。激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的名言格言41第八章

環(huán)境中放射性污染監(jiān)測教學(xué)目的和要求1、了解放射性及環(huán)境中的放射性的基本概念及分布特征2、理解放射性防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗室檢測儀器的原理3、掌握放射性監(jiān)測方法教學(xué)重點(diǎn)1、放射性的基本概念2、放射性監(jiān)測的兩種類型3、放射性監(jiān)測儀器的原理和適用情況4、放射性核素的測定原理和基本方法5、放射性衰變的類型6、放射性活度和半衰期、照射量和劑量第八章

環(huán)境中放射性污染監(jiān)測教學(xué)目的和要求42第一節(jié)基礎(chǔ)知識第二節(jié)環(huán)境中的放射性第三節(jié)放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)放射性測量實(shí)驗室和檢測儀器第五節(jié)放射性監(jiān)測第一節(jié)基礎(chǔ)知識43第一節(jié)

基礎(chǔ)知識一、放射性

（一）放射性核衰變1.核蛻變不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地有規(guī)律地改變其結(jié)構(gòu)，從原子核內(nèi)部放出電磁波（γ）或帶有一定能量的粒子（α、β），降低其能級水平，轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的核。這種現(xiàn)象叫核蛻變或“放射性核蛻變”。2.放射性在衰變過程中，不穩(wěn)定的原子核能自發(fā)地放出α、β、γ射線，使本身物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為“放射性”。第一節(jié)

基礎(chǔ)知識一、放射性44圖8.1226Ra和60Co的核衰變圖8.1226Ra和60Co的核衰變451.α衰變α衰變是不穩(wěn)定重核（一般原子序數(shù)大于82）自發(fā)放出4He核（α粒子）的過程。2.β衰變β衰變是放射性核素放射β粒子（即快速電子）的過程，它是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子發(fā)生互變的結(jié)果。β衰變可分為負(fù)β衰變、正β衰變和電子俘獲三種類型。3.γ衰變γ射線是原子核從較高能級躍遷到較低能級或者基態(tài)時所放射的電磁輻射。（二）放射性衰變的類型1.α衰變（二）放射性衰變的類型461.放射性活度（強(qiáng)度）放射性活度系指單位時間內(nèi)發(fā)生核衰變的數(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）。（三）放射性活度和半衰期（四）核反應(yīng)核反應(yīng)：是指用快速粒子打擊靶核而給出新核（核產(chǎn)物）和另一粒子的過程。1.放射性活度（強(qiáng)度）（三）放射性活度和半衰期47二、照射量和劑量（一）照射量式中：dQ——γ或X射線在空氣中完全被阻止時，引起質(zhì)量為dm的某一體積元的空氣電離所產(chǎn)生的帶電粒子（正的或負(fù)的）的總電量值，C；X——照射量，它的SI單位為C/kg，與它暫時并用的專用單位是倫琴（R），簡稱倫。二、照射量和劑量式中：dQ——γ或X射線在空氣中完全被阻止時48（二）吸收劑量它是表示在電離輻射與物質(zhì)發(fā)生相互作用時單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收電離輻射能量大小的物理量。其定義用下式表示：

式中：D——吸收劑量，SI單位為J/kg，單位的專門名稱為戈瑞，簡稱戈，用符號Gy表示；——電離輻射給予質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均能量。

（二）吸收劑量49

（三）劑量當(dāng)量

劑量當(dāng)量（H）定義為：在生物機(jī)體組織內(nèi)所考慮的一個體積單元上吸收劑量、品質(zhì)因數(shù)和所有修正因素的乘積，即H=DQN

式中：D——吸收劑量，Gy；

Q——品質(zhì)因素，其值決定于導(dǎo)致電離粒子的初始動能、種類及照射類型等（見表8.1）；

N——所有其他修正因素的乘積。（三）劑量當(dāng)量50表8.1

品質(zhì)因數(shù)與照射類型、射線種類的關(guān)系照射類型射線種類品質(zhì)因素外照射x、γ、e1熱中子及能量小于0.005MeV的中能中子3中能中子（0.02MeV）5中能中子（0.1MeV）8快中子（0.5～10MeV）10重反沖核20內(nèi)照射β－、β+、γ、e、x1α10裂變碎片、α發(fā)射中的反沖核20表8.1

