放射性物质监测.ppt
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1、环 境 放 射 性 监 测,第 七 章,教学目标1、了解放射性污染的来源、计量方法及危害。2、了解一般监测仪器的工作原理。教学内容 放射性的类型、来源及对人体的危害;放射性防护标准;放射性检测实验室及检测仪器;放射性样品的采集及一般检测方法教学重点 放射性污染物性质特征及常用监测方法的理论讲解。教学难点 放射性污染物常用监测方法。,第七章 放射性污染监测,第一节 概述,一、放射性(一)放射性核衰变 1.核衰变 不稳定的原子核能自发地有规律地改变其结构,从原子核内部放出电磁波()或带有一定能量的粒子(、),降低其能级水平,转化为结构稳定的核。这种现象叫核衰变或“放射性核衰变”。2.放射性 在衰变
2、过程中,不稳定的原子核能自发地放出、射线,使本身物理和化学性质发生变化的现象,称为“放射性”。,放射性核衰变原子核+核外电子=原子,质子+中子=原子核某些原子核不稳定,能够自发改变结构,称为核衰变;衰变可以连续进行,图8.1 226Ra和60Co的核衰变,(二)放射性衰变的类型,1.衰变:不稳定重核(一般原子序82)自发放出粒子(4He)的过程 226Ra 222Rn+4He不同核素放出的动能不同,一般在28MeV粒子的质量大、速度小,照射物质时易使其原子、分子发生电离或技法,但穿透能力小,只能穿透皮肤的角质层,2.衰变,衰变:放射性核素放射粒子(快速电子)的过程,核内质子和中子发生互变的结果
3、衰变分为负衰变(中子变质子)、正衰变(质子变中子)和电子俘获(核外电子)三种射线的电子速度比射线高10倍以上,其穿透能力较强,在空气中能穿透几米至几十米才被吸收;与物质作用可使其原子电离,也能灼伤皮肤。,3.衰变,衰变:原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所放射的电磁辐射。衰变的能级跃迁不改变原子核的原子序和原子质量数不发生变化,称为同质异能跃迁。某些不稳定核素经过或衰变后,能量仍较高,可再经过衰变达到稳定态。射线是短波电磁辐射(=0.0070.1nm),穿透力极强;与物质作用产生光电效应、康普顿效应和电子成对效应等。,X射线是波长介于紫外线和射线 间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁
4、辐射,其波长约为(200.06)10-8厘米之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料,(二)、放射性活度和半衰期,放射性活度(强度)单位时间内发生核衰变的数目 放射性活度单位 贝可,符号Bq,1Bq=1s-1(每秒有一个原子衰变,一克的镭放射性活度有3.71010Bq。)(常用单位是居里(Ci))半衰期 放射性核素因衰变而减少到原来一般事件所需要的时间。是放射性核素的基本特征之一,N=N0e-t,二、照射量和剂量,照射量和剂量是表征放射量粒子与物质作用后产生的效应及其度量的术语1、照射量照射量定义
5、为:式中:X照射量,SI单位为C/kg(还有专业单位R伦琴,1R=2.58*10-4c/kg)dQ或射线在空气中完全被阻止时,引起质量为dm的某一体积单元的空气电离所产生的带电粒子(正或负)的总电量值,2、吸收剂量 它是表示在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量。其定义用下式表示:式中:D吸收剂量,SI单位为J/kg,单位的专门名称为戈瑞,简称戈,用符号Gy表示(以前习惯使用的单位是拉德(rad)。1rad=0.01Gy);电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量。,3、剂量当量 剂量当量(H)定义为:在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所
6、有修正因素的乘积,即H=DQN 式中:D吸收剂量,Gy;Q品质因素,其值决定于导致电离粒子的初始动能、种类及照射类型等(见表);N所有其他修正因素的乘积。,表:品质因数与照射类型、射线种类的关系,第二节 环境中的放射性,2.1 环境中放射性的来源环境放射性来源于天然的和人为的放射性天然放射性宇宙射线及其引生的放射性核素:包括初级宇宙射线和次级宇宙射线天然系列放射性核素:与地球同寿,达到母体与子体的放射性平衡,并成为放射性核素系列:铀系(母体为238U)、锕系(母体为235U)和钍系(母体为232Th),最终成为Pb核素自然界单独存在的核素:约20种,具有极长半衰期和强度极弱特点(209Bi半衰
7、期大于2*1018 年,40K半衰期大于1.26*109 年).自然环境中天然存在的放射性称天然放射性本底,是判断环境是否受到放射性污染的基准。天然放射性对人体的照射80%为外照射,第二节 环境中的放射性,人为放射性污染源核试验与航天事故核工业工农业、医学、科研放射性矿物开采,2.2、放射性核素在环境中的分布 在土壤和岩石中的分布:含量变动很大,主要取决于岩石层的性质和土壤的类型,表 土壤、岩石中天然放射性核素的含量 单位:Bq/g,2.2 放射性核素在环境中的分布,在水体中的分布。海水中天然放射性核素主要是40K、87Rb和铀系元素,含量与区域地理、水体交换等有关;淡水中天然放射性核素含量与
8、岩石、水文地质、大气交换等有关。一般地下水中含有的放射性高于地面水,而且铀、镭的含量变化较大,表 各类淡水中226Ra及其子代产物的含量 单位:Bq/L,2.2 放射性核素在环境中的分布,在大气中的分布:大多数核素可以出现在空气中,最主要的是氡的同位素(222Rn),氡是镭的衰变产物,从含泪的岩石、土壤、水体和建筑材料中逸散到空气中。氡在日出前浓度最高,中午较低,相差十倍以上在动植物组织中的分布:任何动植物体内都含天然放射性核素,与土壤、水、肥料有关素,主要有40K、226Ra、14C、210Pb和210Po等,其含量与这些核素参与环境和生物体之间发生的物质交换过程有关,如植物与土壤、水、肥料
9、中的核素含量有关;动物与饲料、饮水中的核素含量有关在室内空气中的分布:主要来源于建筑材料,放射性污染有以下特点:(1)一旦产生和扩散到环境中,就不断对周围发出放射线,永不停止。(2)自然条件的阳光、温度无法改变放射性核同位素的放射性活度,人们也无法用任何化学或物理手段使放射性核同位素失去放射性。(3)放射性污染对人类作用有累积性。放射性污染是通过发射、或中子射线来伤害人,、中子等辐射都属于致电离辐射。(4)放射性污染既不像化学污染多数有气味或颜色,也不像噪声振动、热、光等污染,公众可以直接感知其存在;放射性污染的辐射,哪怕强到直接致死水平,人类的感官对它都无任何直接感受,从而采取躲避防范行动,
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