品質(zhì)因數(shù)與照射類型、射線種類的關(guān)系照射類型射線51第二節(jié)環(huán)境中的放射性一、環(huán)境中放射性的來源 天然放射性核素 環(huán)境中的放射性 人為放射性核素第二節(jié)環(huán)境中的放射性一、環(huán)境中放射性的來源52（一）天然放射性核素1.宇宙射線及其引生的放射性核素2.天然系列放射性核素3.自然界中單獨(dú)存在的核素（二）人為放射性核素1.核試驗及航天事故2.核工業(yè)3.工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研等部門的排放廢物4.放射性礦的開采和利用（一）天然放射性核素（二）人為放射性核素53二、放射性核素在環(huán)境中的分布（一）在土壤和巖石中的分布表8.2

土壤、巖石中天然放射性核素的含量單位：Bq/g核素土壤巖石40K2.96×10-2～8.88×10-28.14×10-2～8.14×10-1226Ra3.7×10-3～7.03×10-21.48×10-2～4.81×10-2232Th7.4×10-4～5.55×10-23.7×10-3～4.81×10-2238U1.11×10-3～2.22×10-21.48×10-2～4.81×10-2二、放射性核素在環(huán)境中的分布表8.2

土壤、巖石中天然放54（二）在水體中的分布表8.3

各類淡水中226Ra及其子代產(chǎn)物的含量單位：Bq/L核素礦泉及深水井地下水地面水雨水226Ra222Rn210Pb210Po3.7×10-2～3.7×10-13.7×102～3.7×103<3.7×10-3≈7.4×10-4<3.7×10-23.7～37<3.7×10-3≈3.7×10-4<3.7×10-23.7×10-1<1.85×10-2－－3.7×10～3.7×1031.85×10-2～1.11×10-1≈1.85×10-2（二）在水體中的分布表8.3

各類淡水中226Ra及其55（三）在大氣中的分布大多數(shù)放射性核素均可出現(xiàn)在大氣中，但主要是氡的同位素（特別是222Rn），它是鐳的衰變產(chǎn)物，能從含鐳的巖石、土壤、水體和建筑材料中逸散到大氣，其衰變產(chǎn)物是金屬元素，極易附著于氣溶膠顆粒上。（四）在動植物組織中的分布任何動植物組織中都含有一些天然放射性核素，主要有40K、226Ra、14C、210Pb和210Po等，其含量與這些核素參與環(huán)境和生物體之間發(fā)生的物質(zhì)交換過程有關(guān)，如植物與土壤、水、肥料中的核素含量有關(guān)；動物與飼料、飲水中的核素含量有關(guān)。（三）在大氣中的分布56三、放射性污染的危害通常，每人每年從環(huán)境中受到的放射性輻射總劑量不超過2毫希沃特。其中，天然放射性本底輻射占50％以上，其余是人為放射性污染引起的輻射。放射性元素鈾（238U、235U、234U）、釷（232Th）、鐳（226Ra）、氡（222Rn）和鉀（40K）對人體的輻射傷害特征見表8.4所示。表8.4

天然放射性核素的主要輻射特征放射性核素對人體傷害類型γ射線能量/kev238U外照射傷害186232Th外照射傷害238226Ra內(nèi)照射傷害、外照射傷害352.840K外照射傷害1460三、放射性污染的危害表8.4

天然放射性核素的主要輻射57圖8.2放射性物質(zhì)輻射人體的途徑圖8.2放射性物質(zhì)輻射人體的途徑58第三節(jié)

放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)一、我國《輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8703—88

)中的部分規(guī)定

（一）職業(yè)性放射性工作人員和居民每年限制

劑量當(dāng)量

（二）露天水源中限制濃度和放射性工作場所

空氣中最大容許濃度第三節(jié)

放射性輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)一、我國《輻射防護(hù)規(guī)定》(GB859表8.5

工作人員、居民年最大容許劑量當(dāng)量注：①表內(nèi)所列數(shù)值均指內(nèi)、外照射的總劑量當(dāng)量，不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。②16歲以下人員甲狀腺的限制劑量當(dāng)量為1.5×10-2Sv/a。受照射部位職業(yè)性放射性工作人員的年最大容許劑量當(dāng)量①/Sv放射性工作場所、相鄰及附近地區(qū)工作人員和居民的年最大容許劑量當(dāng)量①/Sv廣大居民年最大容許劑量當(dāng)量②/Sv器官分類器官名稱第一類全身、性腺、

紅骨髓、眼晶體5×10－25×10－35×10－4第二類皮膚、骨、甲狀腺3.0×10－13×10－2②1×10－2第三類手、前臂、足踝7.5×10－17.5×10－22.5×10－2第四類其他器官1.5×10－11.5×10－25×10－3表8.5

工作人員、居民年最大容許劑量當(dāng)量注：①表內(nèi)所60表8.6

放射性同位素在露天水源中的限制濃度和放射性工作場所空氣中的最大容許濃度

注：①露天水源的限制濃度值是為廣大居民規(guī)定的，其他人員也適用此標(biāo)準(zhǔn)；②放射性工作場所空氣中的最大容許濃度值為職業(yè)放射性工作人員規(guī)定的，工作時間每周按40h計算；③礦井下222Rn的最大容許濃度為3.7Bq/L。但222Rn子體或220Rn子體的α潛能值不得大于4×104MeV/L。放射性同位素露天水源中限制濃度①/(Bq·L-1)放射性工作場所空氣中最大容許濃度②/(Bq·L-1)名稱符號氚鈹碳硫磷氬鉀鐵鈷鎳鋅氪鍶碘氙銫氡鐳鈾釷3H7Be14C35S32P41Ar42K55Fe60Co59Ni65Zn85Kr90Sr131I131Xe137Cs220Rn222Rn③226Ra③235U232Th1.1×1041.9×1043.7×1032.6×1021.9×102—2.2×1027.4×1033.7×1021.1×1033.7×102—2.62.2×10—3.7×10——1.13.7×103.7×10-11.9×1023.7×101.5×1021.1×102.67.4×103.73.3×103.3×10-11.9×102.23.7×1023.7×10-23.3×10-13.7×1023.7×10-11.1×101.11.1×10-33.7×10-37.4×10-3表8.6

放射性同位素在露天水源中的限制濃度注：①露天水源61放射性同位素在放射性工作場所以外地區(qū)空氣中的限制濃度，按表8.6放射性工作場所空氣中的最大容許濃度乘以表8.7所列比值控制計算。表8.7

比值控制

放射性同位素比值放射性工作場所相鄰及附近地區(qū)廣大居民區(qū)3H、35S、41Ar、85Kr、131Xe1/301/30014C、55Fe、59Ni、65Zn、90Sr、226Ra1/301/200其它同位素1/301/100放射性同位素在放射性工作場所以外地區(qū)空氣中的62二、其他國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的有關(guān)環(huán)境放射性標(biāo)準(zhǔn)表8.8

國際放射委員會建議的個人劑量限值人員類別基本極限值/(mSv·a－1)職業(yè)性個人非隨機(jī)效應(yīng)眼晶體150其他組織500隨機(jī)效應(yīng)全身均勻照射50全身均勻照射50不均勻照射≤50公眾個人非隨機(jī)效應(yīng)任何組織50隨機(jī)效應(yīng)全身均勻照射50不均勻照射≤50群體不作規(guī)定二、其他國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的有關(guān)環(huán)境放射性標(biāo)準(zhǔn)表8.8

63第四節(jié)

放射性測量實(shí)驗室和檢測儀器一、放射性測量實(shí)驗室（一）放射化學(xué)實(shí)驗室（二）放射性計測實(shí)驗室

二、放射性檢測儀器（一）電離型檢測器（二）閃爍檢測器（三）半導(dǎo)體檢測器

第四節(jié)

放射性測量實(shí)驗室和檢測儀器一、放射性測量實(shí)驗室64表8.9

各種常用放射性檢測器閃爍檢測器蓋革計數(shù)器射線種類檢測器特點(diǎn)α閃爍檢測器檢測靈敏度低，探測面積大正比計數(shù)器檢測效率高，技術(shù)要求高半導(dǎo)體檢測器本底小，靈敏度高，探測面積小電流電離室測較大放射性活度β正比計數(shù)器檢測效率較高，裝置體積較大蓋革計數(shù)器檢測效率較高，裝置體積較大閃爍檢測器檢測效率較低，本底小半導(dǎo)體檢測器探測面積小，裝置體積小γ閃爍檢測器檢測效率高，能量分辨能力強(qiáng)半導(dǎo)體檢測器能量分辨能力強(qiáng)，裝置體積小表8.9

各種常用放射性檢測器閃爍檢測器蓋革計數(shù)器射線651.電流電離室圖8.3電離室示意圖（一）電離型檢測器1.電流電離室圖8.3電離室示意圖（一）電離型檢測662.正比計數(shù)管

圖8.4α、β粒子的電離作用與外加電壓的關(guān)系曲線2.正比計數(shù)管圖8.4α、β粒子的電離作用與外加電壓67圖8.5蓋革計數(shù)管

示意圖圖8.6射線強(qiáng)度測量裝置示意圖3.蓋革（GM）計數(shù)管圖8.5蓋革計數(shù)管

示意圖圖8.6射線強(qiáng)度測量裝68（二）閃爍檢測器圖8.7閃爍檢測器測量裝置示意圖1.閃爍體；2.光電倍增管；3.前置放大器；5.脈沖幅度分析器；6.定標(biāo)器；7.高壓電源；8.光導(dǎo)材料；9.暗盒；10.反光材料閃爍檢測器是利用射線與物質(zhì)作用發(fā)生閃光的儀器。圖8.7是這種檢測器測量裝置的工作原理。（二）閃爍檢測器圖8.7閃爍檢測器測量裝置示意圖69

閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)，其性能列于表8.10中。表8.10

主要閃爍材料性能注：①Ag、Tl是激活劑。物質(zhì)密度/(g·cm-3)最大發(fā)光波長/nm對β射線的相對脈沖高度閃光持續(xù)時間/10-8sZn(Ag)粉①NaI(Tl)①蒽芪液體閃爍液塑料閃爍液4.103.671.251.150.861.06450420440410350~450350~4502002101006040~6028~484~103030.4~0.80.2~0.80.3~0.5閃爍體的材料可用ZnS，NaI，蒽、芪等無機(jī)70（三）半導(dǎo)體檢測器

半導(dǎo)體檢測器的工作原理與電離型檢測器相似，但其檢測元件是固態(tài)半導(dǎo)體。其工作原理如圖8.8所示。圖8.8半導(dǎo)體檢測器工作原理示意圖n,p——半導(dǎo)體的n極和p極；RH——電阻。（三）半導(dǎo)體檢測器圖8.8半導(dǎo)體檢測器工71第五節(jié)

放射性監(jiān)測一、監(jiān)測對象及內(nèi)容（一）按照監(jiān)測對象分1.現(xiàn)場監(jiān)測對放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位內(nèi)部工作區(qū)域的監(jiān)測。2.個人劑量監(jiān)測

對放射性專業(yè)工作人員或公眾進(jìn)行的內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測。3.環(huán)境監(jiān)測

對放射性生產(chǎn)和應(yīng)用單位外部環(huán)境（包括空氣、水體、土壤、生物、固體廢物等）的監(jiān)測。第五節(jié)

放射性監(jiān)測一、監(jiān)測對象及內(nèi)容172

1.α放射性核素即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U和235U。2.β放射性核素即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co。（二）按主要測定的放射性核素分（三）對放射性核素具體測量的內(nèi)容分放射源強(qiáng)度，半衰期，射線種類及能量；環(huán)境和人體中放射性物質(zhì)含量、放射性強(qiáng)度、空間照射量或電離輻射劑量。1.α放射性核素（二）按主要測定的放射性核素分（三73三、放射性監(jiān)測方法 定期監(jiān)測：采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性或放射性核素測定。

連續(xù)監(jiān)測：在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實(shí)現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測定自動化。

基本步驟：樣品采集，樣品前處理，選擇適宜方法、儀器測定。

三、放射性監(jiān)測方法74（一）樣品采集1.放射性沉降物的采集沉降物包括干沉降物和濕沉降物。放射性干沉降物樣品可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。濕沉降物常用一種能同時對雨水中核素進(jìn)行濃集的采樣器，如圖8.9所示。圖8.9離子交換樹脂濕沉降物采集器示意圖1.漏斗蓋；2.漏斗；3.離子交換柱；4.濾紙漿；5.陽離子交換樹脂；6.陰離子交換樹脂（一）樣品采集圖8.9離子交換樹脂752.放射性氣溶膠的采集

放射性氣溶膠包括核爆炸產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物，各種來源于人工放射性物質(zhì)以及氡、釷射氣的衰變子體等天然放射性物質(zhì)。這種樣品的采集常用濾料阻留采樣法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同。3.其他類型樣品的采集

水體、土壤、生物樣品的采集、制備和保存方法與非放射性樣品所用的方法大致相同。